МАЛАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2010 года по МПК C02F11/12 

Изобретение относится к малым автоматизированным установкам для комплексной обработки осадков сточных вод, применяемым при обработке осадков хозяйственно-бытовых стоков от малых населенных пунктов, отдельных или групп коттеджей, а также стоков животноводческих комплексов для получения комплексно обработанного - обезвоженного, сброженного и обеззараженного - осадка с возможностью его утилизации в качестве удобрения.

Известна установка комплексной очистки сточных вод и обработки их иловых осадков, образованная группами патрубков загрузки сточной смеси с иловым осадком, оснащенных запорными устройствами и соединенных с вертикальными фильтрующими элементами. Фильтрующие элементы закреплены в верхней части установки на фланцах и связаны с патрубками подвода горячего сжатого воздуха, подключенными к электрическим нагревателям с регулирующей арматурой. Фильтрующие элементы выполнены в виде рукавов из фильтрующей ткани, имеющих коническую или цилиндро-коническую форму. Нижние части фильтрующих элементов снабжены патрубками с затворами для выгрузки сухих обработанных иловых осадков. При этом патрубки подвода горячего сжатого воздуха удлинены внутри фильтрующих элементов под слой илового осадка до верхних частей затворов для выгрузки сухих обработанных иловых осадков. Установка также оснащена приемными накопительными емкостями, связанными с фильтрующими элементами, лотками сбора фильтрата и термометром. Обрабатываемый иловый осадок распределяется через патрубки загрузки сточной смеси с иловым осадком по фильтрующим элементам обслуживающим персоналом. В фильтрующих элементах иловый осадок подвергается термической обработке при температуре 70-85°С в течение 5-10 суток. Обработанный иловый осадок выгружается из фильтрующих элементов через затворы вручную (патент RU 2239608, МПК⁷ C02F 11/12, C02F 11/18).

Основными недостатками установки комплексной очистки сточных вод и обработки их иловых осадков являются отсутствие обеспечения автоматизации управления ею, позволяющей осуществлять взаимосвязь расходов горячего сжатого воздуха и обрабатываемого материала; отсутствие стабилизации температурного режима; повышенная трудоемкость изготовления вследствие значительных габаритов, что обусловлено использованием нескольких групп фильтрующих элементов, нескольких приемных накопительных емкостей и лотков сбора фильтрата.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является малая автоматизированная установка для комплексной очистки сточных вод и/или комплексной обработки их осадков, содержащая установленный горизонтально корпус с крышками по торцам, связанный с блоком приготовления реагентов, оснащенным датчиком-сигнализатором уровня реагентов, через патрубок загрузки осадков сточных вод, снабженный электрической задвижкой и соединенный с выходным патрубком блока приготовления реагентов, оснащенным электрической задвижкой. В корпусе соосно ему установлен горизонтальный цилиндрический фильтрующий элемент, соединенный с патрубком загрузки осадков сточных вод, и перемешивающее устройство, выполненное в виде шнека, установленного внутри горизонтального цилиндрического фильтрующего элемента со смещением вниз относительно его оси и соединенного с электродвигателем и редуктором через муфты сцепления. В полости вала шнека закреплен рабочий нагревательный элемент. Введенный в установку блок управления связан с электродвигателем и рабочим нагревательным элементом. Снаружи фильтрующего элемента соосно и концентрично ему расположена оросительная промывная система, являющаяся системой регенерации фильтрующего элемента, также заключенная в корпус, дополнительно снабженный клапаном отвода газов брожения. Боковая поверхность фильтрующего элемента выполнена из стержневого каркаса и слоев металлической сетки, между которыми размещен слой полимерного гидрофобного материала, и соединена по торцам с трубными элементами. На вход оросительной промывной системы через насос подключен через свой выходной патрубок с электрической задвижкой лоток сбора фильтрата. Патрубок выгрузки обработанных осадков сточных вод, снабженный электрической задвижкой, последовательно соединен с фильтрующим элементом и корпусом. Патрубок выгрузки фильтрата, снабженный механической задвижкой, связан с корпусом и лотком сбора фильтрата. В полости фильтрующего элемента установлен датчик уровня осадков сточных вод, и внутри боковой поверхности фильтрующего элемента встроен датчик температуры осадков сточных вод, причем названные датчики электрически связаны с блоком управления. В свою очередь блок управления связан с электрическими задвижками на патрубке загрузки осадков сточных вод, на выходном патрубке блока приготовления реагентов, на патрубке выгрузки обработанных осадков сточных вод и на выходном патрубке лотка сбора фильтрата. Датчик-сигнализатор уровня реагентов также электрически связан с блоком управления (патент RU 2330817, МПК С02Р 11/12, B01D 29/11).

Основными недостатками данной установки являются низкая степень обезвоживания осадков, так как давление среды внутри нее является атмосферным, что не способствует высокому уровню отделения фильтрата от твердой фазы осадков сточных вод; повышенная трудоемкость изготовления ввиду ее больших габаритов, обусловленных горизонтальным исполнением корпуса со встроенными внутрь него элементами, сложности конструкции системы регенерации фильтрующего элемента, обеспечения необходимости установки рабочего нагревательного элемента внутри полости вала шнека; отсутствие стабилизации температурного режима ввиду отсутствия конструктивной возможности установки резервного нагревательного элемента.

Задачей изобретения является повышение степени обезвоживания осадков сточных вод, снижение трудоемкости изготовления и обеспечение стабильного температурного режима обработки осадков сточных вод.

Поставленная задача достигается тем, что в малой автоматизированной установке комплексной обработки осадков сточных вод, содержащей корпус с крышкой, связанный с блоком приготовления реагентов, оснащенным датчиком-сигнализатором уровня реагентов, через патрубок загрузки осадков сточных вод, снабженный электрической задвижкой и соединенный с выходным патрубком блока приготовления реагентов, оснащенным электрической задвижкой, установленные в корпусе рабочий нагревательный элемент, фильтрующий элемент, выполненный из слоев металлической сетки, между которыми заключен слой полимерного гидрофобного материала, и перемешивающее устройство, связанное с электродвигателем и редуктором через муфты сцепления, блок управления, патрубок выгрузки обработанных осадков сточных вод, снабженный электрической задвижкой и соединенный с корпусом, патрубок выгрузки фильтрата, снабженный задвижкой, при этом в корпус встроены датчики уровня и температуры осадков сточных вод, электрически связанные с блоком управления, в свою очередь связанным с электродвигателем, рабочим нагревательным элементом, электрическими задвижками на патрубке загрузки осадков сточных вод, на выходном патрубке блока приготовления реагентов, на патрубке выгрузки обработанных осадков сточных вод, а датчик-сигнализатор уровня реагентов также электрически связан с блоком управления, согласно изобретению перемешивающее устройство выполнено в виде лопастной мешалки, корпус, имеющий теплоизоляцию, установлен вертикально и снабжен введенными в установку резервным нагревательным элементом и конусообразной накопительной емкостью, расположенной ниже фильтрующего элемента, выполненного плоским. Накопительная емкость соединена с введенным в установку вакуум-компрессором и оснащена последовательно установленными датчиками давления и уровня фильтрата, а задвижка, связанная с патрубком выгрузки фильтрата, соединенным с накопительной емкостью, выполнена электрической. Патрубок загрузки осадков сточных вод, электродвигатель и редуктор установлены на крышке корпуса. Датчики давления и уровня фильтрата электрически связаны с блоком управления, дополнительно подключенным к резервному нагревательному элементу, вакуум-компрессору и электрической задвижке, связанной с патрубком выгрузки фильтрата.

Повышение степени обезвоживания осадков сточных вод обусловлено введением в установку вакуум-компрессора, создающего и поддерживающего оптимальное вакуум-давление для улучшения отделения фильтрата от твердой фазы осадков сточных вод.

Снижение трудоемкости изготовления установки обусловлено, во-первых, уменьшением ее габаритов вследствие вертикального исполнения корпуса, соединенного с конусообразной накопительной емкостью, со встроенными внутрь него элементами, во-вторых, упрощением регенерации фильтрующего элемента и, следовательно, сокращением промывной воды, что осуществляется обратным током воздуха, подаваемого вакуум-компрессором под фильтрующий элемент.

Обеспечение стабильного температурного режима обработки осадков сточных вод обусловлено введением резервного нагревательного элемента.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где схематично изображен общий вид малой автоматизированной установки комплексной обработки осадков сточных вод, а также таблицей, на которой представлены виды взаимодействия отдельных элементов малой автоматизированной установки комплексной обработки осадков сточных вод.

Кроме того, на чертеже дополнительно обозначено следующее:

- сплошными линиями со стрелками показаны направления выгрузки обработанных осадков сточных вод и фильтрата;

- пунктирными линиями со стрелками показаны каналы передачи информационных и управляющих сигналов.

Малая автоматизированная установка комплексной обработки осадков сточных вод содержит вертикально установленный корпус 1, снабженный теплоизоляцией. Внутри корпуса 1 установлен фильтрующий элемент 2, выполненный плоским из двух слоев металлической сетки, между которыми заключен слой полимерного гидрофобного материала. Внутри корпуса 1 также установлено перемешивающее устройство, выполненное в виде лопастной мешалки 3, рабочий нагревательный элемент 4 и резервный нагревательный элемент 5, выполненные в виде электрических тэнов и предназначенные для нагрева осадков сточных вод до оптимальной температуры 30-35°С. Лопастная мешалка 3 соединена с электродвигателем 6 и червячным редуктором 7 через муфты 8 сцепления, которые установлены на крышке 9 корпуса 1. Патрубок 10 загрузки осадков сточных вод также размещен на крышке 9. Крышка 9 может быть снабжена патрубком отвода газов, образующихся внутри корпуса 1 (на чертеже не показан).

В патрубок 10 загрузки осадков сточных вод, связанный с корпусом 1, встроен выходной патрубок 11, соединенный с блоком 12 приготовления реагентов. Таким образом, подача осадков сточных вод осуществляется через патрубок 10 внутрь корпуса 1, связанного через этот патрубок с блоком 12 приготовления реагентов, а раствор реагентов - в блок 12 приготовления реагентов. В качестве реагентов для интенсификации процесса обезвоживания осадков применяются флокулянт катионного типа, например «Zetag», а для обеззараживания сточных вод и их осадков - овицидный препарат «Пуралат-Бингсти».

Ниже фильтрующего элемента 2 расположена конусообразная накопительная емкость 13, соединенная с вакуум-компрессором 14, а выше фильтрующего элемента 2 установлен патрубок 15 выгрузки обработанных осадков сточных вод, соединенный с корпусом 1. Вакуум-компрессор 14 предназначен для создания пониженного давления, что упрощает отделение фильтрата от твердой фазы осадков сточных вод и улучшает степень обезвоживания.

Патрубок 16 выгрузки фильтрата расположен в нижней части накопительной емкости 13 и соединен с ней.

В полости корпуса 1 установлен датчик 17 уровня осадков сточных вод, электрически связанный с блоком управления 18, в свою очередь связанным с электрической задвижкой 20, установленной на патрубке 10 загрузки осадков сточных вод, с электрической задвижкой 21, установленной на выходном патрубке 11 блока 12 приготовления реагентов, электродвигателем 6, рабочим нагревательным элементом 4, резервным нагревательным элементом 5 и вакуум-компрессором 14.

Блок управления 18 представляет собой ЭВМ с аналого-цифровыми преобразователями и программным обеспечением для управления комплексной обработкой осадков сточных вод.

Вакуум-компрессор 14 соединен с конусообразной накопительной емкостью 13 посредством патрубка 19 с вентилем.

Внутри полости корпуса 1 установлен датчик 22 температуры осадков сточных вод, связанный электрически через блок управления 18 с рабочим нагревательным элементом 4 и резервным нагревательным элементом 5.

Внутри накопительной емкости 13 последовательно вниз расположены датчик 23 давления фильтрата, электрически связанный через блок управления 18 с вакуум-компрессором 14, и датчик 24 уровня фильтрата, электрически связанный через блок управления 18 с электрической задвижкой 25, установленной на патрубке 16 выгрузки фильтрата.

Патрубок 15 выгрузки обработанных осадков снабжен электрической задвижкой 26, с которой связан блок управления 18.

В блоке 12 приготовления реагентов установлен датчик-сигнализатор 27 уровня реагентов, электрически связанный с блоком управления 18.

Таким образом, датчик 17 уровня осадков сточных вод, датчик 22 температуры осадков сточных вод, датчик 23 давления фильтрата, датчик 24 уровня фильтрата, датчик-сигнализатор 27 уровня реагентов электрически связаны с блоком управления 18, в свою очередь связанным с электродвигателем 6, рабочим нагревательным элементом 4 и резервным нагревательным элементом 5, вакуум-компрессором 14, электрической задвижкой 20 на патрубке 10 загрузки осадков сточных вод, электрической задвижкой 21 на выходном патрубке 11 блока 12 приготовления реагентов, электрической задвижкой 26, размещенной на патрубке 15 выгрузки обработанных осадков сточных вод и электрической задвижкой 25, установленной на выходном патрубке 16 выгрузки фильтрата.

Малая автоматизированная установка комплексной обработки осадков сточных вод работает следующим образом.

Осадки сточных вод подаются в корпус 1 установки через патрубок 10 загрузки осадков сточных вод. Датчиком 17 снимаются показания уровня осадков сточных вод, полученные информационные сигналы с которых передаются на блок управления 18. Управляющий сигнал с блока управления 18 подается на электрическую задвижку 21, которая открывает подачу реагентов через выходной патрубок 11, соединенный с блоком 12 приготовления реагентов, а затем по показаниям датчика 17 уровня осадков сточных вод через блок управления 18 закрываются электрические задвижки 20 и 21, что позволяет автоматизировать загрузку осадков в корпус 1. При минимальном уровне реагентов в блоке 12 приготовления реагентов срабатывает датчик-сигнализатор 27 уровня реагентов.

После загрузки осадков сточных вод в корпус 1 сигнал с блока управления 18 подается на электродвигатель 6, рабочий нагревательный элемент 4, и резервный нагревательный элемент 5, и вакуум-компрессор 14.

Включение электродвигателя 6 запускает в работу лопастную мешалку 3, что позволяет автоматизировать процесс перемешивания.

Подогрев осадков сточных вод до оптимальной температуры 30-35°С осуществляется рабочим нагревательным элементом 4. Включение рабочего нагревательного элемента 4 производится через блок управления 18 в зависимости от уровня осадков, измеряемого датчиком 17 уровня осадков сточных вод, что позволяет автоматизировать включение рабочего нагревательного элемента 4 в работу. Измерение температуры осадков сточных вод внутри корпуса 1 производится датчиком 22 температуры осадков сточных вод, полученный информационный сигнал через блок управления 18 передается на рабочий нагревательный элемент 4, что позволяет оптимизировать степень нагрева осадков сточной смеси. В случае поломки рабочего нагревательного элемента 4 или недостаточного нагрева по показаниям датчика 22 температуры осадков сточных вод через блок управления 18 включается резервный нагревательный элемент 5.

Включение вакуум-компрессора 14 через блок управления 18 после показаний датчика 17 уровня осадков сточных вод позволяет автоматизировать понижение давления в установке.

Внутри корпуса 1 установки происходят обезвоживание и сбраживание осадков, а также обеззараживание осадков сточных вод.

Отделяющийся фильтрат накапливается в накопительной емкости 13. Накопленный фильтрат сбрасывается через патрубок 16 выгрузки фильтрата, на котором уставлена электрическая задвижка 25, открытие и закрытие которой производится управляющим сигналом с блока управления по показаниям датчика 24 уровня фильтрата в накопительной емкости 13.

Обезвоженные, сброженные и обеззараженные осадки сточных вод выгружаются через патрубок 15 выгрузки обработанных осадков сточных вод, на котором установлена электрическая задвижка 26, открытие и закрытие которой производятся управляющим сигналом с блока управления 18, что позволяет автоматизировать выгрузку обработанных осадков сточных вод в зависимости от времени обработки.

По показаниям датчика 23 давления, установленного в накопительной емкости 13, через блок управления 18 подается управляющий сигнал на вакуум-компрессор 14, что позволяет автоматизировать процесс поддержания оптимального давления в установке.

Регенерация фильтрующего элемента 2 осуществляется с помощью обратного тока воздуха, который подается вакуум-компрессором 14 после подачи управляющего сигнала с блока управления 18.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения при малых габаритах установки и полной автоматизации управления обеспечивает получение комплексно обработанных осадков сточных вод при повышении степени обезвоживания, снижении трудоемкости изготовления, стабилизации температурного режима. Осадки, обработанные согласно предлагаемому изобретению, могут быть использованы на фермерских хозяйствах в качестве удобрения, в лесопарковых и городских хозяйствах для формирования ландшафта и рекультивации нарушенных земель.

Автоматизация управления установкой обусловлена осуществлением взаимосвязи между расходами осадков сточных вод и реагентов, уровнем осадков в полости фильтрующего элемента, оптимальным нагревом и температурой осадков сточных вод с минимальным расходом электроэнергии, поддержанием необходимого давления с помощью вакуум-компрессора, для повышения эффективности обезвоживания и регенерации фильтрующего элемента, что регулируется блоком управления.

Виды взаимодействия отдельных элементов малой автоматизированной установки комплексной обработки осадков сточных вод Источник сигнала Причина возникновения сигнала Управляющее воздействие № позиции чертежа Название № позиции адресата Название Действие адресата 17 Датчик уровня осадков сточных вод Максимальный уровень 18 Блок управления Обработка сигнала 20
21 Приводы
электрических задвижек Закрытие 4 Рабочий нагревательный элемент Включение 6 Электродвигатель Включение 14 Вакуум-компрессор Включение 18 Блок управления Завершение обработки 26 Привод электрической задвижки Открытие-Закрытие 18 Блок управления Уменьшение пропускной способности фильтрующего элемента 14 Вакуум-компрессор Изменение направления вращения электродвигателя Включение-выключение вакуум-компрессора 22 Датчик температуры осадков сточных вод Изменение температуры 18 Блок управления Обработка сигнала 4 Рабочий нагревательный элемент Изменение напряжения 5 Резервный нагревательный элемент Включение 23 Датчик давления Изменение давления 18 Блок управления Обработка сигнала 14 Вакуум-компрессор Включение-выключение 24 Датчик уровня фильтрата Максимальный-минимальный уровень 19 Блок управления Обработка сигнала 25 Привод электрической задвижки Открытие-Закрытие 27 Датчик-сигнализатор уровня реагентов Минимальный уровень 18 Блок управления Сигнализация

Изобретение относится к малым автоматизированным установкам для комплексной обработки осадков сточных вод с возможностью их утилизации в качестве удобрения. Установка содержит вертикальный корпус, связанный с блоком приготовления реагентов. В корпусе установлены рабочий нагревательный элемент, плоский фильтрующий элемент и перемешивающее устройство, выполненное в виде лопастной мешалки и связанное с электродвигателем и редуктором через муфты сцепления. С корпусом соединен патрубок выгрузки обработанных осадков сточных вод с электрической задвижкой. В корпус встроены датчики уровня и температуры осадков сточных вод, электрически связанные с блоком управления. Корпус дополнительно снабжен резервным нагревательным элементом и конусообразной накопительной емкостью, расположенной ниже фильтрующего элемента. Накопительная емкость соединена с вакуум-компрессором и оснащена последовательно установленными датчиками давления и уровня фильтрата. Патрубок загрузки осадков сточных вод, электродвигатель и редуктор установлены на крышке корпуса. Датчики давления и уровня фильтрата электрически связаны с блоком управления, дополнительно подключенным к резервному нагревательному элементу, вакуум-компрессору и электрической задвижке, связанной с патрубком выгрузки фильтрата. Изобретение позволяет повысить степень обезвоживания осадков, снизить трудоемкость изготовления установки и обеспечить стабильный температурный режим обработки осадков сточных вод. 1 ил., 1 табл.

Малая автоматизированная установка комплексной обработки осадков сточных вод, содержащая корпус с крышкой, связанный с блоком приготовления реагентов, оснащенным датчиком-сигнализатором уровня реагентов, через патрубок загрузки осадков сточных вод, снабженный электрической задвижкой и соединенный с выходным патрубком блока приготовления реагентов, оснащенным электрической задвижкой, установленные в корпусе рабочий нагревательный элемент, фильтрующий элемент, выполненный из слоев металлической сетки, между которыми заключен слой полимерного гидрофобного материала, и перемешивающее устройство, связанное с электродвигателем и редуктором через муфты сцепления, блок управления, патрубок выгрузки обработанных осадков сточных вод, снабженный электрической задвижкой и соединенный с корпусом, патрубок выгрузки фильтрата, снабженный задвижкой, при этом в корпус встроены датчики уровня и температуры осадков сточных вод, электрически связанные с блоком управления, в свою очередь, связанным с электродвигателем, рабочим нагревательным элементом, электрическими задвижками на патрубке загрузки осадков сточных вод, на выходном патрубке блока приготовления реагентов, на патрубке выгрузки обработанных осадков сточных вод, а датчик-сигнализатор уровня реагентов также электрически связан с блоком управления, отличающаяся тем, что перемешивающее устройство выполнено в виде лопастной мешалки, корпус, имеющий теплоизоляцию, установлен вертикально и снабжен введенными в установку резервным нагревательным элементом и конусообразной накопительной емкостью, расположенной ниже фильтрующего элемента, выполненного плоским, при этом накопительная емкость соединена с введенным в установку вакуум-компрессором и оснащена последовательно установленными датчиками давления и уровня фильтрата, а задвижка, связанная с патрубком выгрузки фильтрата, соединенным с накопительной емкостью, выполнена электрической, патрубок загрузки осадков сточных вод, электродвигатель и редуктор установлены на крышке корпуса, причем датчики давления и уровня фильтрата электрически связаны с блоком управления, дополнительно подключенным к резервному нагревательному элементу, вакуум-компрессору и электрической задвижке, связанной с патрубком выгрузки фильтрата.