КОМБИНИРОВАННЫЙ САМОРЕГУЛИРУЮЩИЙСЯ СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C02F7/00 C02F9/00 

Изобретение относится к комбинированным саморегулирующимся системам, включающим способ и устройство для глубокой биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых как в отдельно стоящих коттеджах, приусадебных домах, так и в гостиничных комплексах, школах, спортивных клубах, поселках, предприятиях общественного питания и т.д.

При биологической очистке сточных вод используется исключительно аэробный активный ил, представляющий собой смесь различных аэробных бактерий и мелких микроорганизмов, но при этом активационный процесс возможен только при периодической работе системы аэрации в различных по продолжительности фазах, т.е. непрерывной подаче воздуха, а следовательно, кислорода воздуха, что обеспечивает различную степень его концентрации (так называемая ритмовая система аэрации АРС). Это обеспечивает взаимодействие сточных вод с различными компонентами активного ила во взвешенном его состоянии и активацию полного спектра биохимических реакций, необходимых для глубокой биохимической очистки сточных вод.

Известны способ глубокой биохимической очистки сточных вод и установка для его осуществления (патент RU №2060967). Согласно способу по патенту RU №2060967 производят подачу исходных сточных вод, первичное отстаивание сточных вод, аэрацию, вторичное отстаивание иловой смеси, озонирование, рециркуляцию ила и выпуск очищенной воды. Установка для осуществления этого способа состоит из первичного отстойника, аэротенка с аэратором, вторичного отстойника, трубопроводов подачи сточной воды, удаления осадка, рециркуляции активного ила, выпуска очищенной воды, а также озонирования в первичном отстойнике, и снабжена дополнительным отстойником, сообщенным с первичным отстойником, емкостью очищенной воды и трубопроводами для осадка активного ила, соединяющими нижние части всех отстойников. Однако данное техническое решение как в части способа, так и в части устройства очень сложно и загромождено излишними трубопроводами, применение первичного отстойника приводит к появлению большого количества необработанного сырого осадка, очень опасного в эпидемиологическом плане и с точки зрения утилизации.

Известны способы очистки сточных вод и устройства для их осуществления, защищенные патентами RU №№2201405, 2220112, 2228915. Это полностью автоматизированные системы различного уровня сложности. Все эти технические решения содержат накопительный уравнивающий резервуар, где производится предварительная аэробно-аноксидная биологическая очистка аэробным активным илом и происходит процесс ферментативного разложения органических загрязнений. Далее предварительно очищенная вода с илом поступает в аэротенк-активационный резервуар, где происходит окончательное разрушение органического загрязнения, после чего вода поступает в отстойник. Отстоявшийся ил накапливается внизу отстойника, а вода, пройдя ряд очисток через пористые фильтры, выводится из установки.

Известно техническое решение «Способ предварительной очистки сточных и ливневых вод и устройство для его осуществления» по заявке №2006128075, по которой принято решение о выдаче от 25.09.07 г. Устройство включает емкость с патрубком для приема сточных и ливневых вод, при этом в емкости установлен накопительный лоток с перфорированным дном, и выполненную из набора пластин задерживающую решетку с линейными аэраторами.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является «Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления» по патенту RU №2305662. Устройство включает уравнивающий резервуар, активационный резервуар с трубчатым колодцем, аэротенк, отстойник, камеру стабилизации ила, систему трубопроводов и насосов, обеспечивающую перетекание воды или принудительную ее перекачку, и блок управления. Хотя конструкция данного устройства обеспечивает саморегулирующийся способ по очистке сточных вод и использует только аэробные процессы очистки, без применения первичных отстойников, а также предусматривает более тщательную фильтрацию воды после отстойника, но рассмотренный технологический процесс устойчиво работает на нормальном хозяйственно-бытовом стоке 100-5-1 (органика-аммонийный азот-соединения фосфора), а значительные отклонения в содержании соединений аммонийного азота и других средств бытовой химии приводят к ухудшению выходных характеристик очищенной воды. Для разложения подобного вида загрязнений используются процессы денитрификации и дефосфотации, а в данном технологическом процессе эти биохимические реакции идут менее 40% по времени и в 60% объема активационных резервуаров. Это достаточно для стандартного состава стоков, но есть очень много объектов, формирующих нестандартный сток, где такие технологии дают сбои.

Задачей настоящего изобретения является создание комбинированной саморегулирующейся системы, использующей совместно технологические приемы ритмовой и вертикально-зональной аэрации в аэротенке специальной конструкции, включающей способ и компактную установку, которые обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в получении высококачественных очищенных сточных вод при входных стоках с очень широкими отклонениями от стандартного состава, путем интенсификации процессов нитрификации, денитрификации и дефосфотации на всех стадиях очистки сточных вод, регенерации рециркуляционного ила, благодаря чему облегчается работа очистки в каждом последующем резервуаре, и, следовательно, повышается результативная степень очистки сточных вод.

Для достижения указанного технического результата предлагается комбинированный саморегулирующийся способ очистки сточных вод, характеризующийся тем, что, исходя из состава сточных вод, предварительно задают продолжительность чередующихся фаз работы устройства и формируют постоянную турбофазу для непрерывно работающих элементов устройства подачей сточных вод, которые самотеком перетекают из уравнивающего резервуара в активационный резервуар с активным илом, а при достижении в нем уровня воды выше определенного уровня последующим перетеканием в трубчатый колодец и перекачкой ее из придонной зоны трубчатого колодца с помощью главного насоса в аэрируемый аэротенк, откуда ее нижним перетеканием направляют во вторичный отстойник, где воду отстаивают, а после подъема уровня воды во вторичном отстойнике выше среза патрубка с фильтром самотеком верхним перетеканием выводят очищенную воду за пределы устройства,

- при этом предварительно задают продолжительность четырех чередующихся фаз работы устройства, а блок управления снабжают главным переключающим клапаном, взаимодействующим с суммарным распределителем первой-второй фаз, суммарным распределителем третьей-четвертой фаз, распределителем первой, второй фаз, распределителем третьей, четвертой фаз, взаимосвязанные соответственно с финишными распределителями первой, второй, третьей, четвертой фаз;

- устройство дополнительно снабжают камерой регенерации ила, камерой с выходным фильтром, пузырьковым уровнемером, уравнивающий резервуар разделяют на верхнюю и нижнюю секции;

- воду подают в приемный лоток, откуда она перетекает в верхнюю секцию уравнивающего резервуара, затем, очищаясь посредством перфорированной решетки с постоянной встречной аэрацией, самотеком поступает в аэрируемую турбофазой нижнюю секцию уравнивающего резервуара, причем из распределителя турбофазы воздух дополнительно подают в камеру регенерации ила в пузырьковый уровнемер;

- аэротенк разделяют на зоны, в каждой их которых устанавливают мелкопузырчатые аэраторы, в которые поочередно подают воздух из финишных распределителей соответственно в первую и вторую фазы,

- из суммарного распределителя первой-второй фазы воздух подают в камеру стабилизации ила;

- из суммарного распределителя третьей-четвертой фаз воздух подают в активационный резервуар, в мелкопузырчатый аэратор камеры с выходным фильтром и рециркуляционный насос, а в третьей фазе воздух подают в аэратор-разбиватель биопленки и насос-удалитель биопленки, а в четвертой фазе воздух подают в циркуляционный насос ила и насос по откачке загрязнений вытекающих из камеры с выходным фильтром;

- после прекращения поступления воды в трубчатый колодец автоматически переводят работу главного насоса в холостой режим, в результате чего прекращают отвод очищенной воды за пределы установки и продолжают процесс очистки воды автономно во всех емкостях устройства, до момента подачи очередной порции сточных вод, в результате которого возобновляют работу главного насоса и отвод очищенной воды за пределы установки, в объеме не более поступившей порции сточных вод, после завершения интервала первой и второй фаз работу устройства переключают на начало третьей фазы, и отвод воды за пределы установки прекращается.

Способ, характеризующийся тем, что производительность рециркуляционного насоса перекачки ила из аэротенка в камеру стабилизации ила выбирают больше, чем производительность главного насоса.

Способ, характеризующийся тем, что во время третьей и четвертой фаз снижение и фиксацию нижнего уровня воды во вторичном отстойнике и аэротенке определяют при равенстве производительностей главного и рециркуляционного насосов, включенных встречно, и производительности которых зависят от уровня воды в активационном резервуаре и аэротенке и имеют точку пересечения диаграмм производительностей при взаимной работе.

Устройство для очистки сточных вод, включающее корпус с герметичной крышкой, в котором размещены содержащие активный ил уравнивающий резервуар, снабженный входным патрубком сточных вод, аэратором, и сообщающийся посредством нижнего переливного патрубка, расположенного в придонной зоне разделительной стенки уравнивающего и активационного резервуаров, при этом в активационном резервуаре размещены мелкопузырчатые аэраторы, трубчатый колодец с главным насосом и внутренним аэратором, крупнопузырчатый аэратор внешнего обдува трубчатого колодца, причем корпус трубчатого колодца в средней части снабжен перфорацией, аэротенк, снабженный мелкопузырчатыми аэраторами, рециркуляционным насосом ила, циркуляционным насосом вторичного отстойника и сообщающийся с ним вторичным отстойником, снабженный успокоителем поступающей частично очищенной воды, фильтром с выходным патрубком чистой воды, аэратором-разбивателем биопленки, насосом-удалителем биопленки, выполненным в виде трубопровода, J-образной формы, один торец которого расположен в отстойнике ниже зоны фильтра с выходным патрубком, а второй торец - выше зоны фильтра с выходным патрубком в верхней части аэротенка, камеру стабилизации ила с крупнопузырьчатым аэратором, расположенными в придонной ее части, компрессор и блок управления, связанные с воздуховодами подачи воздуха в аэраторы резервуаров и камер при работе устройства;

- при этом устройство дополнительно снабжено камерой регенерации ила, а камера стабилизации ила взаимосвязана переливным патрубком с камерой регенерации ила, которая снабжена мелкопузырчатым аэратором, работающим в турбофазе, и связана переливным трубопроводом с уравнивающим резервуаром, разделенным перфорированной решеткой на две - верхнюю и нижнюю секции, в верхней секции размещен лоток с возможностью перемещения по вертикальной направляющей, а выходной конец входного патрубка сточных вод расположен над лотком, снабженным переливным боковым отверстием и впускной переливной щелью, а в нижней секции под перфорированной решеткой расположен мелкопузырчатый аэратор, активационный резервуар снабжен колодцем, в котором размещены с закрытым дном фильтр с главным насосом, представляющий собой насос-эрлифт, и крупнопузырчатый аэратор обдува фильтра и пузырьковый уровнемер, взаимодействующий с блоком управления и работающий в турбофазе, причем корпус фильтра, находящийся в колодце, снабжен перфорацией;

- устройство дополнительно снабжено камерой с выходным фильтром и мелкопузырчатым аэратором, которая выполнена с перегородкой для сбора очищенной воды и выхода ее в накопитель, и отсеком, в котором расположен насос-эрлифт, причем отсек сообщается с камерой патрубком, расположенным выше фильтра, в зоне регенерации фильтра, для сора фильтрата пены и мелких загрязнений;

- накопитель очищенной воды снабжен выпускным насосом с поплавковым датчиком, трубопровод которого снабжен регулирующим вентилем и рециркуляционным патрубком, и системой обеззараживания, выполненной в виде ультразвукового кавитатора, ультрафиолетовой лампой;

- вторичный отстойник выполнен клинообразным и разделяет аэротенк на две секции, в придонной зоне каждой из секций расположен мелкопузырчатый аэратор, аэротенк снабжен горизонтальным трубопроводом с открытыми торцами, при этом мелкопузырчатые аэраторы расположены под этими торцами, а очищаемая вода из фильтра главным насосом подается в горизонтальный трубопровод;

- блок управления снабжен главным переключающим распределительным клапаном, взаимодействующим с суммарным распределителем первой-второй фаз, суммарным распределителем третьей-четвертой фаз, распределителем первой, второй фаз, распределителем третьей, четвертой фаз, которые, в свою очередь, взаимосвязаны соответственно с финишными распределителями первой, второй, третьей, четвертой фаз.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для очистки сточных вод, на фиг.2 - фрагмент колодца.

Устройство для очистки сточных вод содержит корпус 1 и герметично закрывающую его крышку (не показано). В корпусе 1 расположено несколько емкостей для последовательного перемещения сточных вод, где они подвергаются обработке. Первоначально сточные воды поступают через входной патрубок 2 уравнивающего резервуара 3, который разделен на секции верхнюю 4, нижнюю 5 плоской задерживающей решеткой 6. Выше решетки 6 в секции 4 уравнивающего резервуара 3 расположен мусоросборный лоток 7, закрепленный с возможностью вертикального перемещения по направляющей 8, которая в верхней части благодаря наличию шарнира 9 обеспечивает изменение положения лотка в удобное для выгрузки крупных примесей (см. положение лотка, показанное пунктиром). Водовыпуск 10 входного патрубка 2 расположен над мусоросборным лотком 7 таким образом, чтобы не мешать его вертикальному перемещению и обеспечить первичное попадание сточных вод в лоток 7. В средней зоне боковой стенке 11 лотка 7 выполнен водовыпуск 12, через который сточные воды самотеком перетекают из лотка 7 в верхнюю секцию 4 уравнивающего резервуара 3. Предпочтительно выполнять дно 13 лотка 7 наклонным, а разделительную решетку 6 устанавливать параллельно наклонному дну 13 лотка 7. Сквозь решетку 6 вода проходит в нижнюю секцию 5 уравнивающего резервуара 3, в придонной части которой под решеткой 6 установлен мелкопузырчатый линейный аэратор 14, в который постоянно подается воздух от турбофазы 15 работы устройства. Наличие наклонной решетки 6 со встречным потоку воды воздушным потоком от аэратора 14 исключает попадание мусора в последующие емкости устройства. В связи с тем, что в линейный аэратор 14 постоянно подается воздух из турбофазы 15, пузырьки которого проходят сквозь разделительную решетку 6, то этим не допускается осаждение на ней различных включений, что очищает ее от осевших на ней органических легких включений. Эти фракции вместе с бурлящим потоком воды направляются вдоль наклонного дна 13 лотка 7 и этим потоком выносятся сквозь переливную щель 16 в лоток 7, где происходит накапливание мусора и крупных органических включений, которые под воздействием аэробного ила разлагаются. Наличие в уравнивающем резервуаре 3 лотка позволяет автоматически накапливать в нем мусор, «отстирывать» его, а учитывая наличие в уравнивающем резервуаре активного ила, позволяет разлагать органический мусор. При извлечении мусор не будет являться источником «дурного» запаха. Такое выполнение уравнивающего резервуара 3 с предварительной очисткой сточных вод посредством лотка 7 и разделительной решетки 6 с обработкой сточных вод поднимающимся воздушным потоком исключает попадание в последующие емкости устройства крупных органических включений, приводящих к аварийным ситуациям по причине закупорки технологических элементов устройства. При этом уже в уравнивающем резервуаре 3 происходит интенсивный ферментационный процесс и предварительное разложение органических загрязнений.

Из уравнивающего резервуара 3 вода самотеком перетекает через переливное отверстие 17, расположенное в придонной зоне разделительной стенки 18, в активационный резервуар 19, где вода подвергается последующей обработке. В активационном резервуаре 19, в придонной его части, установлен линейный мелкопузырчатый аэратор 20, но их может быть установлено и несколько. Воздух в аэратор 20 активационного резервуара 19 подается из суммарного распределителя 21 третьей-четвертой фаз, а так как мелкопузырчатый аэратор 20 расположен в придонной зоне, то пузырьки воздуха пронизывают весь столб воды, находящейся в активационном резервуаре, обеспечивая тщательное перемешивание и активное растворение кислорода воздуха, который используется биомассой при окислении разлагающихся органических загрязнений сточных вод, а в паузе аэрации инициируется процесс денитрификации. Песок и тяжелые мелкие фракции, проходящие через уравнивающий резервуар 3 с постоянной аэрацией, накапливаются в активационном резервуаре 19, но длительное время (исходя из опыта использования таких резервуаров, практически десять лет) не мешают нормальной работе активационного резервуара 19. Аэрация периодически переводит эти включения во взвешенное состояние и не происходит кольматации. Этот осадок всегда рыхлый и служит своеобразными жерновами для перемалывания органических включений сточных вод, помогая биомассе в процессе разложения загрязнений.

Активационный резервуар 19 снабжен колодцем 22, в котором расположен фильтр 23 с закрытым дном и перфорацией 24 в средней зоне погружения в колодец 22, причем стенки 25 колодца 22 выполнены высотой, перекрывающей высоту выполнения перфораций 24 фильтра 23 и высоту верхнего среза наклонной решетки 6, что позволят наклонной решетки быть постоянно в заглубленном состоянии. Внутри фильтра 23 расположен крупнопузырчатый аэратор 28 с главным насосом, представляющий собой эрлифт, работающий от турбофазы устройства. В колодце 22 установлен пузырьковый уровнемер 29, который связан с блоком управления 30.

При достижении уровня обрабатываемой воды в активационном резервуаре 19 выше вертикальных стенок 25 колодца 22 она самотеком поступает в колодец 22, а из него также самотеком, проходя сквозь перфорацию 24 в стенках фильтра 23, попадает в него. Внутри фильтра вода постоянно подвергается воздействию крупных пузырей воздуха посредством внутреннего аэратора 28, а главный насос 27 перекачивает частично очищенную воду из него в горизонтально расположенную циркуляционную трубу 31 с открытыми торцами 32, 33, расположенными в соответствующих зонах 34, 35 аэротенка 36.

В зоне 34 аэротенка 36 в придонной его зоне размещен мелкопузырчатый аэратор 37, рециркуляционный насос 38 для перекачки излишков ила в камеру 39 стабилизации ила, а также циркуляционный насос 40 перекачивающий осветленную воду в четвертой фазе работы устройства в успокоитель 41 вторичного отстойника 42. В зоне 35 аэротенка 36 в его придонной части размещен мелкопузырчатый аэратор 43. Мелкопузырчатые аэраторы 37 и 43 аэротенка 36 расположены на его дне в разных зонах 34, 35, но обязательно соответственно в области вертикальной линии от открытых торцов 32, 33 циркуляционной трубы 31. Мелкопузырчатые аэраторы 37, 43 аэротенка 36 работают попеременно в первой и второй фазах соответственно. Рециркуляционный насос 38 работает от суммарного распределителя третьей-четвертой фазах, а циркуляционный насос 40 работает только в четвертой фазе работы устройства.

Вторичный отстойник 42 выполнен клиноооразным, разделяет аэротенк 36 на две секции 34, 35, с открытым верхом и открытой нижней горловиной 44, обращенной вниз, во вторичном отстойнике 42 очищенная вода отстаивается, ил оседает и через горловину 44 в четвертой фазе под действием воды, перекачиваемой циркуляционным насосом 40, выдавливается из вторичного отстойника 42 и осаждается в придонной области зон 34, 35 аэротенка 36.

Вторичный отстойник 42 снабжен фильтром 45 плавающей биопленки, установленным на входным патрубке 46 для отвода очищенной воды в камеру 47 с выходным фильтром 48, крупнопузырчатым аэратором-разбивателем 49 биопленки, а также насосом 50, удаляющим биопленку, выполненным J-образной формы с разновысокими коленами. При этом открытый торец 51 низкого колена 52 расположен во вторичном отстойнике 42 на уровне немного ниже фильтра 45, а торец 53 высокого колена 54 снабжен штуцером 55 подачи воздуха в это колено 54 и расположен уже в одной из зон аэротенка 36 выше фильтра 45. Крупнопузырчатый аэратор-разбиватель 49 биопленки и насос 50 работают одновременно синхронно в третьей фазе. Аэротенк 36 снабжен изолированным отсеком 56, связанным переливным патрубком 57 с камерой 47 выходного фильтра 48, при этом в отсеке 56 установлен эрлифт 58, воздух в который подается в четвертой фазе работы устройства и служит для откачки фильтрата, поступившего в отсек 56 через патрубок 57 из зоны 59, расположенной над фильтром 48 камеры 47. В камере 47 в придонной ее части расположен линейный мелкопузырчатый аэратор 60, воздух в который подается из суммарного распределителя третьей-четвертой фазах работы устройства. При подаче воздуха в аэратор 60 воздух проходит сквозь фильтр 48, очищает его, и все мелкие примеси вместе со вспененной бурлящей водой поступают в зону 59 и из нее в четвертой фазе через переливной патрубок 57 поступают в изолированный отсек 56, откуда воду эрлифтом 58 перекачивают в одну из зон 34, 35 аэротенка 36, либо в любой другой резервуар или в камеру 39 стабилизации ила, либо камеру 61 регенерации ила.

Камера 39 стабилизации ила снабжена одним или несколькими крупнопузырчатыми аэратором 62 и соединена с камерой 61 регенерации ила переливным патрубком 63, обеспечивающим перемещение воды с илом самотеком вытесненной при поступлении в камеру 39 стабилизации ила смеси ила с водой из одной из зон 34, 35 аэротенка 36. Камера 61 регенерации ила, в свою очередь, соединена переливным трубопроводом 64 с уравнивающим резервуаром 3 и снабжена мелкопузырчатым аэратором 65.

Камера 47 снабжена перегородкой 66, имеющей переливное отверстие 67 в придонной части, через которое отфильтрованная вода поступает вверх по каналу 68 и дойдя до уровня фильтра 48 через стенку 69 канала 68 переливом поступает в накопитель 70, откуда она насосом 71 с поплавковым датчиком откачивается по трубопроводу 72 для использования в хозяйственных нуждах. На трубопроводе 72 установлен регулировочный вентиль 73, служащий для регулировки подачи очищенной воды в систему обеззараживания и возврата в камеру с выходным фильтром через рециркуляционный патрубок 74, с помощью которого часть воды подается на фильтр 48, и лишь небольшая часть воды подается в систему 75 обеззараживания. Этим обеспечивается многократное фильтрование воды сквозь фильтр 48 и равномерная подача воды в систему 75 обеззараживания, а из нее по выходной трубе 76 в накопитель оборотного водоснабжения (не показан). Система 75 обеззараживания может быть основана на использовании ультразвукового кавитатора 77 и ультрафиолетовой лампы 78, либо использован генератор озона (не показан) или химический дозатор реагента.

В корпусе 1 установлен блок управления 30, компрессор 79, соединенный воздуховодом 80 с распределителем турбофазы 15 и с главным переключающим распределительным клапаном 81, обеспечивающим подачу воздуха на суммарный распределитель 82, обеспечивающий работу устройства в первой-второй фазах и суммарный распределитель 83 обеспечивающий работу устройства в третьей-четвертой фазах, причем с главного переключающего распределительного клапана 81 воздух подается в дополнительные распределители 18, 21, обеспечивающие подачу воздуха к финишным распределителям 84, 85, 86, 87, осуществляющим соответственно подачу воздуха в первую, вторую, третью, четвертую фаз работы устройства.

Предложенный согласно изобретению комбинированный саморегулирующий способ очистки сточных вод, обеспечивающий саморегулирование работы устройства, осуществляется следующим образом посредством предложенного устройства для очистки сточных вод.

При выборе типоразмера устройства всегда заранее знают, на какой объем сточных вод оно должно быть рассчитано. Исходя из предполагаемого состава сточных вод, задают продолжительность четырех последовательно чередующихся фаз работы устройства, и формируется постоянно работающая турбофаза, а также две суммарные фазы первая-вторая, третья-четвертая. Таким образом, блок управления выполнен с возможностью обеспечения подачи воздуха в семь распределителей воздуха, а именно турбофазы, суммарная первая-вторая фаза, первая фаза, вторая фаза, суммарная третья-четвертая, третья фаза, четвертая фаза, обеспечивающие работу технологических элементов устройства согласно заложенному алгоритму.

Загрязненные сточные воды через входной патрубок 2 корпуса 1 поступают в лоток 7, расположенный в верхней секции 4 уравнивающего резервуара 3, в котором начинается процесс обработки сточных вод активным илом. Сточные воды последовательно самотеком, через водовыпуск 12 боковой стенки 11 лотка 7 перетекают в верхнюю секцию 4 уравнивающего резервуара 3, и далее сквозь разделительную решетку 6 поступают в нижнюю секцию 5 уравнивющего резервуара 3. Сквозь решетку 6 вода проходит в нижнюю секцию 5 уравнивающего резервуара 3, в придонной части которого под решеткой 6 установлен мелкопузырчатый линейный аэратор 14, в который постоянно подается воздух от турбофазы 15, пузырьки воздуха проходят сквозь разделительную решетку 6, тем самым не допускают осаждение на ней различных включений, что очищает ее от осевших на ней органических легких включений. Эти фракции вместе с бурлящим потоком воды направляются вдоль наклонного дна 13 лотка 7 и этим же потоком выносятся сквозь переливную щель 16 в лоток 7, где происходит накапливание мусора и крупных органических включений, которые под воздействием аэробного ила разлагаются. Наличие в уравнивающем резервуаре лотка позволяет автоматически накапливать в нем мусор, «отстирывать» его и, учитывая поступление в уравнивающий резервуар рециркуляционного активного ила из камеры регенерации ила, постоянно разлагать органический мусор. При извлечении мусор не будет являться источником «дурного» запаха. Такое выполнение уравнивающего резервуара 3 с предварительной очисткой сточных вод посредством лотка 7 и разделительной решетки 6 с обработкой сточных вод поднимающимся воздушным потоком исключает попадание в последующие емкости устройства крупных органических включений, приводящих к аварийным ситуациям по причине закупорки технологических элементов устройства. При этом уже в уравнивающем резервуаре происходит интенсивный ферментационный процесс и предварительное разложение органических загрязнений.

Из нижней секции 5 уравнивающего резервуара 3 очищаемая вода, как в сообщающихся сосудах, через нижнее переливное отверстие 17 разделительной стенки 18 поступает в активационный резервуар 19, где вода подвергается мелкопузырчатой аэрации от суммарного распределителя третьей-четвертой фазах, создаваемой аэратором 20.

При достижении уровня воды в активационном резервуаре 19 выше стенок 25 колодца 22 вода самотеком перетекает в него, а затем через перфорацию 24 поступает в фильтр 23, где она также аэрируется и главным насосом 27 перекачивается в горизонтально расположенную циркуляционную трубу 31, торцы 32, 33 которой расположены соответственно в разных зонах 34, 35 аэротенка 36, где вода подвергается попеременно мелкопузырчатой аэрации. Учитывая, что две зоны аэротенка являются сообщающимися сосудами, в зоне аэрации аэротенка, например, при работе аэратора 37 уровень воды поднимается, так как плотность воды уменьшается при поступлении пузырьков воздуха. Учитывая, что две зоны аэротенка являются сообщающимися сосудами, в зоне аэрации аэротенка, например, при работе аэратора аэротенка 36 уровень поднимается, так как плотность воды уменьшается при поступлении пузырьков воздуха. Учитывая полученный дисбаланс уровней, через циркуляционную трубу 31 начинается самотечное течение жидкости, т.е. производится циркуляция жидкости из зоны 34 аэрации в другую зону 35 отстаивания, увлекая в зону отстаивания подаваемую воду главным насосом 27, обеспечивая вертикально-кольцевое движение жидкости из зоны с высоким содержанием кислорода в зону с низким содержанием, тем самым активизируя различные биохимические процессы, требующие различного уровня присутствия кислорода. Такой способ биологической очистки мы назвали способом вертикально-зональной аэрации.

Из аэротенка 36 вода поступает через горловину 44 вторичного отстойника 42 по закону сообщающихся сосудов во вторичный отстойник 42, где уровень постепенно поднимается и, достигнув среза фильтра 45 плавающей биопленки входного патрубка 46, она самотеком отводится в камеру 47, а пройдя сквозь фильтр 48, расположенный на удерживающей решетке, поступает в накопитель 70. Из накопителя 70 вода откачивается насосом 71 и поступает в трубопровод 72, при этом часть воды возвращается в камеру 47 с фильтром 48 через рециркуляционный патрубок 74 для повторной фильтрации. Другая же часть воды подается через регулировочный вентиль 73 в систему 75 обеззараживания, выполненную в виде ультразвукового кавитатора 77 и ультрафиолетовой лампы 78. Очищенная и обеззараженная вода через выходную трубу 76 поступает для вторичного использования и окончательно готова для использования в хозяйственных нуждах.

После прекращения поступления воды в колодец 22, а следовательно, в фильтр 23, вода из него откачивается до уровня, при котором работа главного насоса прекращается, что приводит к переходу работы главного насоса в холостой режим, в результате чего прекращается отвод очищенной воды за пределы установки и продолжается процесс очистки воды автономно во всех емкостях устройства до момента поступления очередной порции сточных вод в уравнивающий резервуар через входной патрубок 2 или до начала работы рециркуляционного насоса 38 от суммарного распределителя третьей-четвертой фаз работы устройства. В результате этих поступлений возобновляют работу главного насоса и если в это время было поступление порции сточных вод на очистку, то через некоторое время произойдет отвод очищенной воды за пределы установки в объеме не более поступившей порции сточных вод.

По истечении интервала первой и второй фаз включается третья фаза, и воздух подают в суммарный распределитель третьей-четвертой фаз. В это время отключают аэрацию камеры 39 стабилизации ила и мелкопузырчатые аэраторы 37, 43 аэротенка 36. В третьей фазе воздух подают из суммарного распределителя третьей-четвертой фаз в аэратор 20 в активационном резервуаре 19, в аэратор 60 в камере 47 в выходным фильтром 48 в рециркуляционный насос 38 перекачки взвеси воды с излишками ила с придонной части аэротенка 36 в камеру 39 стабилизации ила, а из финишного распределителя 86 третьей фазы - в аэратор-разбиватель 49 биопленки и насос-удалитель 55 биопленки. В четвертой фазе воздух подают из суммарного распределителя третьей-четвертой фаз в аэратор 20 в активационном резервуаре 19, в аэратор 60 в камере 47 с выходным фильтром 48 в рециркуляционный насос 38 перекачки взвеси воды с излишками ила с придонной части аэротенка 36 в камеру 39 стабилизации ила, а из финишного распределителя 87 четвертой фазы - в насос перекачки фильтрата с пеной с верхней зоны 59 выходного фильтра 48 в аэротенк 36, в циркуляционный насос 40 перекачки осветленной воды из аэротенка 36 во вторичный отстойник 42. Все это способствует в третьей и четвертой фазах инициированию денитрификации и дефосфации в зонах 34, 35 аэротенка 36 и во вторичном отстойнике 42, а также очистке вторичного отстойника и выходного фильтра от осевшего ила. Работа рециркуляционного насоса 38 способствует повышению уровня воды в камере 39 стабилизации ила и последующему перетеканию самотеком вытесненной воды с илом в камеру 61 регенерации ила и затем из нее в уравнивающий резервуар 3 по переливному трубопроводу 64.

В третьей и четвертой фазах работа рециркуляционного насоса 38 приводит в конечном итоге к повышению уровня воды в активационном резервуаре выше стенок 25 колодца 22, вода поступит в фильтр 23, что приведет к восстановлению рабочего режима главного насоса, т.е. главный насос будет перекачивать воду из фильтра. В этот момент два насоса-эрлифта главный и рециркуляционный будут работать встречно, причем первоначально производительность рециркуляционного насоса немного больше производительности главного насоса, но благодаря изменению уровней в активационном резервуаре и одновременное снижение уровня в зонах 34, 35 аэротенка 36 производительность главного насоса растет, а рециркуляционного насоса падает. Это ведет к уменьшению скоростей изменения уровней воды в активационном резервуаре и аэротенке, стабилизации их на определенной отметке, где производительность этих двух насосов становится одинаковой. При этом в третьей фазе одновременно включается насос-удалитель биопленки, аэратор-разбиватель биопленки, т.е. происходит очищение вторичного отстойника от пленки и заполнение его большим количеством активного ила из зоны осаждения под вторичным отстойником. Это приводит к заполнению вторичного отстойника активным илом из придонной области аэротенка по закону сообщающихся сосудов и инициации реакции денитрификации. Этот процесс заканчивается либо при снижении уровня воды во вторичном отстойнике ниже всасывающего торца 51 насоса-удалителя биопленки, и он переходит в холостой режим, либо включается четвертая фаза работы устройства. Начинается отстаивание ила и выдавливание его в аэротенк работой циркуляционного насоса. Циркуляционный насос перекачивает осветленную воду из аэротенка в успокоитель вторичного отстойника, и из него через горловину осаждается ил, происходит очищение вторичного отстойника от ила.

Во второй фазе главный и рециркуляционный насосы включены встречно. Соотношение их производительностей позволяет определить нижний уровень аэротенка, при котором производительности двух насосов равны, т.к. насосы-эрлифты сильно меняют свою производительность при изменении высоты подъема столба жидкости, а рабочий уровень определен не датчиком, а конструкцией колодца 22 и откачать воду из активационного резервуара, расположенную ниже стенки 25 невозможно. В этом действии и заключается саморегулирование процесса работы устройства по поддержанию рабочих уровней.

Для правильной работы устройства необходимо производительность рециркуляционного насоса на рабочих уровнях выбирать немного большей, чем производительность главного насоса.

При большом единовременном сбросе сточных вод, что ведет к подъему уровня в уравнивающем резервуаре 3, а соответственно и в активационном резервуаре, выше уровня перелива стенок 25 колодца 22, определенного сравнением показаний пузырькового уровнемера 29 с константой блока управления, который выбирается немного ниже аварийного уровня, принудительно переводят работу устройства в первую фазу прямой перекачки главным насосом до снижения уровня в активационном резервуаре до уровня среза стенок 25 колодца 22. При большой высоте столба жидкости производительность главного насоса значительно повышается, и это способствует быстрому снижению уровня в активационном резервуаре от уровня перелива.

Экспериментальные работы по осуществлению способа, проведенные с различным в процентном отношении уровнем загрязнения сточных вод, показали достижение поставленной технической задачи и обеспечение получения чистой воды без взвешенных веществ, годной для использования в хозяйственных нуждах и для последующего обеззараживания в системах оборотного водоснабжения. Устройство очень хорошо переносит присутствие в сточной воде волос животных, жиров и различного мусора, что ранее являлось причиной отказа многих установок очистки сточных вод.

Устройство и способ его работы согласно изобретению являются энергосберегающими, а устройство - надежным в работе и простым в изготовлении и обслуживании. Устройства, изготовленные в соответствии с изобретением и работающие по предложенному способу, показали эффективную работу в любых ситуациях по загрузке хозяйственно-бытовыми сточными водами с отклонениями от стандартного состава.

Изобретение может быть использовано для глубокой биологической очистки бытовых сточных вод в отдельно стоящих коттеджах, приусадебных домах, гостиничных комплексах, школах, на предприятиях общественного питания. Устройство для очистки сточных вод содержит корпус 1 с герметичной крышкой, уравнивающий резервуар 3 с активным илом, мелкопузырчатый аэратор 14, активационный резервуар 19 с мелкопузырчатыми аэраторами 20, трубчатый колодец 22 с фильтром 23, главным насосом 27 и внутренним аэратором 28, пузырьковый уровнемер 29, аэротенк 36 с мелкопузырчатыми аэраторами 37, рециркуляционным насосом 38 ила, циркуляционным насосом 40 для перекачки осветленной воды, вторичный отстойник 42, выходной фильтр 48, аэратор-разбиватель 49 биопленки, насос-удалитель 50 биопленки, камеру 39 стабилизации ила с крупнопузырчатым аэратором 62, компрессор 79, блок управления 30, камеру регенерации ила 61, рециркуляционный насос 38 для подачи отработанного ила в камеру 39 стабилизации, систему 75 обеззараживания воды. Технический результат: получение высококачественных очищенных сточных вод при входных стоках с очень широкими отклонениями от стандартного состава. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Комбинированный саморегулирующийся способ очистки сточных вод, характеризующийся тем, что, исходя из состава сточных вод, предварительно задают продолжительность чередующихся фаз работы устройства и формируют постоянную турбофазу для непрерывно работающих элементов устройства подачей сточных вод, которые самотеком перетекают из уравнивающего резервуара в активационный резервуар с активным илом, а при достижении в нем уровня воды выше вертикальных стенок колодца затем перетекают в трубчатый колодец, из придонной зоны которого перекачиваются с помощью главного насоса в аэрируемый аэротенк, откуда ее нижним перетеканием направляют во вторичный отстойник, где воду отстаивают, а после подъема уровня воды во вторичном отстойнике выше среза патрубка с фильтром самотеком верхним перетеканием выводят очищенную воду за пределы устройства, при этом предварительно задают продолжительность четырех чередующихся фаз работы устройства, а блок управления снабжают главным переключающимся клапаном, взаимодействующим с суммарным распределителем первой-второй фаз, суммарным распределителем третьей-четвертой фаз, распределителем первой, второй фаз, распределителем третьей, четвертой фаз, взаимосвязанными с финишными распределителями первой, второй, третьей, четвертой фаз;
при этом устройство дополнительно снабжают камерой регенерации ила, камерой с выходным фильтром, пузырьковым уровнемером, уравнивающий резервуар разделяют на верхнюю и нижнюю секции;
воду подают в приемный лоток, откуда она перетекает в верхнюю секцию уравнивающего резервуара, затем, очищаясь посредством перфорированной решетки с постоянной встречной аэрацией, самотеком поступает в аэрируемую турбофазой нижнюю секцию уравнивающего резервуара, причем из распределителя турбофазы воздух дополнительно подают в камеру регенерации ила и пузырьковый уровнемер;
аэротенк разделяют на зоны, в каждой их которых устанавливают мелкопузырчатые аэраторы, в которые поочередно подают воздух из финишных распределителей соответственно в первую и вторую фазы;
из суммарного распределителя первой-второй фазы воздух подают в камеру стабилизации ила;
из суммарного распределителя третьей-четвертой фаз воздух подают в активационный резервуар, в мелкопузырчатый аэратор камеры с выходным фильтром, и рециркуляционный насос, а в третьей фазе воздух подают в аэратор-разбиватель биопленки, а в четвертой фазе воздух подают в циркуляционный насос, и в насос по откачке загрязнений, вытекающих из камеры с выходным фильтром;
после прекращения поступления воды в трубчатый колодец автоматически переводят работу главного насоса в холостой режим, в результате чего прекращают отвод очищенной воды за пределы установки и продолжают процесс очистки воды автономно во всех емкостях устройства до момента подачи очередной порции сточных вод в уравнивающий резервуар, в результате которого возобновляют работу главного насоса и отвод очищенной воды за пределы установки в объеме не более поступившей порции сточных вод, после завершения интервала первой и второй фаз работу устройства переключают на начало третьей фазы, и отвод воды за пределы установки прекращается.

2. Комбинированный саморегулирующийся способ по п.1, характеризующийся тем, что производительность рециркуляционного насоса перекачки ила из аэротенка в камеру стабилизации ила выбирают больше, чем производительность главного насоса.

3. Комбинированный саморегулирующийся способ по п.1, характеризующийся тем, что во время третьей и четвертой фаз снижение и фиксацию нижнего уровня воды во вторичном отстойнике и аэротенке определяют при равенстве производительностей главного и рециркуляционного насосов, включенных встречно, и производительности которых зависят от уровня воды в активационном резервуаре и аэротенке и имеют точку пересечения диаграмм производительностей при взаимной работе.

4. Устройство для очистки сточных вод, включающее корпус с герметичной крышкой, в котором размещены содержащие активный ил уравнивающий резервуар, снабженный входным патрубком сточных вод, аэратором, и сообщающийся посредством нижнего переливного патрубка, расположенного в придонной зоне разделительной стенки, с активационным резервуаром, при этом в активационном резервуаре размещены мелкопузырчатые аэраторы, трубчатый колодец с главным насосом и внутренним аэратором, крупнопузырчатый аэратор внешнего обдува трубчатого колодца, причем корпус трубчатого колодца в средней части снабжен перфорацией, аэротенк, снабженный мелкопузырчатыми аэраторами, рециркуляционным насосом ила, циркуляционным насосом, и сообщающийся с ним вторичный отстойник, снабженный успокоителем поступающей частично очищенной воды, фильтром с выходным патрубком чистой воды, аэратором-разбивателем биопленки, насосом-удалителем биопленки, выполненным в виде трубопровода J-образной формы, один торец которого расположен в отстойнике ниже зоны фильтра с выходным патрубком, а второй торец - выше зоны фильтра с выходным патрубком в верхней части аэротенка, камеру стабилизации ила с крупнопузырьчатым аэратором, расположенными в придонной ее части, компрессор и блок управления, связанные с воздуховодами подачи воздуха в аэраторы резервуаров и камер при работе устройства, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено камерой регенерации ила, а камера стабилизации ила взаимосвязана переливным патрубком с камерой регенерации ила, которая снабжена мелкопузырчатым аэратором, работающим в турбофазе, и связана переливным трубопроводом с уравнивающим резервуаром, разделенным перфорированной решеткой на две - верхнюю и нижнюю - секции, в верхней секции размещен лоток с возможностью перемещения по вертикальной направляющей, а выходной конец входного патрубка сточных вод расположен над лотком, снабженным переливным боковым отверстием, и впускной переливной щелью, а в нижней секции под перфорированной решеткой расположен мелкопузырчатый аэратор, активационный резервуар снабжен колодцем, в котором размещены с закрытым дном фильтр с главным насосом, представляющий собой насос-эрлифт, и крупнопузырьчатый аэратор обдува фильтра, и пузырьковый уровнемер, взаимодействующий с блоком управления и работающий в турбофазе, причем корпус фильтра, находящийся в колодце, снабжен перфорацией;
устройство дополнительно снабжено камерой с выходным фильтром и мелкопузырчатым аэратором, которая выполнена с перегородкой для сбора очищенной воды и выхода ее в накопитель, и отсеком, в котором расположен насос-эрлифт, причем отсек сообщается с камерой патрубком, расположенным выше фильтра, в зоне регенерации фильтра, для сора, фильтрата, пены и мелких загрязнений;
накопитель очищенной воды снабжен выпускным насосом с поплавковым датчиком, трубопровод которого снабжен регулирующим вентилем и рециркуляционным патрубком и системой обеззараживания, содержащей ультразвуковой кавитатор и ультрафиолетовую лампу;
вторичный отстойник выполнен клинообразным и разделяет аэротенк на две секции, в придонной зоне каждой из секций расположен мелкопузырьчатый аэратор, аэротенк снабжен горизонтальным трубопроводом с открытыми торцами, при этом мелкопузырчатые аэраторы расположены под этими торцами, а очищаемая вода из трубчатого колодца главным насосом подается в горизонтальный трубопровод;
блок управления снабжен главным переключающим распределительным клапаном, взаимодействующим с суммарным распределителем первой-второй фаз, суммарным распределителем третьей-четвертой фаз, распределителем первой, второй фаз, распределителем третьей, четвертой фаз, которые, в свою очередь, взаимодействуют соответственно с финишными распределителями первой, второй, третьей, четвертой фаз.