СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК C02F3/12 

Заявляемое техническое решение предназначено для очистки сточных вод, относится к области биологической очистки сточных вод и имеет широкий диапазон возможностей использования, в частности может быть использовано в отдельно стоящих домах, поселках, предприятиях пищевой, химической промышленности, где требуется глубокая очистка содержащих органические соединения сточных вод.

Известно техническое решение способа очистки сточных вод и установки для осуществления способа (ПРОТОТИП как для способа, так и для устройства) по патенту России №2279410 МПК-7: C02F 9/14; B01D 36/04; C02F 3/12; C02F 1/52; C02F 1/78, опубликованному 10.07.2006 г. Изобретение-прототип касается способа очистки сточных вод с использованием активного ила во взвешенном состоянии и установки для осуществления способа. Согласно техническому решению по патенту России №2279410 сточные воды подаются в приемный резервуар, где происходит предварительная очистка и измельчение крупных фракций органических частиц или улавливание неразлагаемых включений, поступивших со сточной водой, дальнейшая перекачка очищаемой воды в аэротенк, в камере которого происходит образование ила посредством работы аэробных бактерий, дальнейшая перекачка воды во вторичный отстойник, перетекание из вторичного отстойника воды в выходной резервуар, причем в приемном резервуаре вода циркулирует, подвергаясь влиянию активного ила и мелкопузырчатой аэрации переменной интенсивности, а в аэротенке происходит вертикально-круговая циркуляция смеси воды и активного ила вокруг вторичного отстойника, заглубленного в воду, далее во вторичном отстойнике происходит улавливание всплывающих частиц в верхней части и отделение воды и ила, далее идет прохождение воды и дополнительная фильтрация через механический фильтр из длинной щетины и из него - перетекание очищаемой воды в выходной резервуар, где предварительно очищенную биологическим и механическим способом воду подвергают озоновой доочистке, обеззараживанию, после чего промывают основные эрлифты и механический фильтр из длинной щетины с одновременной подачей озонированной воды в приемный резервуар и аэротенк для интенсификации биологических процессов и улучшения осаждения взвесей, после озоновой доочистки осуществляют напорный сброс очищенной воды в поверхностные канавы ливневой канализации или в естественные водоемы, при этом автоматически удаляют плавающие частицы в верхней части вторичного отстойника - в приемный резервуар и излишки активного ила из зоны аэротенка, расположенной на максимальном удалении от аэроэлемента, - в резервуар аэробного стабилизатора активного ила, из которого вода с активным илом перетекает обратно в аэротенк, а осевший ил после доокисления удаляют, при этом через нижнюю щель вторичного отстойника организован нисходящий поток воды, который вымывает осевший на дно отстойника ил и возвращает его в активную зону аэротенка, при этом управление обеззараживанием и перекачкой осуществляют только при помощи датчиков, контролирующих уровень в выходном резервуаре, и устройства управления, запускаемого сигналом этого датчика.

Общие признаки заявляемого технического решения и прототипа:

для устройства: наличие подводящего трубопровода, приемного резервуара, эрлифта с фильтром грубых нечистот, стабилизатора активного ила и аэротенка с заглубленным вторичным отстойником, аэратора, выходной трубы и выходного резервуара, наличие автоматической промывки;

для способа: образование ила в камере аэротенка, работа аэробных бактерий в аэротенке, подача сточных вод в приемный резервуар, перетекание из вторичного отстойника воды в выходной резервуар и из него в выходную трубу.

Однако конструктивные особенности аэротенка с заглубленным вторичным отстойником в прототипе и соответствующие им особенности способа его применения не предусматривают область денитрификации с понижением концентрации кислорода до нуля, а также непрерывный режим работы очистной системы, а следовательно, в прототипе сильно усложнена конструкция очистной системы, требуется наличие датчика уровня и клапана или второго компрессора, усложненного блока управления, а следовательно, прототип имеет более высокую стоимость.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - создание способа очистки сточных вод с интенсификацией и повышением качества процесса очистки, повышение надежности, упрощение обслуживания и при этом удешевление конструкции.

Задача интенсификации и повышения качества процесса очистки решается путем организации вертикально-кругового движения смеси воды и ила и создания зоны денитрификации, а также непрерывного режима работы очистной системы. При этом повышение надежности, упрощение обслуживания и удешевление конструкции достигается за счет отсутствия переключающих клапанов, дополнительных компрессоров, датчиков уровня, усложненного блока управления и механических мешалок, которые обычно используют в денитрификаторах.

Технический результат - интенсификация и повышение качества процесса очистки путем создания зоны денитрификации, при непрерывном режиме работы очистной системы, повышение надежности, упрощение обслуживания и удешевление конструкции.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что способ очистки сточных вод включает подачу сточных вод в приемный резервуар, где происходит предварительная очистка и измельчение крупных фракций органических частиц или улавливание неразлагаемых включений, поступивших со сточной водой, дальнейшую перекачку очищаемой воды в аэротенк-денитрификатор, в камере которого происходит образование ила посредством работы аэробных и факультативных бактерий, дальнейшее перетекание воды во вторичный отстойник, перетекание из вторичного отстойника воды в выходной резервуар, выполняющий роль дополнительного отстойника, а из него - в выходной трубопровод очищенной воды, причем в приемном резервуаре вода циркулирует, подвергаясь влиянию активного ила и крупнопузырчатой аэрации, а в аэротенке-денитрификаторе происходит вертикально-круговая циркуляция части смеси воды и активного ила вокруг вторичного отстойника, заглубленного в воду, при этом скорость циркуляции выбрана такой, чтобы при движении воды вниз концентрация кислорода падала фактически до нуля в начале зоны денитрификации, далее во вторичном отстойнике происходит улавливание всплывающих частиц в верхней части и отделение воды и ила, происходит непрерывная откачка активного ила из зоны аэротенка-денитрификатора, расположенной на максимальном удалении от аэроэлемента, в резервуар аэробного стабилизатора активного ила, из которого вода с активным илом через небольшой вертикальный отстойник перетекает обратно в аэротенк-денитрификатор, а осевший ил периодически удаляют, в выходном резервуаре имеется запас очищенной воды, который используется для автоматической промывки основных элементов системы установленным насосом промывки, при включении которого также откачивается осадок из выходного резервуара, дно которого имеет уклон к насосу промывки, выходной резервуар фактически является дополнительным отстойником и аккумулирующим резервуаром, который после отключения промывки не позволяет взмученной воде из вторичного отстойника сразу попасть на выход.

Устройство очистки сточных вод включает подводящий трубопровод, приемный резервуар, стабилизатор активного ила с небольшим вертикальным отстойником, аэротенк-денитрификатор, заглубленный вторичный отстойник и выходной резервуар с выходной трубой, причем приемный резервуар содержит активный ил и крупнопузырчатые аэраторы, между приемным резервуаром и аэротенком-денитрификатором расположен эрлифт с фильтром грубых нечистот, непрерывно перекачивающий воду в аэротенк-денитрификатор, содержащий заглубленный вторичный отстойник, при этом аэроэлемент аэротенка и заглубленный вторичный отстойник расположены таким образом, чтобы обеспечивалась вертикальная круговая циркуляция части воды с активным илом в аэротенке-денитрификаторе вокруг заглубленного вторичного отстойника, при этом скорость циркуляции выбирается такой, чтобы при движении воды вниз концентрация кислорода падала фактически до нуля в начале зоны денитрификации; между верхней частью заглубленного вторичного отстойника, находящейся на небольшом возвышении 10-15 мм над поверхностью воды, и приемным резервуаром расположена труба переливного удалителя плавающих частиц; между верхней частью вторичного отстойника, находящейся на небольшом заглублении, и выходным резервуаром расположена выходная труба заглубленного вторичного отстойника, в выходном резервуаре установлен периодически включаемый насос промывки, который подает воду в распределительный трубопровод системы автоматической промывки, а из него - на промывку главного эрлифта, эрлифта рециркуляции ила, выходной трубы заглубленного вторичного отстойника, а также на инжектор промывки зоны денитрификации и разбиватель пленки заглубленного вторичного отстойника; дно выходного резервуара выполнено с наклоном к насосу промывки, чтобы при включении автоматической промывки откачивались осевшие частички ила.

На чертеже Фиг.1 изображено устройство очистки сточных вод, где:

1 - подводящий трубопровод;

2 - приемный резервуар;

3 - крупнопузырчатый аэратор приемного резервуара;

4 - аварийный датчик уровня;

5 - фильтр грубых нечистот;

6 - уловитель волосяных включений;

7 - главный эрлифт;

8 - аэротенк-денитрификатор;

9 - заглубленный вторичный отстойник (ЗВО);

10 - аэроэлемент аэротенка;

11 - разбиватель пленки ЗВО;

12 - зона денитрификации;

13 - инжектор промывки зоны денитрификации;

14 - выходная труба заглубленного вторичного отстойника;

15 - выходной резервуар;

16 - блок управления;

17 - насос промывки;

18 - распределительный трубопровод системы автоматической промывки;

19 - стабилизатор активного ила;

20 - крупнопузырчатый аэратор стабилизатора активного ила;

21 - переливной удалитель плавающих частиц заглубленного вторичного отстойника;

22 - эрлифт рециркуляции ила;

23 - вертикальный отстойник стабилизатора активного ила;

24 - переливная труба отстойника стабилизатора активного ила;

25 - аварийный перелив;

26 - выходной трубопровод очищенной воды;

27 - компрессор.

Устройство работает следующим образом.

Сточная вода по подводящему трубопроводу 1 поступает в приемный резервуар 2, в котором расположены крупнопузырчатые аэроэлементы 3. В приемном резервуаре осуществляется интенсивная аэрация, при этом вода перемешивается с активным аэробным илом, а также измельчаются мягкие органические включения, поступающие со сточной водой. Вода из приемного резервуара 2 через фильтр грубых нечистот 5, снабженный уловителем волосяных включений 6, перекачивается главным эрлифтом 7 в аэротенк-денитрификатор 8, где находится активный ил во взвешенном состоянии и заглубленный вторичный отстойник 9 (ЗВО). В аэротенке-денитрификаторе, с одной стороны ЗВО, происходит интенсивная аэрация. Аэроэлемент 10 аэротенка и ЗВО расположены таким образом, чтобы обеспечивалась вертикально-круговая циркуляция части воды с активным илом вокруг ЗВО. Такое движение смеси воды и активного ила позволяет, во-первых, уменьшить производительность компрессора 27 за счет лучшего насыщения воды через увеличенную поверхность в аэротенке-денитрификаторе и, во-вторых, создать зону денитрификации 12 без использования дополнительной мешалки, так как при движении части очищаемой воды с активным илом вниз концентрация кислорода в воде падает, усиливается денитрификация, образующиеся при этом пузырьки азота легко отделяются от частичек ила за счет циркуляции воды. После зоны денитрификации часть воды, проходя через ЗВО, отделяется от ила и вытекает через выходную трубу заглубленного вторичного отстойника 14 в выходной резервуар 15, далее - в выходной трубопровод очищенной воды 26. Часть активного ила из аэротенка-денитрификатора эрлифтом рециркуляции активного ила 22 перекачивается в стабилизатор активного ила 19 с крупнопузырчатым аэратором 20, где происходит его накопление и стабилизация в аэробных условиях. Более тяжелый ил остается в стабилизаторе активного ила, а вода с небольшим количеством активного ила, после небольшого вертикального отстойника стабилизатора активного ила 23, перетекает по переливной трубе 24 обратно в аэротенк-денитрификатор и продолжает участвовать в очистке поступающей загрязненной воды. Излишки ила периодически удаляются из стабилизатора активного ила при помощи встроенного эрлифта или дренажного насоса.

В случае переполнения приемного резервуара до уровня аварийного перелива 25 аварийный датчик уровня 4 (в случае его установки) включает световой аварийный сигнализатор, вода, подвергнутая первичной очистке в приемном резервуаре, через фильтр грубых нечистот 5 начнет перетекать в выходной резервуар 15. Это приведет к увеличению количества взвеси в выходной воде и недостаточному качеству ее очистки, но исключит попадание неочищенной воды с крупными нечистотами в соседние резервуары и нарушение работы очистной системы на длительное время. После устранения перегрузки система работает в обычном режиме.

Активный ил образуется в течение первого месяца работы установки, причем для защиты вторичного отстойника от пены, образующейся в период накопления и созревания активного ила в аэротенке-денитрификаторе, не требуется принимать дополнительных мер, так как заглубленный вторичный отстойник частично находится ниже уровня воды в аэротенке-денитрификаторе, а его смотровая горловина доходит до верхней крышки очистной системы или имеет свою крышку.

Очистные системы, оборудованные системой автоматической промывки, дополнительно имеют насос промывки 17, расположенный в выходном резервуаре 15, управляемый регулируемым таймером блока управления 16 и подключенный к распределительному трубопроводу 18 системы автоматической промывки, к которому подключены: главный эрлифт 7, эрлифт 22 удаления излишков активного ила из аэротенка, инжектор промывки зоны денитрификации 13, разбиватель пленки ЗВО 11, а также осуществляется промывка выходной трубы 14 ЗВО и через нее - промывка самого ЗВО. Во время включения насоса промывки повышается уровень воды в аэротенке-денитрификаторе и соответственно в ЗВО, и вода с плавающими частичками ила перетекает через переливной удалитель плавающих частиц заглубленного вторичного отстойника 21 в приемный резервуар. Насос промывки при включении также откачивает осадок из выходного резервуара 15, дно которого имеет уклон к насосу промывки. Выходной резервуар фактически является дополнительным отстойником и аккумулирующим резервуаром, который после отключения промывки не позволяет взмученной воде из ЗВО сразу попасть на выход.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБА

Заявляемый способ выполняют в установке (Фиг.2 и Фиг.3) в виде прямоугольного корпуса размером 1×1×2,4 м, имеющего сверху открывающуюся крышку с утеплителем и уплотнением, из полипропилена, рассчитанной на очистку одного кубического метра сточной воды в сутки. Мощность мембранного компрессора 51-60 Вт, производительность 60 л/мин, мощность насоса промывки, работающего в кратковременном режиме, 350 Вт. Активный ил образуется в течение первого месяца работы установки, причем для защиты вторичного отстойника от пены, образующейся в период накопления и созревания активного ила в аэротенке-денитрификаторе, не требуется принимать дополнительных мер, так как заглубленный вторичный отстойник частично находится ниже уровня воды в аэротенке-денитрификаторе, а его смотровая горловина доходит до верхней крышки корпуса.

Сточные воды подают в приемный резервуар, где происходит предварительная очистка и измельчение крупных фракций органических частиц или улавливание неразлагаемых включений, поступивших со сточной водой, дальнейшая перекачка очищаемой воды в аэротенк-денитрификатор, в камере которого происходит образование ила посредством работы аэробных и факультативных бактерий, дальнейшее перетекание воды во вторичный отстойник, перетекание из вторичного отстойника воды в выходной резервуар, выполняющий роль дополнительного отстойника, а из него - в выходной трубопровод очищенной воды, причем в приемном резервуаре вода циркулирует, подвергаясь влиянию активного ила и крупнопузырчатой аэрации, а в аэротенке-денитрификаторе происходит вертикально-круговая циркуляция части смеси воды и активного ила вокруг вторичного отстойника, заглубленного в воду, при этом скорость циркуляции выбрана такой, чтобы при движении воды вниз концентрация кислорода падала фактически до нуля в начале зоны денитрификации, далее во вторичном отстойнике происходит улавливание всплывающих частиц в верхней части и отделение воды и ила, происходит непрерывная откачка активного ила из зоны аэротенка-денитрификатора, расположенной на максимальном удалении от аэроэлемента, в резервуар аэробного стабилизатора активного ила, из которого вода с активным илом через небольшой вертикальный отстойник перетекает обратно в аэротенк-денитрификатор, а осевший ил периодически удаляют, в выходном резервуаре имеется запас очищенной воды, который используется для автоматической промывки основных элементов системы установленным насосом промывки, при включении которого также откачивается осадок из выходного резервуара, дно которого имеет уклон к насосу промывки, выходной резервуар является дополнительным отстойником и аккумулирующим резервуаром, который после отключения промывки не позволяет взмученной воде из вторичного отстойника сразу попасть на выход.

При этом заявляемое техническое решение позволяет интенсифицировать процесс очистки, повысить его качество, путем создания зоны денитрификации, при непрерывном режиме работы очистной системы, повысить надежность, упростить обслуживание и удешевить конструкцию.

Изобретение может быть использовано в отдельно стоящих домах, поселках, предприятиях пищевой, химической промышленности, где требуется глубокая очистка содержащих органические соединения сточных вод. Сточные воды подают в приемный резервуар 2. В приемном резервуаре 2 вода циркулирует, подвергаясь влиянию активного ила и крупнопузырчатой аэрации. Далее очищаемую воду перекачивают в аэротенк-денитрификатор 8. В аэротенке-денитрификаторе 8 происходит вертикально-круговая циркуляция части смеси воды и активного ила вокруг вторичного отстойника 9, заглубленного в воду. Во вторичном отстойнике 9 происходит улавливание всплывающих частиц в верхней части и отделение воды и ила. Из зоны 12 аэротенка-денитрификатора 8 происходит непрерывная откачка активного ила в резервуар аэробного стабилизатора активного ила 19. Из резервуара аэробного стабилизатора активного ила 19 вода с активным илом через небольшой вертикальный отстойник 23 перетекает обратно в аэротенк-денитрификатор 8. Из вторичного отстойника 9 очищенная вода перетекает в выходной резервуар 15, а из него - в выходной трубопровод очищенной воды 26. Изобретение позволяет повысить степень очистки сточных вод, упрощает обслуживание и удешевляет конструкцию устройства для очистки сточных вод. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ очистки сточных вод, включающий подачу сточных вод в приемный резервуар, где происходит предварительная очистка и измельчение крупных фракций органических частиц или улавливание не разлагаемых включений, поступивших со сточной водой, дальнейшую перекачку очищаемой воды в аэротенк-денитрификатор, в камере которого происходит образование ила посредством работы аэробных и факультативных бактерий, дальнейшее перетекание воды во вторичный отстойник, перетекание из вторичного отстойника воды в выходной резервуар, а из него в выходной трубопровод очищенной воды, причем в приемном резервуаре вода циркулирует, подвергаясь влиянию активного ила и крупнопузырчатой аэрации, а в аэротенке-денитрификаторе происходит вертикально-круговая циркуляция части смеси воды и активного ила вокруг вторичного отстойника, заглубленного в воду, при этом скорость циркуляции выбрана такой, чтобы при движении воды вниз концентрация кислорода падала фактически до нуля в начале зоны денитрификации, далее во вторичном отстойнике происходит улавливание всплывающих частиц в верхней части и отделение воды и ила, происходит непрерывная откачка активного ила из зоны аэротенка-денитрификатора, расположенной на максимальном удалении от аэроэлемента, в резервуар аэробного стабилизатора активного ила, из которого вода с активным илом через небольшой вертикальный отстойник перетекает обратно в аэротенк-денитрификатор, а осевший ил периодически удаляют, в выходном резервуаре имеется запас очищенной воды, который используется для автоматической промывки главного эрлифта, эрлифта рециркуляции ила, выходной трубы заглубленного вторичного отстойника (ЗВО), на инжектор промывки зоны денитрификации и разбиватель пленки ЗВО установленным насосом промывки, при включении которого также откачивается осадок из выходного резервуара, дно которого имеет уклон к насосу промывки, выходной резервуар фактически является дополнительным отстойником и аккумулирующим резервуаром, который после отключения промывки не позволяет взмученной воде из вторичного отстойника сразу попасть на выход.

2. Устройство очистки сточных вод включает подводящий трубопровод, приемный резервуар, стабилизатор активного ила с небольшим вертикальным отстойником, аэротенк-денитрификатор, заглубленный вторичный отстойник и выходной резервуар с выходной трубой, причем приемный резервуар содержит активный ил и крупнопузырчатые аэраторы, между приемным резервуаром и аэротенком-денитрификатором расположен эрлифт с фильтром грубых нечистот, непрерывно перекачивающий воду в аэротенк-денитрификатор, при этом аэроэлемент аэротенка и заглубленный вторичный отстойник расположены таким образом, чтобы обеспечивалась вертикальная круговая циркуляция части воды с активным илом в аэротенке-денитрификаторе вокруг заглубленного вторичного отстойника; между верхней частью заглубленного вторичного отстойника, находящейся на небольшом возвышении 10-15 мм над поверхностью воды, и приемным резервуаром расположена труба переливного удалителя плавающих частиц; между верхней частью вторичного отстойника, находящейся на небольшом заглублении, и выходным резервуаром расположена выходная труба заглубленного вторичного отстойника, в выходном резервуаре установлен периодически включаемый насос промывки, который подает воду в распределительный трубопровод системы автоматической промывки, а из него на промывку главного эрлифта, эрлифта рециркуляции ила, выходной трубы заглубленного вторичного отстойника (ЗВО), а также на инжектор промывки зоны денитрификации и разбиватель пленки ЗВО; дно выходного резервуара выполнено с наклоном к насосу промывки, чтобы при включении автоматической промывки откачивались осевшие частички ила.