Установка для биологической очистки сточных вод Российский патент 2024 года по МПК C02F3/02 C02F9/00 

Изобретение относится к очистным сооружениям, а именно, к устройствам для биологической очистки хозяйственных и производственных сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, основанным на многоступенчатой биологической очистке в анаэробных и аэробных условиях с иммобилизованной микрофлорой, и может использоваться в коммунальном хозяйстве и на предприятиях.

Главными причинами неэффективности процессов биологической очистки канализационных очистных сооружений (КОС) предприятия являются высокий коэффициент часовой неравномерности притока сточных вод из-за перерывов в подаче стоков в выходные и праздничные дни, а также залповые сбросы сточных вод на очистные сооружения.

На неравномерность образования стоков влияет режим работы предприятия: в 1-ю смену рабочих дней количество стоков максимальное, а во 2-ю смену рабочих дней, в выходные и праздничные дни - минимальное. Сточных вод может образоваться меньше, чем необходимо для нормальной работы КОС, налаженных на определенную проектную производительность. В результате возникает резкое замедление прироста активного ила, что может привести к гибели микроорганизмов на КОС.

В условиях залповых сбросов сточных вод установки работают с высокой интенсивностью, что обусловлено колебаниями очищенной воды и приводит к заиливанию очистных фильтров, которые не успевают седиментировать в поток жидкости при поступлении на фильтрацию.

Известна установка биологической очистки, имеющая в своем составе конструкцию с уравнительным резервуаром, которая снабжена узлом подвода сточных вод, насосной станцией для перекачки свежей сточной воды в аэротенк с аэратором, датчиком уровня, насосом рециркуляции активного ила, а также вторичным отстойником с эрлифтом для перекачивания уже очищенных стоков на фильтрацию и в водовыпуск (RU 2201405, опубл. 27.03. 2003).

Основной недостаток заключается в неэффективности установки биологической очистки при залповых сбросах сточных вод. Другими недостатками установки являются сложность конструкции, трудность в реализации схемы очистки, а также сложность эксплуатации для персонала предприятия.

Известны также системы и установки для биологической очистки сточных вод (RU2220112, опубл. 27.12.2003; RU2033973, опубл. 30.04.1995). Основным недостатком известных установок является их низкая эффективность работы в условиях залповых сбросов сточных вод, что обусловлено колебаниями очищенной воды при интенсивной работе и приводит к заиливанию очистных фильтров, которые не успевают седиментировать в поток жидкости при поступлении на фильтрацию. Этот недостаток не позволяет использовать указанные очистные установки в условиях нестабильных притоков сточных вод, превышающих заданную мощность.

Наиболее близкой по конструкции к заявляемой является установка для биологической очистки сточных вод, которая содержит аэротенк, вторичный отстойник, напорный и всасывающий трубопроводы возвратного активного ила из вторичного отстойника в аэротенк, насосную станцию и перепускной трубопровод с запорно-регулирующей арматурой (SU1481211, опубл. 23.05.1989).

Данная установка обеспечивает устойчивость работы очистных сооружений только в пределах установленной проектом мощности и исключает увеличение производительности сооружений в случае необходимости. В аварийных ситуациях при увеличении гидравлической нагрузки на канализационные сооружения при нестабильных и залповых сбросах сточных вод концентрация взвешенных веществ снижается, и отстойники не выполняют в полном объеме своих функций, превращаясь в транзитные емкости. Недостатком указанной установки является ограниченные возможности ее использования при нестабильном притоке сточных вод, превышающем установленную мощность.

Техническая задача - создание установки для биологической очистки сточных вод, эффективно работающей в условиях неравномерного притока сточных вод и при аварийных ситуациях.

Технический результат - повышение эффективности установки при нестабильных притоках и залповых сбросах сточных вод за счет усреднения потока сточной воды, поступающей на очистку, и увеличения относительной скорости потока, регулируя подачу стоков на очистку, стабилизируя режим работы и значительно снижая сброс загрязняющих веществ в водный объект.

Указанный технический результат получают в результате того, что установка для биологической очистки сточных вод, содержащая отстойники, аэротенк, насосы и перепускные трубопроводы, согласно изобретению, дополнительно содержит резервуар-усреднитель, который выполнен с наклонными стенками днища к заборному патрубку насоса, по периметру днища установлены барбатерные перфорированные трубки. Между резервуаром-усреднителем и аэротенком размещена регулировочная колонна, выполненная в виде вертикальной трубы высотой Н, которая снабжена тремя патрубками, при этом верхний патрубок расположен в верхней части колонны с возможностью возврата излишних водных стоков в резервуар-усреднитель, нижняя часть колонны снабжена нижняя часть колонны снабжена нижним приемным патрубком для подачи сточной воды из резервуара-усреднителя, средний выходной патрубок размещен на высоте (0,08-0,12) Н с возможностью подачи воды в аэротенк, причем на среднем выходном патрубке установлена дроссельная регулируемая шайба, диаметр отверстия d которой рассчитан в зависимости от расчетного расхода воды G, проходящей через диафрагму, и величины напора ΔН по формуле:

.

Равномерное поступление стоков позволяет осуществить дополнительно установленная колонна регулирования расхода, выполненная из вертикально установленной трубы с патрубками для подачи стоков от резервуара-усреднителя, подачи стоков в аэротенк через вмонтированную дроссельную шайбу, а также для возврата стоков в резервуар- усреднитель Причем резервуар-усреднитель выполнен с наклонными стенками днища к заборным патрубкам насосов, а по периметру днища установлены барбатерные перфорированные трубки, что позволяет предотвращать оседание и загнивание осадка путем рециркуляции части перекачиваемой жидкости через систему перфорированных труб. Для взмучивания осадка установлен насос.Такая конструкция резервуара-усреднителя позволяет устранять застойные зоны и предотвращать загнивание осадка.

Из резервуара-усреднителя стоки насосом через выходной патрубок попадают в полость колонны и заполняют ее. За счет напора некоторое количество стоков поступает в аэротенк, а избыток возвращается в резервуар-усреднитель. Это позволяет стабилизировать подачу стоков и снизить сброс загрязняющих веществ в водный объект.

Обеспечить равномерное поступление стоков на очистку в аэротенк позволяет регулировочная колонна, выполненная из вертикально установленной трубы высотой Н с нижней и верней крышками. В нижнюю часть трубы врезан патрубок для подачи стоков от резервуара-усреднителя. В верхней части трубы врезан патрубок для трубопровода возврата лишней сточной воды в резервуар-усреднитель для обеспечения разрыва потока сточных вод между верхним патрубком и уровнем воды в резервуаре-усреднителе. На высоте (0,08-0,12) Н врезан патрубок трубопровода подачи стоков в аэротенк, на котором установлена дроссельная регулируемая шайба.

Дроссельная шайба представляет собой диск с отверстием диаметром d и является расходомерным устройством для местного увеличения гидравлического сопротивления потоку сточной воды.

Место установки дроссельной шайбы выбрано с целью исключения быстрого ее засорения. Необходимо, чтобы сточные воды попадали прямиком не в само отверстие шайбы, а ударялись в стенку колонны, снижая скорость поступления сточных вод в аэротенк. Указанные условия будут выполнены только в том случае, когда шайба установлена на высоте (0,08-0,12) Н.

Заявляемая установка позволяет при нестабильных притоках и залповых сбросах сточных вод усреднить потоки сточной воды, поступающей на очистку, и увеличить относительную скорость потока, регулируя подачу стоков на очистку, стабилизируя режим работы и значительно снижая сброс загрязняющих веществ в водный объект.

Изобретение проиллюстрирована следующими фигурами.

На фиг. 1 показана схема заявляемой установки.

На фиг. 2 представлена конструкция регулировочной колонны.

На фиг. 3 ,4 показана конструкция резервуара-усреднителя.

На фиг. 5 представлен график поступления сточной воды в аэротенк с использованием заявляемой установки.

На фиг. 1-5 представлены:

1 - трубопровод;

2 - барбатерные перфорированные трубки;

3 - регулировочная колонна;

4 - насос для подачи стоков на регулировочную колонну 3;

5 - резервный насос для подачи стоков на регулировочную колонну 3;

6 - насос для барбатирования;

7 - канализационная насосная станция;

8 - аэротенк;

9 - верхний патрубок регулировочной колонны 3;

10, 11 - крышки регулировочной колонны 3;

12 - люк для очистки;

13 - нижний патрубок регулировочной колонны 3;

14 - дроссельная регулируемая шайба;

15 - резервуар-усреднитель;

16 - наклонные стенки днища резервуара-усреднителя 15;

17 - вторая ступень вторичного отстойника;

18 - фильтры доочистки;

19 - бактерицидные установки;

20 - резервуар воды на промывку;

21 - резервуар воды на доочистку;

22 - минерализатор осадка;

23 - иловая площадка;

24, 25, 26 - насосы;

27 - эрлифт;

28 - средний патрубок регулировочной колонны 3;

29 - первая ступень вторичного отстойника.

Работа заявляемой установки осуществляется следующим образом.

Сточные воды от потребителей по трубопроводам 1 поступают в канализационные насосные станции 7, откуда насосами 26 перекачиваются в приемную емкость резервуара-усреднителя 15. С помощью насоса 6 в барбаторные перфорированные трубки 2 поступает вода, срабатывает система барботирования, взмучивая осадок, где он перемешивается и становится более однородным. Объем резервуара-усреднителя рассчитан с учетом вероятности залповых сбросов.

Из резервуара-усреднителя 15 насосами 4,5 сточная вода поступает в патрубок 13 регулировочной колонны 3. В случае избытка стоков при залповом поступлении колонна 3 работает в «обратном режиме», т.е. сточная вода возвращается в резервуар-усреднитель 15 через верхний патрубок 9.

Для того, чтобы задать «прямой режим» работы и усреднить расход сточной воды существует дроссельная регулируемая шайба 14, установленная на среднем патрубке 28, диаметр отверстия которой предварительно рассчитан в зависимости от расчетного расхода воды G, проходящей через диафрагму, и величины напора ΔН по формуле:

.

Регулировочная колонна 3 работает следующим образом: из резервуара-усреднителя 15 сточные воды в количестве, равном производительности насоса 6, подают в нижнюю часть колонны 3 через патрубок 13, заполняют колонну 3, излишки переливаются обратно в резервуар-усреднитель 15 через патрубок 9, что увеличивает время нахождения стоков в системе канализации. Рассчитанный и постоянный расход сточной воды при неизменной высоте столба жидкости через дроссельную шайбу 14 с заданным диаметром отверстия диафрагмы попадает в аэротенк 8 на очистку. Если постоянный часовой расход сточных вод принят равным 2 м³/час, то диаметр отверстия d дроссельной регулируемой шайбы 14, рассчитанный по указанной выше формуле, будет равен 15 мм. Экспериментальные данные показали, что диаметр отверстия шайбы не допускается менее 12 мм из-за быстрого засорения. Увеличение диаметра шайбы возможно лишь за счет уменьшения высоты колонны.

График поступления сточных вод в аэротенк 8 показан на фиг. 5, на котором видно, что поток сточных вод после прохождения через отверстие шайбы 14 усредняется. Затем он поступает в первую секцию аэротенка 8. Аэротенк 8 выполнен с перегородками между секциями (не обозначены), обеспечивая заданное направление движение стоков и увеличивая время их нахождения в системе канализации, что способствует глубокой очистке сточных вод по биогенным элементам.

Далее очищенная вода поступает в первую 29 и далее - во вторую 17 ступени вторичного отстойника. Причем для удаления ила с наклонных поверхностей отстойников 17 и 29 предусмотрены механизированные скребки (не показаны) и пары эрлифтов (не показаны).

Из первой ступени вторичного отстойника 29 часть активного ила непрерывно циркулирует в первую секцию аэротенка 8, из второй ступени 17 - периодически откачивается в минерализатор 22, где активный ил доокисляется за счет аэрации иловой смеси (не показано). Доокисленный ил удаляется эрлифтами 27 на иловые площадки 23.

Биологически очищенная и отделенная от ила вода отводится в накопительную емкость 21, откуда насосом 24 подается на безнапорные фильтры доочистки 18.

Промывку безнапорных фильтров осуществляют обратным потоком промывной воды из резервуара 20 с помощью насоса 25.

Очищенные и отфильтрованные сточные воды поступают на обеззараживание в бактерицидные установки 19 с ультрафиолетовым излучением, и далее - в водоем.

Изобретение относится к очистным сооружениям, а именно, к устройствам для биологической очистки хозяйственных и производственных сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, основанным на многоступенчатой биологической очистке в анаэробных и аэробных условиях с иммобилизованной микрофлорой, и может использоваться в коммунальном хозяйстве и на предприятиях. Установка для биологической очистки сточных вод содержит отстойники, аэротенк, насосы, перепускные трубопроводы, резервуар-усреднитель 15, который выполнен с наклонными стенками днища к заборному патрубку насоса. По периметру днища установлены барботерные перфорированные трубки 2. Между резервуаром-усреднителем 15 и аэротенком 8 размещена регулировочная колонна 3, выполненная в виде вертикальной трубы высотой Н, которая снабжена тремя патрубками. Верхний патрубок расположен в верхней части колонны 3 с возможностью возврата излишних водных стоков в резервуар-усреднитель 15. Нижняя часть колонны 3 снабжена нижним приемным патрубком для подачи сточной воды из резервуара-усреднителя 15. Средний выходной патрубок размещен на высоте (0,08-0,12) Н с возможностью подачи сточной воды в аэротенк 8. На среднем выходном патрубке установлена дроссельная регулируемая шайба. Технический результат: повышение эффективности установки при нестабильных притоках и залповых сбросах сточных вод за счет усреднения потока сточной воды, поступающей на очистку, и увеличения скорости потока, регулируя подачу стоков на очистку, стабилизируя режим работы и значительно снижая сброс загрязняющих веществ в водный объект. 5 ил.

Установка для биологической очистки сточных вод, содержащая отстойники, аэротенк, насосы и перепускные трубопроводы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит резервуар-усреднитель, который выполнен с наклонными стенками днища к заборному патрубку насоса, по периметру днища установлены барботерные перфорированные трубки, между резервуаром-усреднителем и аэротенком размещена регулировочная колонна, выполненная в виде вертикальной трубы высотой Н, которая снабжена тремя патрубками, при этом верхний патрубок расположен в верхней части колонны с возможностью возврата излишних водных стоков в резервуар-усреднитель, нижняя часть колонны снабжена нижним приемным патрубком для подачи сточной воды из резервуара-усреднителя, средний выходной патрубок размещен на высоте (0,08-0,12) Н с возможностью подачи сточной воды в аэротенк, причем на среднем выходном патрубке установлена дроссельная регулируемая шайба.