СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПОСРЕДСТВОМ АКТИВИРОВАННОГО ИЛА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ И АКТИВАЦИОННАЯ ОЧИСТИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2013 года по МПК C02F3/34 C12N1/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Биологическая обработка воды промышленных или бытовых сточных вод.

Класс(ы) патента C02F 3/00, C02F 3/12.

Уровень техники

Изобретение касается способа и установки очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от органических веществ и мыла, образующихся в результате жизнедеятельности человека, посредством использования биологической активационной системы с активным илом во взвешенном состоянии, которая используется главным образом для локальных очистных сооружений. В результате работы системы воды очищаются от органических соединений и мыльных растворов, образующихся в результате жизнедеятельности человека. Воды, прошедшие очистку, не имеют запаха. Степень очистки более 98%.

Концентрация загрязнений, мг/л На входе в установку На выходе из установки       БПК полн. 245 3-6 взвешенные вещества 220 3-5 азот аммонийных солей (по N) 25 0,55 фосфаты (по P₂O₅). 10 0,5 нитраты (по N) - 10 нитриты (по N) - 0,02 ПАВ 8 0,5

Современное состояние техники

При очистке хозяйственно-бытовых сточных вод используется активный ил, который представляет собой смесь различных бактерий и мелких микроорганизмов. Этому илу необходимы для жизни питательные вещества, содержащиеся в сточных водах, он очищает сточные воды посредством потребления питательных веществ. Активационный процесс возможен лишь при непрерывном окислении, которое, как правило, осуществляется посредством нагнетания воздуха в активационный резервуар.

Для очистки сточных вод используются как микроорганизмы, плотно приставшие к основанию различных систем биофильтров и биореакторов, которые смачиваются сточными водами, так и активационные системы с илом во взвешенном состоянии, где хлопья ила перемешиваются со сточными водами и воздухом.

Известные активационные очистительные установки сточных вод с илом во взвешенном состоянии можно разделить на системы с непрерывным протеканием сточных вод через активационные резервуары и на системы с прерывистым протеканием.

В непрерывной системе очистки сточные воды после грубой предварительной очистки вводятся в активационный резервуар и после периода, необходимого, с точки зрения технологии, для очистки, отводятся вместе с активным илом в отдельный вторичный отстойник. В отстойнике происходит осаждение ила, а чистая вода отводится в выпускное отверстие. В системе с прерывистым протеканием сточные воды после грубой предварительной очистки подаются в активационный резервуар либо немедленно, либо перекачиваются из уравнительного резервуара. После очистки вод активационный процесс прерывается, то есть останавливается подача воздуха и перемешивание воды в активационном резервуаре, а после осаждения ила очищенная вода перекачивается или стекает в выпуск. Затем снова наполняется активационный резервуар, и описанный цикл повторяется.

Существенный недостаток вышеописанных очистительных систем сточных вод заключается в том, что установки не способны справиться с залповыми сбросами сточных вод (бассейны, душевые), что приводит к сбросу неочищенных вод.

За прототип взят патент №2162062. Способ очистки сточных вод и установка для осуществления способа. Класс(ы) патента C02F 3/00, C02F 3/12. (сайт http://ru-patent.info/21/60-64/2162062.html).

Недостатки прототипа:

- Установка не может справиться с залповым сбросом воды (спуск бассейна, несколько ванн) без потери очистных характеристик.

- Высокие себестоимость, трудовые затраты.

- Наличие клапанов и воздушных насосов внутри самой установки, что затрудняет обслуживание.

- Очистка от излишков скопившегося ила необходима 1-2 раза в год, но для этого нет специальных устройств.

- Прототип не имеет возможности поверхностной утилизации, в результате чего требует больше внимания и затрат.

Раскрытие изобретения

Вышеуказанные недостатки устраняются с помощью способа очистки хозяйственно-бытовых сточных вод посредством активированного ила во взвешенном состоянии в соответствии с настоящим изобретением, при котором используются два резервуара с разным уровнем сточных вод. Загрязненные хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в 1-й резервуар, где идет активная аэрация сточных вод. Для достижения максимально эффективного перемешивания (эффекта «кипящего слоя») отношение диаметра к высоте по заполненной части первого резервуара водой равно 0,2-0,3 с учетом определенного расхода воздуха. «Кипящий слой» возникает из-за неравной плотности восходящей смеси мелко распыленного воздуха с водой к загрязненной воде. Эффект усиливается поглощением пузырьками воздуха тепловой энергии разложения органики (увеличения объема пузырьков). Из-за неразрывности материи более плотная вода выталкивается к нижней части резервуара, где цикл повторяется вновь. Данный процесс вызывает интенсивное перемешивание загрязненной воды и высокую скорость очистки. Коэффициент эффективного отношения диаметра к высоте определен экспериментально. Расход воздуха - 20-30 литров в минуту. По мере поступления и из-за разности уровня 1-го и 2-го резервуаров, очищенные воды из 1-го резервуара поступают во 2-й. Условно чистые воды бассейнов, ванн, душевых поступают сразу во второй резервуар, где смешиваются с очищенными хозяйственно-бытовыми сточными водами, поступившими из первого резервуара, несущими достаточное для очистки вод бассейнов, ванн, душевых содержание растворенного воздуха и взвеси ила. Условно чистые воды бассейнов, ванн, душевых проходят доочистку при смешивании с очищенными водами, поступившими из первого резервуара. По мере накопления воды из 2-го резервуара удаляются насосом через выпускное отверстие. В 1-ом резервуаре предусмотрен водяной насос для автоматического удаления излишнего ила с задаваемой периодичностью и дыхательный клапан для удаления воздуха, углекислого газа. Для предотвращения замерзания предусмотрена система подогрева трубопроводов между резервуарами и трубопровода, идущего с душевых, ванн, бассейнов. Также в основании входа в трубопровод между первым и вторым резервуарами есть перфорированный фильтр. Материалом служат различные типы пластмасс.

Уникальность заключается:

1. В разделении потока вод на малозагрязненные (бассейнов, душевых, ванн и т.д.) и все остальные.

2. В выведении эффективного отношения диаметра к высоте и расходу воздуха, получение эффекта «кипящего слоя» при определенном эффективном расходе воздуха.

Обзор чертежей

На фиг.1 изображена схема изобретения.

Обозначения чертежа:

1 - первый резервуар

2 - второй резервуар

3 - водяной насос

4 - водяной насос

5 - воздушный насос

6 - входной трубопровод

7 - входной трубопровод

8 - воздуховод

9 - перфорированный фильтр

10 - наклонный трубопровод

11 - илопровод

12 - дыхательный клапан

13 - выпускное отверстие

14 - нагревающийся кабель.

Активационная установка очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в соответствии с фиг.1 состоит из резервуаров 1, 2, водяного насоса удаления излишнего ила 3 и выпуска очищенной воды 4, воздушного насоса 5, воздуховода 8, перфорированного фильтра 9, наклонного трубопровода 10, дыхательного клапана 12, нагревающегося кабеля 14.

Загрязненные хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в установку через входные трубопроводы 6, 7. Причем через входной трубопровод 7 поступают условно чистые воды ванн, бассейнов, душевых, а через входной трубопровод 6 - все остальные хозяйственно-бытовые сточные воды. Уровень воды в резервуаре 2 ниже, чем в резервуаре 1. Данный уровень обеспечивается работой водяного насоса с датчиком уровня 4 и работой по заданной программе. По мере поступления новых порций загрязненной воды в резервуар 1 очищенная вода, через перфорированный фильтр 9 по наклонному трубопроводу 10 поступает в резервуар 2, где смешивается с условно чистой водой. Здесь воды некоторое время отстаиваются. Вода из резервуара 1 несет в себе частички ила и растворенного воздуха, что способствует очистке вод, поступивших в резервуар 2. Трубопроводы 7, 10 снабжены нагревающимися кабелями 14 для предотвращения замерзания в них воды.

Воды, поступившие в резервуар 1, постоянно аэрируются путем нагнетания воздуха по уровень воды воздушным насосом 5 через воздуховод 8, а воды, поступившие в резервуар 2, - отстаиваются. Излишки воздуха и углекислого газа удаляются через дыхательный клапан 12. По мере накопления ила он удаляется водяным насосом 3 по илопроводу 11.

Таким образом, использование заявленного способа очистки хозяйственно-бытовых сточных вод обеспечивает следующие технические результаты:

- Повышение степени очистки сточных вод.

- Повышение скорости очистки сточных вод.

- Снижение материалоемкости и капиталоемкости установки.

- Снижение эксплуатационных затрат.

- Изобретение не нуждается в контроле над концентрацией ила.

- Повышение надежности работы, в том числе в зимний период.

- Достигается максимально возможный безремонтный период.

- Достигается рациональное использование природных ресурсов.

- Не требует дополнительного обслуживания.

- Отсутствие влияния скин-фактора (нарушение фильтрационных характеристик почв), т.к. слив только поверхностный.

Промышленная применимость

Изобретение может быть использовано при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод, в частном хозяйстве, частично решает проблему полива почв, также в любых других объектах, предприятиях в системе жилищно-коммунального хозяйства, и в других случаях, где встает вопрос утилизации хозяйственно-бытовых сточных вод.

Изобретение относится к области биологической обработки промышленных и бытовых сточных вод. Способ включает подачу сточных вод в резервуар, последующую перекачку очищенных сточных вод во второй резервуар, отвод в выпускное отверстие, очистку. Активную аэрацию хозяйственно-бытовых сточных вод осуществляют при расходе воздуха 20-30 литров в минуту в первом резервуаре, выполненном таким образом, что отношение диаметра его к высоте по заполненной части первого резервуара водой составляет 0,2-0,3. Условно чистые воды больших объемов (бассейны, ванны, душевые) направляют во второй резервуар для смешивания с очищенными сточными водами, поступившими из первого резервуара, несущими малое содержание растворенного воздуха и взвеси ила, достаточное для очистки вод бассейнов, ванн, душевых. Активационная очистительная установка содержит резервуар с подводом хозяйственно-бытовых сточных вод, включающий воздушный насос, отвод воздуха и насос для откачивания ила, второй резервуар, включающий насос выпуска очищенной воды, выпускное отверстие. Первый резервуар выполнен таким образом, что отношение диаметра его к высоте по заполненной части первого резервуара водой составляет 0,2-0,3 для обеспечения «кипящего слоя» в процессе очистки. Второй резервуар сообщен с первым резервуаром посредством наклонного трубопровода и выполнен для размещения в нем условно чистой воды больших объемов (бассейны, ванны, душевые) для их доочистки при смешивании с очищенными хозяйственно-бытовыми сточными водами, поступившими из первого резервуара. Группа изобретений обеспечивает при реализации повышение эффективности очистки и надежности работы установки, снижение времени очистки при одновременном снижении трудозатрат. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от органических веществ, мыла посредством активированного ила во взвешенном состоянии, включающий подачу хозяйственно-бытовых сточных вод в первый резервуар, очистку, последующую перекачку очищенных сточных вод во второй резервуар, отвод очищенной воды в выпускное отверстие, отличающийся тем, что активную аэрацию хозяйственно-бытовых сточных вод осуществляют при расходе воздуха 20-30 л в минуту в первом резервуаре, выполненном таким образом, что отношение диаметра его к высоте по заполненной части первого резервуара водой составляет 0,2-0,3, а условно чистые воды больших объемов (бассейны, ванны, душевые) направляют во второй резервуар для смешивания с очищенными сточными водами, поступившими из первого резервуара, несущими малое содержание растворенного воздуха и взвеси ила, достаточное для очистки вод бассейнов, ванн, душевых.

2. Активационная очистительная установка хозяйственно-бытовых сточных вод биологическим путем с активированным илом во взвешенном состоянии, содержащая резервуар с подводом хозяйственно-бытовых сточных вод, включающий воздушный насос, отвод воздуха и насос для откачивания ила, второй резервуар, включающий насос выпуска очищенной воды, выпускное отверстие, отличающаяся тем, что первый резервуар выполнен таким образом, что отношение диаметра его к высоте по заполненной части первого резервуара водой составляет 0,2-0,3 для обеспечения «кипящего слоя» в процессе очистки, а второй резервуар сообщен с первым резервуаром посредством наклонного трубопровода и выполнен для размещения в нем условно чистой воды больших объемов (бассейны, ванны, душевые) для их доочистки при смешивании с очищенными хозяйственно-бытовыми сточными водами, поступившими из первого резервуара.