Способ и устройство термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод Российский патент 2022 года по МПК C02F11/121 C02F11/18 

Область техники

Изобретение относится к областям ветеринарии и санитарии, в частности к дезинфекции отходов, а также дегельминтизации очистков и осадков сточных вод. Конкретнее изобретение относится к методам термического обеззараживания отходов, посредству воздействия пара, создаваемого давления и динамического воздействия струй пара в герметичной ёмкости.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время известен «Способ обеззараживания осадков сточных вод» патент РФ № RU 2 096 350 C1, при котором предварительно обезвоженный и гранулированный осадок илонакопительной станции по очистке сточных воды с влажностью 80 массы. подвергают двустадийной термообработке в псевдоожиженном слое. В качестве теплоносителя используют топочные газы с температурой 300 ⁰C. На первой стадии газы подают со скоростью 8 м/сек и поддерживают температуру в слое 80 ⁰C. Температура слоя на второй стадии 140 ⁰C. Использование данного способа приводит к необходимости предварительного – вне конструкционного обезвоживания осадков сточных вод и как следствие увеличению капитальных и эксплуатационных затрат, сложностью конструкции, а также повышению рисков промышленной и экологической безопасности.

Так же известен «Способ дегельминтизации осадков сточных вод» патент РФ RU 2 120 421 C, при котором в аэробный стабилизатор с влажностью осадка 94-95,5% добавляется раствор овицидного препарата, изготовленного из измельченных сухих проростков картофеля при норме расхода сухого препарата 0,001-0,1 г/м³ осадка и времени совместного воздействия на яйца гельминтов аэробной стабилизации и препарата не менее 8 ч. Применение данного метода не предусматривает обезвоживание осадков сточных вод, является относительно длительным процессом и приводит к необходимости использования овицидного препарата, что в свою очень при сбоях или нарушениях в его поставке может привести к нарушению работы очистных сооружений, а также ведёт к образованию дополнительных отходов – отходов упаковочной тары этого препарата.

Известен «Способ дезоксидации и обеззараживания осадков сточных вод» патент РФ RU 2 432 324 C1, в котором путем обработки гуминовым реагентом взятым в количестве от 0,3 мас.% до 10,0 мас.% на сухое вещество осадка сточных вод, отличается тем, что дополнительно продукт обработки осадка сточных вод гуминовым реагентом обрабатывают препаратом биологически активных микроорганизмов, взятым в количестве от 0,05 л до 1,00 л на тонну сухого вещества осадка сточных вод. Применение данного способа является длительным процессом и приводит к необходимости использования гуммированных препаратов, что в свою очень при сбоях или нарушениях в его поставке может привести к нарушению работы очистных сооружений, а также ведёт к образованию дополнительных отходов – отходов упаковочной тары этого препарата. Также данным способом предусмотрено использование:

а) буртов, что в условиях крайнего севера и приравненных к нему местностям, где температура в зимние периоды может достигать менее – 50 ⁰С, приведёт к сезонному – кратковременному периоду производства работ;

б) в условиях развития в РФ строительства локальных очистных сооружений, строительство иловых карт является экономически не обоснованным, т.к. их площадь может превышать территорию самих очистных сооружений и затраты на их капитальное строительство не рациональными

Задача, которую поставил перед собой разработчик способа и устройства, термического обеззараживания активного ила состоит в разработке способа и устройства, которые бы позволить повысить скорость и качество процесса дезинсекции при обращении с отходами, в том числе с отходами, для которых предусмотрена утилизация.

Техническим результатом заявляемого способа и устройства термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод является повышение качества обеззараживания активного ила, а также повышение скорости обеззараживания активного ила.

Раскрытие изобретения

Сущность способа термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, состоит в том, что:

сначала обезвоживают ил, используемый для биологической очистки сточных вод;

после чего активный ил обеззараживают паром при температуре по меньшей мере 70 ⁰С, причем время, в течении которого обрабатывают активный ил, зависит от температуры пара и объема и/или массы обрабатываемого активного ила;

после обеззараживания обработкой паром утилизируют активный ил как отход, или используют как: антропогенный грунт, или используют как органическое удобрение, или как строительный материал, или как альтернативное топливо, или как добавку в сорбент.

Накопившийся активный ил обрабатывается паром, внутри герметичной емкости и создаётся давление выше атмосферного внутри вышеупомянутой емкости за счет подачи пара под избыточным давлением. Для обезвоживания используются фильтровальные мешки или центрифугу, или декантор, а для обработки паром используется парогенератор или передвижные паровые установки и линию подачи пара, при этом все вышеупомянутые устройства оборудуют быстроразъёмными соединениями.

Так же используется дренажная емкость, которую можно расположить ниже уровня пола. Вместо дренажной ёмкости можно использовать промысловую автоцистерну, или используются иные способы сбора образующихся сточных вод.

При использовании изобретения в очистных сооружениях для подачи активного ила, используется линия подачи активного ила, которая подает ил из аэротенка или аэробного стабилизатора-уплотнителя, при этом линию подачи активного ила могут располагают вдоль отопительного трубопровода, используя его как теплоспутник дополнительно подогревающий протекающий активный ил по контактирующей с ним линией подачи активного ила. На линию подачи активного ила так же могут устанавливать расходомер.

Избытки пара и образующиеся сточные воды в результате обезвоживания могут подать с помощью линии дренажа в дренажную ёмкость, после чего могут так же перекачивать избытки пара и образующуюся сточную воду с помощью линии откачки дренированных стоков в систему биологической очистки сточных вод.

При пропарке (термической обработке) фильтровальных мешков, используют перфорированную линию пропарки фильтровальных мешков, причем вышеупомянутую линию располагают таким образом, чтобы она по конструкции соответствовала рёбрам куба, а отверстия в перфорированной линии пропарки фильтровальных мешков располагают в шахматном порядке, и выполняют их диаметром от 3 мм до 5 мм.

Линии дренажа, подачи активного ила, подачи пара, откачки дренированных стоков из дренажной ёмкости, оборудуют обратными клапанами.

Линию подачи пара оборудуют краном-регулятором, а внутри герметичной емкости, в которой обрабатывают активный ил устанавливать термометр и манометр.

Сущность устройства термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, состоит в том, что, устройство состоит из:

линии подачи активного ила, герметичной емкости с дверкой, фильтровальных мешков, парогенератора, линии подачи пара, перфорированной линии пропарки фильтровальных мешков, решетки удержания фильтровальных мешков, линии дренажа, дренажной емкости, манометра, термометра.

Устройство так же дополнительно может содержать линию откачки дренированных стоков из дренажной емкости, резьбовые и быстроразъёмные соединения, расходомер, обратные клапаны.

Пример конкретного применения изобретения

Заявляемый способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, состоит в следующем. Для реализации способа сначала обезвоживают активный ил, используемый для биологической очистки сточных вод, например, путём поступления в герметичную ёмкость посредством сит, не контактирующих с дном ёмкости. Под действием сил притяжения активный ил обезвоживается. Так же активный ил могут предварительно обезвоживать в центрифуге (деканторе) или подавать шламовым насосом с иловых карт, или иным способом обезвоживания, а затем размещать в ёмкости.

В качестве вышеупомянутых сит можно использовать, например, фильтровальные мешки.

Обезвоженный активный ил обеззараживают обработкой паром при температуре по меньшей мере 70 ⁰С, причем время, в течении которого обрабатывают активный ил зависит от температуры пара, избыточного давления подачи пара и объема и/или массы обрабатываемого активного ила. Наиболее предпочтительной температурой для обработки паром является температура от 100 ⁰С до 114 ⁰С.

После обеззараживания обработкой паром, активный ил можно захоронить или утилизировать как отход, в том числе как: антропогенный грунт, или как органическое удобрение, или как строительный материал, или как альтернативное топливо, или как добавку при производстве сорбента.

Накопившийся активный ил предпочтительно обрабатывать паром, внутри герметичной емкости, в которой создаётся давление выше атмосферного за счет подачи пара под избыточным давлением. Такое решение повышает обеззараживающий эффект благодаря динамическому воздействию от струй подаваемого пара, а также выдерживания повышенного давления внутри ёмкости в течении процесса обеззараживания. При этом наибольшая эффективность обеззараживания происходит при подаче пара под давлением по меньшей мере 1.5 атмосферы

Для обезвоживания активного ила могут использовать фильтровальные мешки или центрифугу или декантор, а для обработки паром могут использовать парогенератор или передвижные паровые установки и линию подачи пара, при этом все вышеупомянутые устройства оборудуют быстроразъёмными соединениями, с целью оперативного монтажа / демотажа при перемещениях этого устройства в пространстве.

Дополнительно могут использовать дренажную емкость, которую располагают ниже уровня пола, что в свою очередь позволяет избыткам пара и образующимся сточным водам в результате обезвоживания дренироваться «самотеком», в следствии чего установка расходует меньше энергии при производстве работ.

При использовании в очистных сооружениях для подачи активного ила используют линию подачи, которая подает ил и осадки из аэротенка или аэробного стабилизатора-уплотнителя в зависимости от конструктивных особенностей очистных сооружений. При этом линию подачи располагают вдоль отопительного трубопровода, используя его как теплоспутник дополнительно подогревающий протекающий активный ил и сточные воды по контактирующей с ним линией подачи. Данное конструктивное решение приводит к снижению временного периода обеззараживания и подачи пара для обеззараживания, за счет повышения температуры активного ила, сточных вод относительно их температуры в аэротенке или аэробном стабилизаторе-уплотнителе и как следствие к снижению затрат на электроэнергию или топливо, в зависимости от вида парогенератора.

Дополнительно могут так же устанавливать расходомер на линию подачи активного ила из аэротенка или аэробного стабилизатора-уплотнителя на ёмкость обезвоживания, обеззараживания активного ила. Такое решение позволяет вести учёт объёма активного ила проходящего стадии обезвоживания, обеззараживания. С учётом сведений, получаемых с аэротенка о условиях обитания микроорганизмов активного ила, качества биологической очистки сточных вод и сведений, получаемых от ёмкости обезвоживания, обеззараживания, с учётом взвешивания, можно судить о плотности их колоний, анализировать и выбирать наиболее оптимальные условия обитания, плотности колоний микроорганизмов активного ила, позволяющие производить максимально качественную биологическую очистку сточных вод.

Избытки пара и образующиеся сточные воды в результате обезвоживания можно подавать с помощью линии дренажа в дренажную ёмкость, после чего их перекачивать с помощью линии откачки дренированных стоков в систему биологической очистки сточных вод. Перекачиваемые стоки имеют температуру кратно превышающие температуру в системе биологической очистки сточных вод. Перекачка стоков с дренажной ёмкости после окончания работ в систему биологической очистки сточных вод, позволяет периодически отключать её принудительное отопление (подогрев) за счёт поднятие в нём температуры стоками с дренажной ёмкости, что приводит к сокращению затрат на электроэнергию, используемую для отопления (подогрева).

В случае использования фильтровальных мешков, могут так же использовать перфорированную линию пропарки фильтровальных мешков, причем вышеупомянутую линию располагают таким образом, чтобы она по конструкции соответствовала рёбрам куба. Такое решение позволяет всесторонне и полноценно обрабатывать фильтровальную мешкотару, следствием чего исключается возможность не полного или неполноценного обеззараживания. При этом отверстия в перфорированной линии пропарки фильтровальных мешков располагают в шахматном порядке, и выполняют их диаметром от 3 мм до 5 мм, что в свою очередь исключает встречное (перекрёстное) воздействие потоков (струй) пара из этих отверстий и исключает снижение эффективности обработки. Использование малых диаметров отверстий для пара позволяет достигать максимального динамического воздействия от потоков (струй) пара на активный ил и осадков сточных вод находящийся в фильтровальных мешках.

Линию дренажа, подачи активного ила, подачи пара, откачки дренированных стоков из дренажной ёмкости, могут оборудовать обратными клапанами. Данное конструктивное решение исключает непредвиденные потери давления, температуры, попадания иных жидкостей, не участвующих в технологическом процессе, как при производстве работ, так и при внештатных ситуациях, инцидентах, при производстве работ так и по их окончанию, что приводит к максимальной эффективности и безопасному ведению работ.

Линию подачи пара оборудуют краном-регулятором, а внутри герметичной емкости, в которой обрабатывают активный ил и (или) осадки сточных вод можно установить термометр и манометр. Учет показаний, отражаемых на измерительных приборах позволяет контролировать-регулировать процесс обработки - подачи пара и достигать наиболее оптимальных - эффективных режимов работы камеры обезвоживания, обеззараживания активного ила и осадков сточных вод.

Устройство термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, состоит из:

линии подачи активного ила, герметичной емкости с дверкой, фильтровальных мешков, парогенератора, линии подачи пара, перфорированной линии пропарки фильтровальных мешков, решетки удержания фильтровальных мешков, линии дренажа, дренажной емкости, манометра, термометра.

Устройство дополнительно содержит линию откачки дренированных стоков из дренажной емкости, резьбовые и быстроразъёмные соединения, расходомер, обратные клапаны.

Специалисту из данной области техники очевидно, что описываемое изобретение может использоваться не только для обеззараживания активного ила, но также, например, и для обеззараживания осадков и очистков, образующихся при биологической очистке сточных вод или других биологических и органических отходов.

Примеры, приведенные в описании, не могут ограничивать изобретение и служат лишь для общего понимания изобретения.

Изобретение относится к способу термического обеззараживания активного ила, используемому для биологической очистки сточных вод, в котором: сначала обезвоживают ил, используемый для биологической очистки сточных вод; после чего активный ил обеззараживают паром внутри герметичной емкости и создают давление выше атмосферного внутри вышеупомянутой емкости за счет подачи пара под избыточным давлением по меньшей мере 1.5 атмосферы и при температуре по меньшей мере 70°С, причем время, в течение которого обрабатывают активный ил, зависит от температуры пара и объема и/или массы обрабатываемого активного ила. 2 н. и 10 з.п. ф-лы.

1. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, в котором:

сначала обезвоживают ил, используемый для биологической очистки сточных вод;

после чего активный ил обеззараживают паром внутри герметичной емкости и создают давление выше атмосферного внутри вышеупомянутой емкости за счет подачи пара под избыточным давлением по меньшей мере 1.5 атмосферы и при температуре по меньшей мере 70°С, причем время, в течение которого обрабатывают активный ил, зависит от температуры пара и объема и/или массы обрабатываемого активного ила.

2. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 1, отличающийся тем, что для обезвоживания используют фильтровальные мешки, или центрифугу, или декантор, а для обработки паром используют парогенератор или передвижные паровые установки и линию подачи пара, при этом все вышеупомянутые устройства оборудуют быстроразъемными соединениями.

3. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 2, отличающийся тем, что используют дренажную емкость, которую располагают ниже уровня пола.

4. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 3, отличающийся тем, что при использовании в очистных сооружениях для подачи активного ила используют линию подачи активного ила, которая подает ил из аэротенка или аэробного стабилизатора-уплотнителя, при этом линию подачи активного ила располагают вдоль отопительного трубопровода, используя его как теплоспутник, дополнительно подогревающий протекающий активный ил по контактирующей с ним линией подачи активного ила.

5. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 4, отличающийся тем, что устанавливают расходомер на линию подачи активного ила.

6. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 5, отличающийся тем, что избытки пара и образующиеся сточные воды в результате обезвоживания подают с помощью линии дренажа в дренажную емкость, после чего перекачивают избытки пара и образующуюся сточную воду с помощью линии откачки дренированных стоков в систему биологической очистки сточных вод.

7. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 6, отличающийся тем, что в случае использования фильтровальных мешков используют перфорированную линию пропарки фильтровальных мешков, причем вышеупомянутую линию располагают таким образом, чтобы она по конструкции соответствовала ребрам куба.

8. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод по п. 7, отличающийся тем, что отверстия в перфорированной линии пропарки фильтровальных мешков располагают в шахматном порядке и выполняют их диаметром от 3 до 5 мм.

9. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 8, отличающийся тем, что линии дренажа, подачи активного ила, подачи пара, откачки дренированных стоков из дренажной емкости оборудуют обратными клапанами.

10. Способ термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 9, отличающийся тем, что линию подачи пара оборудуют краном-регулятором, а внутри герметичной емкости, в которой обрабатывают активный ил, устанавливают термометр и манометр.

11. Устройство термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, для осуществления способа по любому из пп. 1-10, состоящее из: линии подачи активного ила, соединенной с фильтровальными мешками, герметичной емкости с дверкой, внутри которой расположены фильтровальные мешки, фильтровальных мешков, парогенератора, соединенного с линией подачи пара, линии подачи пара, соединенной с перфорированной линией пропарки фильтровальных мешков, перфорированной линии пропарки фильтровальных мешков, расположенной внутри герметичной емкости, решетки удержания фильтровальных мешков, расположенных внутри герметичной емкости, линии дренажа, соединенной с герметичной емкостью в нижней части и дренажной емкостью, дренажной емкости, расположенной ниже герметичной емкости, манометра и термометра, расположенных внутри герметичной емкости.

12. Устройство термического обеззараживания активного ила, используемого для биологической очистки сточных вод, по п. 11, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит линию откачки дренированных стоков из дренажной емкости, резьбовые и быстроразъемные соединения, расходомер, обратные клапаны.