УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2009 года по МПК C02F3/02 

Изобретение относится к саморегулирующимся системам биологической очистки сточных вод активным илом во взвешенном состоянии и может использоваться как для очистки хозяйственно-бытовых стоков отдельно стоящих домов и коттеджей, так и для установки на транспортных средствах, например на судах или железнодорожных вагонах.

Известны железнодорожные пассажирские вагоны, оборудованные подвагонными баками-сборниками стоков из вагонных туалетов [1], [2]. Они обеспечивают удобства и комфорт для пассажиров и не загрязняют окружающую среду, однако они требуют создания дорогостоящих пунктов обслуживания для перекачки стоков в канализационную сеть или для очистки в стационарных комплексах, притом сам процесс откачки тоже довольно трудоемкий, учитывая формирование в баках сборниках «сырого» осадка сточных вод, требующего периодического механического удаления.

Известна установка для глубокой биохимической очистки сточных вод, содержащая первичный отстойник, аэротенк с аэратором, вторичный отстойник, трубопроводы подачи сточной воды, удаления осадка, рециркуляции активного ила, выпуска очищенной воды, систему озонирования в первичном отстойнике, дополнительный отстойник, сообщенный с первичным отстойником, емкость для очищенной воды и трубопроводы для осадка и активного ила, соединяющие нижние части всех отстойников [3]. Это техническое решение сложно и не применимо на мобильных комплексах, имеющих малую вертикальную высоту по отношению к горизонтальным размерам.

Известен также модельный ряд установок под общим названием «ЮБАС», представляющих собой полностью автоматизированные системы различного уровня сложности [4], [5], [6], но применимые только в качестве стационарных комплексов очистки сточных вод. В таких стационарных комплексах при биологической очистке сточных вод используется активный ил, содержащий смесь различных бактерий и мелких микроорганизмов, при этом активационный процесс происходит при постоянном наличии технологических перерывов в работе системы аэрации, для создания ритмового режима растворения кислорода с различной степенью концентрации (ритмовая система аэрации АРС). Это обеспечивает непрерывное взаимодействие сточных вод с илом во взвешенном состоянии и активацию полного спектра биохимических реакций, необходимых для глубокой биологической очистки сточных вод.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является техническое решение, описанное в патенте RU №2305662 [6], включающее уравнивающий резервуар, активационный резервуар с трубчатым колодцем, аэротенк, отстойник, камеру стабилизации ила, систему трубопроводов и насосов, обеспечивающих перетекание жидкости или принудительную ее передачу, компрессор с пневмораспределителями и блок управления. Конструкция данного устройства обеспечивает саморегулирующийся процесс очистки сточных вод и использует только аэробные процессы очистки, без применения первичных отстойников, а также предусматривает более тщательную фильтрацию воды после отстойника, но она предназначена для использования в стационарных условиях, т.е. в условиях практически отсутствия внешних динамических воздействий (вибрации, перегрузок) и более стабильного температурного режима.

Задачей настоящего изобретения является создание мобильной саморегулирующейся системы глубокой очистки сточных вод, способной надежно функционировать при ее размещении на транспортном средстве, например в подвагонном пространстве железнодорожных пассажирских вагонов, а технический результат заключается в снижении габаритных размеров устройства при сохранении степени очистки сточных вод путем интенсификации протекающих биохимических процессов, а также в обеспечении надежности функционирования устройства в широком диапазоне условий его эксплуатации.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для очистки сточных вод, содержащем закрытый корпус, в котором расположены уравнивающий отсек с активным илом, входным патрубком и мелкопузырчатыми аэраторами, сообщающийся с ним перепускным каналом активационный отсек с установленным в его придонной части мелкопузырчатым аэратором, сообщающийся с активационным отсеком посредством главного насоса аэротенк, в котором также установлен мелкопузырчатый аэратор, связанный с аэротенком посредством илового насоса отсек стабилизации ила с расположенной в нем аэратором-мешалкой и связанный с уравнивающим отсеком самотечным трубопроводом возвратного ила выходной отсек, связанный с аэротенком путем циркуляционного насоса и переливного трубопровода, при этом все аэраторы и выполненные в виде эрлифтов насосы соединены с компрессором через пневмораспределители, связанные с блоком управления, предлагается отделить выходную часть уравнивающего отсека перед перепускным каналом от его входной части наклонной задерживающей решеткой, по обе стороны от которой в придонной части отсека установить аэраторы, в активационном отсеке установить связанный с блоком управления уровнемер жидкости, аэротенк снабдить датчиком кислорода в жидкости и сообщить с активационным отсеком насосом в виде эрлифта, который по форме выполнен так, как показано на чертеже (поз.12), на трубопроводе подачи воздуха в мелкопузырчатый аэратор, установленный в придонной части аэротенка, установить клапан, связанный с блоком управления, а в выходном отсеке (вместо громоздкого конического вторичного отстойника) установить каркасный фильтр ультрафильтрационной очистки.

Для стабилизации уровня сточных вод в уравнивающем отсеке перепускной канал между уравнивающим и активационным отсеками может быть выполнен вертикальным со входом, расположенным в придонной части уравнивающего отсека, и выходом - в верхней части активационного.

Для обеспечения надежного функционирования каркасного фильтра ультрафильтрационной очистки под ним в придонной части выходного отсека может быть расположен мелкопузырчатый аэратор, а на выпускном патрубке может быть установлен насос разрежения.

На выпускном патрубке также может быть установлена камера обеззараживания с ультразвуковым кавитатором и ультрафиолетовым облучателем стоков.

Для стабилизации процесса очистки сточных вод и повышения надежности функционирования устройства вне зависимости от условий окружающей среды корпус может быть выполнен термостатируемым и снабжен расположенным в нем теплообменником.

Внутри активационного отсека и аэротенка могут быть установлены переборки-гасители колебаний жидкости.

Аэротенк, активационный и уравнивающий отсеки могут быть оборудованы дренажными патрубками для отвода отработанного воздуха.

Корпус устройства может быть выполнен по форме и габаритным размерам, обеспечивающим возможность его установки в подвагонном пространстве пассажирского вагона.

Для снижения массы устройства, повышения теплоизоляционных свойств и увеличения срока функционирования корпус может быть выполнен из пластика, например полипропилена.

Возможное выполнение изобретения поясняется чертежом.

На чертеже представлена схема устройства для очистки сточных вод.

Устройство для очистки сточных вод содержит закрытый корпус 1, в котором посредством перегородок 2 образован ряд отсеков для обработки сточных вод в процессе их последовательного перемещения.

Первоначально сточные воды поступают по входному патрубку 3 в уравнивающий отсек 4, разделенный на две части наклонной задерживающей решеткой 5, по обе стороны от которой в придонной части отсека установлены аэраторы 6.

При повышении уровня стоки из уравнивающего отсека 4 перетекают по перепускному каналу 7 в активационный отсек 8, в котором в придонной его части установлен мелкопузырчатый аэратор 9.

Посредством выполненного в виде эрлифта главного насоса 10 стоки поступают в следующий отсек - аэротенк 11, в котором также установлен мелкопузырчатый аэратор 9. В каждом отсеке может быть установлено и несколько аэраторов 9 в зависимости от их типоразмера и емкости отсека.

В аэротенке 11 также установлен рециркуляционый насос 12 в виде эрлифта, который по форме выполнен так, как показано на чертеже (поз.12), обеспечивающий возврат части жидкости в активационный отсек 8 при превышении ей уровня входного колена 13 насоса 12.

Аэротенк 11 соединен выполненным в виде эрлифта иловым насосом 14 с отсеком стабилизации ила 15 с расположенной в нем аэратором-мешалкой 16 и через также выполненный в виде эрлифта циркуляционный насос 17 с выходным отсеком 18.

В выходном отсеке 18 перед выпускным патрубком 19 установлен каркасный фильтр ультрафильтрационной очистки 20, под которым расположен мелкопузырчатый аэратор 9.

Выходной отсек 18 сообщается с аэротенком 11 переливным трубопроводом 21 с верхнего уровня выходного отсека в надводное пространство аэротенка, а отсек стабилизации ила 15 соединен с уравнивающим отсеком 4 трубопроводом возвратного ила 22, с которым сообщаются дренажные патрубки 23 отвода отработанного воздуха, а на его выходе установлена защитная решетка 24.

На выпускном патрубке 19 может быть установлен насос разрежения 25, а за ним - камера обеззараживания с ультразвуковым кавитатором 26 и ультрафиолетовым облучателем 27.

В активационном отсеке 8 и в аэротенке 11 могут устанавливаться переборки-гасители колебаний жидкости 28 и теплообменники 29 для подогрева (охлаждения) жидкости, связанные, например, с климатической системой вагона, на котором смонтировано устройство для очистки сточных вод.

Все установленные в отсеках корпуса 1 аэраторы и выполненные в виде эрлифтов насосы соединены воздуховодом 30 с компрессором 31. На воздуховоде 30 установлены пневмораспределитель 32 турбофазы и пневмораспределитель 33, связанный с блоком управления 34 и обеспечивающий работу устройства в первой и во второй фазе.

Блок управления 34 соединен с установленным в активационном отсеке 8 уровнемером 35 и с расположенном в аэротенке 11 датчиком кислорода в жидкости 36, при этом на трубопроводе 37 подачи воздуха в мелкопузырчатый аэратор 9 установлен управляемый клапан 38.

Предложенное устройство для очистки сточных вод функционирует следующим образом.

Сточные воды по входному патрубку 3 поступают в уравнивающий отсек 4, в котором начинается процесс их обработки активным илом, а также измельчение и разрушение твердых фракций путем интенсивной циркуляции стоков работающими в турбофазе аэраторами 6, установленными по обе стороны от наклонной задерживающей решетки 5.

По мере заполнения уравнивающего отсека 4 стоки перетекают по перепускному каналу 7 в активационный отсек 8, где подвергаются мелкопузырчатой аэрации во второй фазе, создаваемой мелкопузырчатым аэратором 9. Благодаря размещению аэратора 9 в придонной зоне генерируемые им пузырьки воздуха пронизывают весь столб жидкости, находящейся в отсеке 8, а их малый размер (мелкопузырчатость) обеспечивает надежное и тщательное растворение кислорода воздуха для использования его биомассой при окислении разлагающихся органических загрязнений сточных вод, а в периоды дефицита кислорода в паузах аэрации развитие процессов денитрификации.

Частично обработанные сточные воды перекачиваются выполненным в виде эрлифта главным насосом 10 в аэротенк 11, где производится их дальнейшая обработка, осуществляемая, при поддержке практически постоянного их уровня, также размещенным в придонной зоне мелкопузырчатым аэратором 9 в первой фазе, работа которого регулируется по показаниям расположенного в аэротенке 11 датчика кислорода в жидкости 36. При превышении уровня стоков в аэротенке 11 их излишки откачиваются работающим в турбофазе насосом 12 в активационный отсек 8.

Работающим во второй фазе иловым насосом 14 жидкость с избыточным илом с уровня илового насоса 14 из аэротенка 11 подается в отсек стабилизации ила 15, где расположена работающая в первой фазе аэратор-мешалка 16. При повышении уровня жидкости в отсеке излишки по трубопроводу возвратного ила 22 возвращаются в уравнивающий отсек 4, а циркуляционным насосом 17, работающим в турбофазе, жидкость из аэротенка 11 перекачивается в выходной отсек 18, где, пройдя через каркасный фильтр ультрафильтрационной очистки 20, насосом разрежения 25 подается по выпускному патрубку 19 в камеру обеззараживания, в которой обрабатывается ультразвуковым кавитатором 26 и ультрафиолетовым облучателем 27.

После этого полностью очищенная и обеззараженная вода без взвешенных частиц может подаваться в систему оборотного водоснабжения.

Источники информации

[1] RU, ПМ №20918, E03F 7/10, 2001 г.

[2] FR, №2683495, В61Д 35/00,1991 г.

[3] RU, №2060967, C02F 3/02,1995 г.

[4] RU, №2220112, C02F 3/02,2003 г.

[5] RU, №2228915, C02F 3/02, 2003 г.

[6] RU, №2305662, C02F 3/12, 2006 г. (прототип).

Изобретение предназначено для очистки сточных вод активным илом во взвешенном состоянии и может быть использовано для установки на транспортных средствах. Устройство для очистки сточных вод содержит корпус (1), в котором образованы уравнивающий отсек (4) с активным илом, входным патрубком (3) и аэраторами (6), сообщающийся с ним перепускным каналом (7) активационный отсек (8) с мелкопузырчатым аэратором (9) и сообщающийся с активационным отсеком посредством главного насоса (10) аэротенк (11) с мелкопузырчатым аэратором (9). С аэротенком (11) связан посредством илового насоса (14) отсек стабилизации ила (15), а посредством циркуляционного насоса (17) - выходной отсек (18). Отсек стабилизации ила (15) соединен с уравнивающим отсеком (4) трубопроводом возвратного ила (22). При этом выходная часть уравнивающего отсека (4) перед перепускным каналом (7) отделена от его входной части наклонной задерживающей решеткой (5), по обе стороны от которой установлены аэраторы-мешалки (6). Аэротенк (11) сообщен с активационным отсеком рециркуляционным насосом (12), выполненным в виде эрлифта, при этом в аэротенке (11) установлен связанный с блоком управления (34) датчик кислорода в жидкости (36), на трубопроводе (37) подачи воздуха в мелкопузырчатый аэратор (9) установлен клапан (38), а в выходном отсеке (18) установлен каркасный фильтр ультрафильтрационной очистки (20). Изобретение позволяет снизить габаритные размеры устройства при сохранении степени очистки сточных вод и обеспечении надежного функционирования устройства в широком диапазоне условий его эксплуатации. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для очистки сточных вод, содержащее закрытый корпус, в котором расположены уравнивающий отсек с активным илом, входным патрубком и аэраторами, сообщающийся с ним перепускным каналом активационный отсек с установленным в его придонной части мелкопузырчатым аэратором, сообщающийся с активационным отсеком посредством главного насоса аэротенк, в котором также установлен мелкопузырчатый аэратор, связанный с аэротенком посредством илового насоса отсек стабилизации ила с расположенной в нем аэратором-мешалкой и связанный с аэротенком посредством циркуляционного насоса выходной отсек с фильтром, расположенным перед выпускным патрубком, при этом отсек стабилизации ила соединен с уравнивающим отсеком переливным трубопроводом, а все аэраторы и выполненные в виде эрлифтов насосы соединены с компрессором через пневмораспределители, связанные с блоком управления, отличающееся тем, что выходная часть уравнивающего отсека перед перепускным каналом отделена от его входной части наклонной задерживающей решеткой, по обе стороны от которой в придонной части отсека установлены аэраторы-мешалки, аэротенк сообщен с активационным отсеком рециркуляционным насосом, выполненным в виде эрлифта, при этом в аэротенке установлен связанный с блоком управления датчик кислорода в жидкости, а на трубопроводе подачи воздуха в мелкопузырчатый аэратор, расположенный в придонной части аэротенка, установлен клапан, также связанный с блоком управления, при этом расположенный в выходном отсеке фильтр выполнен в виде каркасного фильтра ультрафильтрационной очистки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перепускной канал между уравнивающим и активационным отсеками выполнен вертикальным со входом, расположенным в придонной части уравнивающего отсека, и выходом - в верхней части активационного.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в придонной части выходного отсека под каркасным фильтром ультрафильтрационной очистки установлен мелкопузырчатый аэратор.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выпускном патрубке установлен насос разряжения.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выпускном патрубке за насосом разряжения установлена камера обеззараживания с ультразвуковым кавитатором и ультрафиолетовым облучателем жидкости.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен термостатируемым и снабжен расположенным в нем теплообменником.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри активационного отсека и аэротенка установлены вертикальные переборки-гасители колебаний жидкости.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аэротенк, активационный и уравнивающий отсеки оборудованы дренажными патрубками для отвода отработанного воздуха.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен по форме и габаритным размерам, обеспечивающим возможность его установки в подвагонном пространстве пассажирского вагона.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен из пластика, например полипропилена.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между выходным отсеком и аэротенком выполнен переливной трубопровод с верхнего уровня выходного отсека в надводное пространство аэротенка.