Локальное очистное устройство для очистки сточных вод и его биофильтр очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве Российский патент 2023 года по МПК C02F3/10 C02F9/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Группа изобретений относится к области очистки сточных вод, а именно к локальным очистным устройствам глубокой биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод отдельных жилых строений или группы зданий, а также к их составным частям - биофильтрам очистки сточных вод.

Уровень техники

Известно локальное очистное устройство с биофильтром очистки сточных вод (патент RU №195505, опубл. 29.01.2020 г.), включающее в однокорпусном исполнении герметичную емкость горизонтального расположения, выполненную с возможностью присоединения к канализационным магистралям посредством подводящих и отводящих патрубков, причем емкость разделена перегородками с отверстиями на шесть камер, а именно, на септическую камеру, выполненную с возможностью отделения крупных минеральных примесей, содержащихся в исходной сточной воде, а также взвешенных веществ, нефтепродуктов, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), также септическая камера содержит трубчатый аэратор, при этом септическая камера подсоединена к камере аэротенка первой ступени, содержащей механический полимерный фильтр-решетку, выполненный с возможностью задерживать и не давать поступать на дальнейшие ступени биологической очистки плавающие на поверхности примеси, синтетическую придонную загрузку, аэрационное средство аэротенка первой ступени и биофильтр из полимерных трубок, при этом камера аэротенка первой ступени подсоединена к камере вторичного отстойника, содержащей эрлифт вторичного отстойника, кроме того, камера вторичного отстойника подсоединена к камере аэротенка второй ступени, содержащей аэрационное средство аэротенка второй ступени и биофильтр, выполненный из полипропиленовой нити, натянутой на каркас, при этом камера аэротенка второй ступени подсоединена к камере третичного отстойника, содержащей эрлифт третичного отстойника, кроме того, камера третичного отстойника подсоединена к камере чистой воды, кроме того, в септическую камеру, в камеру вторичного отстойника и в камеру третичного отстойника встроен общий илопровод, подсоединенный к эрлифту вторичного отстойника и эрлифту третичного отстойника, также герметичная емкость локального очистного устройства содержит компрессор, подсоединенный к аэрационному средству аэротенка первой ступени, аэрационному средству аэротенка второй ступени, общему илопроводу и трубчатому аэратору септической камеры.

Недостатком указанного локального очистного устройства является низкая эффективность очистки сточных вод, так как биофильтр из полимерных трубок и биофильтр, выполненный из полипропиленовой нити, натянутой на каркас, недостаточно эффективны из-за своих конструкций, которые пропускают довольно крупные частички примесей, а также низкая эффективность очистки сточных вод из-за отсутствуя вертикальные отводов в патрубках на переливах между перегородками камер.

Раскрытие изобретения

Технический результат заключается в повышении эффективности очистки сточных вод, за счет использования особой конструкции биофильтра очистки сточных вод и использования вертикальных отводов в патрубках на переливах между перегородками камер и таким образом конструктивного усовершенствования всего процесса сбора ила.

Результат достигается заявленным локальным очистным устройством для очистки сточных вод, включающим в однокорпусном исполнении герметичную емкость горизонтального расположения, выполненную с возможностью присоединения к канализационным магистралям посредством подводящих и отводящих патрубков, причем герметичная емкость выполнена с двумя колодцами обслуживания, которые закреплены на ее корпусе, герметичная емкость разделена перегородками с отверстиями на пять камер, а именно, на септическую камеру, выполненную с возможностью под действием гравитации осветления сточных вод, посредством естественного отделения легкой и тяжелой фракции и взаимодействие с анаэробными бактериями активного ила, при этом септическая камера подсоединена через придонную переборку в перегородке к камере денитрификатора, которая содержит биофильтр очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве, выполненный в виде каркаса, внутри которого закреплен бионоситель, выполненный в виде кубов спонжа, которые закреплены на каркасе посредством прутка, который пронизывает кубы спонжа по диагонали, при этом на каркасе закреплена ручка, кроме того в нижней части камеры денитрификатора закреплены мелкопористые композитные аэрационные элементы камеры денитрификатора, также в камере денитрификатора на перегородке закреплен эрлифт камеры денитрификатора, выполненный с возможностью удаления излишков активного ила, при этом камера денитрификатора подсоединена через патрубки в перегородке к камере нитрификатора, внутри которого закреплены мембранный биофильтр со встроенным композитным аэрационным элементом камеры нитрификатора, камера нитрификатора подсоединена через нижнюю переборку в перегородке к камере вторичного отстойника с встроенным эрлифтом камеры вторичного отстойника, выполненным с возможностью удаления излишков активного ила, камера вторичного отстойника соединена через патрубок в перегородке с камерой чистой воды содержащей насос, выполненный с возможностью автоматического удаления очищенной воды по напорному трубопроводу, кроме того первый колодец обслуживания выполнен с крышкой и размещен над септической камерой и камерой денитрификатора, внутри первого колодца обслуживания закреплен илосборник, который подсоединен к обоим эрлифтам посредством трубопровода, второй колодец обслуживания на своей крышке содержит вентиляционный грибок забора воздуха, внутри второго колодца обслуживания закреплен компрессор подключенный к воздушной магистрали посредством трубок на каждый аэрационный элемент и на каждый эрлифт, причем все трубки выполнены с встроенными кранами выполненными с возможностью управления аэрационными элементами и эрлифтами, кроме того все патрубки в перегородках имеют вертикальный отвод выполненный с возможностью предотвращения попадания легких фракций и жировых отложений в последующую камеру.

Результат достигается заявленным биофильтром очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве, выполненным в виде каркаса, внутри которого закреплен бионоситель, причем бионоситель выполнен в виде кубов спонжа, которые закреплены на каркасе посредством прутка, который пронизывает кубы спонжа по диагонали, при этом на каркасе закреплена ручка.

Согласно биофильтру очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве заявленного изобретения каркас выполнен из полипропиленовых трубок.

Согласно биофильтру очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве заявленного изобретения пруток выполнен из полипропилена.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется: фиг. 1, на которой приведено заявленное локальное очистное устройство для очистки сточных вод; фиг. 2, на которой приведено схематическое изображение биофильтра очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 изображено локальное очистное устройство для очистки сточных вод, включающее в однокорпусном исполнении герметичную емкость 1 горизонтального расположения, выполненную с возможностью присоединения к канализационным магистралям посредством подводящих и отводящих патрубков, причем герметичная емкость 1 выполнена с двумя колодцами обслуживания 2, 3, которые закреплены на ее корпусе, герметичная емкость 1 разделена перегородками 4 с отверстиями на пять камер, а именно, на септическую камеру 5, выполненную с возможностью под действием гравитации осветления сточных вод, посредством естественного отделения легкой и тяжелой фракции и взаимодействие с анаэробными бактериями активного ила, при этом септическая камера 5 подсоединена через придонную переборку в перегородке 4 к камере денитрификатора 6, которая содержит биофильтр очистки сточных вод 7 для использования в локальном очистном устройстве, выполненный в виде каркаса 20, внутри которого закреплен бионоситель 21, выполненный в виде кубов спонжа, которые закреплены на каркасе посредством прутка, который пронизывает кубы спонжа по диагонали, при этом на каркасе 20 закреплена ручка 22, кроме того в нижней части камеры денитрификатора 6 закреплены мелкопористые композитные аэрационные элементы 8 камеры денитрификатора, также в камере денитрификатора 6 на перегородке закреплен эрлифт 9 камеры денитрификатора, выполненный с возможностью удаления излишков активного ила, при этом камера денитрификатора 6 подсоединена через патрубки в перегородке к камере нитрификатора 10, внутри которого закреплены мембранный биофильтр 11 со встроенным композитным аэрационным элементом камеры нитрификатора 12, камера нитрификатора 10 подсоединена через нижнюю переборку в перегородке 4 к камере вторичного отстойника 13 с встроенным эрлифтом 14 камеры вторичного отстойника, выполненным с возможностью удаления излишков активного ила, камера вторичного отстойника 13 соединена через патрубок в перегородке 4 с камерой чистой воды 15 содержащей насос 16, выполненный с возможностью автоматического удаления очищенной воды по напорному трубопроводу, кроме того первый колодец обслуживания 2 выполнен с крышкой и размещен над септической камерой 5 и камерой денитрификатора 6, внутри первого колодца обслуживания закреплен илосборник 17, который подсоединен к обоим эрлифтам 9, 14 посредством трубопровода, второй колодец обслуживания 3 на своей крышке содержит вентиляционный грибок 18 забора воздуха, внутри второго колодца обслуживания 3 закреплен компрессор 19 подключенный к воздушной магистрали посредством трубок на каждый аэрационный элемент и на каждый эрлифт, причем все трубки выполнены с встроенными кранами для управления аэрационными элементами и эрлифтами, кроме того все патрубки в перегородках имеют вертикальный отвод для предотвращения попадания легких фракций и жировых отложений в последующую камеру.

Принцип работы локального очистного устройства для очистки сточных вод следующий.

Изначально сточная вода поступает по подводящему трубопроводу, присоединенному к патрубку в локальное очистное устройство, и попадает в септическую камеру 5. Здесь под действием гравитации происходит осветление сточных вод, отделение легкой и тяжелой фракции и взаимодействие с анаэробными бактериями активного ила. Далее осветленная вода через придонную переборку в перегородке попадает в камеру денитрификатора 6.

В секции камеры денитрификатора 6 размещается биофильтр очистки сточных вод 7, выполненный в виде каркаса 20 (или рамы), например, в частном варианте осуществления из полипропиленовых трубок, внутри которого закреплен бионоситель 21. Бионоситель 21 представляет собой кубы спонжа, например в частном варианте осуществления с длиной грани от 100 мм до 150 мм. Кубы закреплены на каркасе с помощью например полипропиленового прутка, который пронизывает кубы по диагонали. Сверху биофильтр очистки сточных вод 7 имеет ручку 22, выполненную также например из полипропиленовой трубы для возможности извлечения и обслуживания биофильтра очистки сточных вод 7, так как он биофильтр очистки сточных вод 7 является обслуживаемым устройством, легко извлекается через колодец обслуживания 2 для промывки. Данный биофильтр очистки сточных вод 7 позволяет накапливать агломераты микроорганизмов необходимых для эффективной работы локального очистного устройства. За счет пористой структуры кубов достигается большая площадь для развития биопленки (5500-6500 м²/м³), что позволило значительно сократить объем камеры денитрификатора 6 и повысить эффективность очистки сточных вод.

В нижней части камеры денитрификатора 6 и камеры нитрификатора 10 размещаются мелкопористые композитные аэрационные элементы, причем в камере нитрификатора 10 композитный элемент встроен в мембранный биофильтр 11, соединенные с воздуховодом, выполненным из полипропиленовых труб (например диаметром 20 мм). Они служат для подачи воздуха в камеры для обеспечения протекания необходимых биопроцессов. Воздух по воздуховодам подается с помощью например мембранного компрессора 19. Композитный аэрационный элемент имеет более длительный срок службы и позволяет сократить затраты на энергию для продувки аэрационного элемента по сравнению с широко применяемыми латексными или резиновыми аэрационными элементами. Композитный аэрационный элемент установленный в камере денитрификатора 6 служит для процесса смешивания свободного ила и осветленный сточной воды направляя поток на биофильтр очистки сточных вод 7 для эффективной денитрификации.

В камере денитрификатора 6 осветленные сточные воды попадают, взаимодействуя в нем с биопленкой размещаемой на биофильтре очистки сточных вод 7, за счет чего происходит быстрее и эффективнее процесс денитрификации, т.е. происходит процесс окисление кислородом, который был извлечен из нитритов и нитратов в основном легкоокисляемых веществ: углеводов, органических кислот, спиртов, с удалением азота.

Камера денитрификатора 6 при отключении подачи воздуха несет функцию промежуточного отстойника. В промежуточном отстойнике камеры денитрификатора 6 и камере вторичного отстойника 13 размещены эрлифты

9, 14 для удаления излишков активного ила, соединенные общей воздушной магистралью из полипропиленовых труб диаметром, в частном варианте осуществления, например 20 мм и 25 мм.

Перелив между камерой денитрификатора 6 и камерой нитрификатора

10, а также между камерой вторичного отстойника 13 и камерой чистой воды 15 происходит под действием гравитационный силы по патрубкам, установленным на необходиомом уровне. Патрубки устанавливаются на перегородках с использованием экструзионной сварки и имеют вертикальный отвод для предотвращения попадания легких фракций и жировых отложений в последующую камеру.

В камере нитрификатора 10 располагается мембранный биофильтр 11 со встроенным композитным аэрационным элементом камеры нитрификатора 12. Мембранный биофильтр 11 может представлять собой в частном варианте осуществления каркас из полипропиленовых труб диаметром, например, 20 мм со встроенным композитным аэрационным элементом с патрубком для подключения к воздуховоду. Поверх каркаса надет чехол из геотекстиля, служащий распределительной мембранной воздушного потока от композитного аэрационного элемента на бионоситель. Бионоситель закреплен поверх чехла геотекстиля в один слой. Бионоситель изготовлен из фильтрационной ткани из мультифиламентных полипропиленовых нитей. Ткань имеет определенный степень натяжения для обеспечения процесса очищения от излишних накоплений биопленки при более интенсивной подаче воздуха. Ввиду того, что эффективная площадь мультифиламентных полипропиленовых нитей довольно велика (до 2000 м2/м3) для размещения биопленки это позволило сократить объем самой камеры.

Камера нитрификатора 10 представляет собой биопленочный реактор, где на бионосителе прикрепляются агломераты биокатализаторов, ввиду того что локальная очистная установка для индивидальных жилых зданий является системой с различными гидравлическими нагрузками и где следует беречь мягко развивающиеся виды с уникальными метаболическими функциями от вымывания применение биофильтров весьма эффективно.

В камере нитрификатора 10 происходит окисление аммонийного азота, содержащего в сточной воде до нитритов, а затем окисление нитритов до нитратов. Благодаря применения затопленного мембранного биофильтра 11 в камере нитрификатора 10 происходит два процесса в культуре биопленки на бионосители активная фаза нитрификации для развития которой в камеру нитрификатора 10 подается достаточное количество воздуха через композитный аэрационный элемент, и вторая фаза денитрификации в меньшей степени за счет многослойной структуры биопленки с окислением нитратов и полным удалением азота. Таким образом, качество очистки и устойчивость к гидравлическим нагрузкам локального очистного устройства значительно повышается.

Излишки ила удаляются посредством эрлифтов 9 и 14 путем переключения соответствующих кранов на трубках или трубопроводах подключенных к илосборнику 17, который, в частном варианте осуществления, представляет собой мешок из геоткани, закрепленный на цилиндрическом держателе из полиэтиленовой трубы.

В камере чистой воды 15 установлен насос 16 для автоматического удаления очищенной воды из заявленного локального очистного устройства по напорному трубопроводу, изготовленному например из полипропиленовой трубы.

Колодцы обслуживания 2, 3 имеют крышки выполненные например из полиэтилена. На одной из крышек установлен вентиляционный грибок 18 для забора воздуха компрессором 19, который закреплен внутри второго колодца обслуживания 3.

Корпус локального очистного устройства (или однокорпусное исполнение герметичной емкости 1) предполагается изготавливать из спиральновитой трубы из полиэтилена низкого давления с толщиной стенки не менее 25 мм, колодцы обслуживания, установленные на корпусе, - из спиральновитой трубы с толщиной стенки не менее 15 мм. Соединения колодцев с корпусом могут быть выполняться методом экструзионной сварки полиэтиленовым прутком диаметром 4 мм.

Перегородки в корпусе локального очистного устройства могут например изготавливаться из листового полиэтилена низкого давления толщиной от 6 до 14 мм. Раскрой будет происходить с помощью фрезерной установки.

Современные технологии и оборудование позволяют осуществить настоящую группу изобретений в крупносерийном производстве. На заводе или предприятии имеется все необходимое оборудование для производства заявленного локального очистного устройства для очистки сточных вод и его биофильтра очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве.

Заявленное локальное очистное устройство для очистки сточных вод как и биофильтр очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве выполнен в виде единой конструкции, а именно отдельные компоненты (или составные части) заявленного локального очистного устройства для очистки сточных вод соединены между собой на одном предприятии-изготовителе (или заводе-изготовителе) сборочными операциями, такими как свинчивание, сочленение, клепка, сварка, пайка, опрессовка, развальцовка и т.п.

Группа изобретений относится к локальным очистным устройствам и к их биофильтрам. Локальное очистное устройство включает герметичную емкость с двумя колодцами обслуживания. Герметичная емкость разделена перегородками с отверстиями на пять камер, а именно на септическую камеру, которая подсоединена к камере денитрификатора, которая содержит биофильтр очистки сточных вод, кроме того, в нижней части камеры денитрификатора закреплены мелкопористые композитные аэрационные элементы камеры денитрификатора, также в камере денитрификатора закреплен эрлифт камеры денитрификатора, при этом камера денитрификатора подсоединена через патрубки в перегородке к камере нитрификатора, внутри которого закреплены мембранный биофильтр со встроенным композитным аэрационным элементом, камера нитрификатора подсоединена к камере вторичного отстойника с встроенным эрлифтом камеры вторичного отстойника, камера вторичного отстойника соединена через патрубок в перегородке с камерой чистой воды, содержащей насос. Внутри первого колодца закреплен илосборник, который подсоединен к обоим эрлифтам. Второй колодец на своей крышке содержит вентиляционный грибок. Внутри второго колодца закреплен компрессор, подключенный к воздушной магистрали посредством трубок на каждый аэрационный элемент и на каждый эрлифт. Все трубки выполнены с встроенными кранами, все патрубки в перегородках имеют вертикальный отвод. Биофильтр очистки сточных вод выполнен в виде каркаса с закрепленным бионосителем, выполненным в виде кубов спонжа. Технический результат: повышение эффективности очистки сточных вод. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Локальное очистное устройство для очистки сточных вод, включающее в однокорпусном исполнении герметичную емкость горизонтального расположения, выполненную с возможностью присоединения к канализационным магистралям посредством подводящих и отводящих патрубков, отличающееся тем, что герметичная емкость выполнена с двумя колодцами обслуживания, которые закреплены на ее корпусе, герметичная емкость разделена перегородками с отверстиями на пять камер, а именно на септическую камеру, выполненную с возможностью под действием гравитации осветления сточных вод, посредством естественного отделения легкой и тяжелой фракций, и взаимодействия с анаэробными бактериями активного ила, при этом септическая камера подсоединена через придонную переборку в перегородке к камере денитрификатора, которая содержит биофильтр очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве, выполненный в виде каркаса, внутри которого закреплен бионоситель, выполненный в виде кубов спонжа, которые закреплены на каркасе посредством прутка, который пронизывает кубы спонжа по диагонали, при этом на каркасе закреплена ручка, кроме того, в нижней части камеры денитрификатора закреплены мелкопористые композитные аэрационные элементы камеры денитрификатора, также в камере денитрификатора на перегородке закреплен эрлифт камеры денитрификатора, выполненный с возможностью удаления излишков активного ила, при этом камера денитрификатора подсоединена через патрубки в перегородке к камере нитрификатора, внутри которого закреплены мембранный биофильтр со встроенным композитным аэрационным элементом камеры нитрификатора, камера нитрификатора подсоединена через нижнюю переборку в перегородке к камере вторичного отстойника с встроенным эрлифтом камеры вторичного отстойника, выполненным с возможностью удаления излишков активного ила, камера вторичного отстойника соединена через патрубок в перегородке с камерой чистой воды, содержащей насос, выполненный с возможностью автоматического удаления очищенной воды по напорному трубопроводу, кроме того, первый колодец обслуживания выполнен с крышкой и размещен над септической камерой и камерой денитрификатора, внутри первого колодца обслуживания закреплен илосборник, который подсоединен к обоим эрлифтам посредством трубопровода, второй колодец обслуживания на своей крышке содержит вентиляционный грибок забора воздуха, внутри второго колодца обслуживания закреплен компрессор, подключенный к воздушной магистрали посредством трубок на каждый аэрационный элемент и на каждый эрлифт, причем все трубки выполнены с встроенными кранами, выполненными с возможностью управления аэрационными элементами и эрлифтами, кроме того, все патрубки в перегородках имеют вертикальный отвод, выполненный с возможностью предотвращения попадания легких фракций и жировых отложений в последующую камеру.

2. Биофильтр очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве, выполненный в виде каркаса, внутри которого закреплен бионоситель, отличающийся тем, что бионоситель выполнен в виде кубов спонжа, которые закреплены на каркасе посредством прутка, который пронизывает кубы спонжа по диагонали, при этом на каркасе закреплена ручка.

3. Биофильтр очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве по п. 2, отличающийся тем, что каркас выполнен из полипропиленовых трубок.

4. Биофильтр очистки сточных вод для использования в локальном очистном устройстве по п. 2, отличающийся тем, что пруток выполнен из полипропилена.