СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫМИ КАНАЛАМИ Российский патент 2010 года по МПК C02F3/12 C02F3/26 

Изобретение относится к биологическим системам, включающим способ и устройство для биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых как в отдельно стоящих коттеджах, приусадебных домах, так 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 постоянной работе системы аэрации, т.е. непрерывной подаче воздуха, а следовательно, кислорода воздуха, что обеспечивает различную степень его концентрации. 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, соединяющего 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, аэротенк, отстойник, камеру стабилизации ила, систему трубопроводов и насосов, обеспечивающих 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 относительно сложен в реализации и требуют значительных материальных затрат.

Задачей настоящего изобретения является создание простой и эффективной системы, обеспечивающей достижение технического результата, заключающегося в получении высококачественных очищенных сточных вод при входных стоках с очень широкими отклонениями от стандартного состава путем интенсификации процессов окисления, нитрификации, денитрификации и дефосфотации на всех стадиях очистки сточных вод, постоянного окисления избыточного активного ила за счет реализации малоотходной технологии, облегчающей работу очистки в каждом резервуаре, и, следовательно, повышения результативности очистки сточных вод.

Для достижения указанного технического результата предлагается вертикально-зональный способ очистки сточных вод, включающий подачу сточных вод в емкость с активным илом, перетекание ее в другие емкости с активным илом, осаждение ила, перекачку взвеси ила с водой из активационного резервуара во вторичный отстойник, где воду отстаивают, а после подъема воды в отстойнике выше среза патрубка с фильтром самотеком верхним перетеканием выведение очищенной воды за пределы устройства, в котором в качестве емкостей с активным илом используют вертикальные окислительные каналы с активным илом, подачу сточных вод осуществляют в приемно-окислительный канал с активным илом, а при достижении в нем уровня выше переливного патрубка последующим верхним перетеканием в другие окислительные каналы с активным илом, при этом все окислительные каналы насыщают кислородом, причем сточную воду и рециркуляционный ил из окислительных каналов самотеком сквозь их решетчатое дно направляют в активационный резервуар, осаждают активный ил на дно активационного резервуара с образованием высококонцентрированного живого осадочного слоя ила, затем ил перекачивают рециркуляционными насосами-эрлифтами в окислительные каналы, а очищенную воду из активационного резервуара подают в успокоитель вторичного отстойника в зону его нижней горловины, при этом поступающей водой ил вытесняют из вторичного отстойника в активационный резервуар, а очищенную воду через щелевидный канал выходного патрубка с фильтром из вторичного отстойника выводят в выходной накопительный резервуар.

Устройство для очистки сточных вод, включающее корпус с герметичной крышкой, в котором размещен содержащий активный ил приемный резервуар с входным патрубком, активационный резервуар с вторичным отстойником, снабженным успокоителем поступающей воды, выходным патрубком и аэратором-разбивателем биопленки, в котором приемный резервуар выполнен в виде приемно-окислительного канала с активным илом и снабжен верхним переливным патрубком, связывающим приемно-окислительный канал с другими окислительными каналами, а дно каждого из каналов выполнено сетчатым, над которым размещен мелкопузырчатый линейный аэратор и которое разделяет окислительный канал с активационным резервуаром, при этом во вторичном отстойнике расположены рециркуляционные насосы-эрлифты, засасывающие торцы которых расположены ниже горловины вторичного отстойника в придонной зоне активационного резервуара, а выпускные торцы - над окислительными каналами, причем выходной патрубок снабжен щелевидным каналом, устройство снабжено приборным отсеком, содержащим блок управления и компрессор, связанный с распределителем воздуха и воздуховодами подачи воздуха в аэраторы окислительных каналов и насосы-эрлифты, причем вторичный отстойник в нижней части выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды, установленной меньшим основанием вниз, а в верхней части - в виде прямоугольного колодца, стороны которого расположены по отношению к сторонам корпуса с разворотом на 45 градусов с образованием трех треугольных окислительных каналов и выходного накопительного резервуара с поплавковым насосом.

На фиг.1 представлена технологическая схема очистки сточных вод, иллюстрирующая процесс очистки от входного патрубка до накопительного резервуара с поплавковым насосом. На фиг.2 изображено устройство для очистки сточных вод, вид сверху.

Устройство для очистки сточных вод содержит корпус 1 и герметично закрывающую его крышку 2. В корпусе 1 расположен вторичный отстойник 3, выполненный в верхней части в виде прямоугольного колодца 4, а в нижней части - в виде усеченной четырехгранной пирамиды, установленной меньшим основанием 5 вниз, при этом стороны колодца 4 расположены по отношению к сторонам корпуса 1 с разворотом на 45 градусов с образованием треугольных каналов 6, 7, 8 и 9, каждый из которых имеет свое функциональное назначение. Так, канал 6 является приемно-окислительным с активным илом, куда первоначально поступают сточные воды через входной патрубок 10. Каналы 7 и 8 являются окислительными, в них вода подвергается обработке живым активным илом в высококонцентрированном состоянии. Каждый канал 6, 7, 8 может быть снабжен задерживающей наклонно установленной решеткой 11, обдуваемой снизу воздухом из мелкопузырчатого линейного аэратора 12, куда воздух постоянно подается от компрессора 13. В связи с тем, что в аэраторы 12 постоянно подается воздух, то пузырьки, проходя сквозь наклонную решетку 11, предотвращают осаждение на ней различных включений и очищают решетку 11 от осевших на ней органических легких включений. Эти фракции вместе с бурлящим водо-воздушным потоком направляются вверх и под воздействием аэробного ила, всегда присутствующего в канале, разлагаются, а присутствие легкой биологической загрузки 14 способствует перемешиванию органических включений и частичному механическому их дроблению. Дно 15 каждого канала 6, 7 и 8 выполнено сетчатым, а все каналы 6, 7 и 8 связаны верхним переливным патрубком 16. Такое выполнение приемно-окислительного канала 6 с предварительной очисткой сточных вод посредством поднимающегося воздушного потока исключает попадание в последующие емкости устройства крупных органических включений. При этом уже в канале 6 происходит интенсивный ферментационный процесс и предварительное разложение органических загрязнений.

Каналы 6, 7 и 8 в нижней зоне связаны с активационным резервуаром 17 через сетчатое дно 15. Из канала 6 вода самотеком сквозь сетчатое дно 15 поступает в активационный резервуар 17, в его придонной зоне всегда присутствует живой активный ил в высококонцентрированном состоянии, что инициирует процесс денитрификации в придонной зоне. Из активационного резервуара 17 циркуляционным насосом 18 перекачивают осветленную воду в успокоитель 19 вторичного отстойника 3, при этом ил из вторичного отстойника 3 осаждается и вытесняется водой к выходу из вторичного отстойника 3 через нижнюю горловину 21 в придонную зону активационного резервуара 17, а вода поднимается и отстаивается. Затем осажденный ил перекачивают из активационного резервуара 17 в окислительные каналы 6, 7 и 8 рециркуляционными насосами-эрлифтами 22, засасывающие торцы которых 23 расположены в придонной зоне активационного резервуара 17 ниже горловины 21, а выпускные торцы 24 расположены над окислительными каналами 6, 7 и 8. Вторичный отстойник 3 снабжен аэратором-разбивателем 25 плавающей биопленки, выходным патрубком 26 со щелевидным каналом 27 для отвода очищенной воды в выходной накопительный резервуар 9 с поплавковым насосом 28. Щелевидный канал 27 может быть выполнен на поверхности верхней зоны выходного патрубка 26, как изображено на фиг.2, или сбоку, как показано на фиг.1.

Устройство снабжено приборным отсеком 29, содержащим блок присоединения 30 с блоком управления и компрессор 13, соединенный с распределителем 31, связанным воздуховодами 32 со всеми аэраторами и насосами-эрлифтами.

Предложенный согласно изобретению вертикально-зональный способ очистки сточных вод, обеспечивающий работу 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.

Загрязненные сточные воды через входной патрубок 10 корпуса 1 поступают в приемно-окислительный канал 6, в котором начинается процесс обработки сточных вод активным илом. Сточные воды со взвешенным илом последовательно самотеком, сквозь разделительную решетку 11 поступают в активационный резервуар 17, при этом ил продолжает медленное движение в придонную зону активационного резервуара 17, резко теряя растворенный кислород и активизируя денитрификацию. А через некоторое время активный ил осаждается на дно активационного резервуара 17, образуя высококонцентрированный живой осадочный слой, медленно двигающийся к засасываемым торцам рециркуляционных насосов-эрлифтов 22. Причем в этом живом осадочном слое ила (биомассы) активизируются процессы самоокисления (избирательного лизиса) части биомассы, что резко уменьшает ее прирост. Под каждой решеткой 11 установлен мелкопузырчатый линейный аэратор 12, в который постоянно подается воздух. Пузырьки воздуха проходят сквозь разделительную решетку 11, не допуская осаждение на решетке 11 различных включений, что очищает ее от осевших на ней органических легких фрагментов. Эти фракции вместе с бурлящим водо-воздушным потоком направляются на биологическую загрузку 14 и под воздействием аэробного ила разлагаются. Такое выполнение канала 6 с предварительной очисткой сточных вод посредством разделительной решетки 5 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 этом канале 6 происходит интенсивный ферментационный процесс и предварительное разложение органических загрязнений.

Из активационного резервуара 17 воду перекачивают в успокоитель 19 вторичного отстойника 3, где ил отстаивается и вытесняется водой в активационный резервуар 17, а осветленную воду из вторичного отстойника 3 выводят в накопительный резервуар 9 и далее из устройства. Ил из придонной зоны активационного резервуара 17 рециркуляционными насосами-эрлифтами 22 подается во все окислительные каналы 6, 7 и 8, где происходит насыщение его кислородом и активизация процессов разложения, окисления и нитрификации. По мере поступления сточной воды на очистку очищенная вода из зоны выше осадочного слоя активационного резервуара 17 через нижнюю горловину 21 вторичного отстойника 3 перетекает в него и, двигаясь снизу вверх, освобождается от активного ила и равномерно поступает через щелевидный канал 27 в выходной патрубок 26. Отстоянный активный ил осаждается в нижней зоне вторичного отстойника 3 и в паузах поступления сточных вод вытесняется за пределы вторичного отстойника 3 осветленной водой благодаря работе 17 циркуляционного насоса 18, подающего осветленную сточную воду из зоны над осадочным слоем активационного резервуара 17 в успокоитель 19 вторичного отстойника 3. Этим обеспечивается постоянная принудительная очистка вторичного отстойника 3 от осаждаемого активного ила, причем щелевой канал 27 выходного патрубка 26 создает определенное сопротивление выходу очищенной воды, что приводит при массовом поступлении сточных вод к подъему уровня во всех резервуарах и способствует усреднению скорости воды на выходе из установки.

Этим обеспечивается так называемая вертикально-зональная аэрация, что позволяет обеспечить взаимодействие сточных вод в зонах избытка и дефицита растворенного кислорода с различными компонентами активного ила во взвешенном его состоянии и активацию полного спектра биохимических реакций, необходимых для глубокой биохимической очистки сточных вод.

Предложенное устройство является простым по конструктивному выполнению и экономичным в производстве.

Экспериментальные работы по осуществлению способа 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.

Изобретения относятся к системам биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии. Предложенные вертикально-зональный способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления основаны на вертикально-кольцевом движении очищаемой жидкости из зоны с высоким содержанием кислорода в зону с низким содержанием, тем самым активизируя различные биохимические процессы, требующие различного уровня присутствия кислорода. Устройство и способ его работы являются энергосберегающими, а устройство - надежным в работе и простым в изготовлении и обслуживании. Изобретения обеспечивают эффективную работу в любых ситуациях по загрузке хозяйственно-бытовыми сточными водами с отклонениями от стандартного состава. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вертикально-зональный способ очистки сточных вод, включающий подачу сточных вод в емкость с активным илом, перетекание ее в другие емкости с активным илом, осаждение ила, перекачку взвеси ила с водой из активационного резервуара во вторичный отстойник, где воду отстаивают, а после подъема воды в отстойнике выше среза патрубка с фильтром, самотеком верхним перетеканием выведение очищенной воды за пределы устройства, отличающийся тем, что в качестве емкостей с активным илом используют вертикальные окислительные каналы с активным илом, подачу сточных вод осуществляют в приемно-окислительный канал с активным илом, а при достижении в нем уровня выше переливного патрубка последующим верхним перетеканием в другие окислительные каналы с активным илом, при этом все окислительные каналы насыщают кислородом, причем сточную воду и рециркуляционный ил из окислительных каналов самотеком сквозь их решетчатое дно направляют в активационный резервуар, осаждают активный ил на дно активационного резервуара с образованием высококонцентрированного живого осадочного слоя ила, затем ил перекачивают рециркуляционными насосами-эрлифтами в окислительные каналы, а очищенную воду из активационного резервуара подают в успокоитель вторичного отстойника в зону его нижней горловины, при этом поступающей водой ил вытесняют из вторичного отстойника в активационный резервуар, а очищенную воду через щелевидный канал выходного патрубка с фильтром из вторичного отстойника выводят в выходной накопительный резервуар.

2. Устройство для очистки сточных вод, включающее корпус с герметичной крышкой, в котором размещен содержащий активный ил приемный резервуар с входным патрубком, активационный резервуар с вторичным отстойником, снабженным успокоителем поступающей воды, выходным патрубком с фильтром и аэратором-разбивателем биопленки, отличающееся тем, что устройство снабжено окислительными каналами, а приемный резервуар выполнен в виде приемно-окислительного канала с активным илом и снабжен верхним переливным патрубком, связывающим приемно-окислительный канал с другими окислительными каналами, а дно каждого из каналов выполнено сетчатым, над которым размещен мелкопузырчатый линейный аэратор и которое разделяет окислительный канал с активационным резервуаром, при этом во вторичном отстойнике расположены рециркуляционные насосы-эрлифты, засасывающие торцы которых расположены ниже горловины вторичного отстойника в придонной зоне активационного резервуара, а выпускные торцы - над окислительными каналами, причем выходной патрубок с фильтром снабжен щелевидным каналом, устройство снабжено приборным отсеком, содержащим блок управления и компрессор, связанный с распределителем воздуха и воздуховодами подачи воздуха в аэраторы окислительных каналов и насосы-эрлифты, причем вторичный отстойник в нижней части выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды, установленной меньшим основанием вниз, а в верхней части - в виде прямоугольного колодца, стороны которого расположены по отношению к сторонам корпуса с разворотом на 45° с образованием трех треугольных окислительных каналов и выходного накопительного резервуара с поплавковым насосом.