МОДУЛЬ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2018 года по МПК C02F9/14 C02F3/04 C02F3/22 C02F1/74 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится системам очистки сточных вод, а именно к модулям для биологической очистки сточных вод, и может быть использовано для очистки сточных вод от СПАВ, органических загрязнений, взвешенных веществ и соединений азота. При добавлении коагулянта в сточную воду описываемый модуль способен очищать сточные воды от соединений фосфора.

В данном описании используются следующие термины.

Биореактор (биологический реактор) - устройство для очистки сточных вод, использующее биологические процессы для переработки или утилизации загрязнений.

Материал-носитель (биологическая загрузка), загрузочный материал - материал-основа для формирования прикрепленного биоценоза, образованного колониями микроорганизмов, бактерий и грибов.

Система насыщения воды кислородом или воздухом - совокупность элементов, обеспечивающих подачу кислорода или воздух внутрь камеры биореактора. Типичный вариант - набор аэрационных труб с отверстиями, набор аэраторов (мембранных, керамических и т.д.), в которые подают кислород или воздух насосом или компрессором. Также может быть выполнена с применением оросителя, и/или эжектора, и/или сатуратора.

Канализационный колодец - колодец для сточных вод с укрепленными стенками, как правило, состоящий из установленных друг на друга бетонных колец. В общем, может быть любым колодцем.

Уровень техники

Проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является то, что существующие модули для биологической очистки сточных вод являются отдельными устройствами, которые включают в себя три камеры. Для ввода в эксплуатацию таких устройств необходимо выкапывать яму и устанавливать их в земле, что очень сложно. Соответственно для ремонта или замены необходимо выкапывать все это устройство, которые обычно занимает несколько кубометров. Если же использовать естественные уже существующие колодцы, например канализационные, то туда можно установить только небольшой по объему модуль для биологической очистки сточных вод, который ограничен диаметром колодца или отверстия в его крышке и наружным диаметром очистного устройства. Пространство, которое остается между наружной стенкой модуля и стенкой самого колодца образует неиспользуемый объем. Другими словами, часто для установки модуля с требуемой производительностью, размеров колодца бывает недостаточно как раз из-за обязательного наличия этого неиспользуемого паразитного объема.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип к изобретению, является СВИСТУНОВ Ю.А., «Водоотведение и очистка сточных вод» (часть III), «Очистка сточных вод сельских населенных пунктов», Курс лекций для студентов специальности "Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения", Краснодар, Куб. ГАУ, 2009, с. 68-72, рис. - Системы очистки сточных вод MicroFAST). Известный модуль для биологической очистки сточных вод включает корпус, в котором расположен биореактор с материалом-носителем для формирования прикрепленного биоценоза, система насыщения воды кислородом воздуха.

Недостатком его является невозможность установки его в канализационный колодец, чтобы максимально использовался объем канализационного колодца.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить модуль для биологической очистки сточных вод, включает корпус, который включает биореактор с материалом-носителем для формирования прикрепленного биоценоза, система насыщения воды кислородом воздуха, позволяющий, как минимум, сгладить, по меньшей мере один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить возможность установки его в канализационный колодец при максимальном использовании объема канализационного колодца, возможность модернизации существующих очистных сооружений, выполненных как ряд последовательно соединенных между собой колодцев с переливами, что и является технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение.

Для достижения этой цели в корпусе расположены первая и вторая отстаивающие камеры, причем модуль включает ороситель, распределяющий сточные воды на материал-носитель, трубопровод отвода очищенной воды из второй камеры и трубопровод рециркулируемого потока с циркуляционным насосом, погруженным во вторую отстаивающую камеру, причем корпус модуля выполнен с возможностью погружения в канализационный колодец с образованием после установки в колодец камеры, образованной пространством между стенками колодца и корпусом модуля, служащей для приема сточных вод и их усреднения, причем корпус модуля имеет отверстие для перелива в первую отстаивающую камеру, расположенное на внешней стороне корпуса.

Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность установки предлагаемого модуля в уже существующий канализационный колодец. При этом весь объем такого колодца будет использован как приемная камера, в котором и будут расположены остальные части очистного сооружения. То есть такое решение позволяет использовать часть внутреннего объема готового колодца, как технологическую ступень, и использовать ее как приемную камеру. Все это дает возможность намного упрощать процесс монтажа такого очистного оборудования, а также его возможного демонтажа, ремонта и замены.

Существует также вариант изобретения, в котором корпус модуля имеет кольцевой участок, адаптированный под размер отверстия канализационного колодца с возможностью использования модуля в качестве крышки для канализационного колодца.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать предлагаемый модуль как крышку для канализационного колодца.

Существует еще один вариант изобретения, в котором модуль для биологической очистки сточных вод содержит блок управления циркуляционным насосом, соединенный с циркуляционным насосом.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность управления циркуляционным насосом, задавать периодичность его работы.

Существует, наконец, вариант изобретения, в котором модуль для биологической очистки сточных вод содержит автоматический дозатор коагулянта.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность автоматически дозировать коагулянт.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения. Сама идея формирования одной из необходимых камер - вне модуля, возможность использования для этого готового канализационного колодца весьма неочевидна, за десятки лет использования таких устройств никто не смог догадаться до этого, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «соответствие изобретательскому уровню» для изобретения.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:

- фигура 1 схематично изображает внешний вид модуля для биологической очистки сточных вод, согласно изобретению;

- фигура 2 схематично изображает вид в разрезе модуля для биологической очистки сточных вод, согласно изобретению;

- фигура 3 схематично изображает этапы работы модуля для биологической очистки сточных вод, согласно изобретению.

Согласно фигурам 1-2 модуль для биологической очистки сточных вод включает корпус 1, в котором расположены первая 2 и вторая 3 отстаивающие камеры, биореактор 4 с материалом-носителем 41 для формирования прикрепленного биоценоза, система насыщения воды кислородом воздуха, на фигурах показана, как ороситель 5, распределяющий сточные воды на материал-носитель, трубопровод 6 отвода очищенной воды из второй отстаивающей камеры 3 и трубопровод 7 рециркулируемого потока с циркуляционным насосом 8, погруженным во вторую отстаивающую камеру 3, причем корпус 1 модуля выполнен с возможностью погружения в канализационный колодец 9 (показан в виде установленных друг на друга бетонных колец 9) с образованием после установки в колодец камеры 10, образованной пространством между стенками колодца 9 и корпусом 1 модуля, служащей для приема сточных вод и их усреднения, причем корпус 1 модуля имеет отверстие 11 для перелива в первую отстаивающую камеру 2, расположенное на внешней стороне корпуса.

Корпус модуля имеет кольцевой участок 12, специально адаптированный под размер отверстия канализационного колодца.

Модуль для биологической очистки сточных вод может содержать блок управления циркуляционным насосом, соединенный с циркуляционным насосом. Он может находиться как внутри корпуса, так и снаружи, то есть быть как внутренним, так и внешним. На фигурах не показан.

Модуль для биологической очистки сточных вод может содержать автоматический дозатор коагулянта. Он может находиться как внутри корпуса, так и снаружи, то есть быть как внутренним, так и внешним. На фигурах не показан.

Направление силы тяжести показано как вектор g. Именно по отношению к нему и применяются прилагательные «верхний» и «нижний».

Также показано:

стрелками - направление потока стоков,

13 - отверстие для самослива

14 - вход стока

15 - труба для откачки приемной камеры

Биореактор может быть расположен внутри объема колодца, но также может быть расположен и над уровнем земли. Его не обязательно погружать в бетонные кольца.

Осуществление изобретения

Модуль для биологической очистки сточных вод используют следующим образом. Приводится пример использования изобретения, который является описательным и не ограничивает применения изобретения.

Этап А1. Сточные воды через трубопровод 14 подачи сточных вод на обработку подают внутрь канализационного колодца 9.

Этап А2. Как только уровень сточных вод достигает отверстия для попадания в первую отстаивающую камеру 2 сточные воды попадают в модуль.

Этап A3. Внутри модуля 1 сточные воды проходят очистку посредством биологических реакций на биоценозе, преимущественно находящемся на материале-носителе 41, Биоценоз материала-носителя потребляет биологически разлагаемые загрязнения, находящиеся в сточной воде, тем самым очищая ее.

Этап А4. Для обеспечения окислительных процессов, протекающих в ходе питания колоний микроорганизмов, бактерий и грибов, сточная вода, находящаяся внутри биореактора, обогащается воздухом или кислородом.

Этап А5. Тяжелые примеси (собранный в отстойнике активный ил, частицы открепленной биомассы и прочие взвешенные вещества) опускаются вниз, попадая на дно колодца 9, а очищенные выводятся из модуля через трубопровод 6.

Этап А6. Внутренняя рециркуляция, а так же подача сточных вод в биореактор происходит за счет циркуляционного насоса 8, погруженного во вторую отстаивающую камеру 3 и работающего в пульсирующем режиме. В качестве циркуляционного насоса может быть использован дренажный насос.

Этапы являются примерными и не ограничивают использование изобретения.

Промышленная применимость

Предлагаемый модуль для биологической очистки сточных вод имеет ясное предназначение, может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу изобретения, на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения, а также критерию «полнота описания» для изобретения.

В соответствии с предложенным изобретением по поручению заявителя ООО «Альта Групп» был изготовлен опытный образец модуля для биологической очистки сточных вод.

Опытная эксплуатация данного изобретения показала, что он позволяет обеспечить:

- установку его в готовый канализационный или аналогичный колодец,

- возможность биологической очистки сточных вод,

- максимальное использование объема канализационного колодца.

Таким образом, за счет того что модуль включает корпус, в котором расположены первая и вторая отстаивающие камеры, биореактор с материалом-носителем для формирования прикрепленного биоценоза, система насыщения воды кислородом воздуха, ороситель, распределяющий сточные воды на материал-носитель, трубопровод отвода очищенной воды из второй камеры и трубопровод рециркулируемого потока с циркуляционным насосом, погруженным во вторую отстаивающую камеру, причем корпус модуля выполнен с возможностью погружения в канализационный колодец с образованием после установки в колодец камеры, образованной пространством между стенками колодца и корпусом модуля, служащей для приема сточных вод и их усреднения, причем корпус модуля имеет отверстие для перелива в первую отстаивающую камеру, расположенное на внешней стороне корпуса и достигается технический результат, а именно: возможность установки его в канализационный колодец при максимальном использовании объема канализационного колодца, а так же модернизация существующих очистных сооружений, выполненных как ряд последовательно соединенных между собой колодцев с переливами.

Дополнительный достигаемый технический результат:

- легкий демонтаж модуля, ремонт его частей, замена целиком,

- модернизация существующих очистительных систем, выполненных из соединенных последовательно колодцев с переливами.

Изобретение относится к системам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки от СПАВ, органических загрязнений, взвешенных веществ и соединений азота. Модуль для биологической очистки сточных вод включает корпус 1, с расположенными в нем первой 2 и второй 3 отстаивающими камерами, биореактор 4 с материалом-носителем 41 для формирования прикрепленного биоценоза, систему насыщения воды кислородом воздуха – ороситель 5, трубопровод 6 отвода очищенной воды из второй 3 камеры и трубопровод 7 рециркулируемого потока с циркуляционными насосом 8, погруженным во вторую 3 отстаивающую камеру. Корпус 1 модуля выполнен с возможностью погружения в канализационный колодец с образованием после установки камеры 10, образованной пространством между стенками колодца и корпусом 1 модуля, служащей для приёма сточных вод и их усреднения. В корпусе 1 модуля выполнено отверстие 11 для перелива в первую 2 отстаивающую камеру, расположенное на внешней стороне корпуса 1. Изобретение позволяет обеспечить возможность его установки в канализационный колодец при максимальном использовании объема канализационного колодца, а также модернизацию существующих очистных сооружений, выполненных как ряд последовательно соединенных между собой колодцев с переливами. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Модуль для биологической очистки сточных вод, включающий корпус, биореактор с материалом-носителем для формирования прикрепленного биоценоза, систему насыщения воды кислородом воздуха, отличающийся тем, что в корпусе расположены первая и вторая отстаивающие камеры, причем модуль включает ороситель, распределяющий сточные воды на материал-носитель, трубопровод отвода очищенной воды из второй камеры и трубопровод рециркулируемого потока с циркуляционным насосом, погруженным во вторую отстаивающую камеру, причем корпус модуля выполнен с возможностью погружения в канализационный колодец с образованием после установки в колодец камеры, образованной пространством между стенками колодца и корпусом модуля, служащей для приема сточных вод и их усреднения, причем корпус модуля имеет отверстие для перелива в первую отстаивающую камеру, расположенное на внешней стороне корпуса.

2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что корпус модуля имеет кольцевой участок, адаптированный под размер отверстия канализационного колодца с возможностью использования модуля в качестве крышки для канализационного колодца.

3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что он содержит блок управления циркуляционным насосом, соединенный с циркуляционным насосом.

4. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что он содержит автоматический дозатор коагулянта.