УЗЕЛ РЕЦИРКУЛЯЦИИ СТАНЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2024 года по МПК C02F3/22 

Предлагаемое изобретение относится к области очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и предназначено для использования в качестве конструктивного элемента индивидуальных очистных сооружений.

В настоящее время известна станция глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащая трехсекционный корпус, биореактор с биофильтром, расположенный над трехсекционным отстойником и узел рециркуляции, состоящий из циркуляционного насоса, соединенного с разбрызгивателем биореактора (см. RU 130603 U1 от 12.03.2013).

К недостаткам указанного технического решения можно отнести неэффективное использование мощности насоса, так как минимально возможная производительность дренажных насосов, выпускаемых массовыми партиями, намного выше, чем требуется для подачи воды на биофильтр, в результате чего насос работает под большим сопротивлением из-за заужения и при этом идет увеличенная гидравлическая нагрузка на биофильтр и вымывание биопленки, что также снижает качество очистки сточных вод. Кроме того, отсутствует дополнительное насыщение очищаемой воды кислородом в камерах корпуса.

Наиболее близким к патентуемому решению является узел рециркуляции станции биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащий оросительный элемент, выполненный в виде трубки с отверстиями, расположенный в верхней части устройства, в камере аэрации над биофильтром, и соединенный с дренажным погружным насосом, а также аэратор, расположенный в камере очистки и соединенный с компрессором (см. RU 181421 U1 от 11.04.2018).

К основным недостаткам прототипа можно отнести использование двух отдельных устройств для осуществления рециркуляции очищаемых сточных вод: насоса и компрессора. При этом минимально возможная производительность дренажных насосов, выпускаемых массовыми партиями намного выше, чем требуется для подачи воды на биофильтр, в результате чего насос работает под большим сопротивлением из-за заужения трубопровода и при этом идет увеличенная нагрузка на биофильтр и вымывание биопленки. Конструкция разбрызгивателя, выполненная в виде трубы с перфорацией, предполагает регулярное обслуживание данного узла из-за засорения, либо нарастания биомассы в отверстиях.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании простого и надежного узла рециркуляции, обеспечивающего стабильную работу станции биологической очистки сточных вод при минимальном энергопотреблении станции и позволяющего повысить качество очистки сточных вод путем одновременной подачи очищаемой воды через разбрызгиватель на биофильтр и дополнительной аэрации сточных вод в септике с использованием всего одного насоса.

Достигаемый при этом технический результат заключается в

- появлении нового источника подачи воздуха по характеристикам эквивалентного использованию мембранного компрессора и мелкопузырчатого аэратора, с производительностью по воздуху до 40 литров в минуту,

- в максимальном снижении гидравлической нагрузки на биофильтр, что положительно сказывается на его работе и позволяет считать данный узел биофильтром с дополнительной аэрацией рециркулирующего потока, а не механическим аэратором,

- в выполнении разбрызгивателя таким образом, что не зарастает, не забивается и не требует обслуживания.

Кроме того, обеспечивается возможность увеличения КПД насоса станции биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, повышается стабильность его работы, срок службы, а также эффективность работы узла рециркуляции.

Технический результат достигается за счет того, что узел рециркуляции содержит насос, соединенный с разбрызгивателем, биофильтр и устройство для аэрирования.

Новым, согласно предлагаемому изобретению, является то, что устройство для аэрирования выполнено в виде эжектора, который содержит первую вертикальную трубу, один конец которой соединен с насосом, а другой конец соединен с первым тройником, прямой выход из первого тройника соединен второй вертикальной трубой с разбрызгивателем, перпендикулярный выход из первого тройника соединен с горизонтальной трубой, свободным концом соединенной с отводом для поворота вниз, к отводу присоединена третья вертикальная труба, на ее свободном конце установлен отвод для поворота, к отводу присоединена труба с выполненным заужением, выполненным в виде отрезка трубы меньшего диаметра в месте соединения с прямым входом второго тройника, перпендикулярный выход второго тройника соединен с трубой для забора воздуха, а прямой выход второго тройника предназначен для выхода водовоздушной смеси.

Благодаря представленной конструкции узла рециркуляции - системе сборки труб указанным образом и направлению избыточной производительности насоса на второй поток, увеличивается КПД циркуляционного насоса (эффективность его работы), стабильность его работы и срок службы, т.к. он работает без дополнительного сопротивления, что приводит к повышению надежности работы станции очистки. Кроме того, повышается эффективность работы биофильтра благодаря снижению гидравлической нагрузки на биопленку ввиду уменьшения количества подаваемой от насоса воды и прекращения вымывания биопленки с биофильтра в связи с высоким напором очищаемой воды от насоса. Также стабилизируется нагрузка на насос, он работает на полную мощность, а избыточную производительность отдает на подачу водовоздушной смеси в камеру станции, повышая при этом насыщение очищаемой воды кислородом и увеличивая окислительную способность установки без использования дополнительного оборудования - компрессора.

В частности, первая вертикальная труба, одним концом соединенная с насосом выполнена диаметром 40 мм и длиной от 1000 до 2200 мм, труба, соединяющая первый тройник с разбрызгивателем, выполнена диаметром 40 мм, горизонтальная труба, соединенная с перпендикулярным выходом первого тройника, выполнена диаметром 25 мм, третья вертикальная труба выполнена длиной 300-380 мм и диаметром 25 мм, труба, соединенная с прямым входом второго тройника, выполнена диаметром 25 мм и с заужением до 20 мм, труба для забора воздуха выполнена диаметром 25 мм, что дополнительно повышает эффективность работы насоса, эффективность аэрирования и надежность работы станции биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод.

Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для реализации предлагаемым устройством своего назначения и достижения заявленного технического результата.

Далее предлагаемое изобретение будет раскрыто более подробно, со ссылкой на графические материалы, на которых изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Заявленное изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема узла рециркуляции в частном случае его исполнения.

На фиг. 2 - схема сборки узла рециркуляции в частном случае его исполнения.

Согласно фигурам заявленного изобретения, узел рециркуляции содержит насос 2, соединенный с разбрызгивателем 5 посредством эжектора особой формы. Эжектор содержит основную магистраль - первую вертикальную трубу 1, одним концом соединенную с погружным насосом 2, а другим - с прямым входом первого тройника 3. Прямой выход первого тройника 3 соединен посредством второй вертикальной трубы 4 с разбрызгивателем 5 очищаемой воды над биофильтром 6. Под углом 90 градусов из первого тройника 3 выходит ответвление - первая горизонтальная труба 7, свободным концом соединенная с отводом (коленом) 8 для поворота на 90 градусов вниз, к отводу присоединена третья вертикальная труба 9, свободный конец которой соединен с отводом 10 для поворота, к отводу 10 присоединена труба 11, выполненная с заужением на ее конце, которой соединен с прямым входом второго тройника 12, к перпендикулярному выходу (ответвлению) второго тройника 12 присоединена направленная вверх труба 13 для забора воздуха, а через второй прямой выход 14 второго тройника 12 осуществляется подача водовоздушной смеси в камеру станции биологической очистки сточных вод.

В частном случае реализации узел рециркуляции содержит основную магистраль - первую вертикальную трубу 1 диаметром 40 мм и длиной от 1000 до 2200 мм в зависимости от размеров и производительности станции биологической очистки сточных вод, с одной стороны соединенную с насосом 2, устанавливаемом на дне камеры станции очистки, а с другой с первым тройником 3 40×25×40 мм. Верх от первого тройника 3 соединен второй вертикальной трубой 4 диаметром 40 мм с разбрызгивателем 5 очищаемой воды над биофильтром 6. Под углом 90 градусов из первого тройника 3 выходит ответвление - горизонтальная труба 7 диаметром 25 мм, свободным концом соединенная с отводом 8 для поворота на 90 градусов вниз, к отводу 8 присоединена третья вертикальная труба 9 длиной 300-380 мм в зависимости от размеров и производительности станции биологической очистки сточных вод. На свободном конце третьей вертикальной трубы 9 установлен отвод 10 для поворота, к отводу 10 присоединена труба 11 диаметром 25 мм, выполненная с внутренним заужением до 20 мм, свободный конец которой соединен с прямым входом второго тройника 12 25х25х25 мм, к перпендикулярному выходу (ответвлению) второго тройника 12 присоединена направленная вверх труба 13 диаметром 25 мм для забора воздуха, а через второй прямой выход 14 второго тройника 12 осуществляется подача водовоздушной смеси в камеру станции биологической очистки сточных вод. Заужение в трубе 11 выполнено путем впайки в нее отрезка трубы диаметром 20 мм в месте соединения со вторым тройником 12.

Устройство работает следующим образом.

В частном случае реализации узел рециркуляции может быть использован в трехкамерном септике, имеющем цилиндрический корпус с периодической рециркуляцией осветленных сточных вод из камеры доочистки в приёмную камеру через биофильтр 6, расположенный в горловине станции. Насос 2 засасывает воду из камеры доочистки биологической станции очистки сточных вод и подает посредством основной магистрали - первой вертикальной трубы 1 наверх, в тройнике 3 происходит деление потока, основной поток направляется к разбрызгивателю 5, а часть посредством системы труб на эжектор.

Разбрызгиватель 5 разбрызгивает воду на загрузочный материал - биофильтр 6, проходя через биофильтр 6, сточная вода вступает во взаимодействие с расположенными на нем микроорганизмами, в результате чего происходит изъятие загрязняющих веществ. Одновременно рециркулирующая вода насыщается кислородом воздуха за счет механической аэрации, которая происходит при изливе воды на загрузочный материал и ее падении обратно в первую камеру. Основная магистраль - первая вертикальная труба 1 имеет ответвление, которое посредством представленной системы труб (по форме ступеньки) обеспечивает подачу водовоздушной смеси в камеру станции. В средней части эжектора на трубе 11 имеется заужение, что в том числе позволяет повысить производительность по воздуху до 40 л в минуту. Через вертикальную трубу 13 эжектора происходит забор воздуха и осуществляется насыщение очищаемой воды кислородом. Принцип работы эжектора заключается в использовании потока жидкости, перекачиваемой насосом 2, для создания разрежения внутри системы трубопроводов особой формы, из-за чего воздух втягивается внутрь эжектора через входное отверстие и смешивается с перекачиваемой жидкостью.

Благодаря разделению потока воды, нагнетаемым одним насосом 2, с помощью узла рециркуляции предлагаемой конструкции обеспечивается увеличение КПД работы насоса, его производительности, так как он не работает под сильным сопротивлением, а обеспечивает работу не только разбрызгивателя, но и осуществляет подачу водовоздушной смеси в камеру станции, уменьшение нагрузки на биофильтр и повышение эффективности насыщения очищаемой воды кислородом.

Предложенное решение позволяет разделить рециркулирующий поток таким образом, что насос выступает в качестве нового источника подачи воздуха по характеристикам эквивалентного использованию мембранного компрессора и мелкопузырчатого аэратора, с производительностью по воздуху до 40 литров в минуту. При этом гидравлическая нагрузка на биофильтр максимально снижается, что положительно сказывается на его работе и позволяет считать данный узел биофильтром с дополнительной аэрацией рециркулирующего потока, а не механическим аэратором. В то же время увеличивается количество кислорода, поступающего в обрабатываемую воду, что повышает эффективность аэрирования. Кроме того, предложенное решение позволяет повысить стабильность и надежность работы станции в целом, а также повысить степень очистки бытовых сточных вод.

Изобретение относится к области биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод. Узел рециркуляции станции биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод содержит насос, соединенный с разбрызгивателем, биофильтр и устройство для аэрирования. Устройство для аэрирования выполнено в виде эжектора. Эжектор содержит первую вертикальную трубу, один конец которой соединен с насосом, а другой конец соединен с тройником. Прямой выход из тройника соединен второй вертикальной трубой с разбрызгивателем. Перпендикулярный выход из тройника соединен с горизонтальной трубой, свободным концом соединенной с отводом для поворота вниз. К отводу присоединена третья вертикальная труба, на свободном конце которой установлен отвод для поворота. К отводу присоединена труба с внутренним заужением, выполненным в виде отрезка трубы меньшего диаметра в месте соединения с прямым входом второго тройника. Перпендикулярный выход второго тройника соединен с трубой для забора воздуха. Прямой выход второго тройника предназначен для выхода водовоздушной смеси. Технический результат: появление нового источника подачи воздуха, по характеристикам эквивалентного использованию мембранного компрессора и мелкопузырчатого аэратора, с производительностью по воздуху до 40 литров в минуту, а также в максимальном снижении гидравлической нагрузки на биофильтр, увеличение КПД насоса, стабильности его работы и срока службы, а также надежности работы станции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Узел рециркуляции станции биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащий насос, соединенный с разбрызгивателем, биофильтр и устройство для аэрирования, отличающийся тем, что устройство для аэрирования выполнено в виде эжектора, который содержит первую вертикальную трубу, один конец которой соединен с насосом, а другой конец соединен с тройником, прямой выход из тройника соединен второй вертикальной трубой с разбрызгивателем, перпендикулярный выход из тройника соединен с горизонтальной трубой, свободным концом соединенной с отводом для поворота вниз, к отводу присоединена третья вертикальная труба, на свободном конце которой установлен отвод для поворота, к отводу присоединена труба с заужением, выполненным в виде отрезка трубы меньшего диаметра в месте соединения с прямым входом второго тройника, перпендикулярный выход второго тройника соединен с трубой для забора воздуха, а прямой выход второго тройника предназначен для выхода водовоздушной смеси.

2. Узел рециркуляции по п. 1, отличающийся тем, что первая вертикальная труба, одним концом соединенная с насосом, выполнена диаметром 40 мм и длиной от 1000 до 2200 мм, вторая вертикальная труба, соединяющая первый тройник с разбрызгивателем, выполнена диаметром 40 мм, горизонтальная труба, соединенная с перпендикулярным выходом первого тройника, выполнена диаметром 25 мм, третья вертикальная труба выполнена длиной 300-380 мм, труба, соединенная с прямым входом второго тройника, выполнена диаметром 25 мм и с заужением диаметром 20 мм, труба для забора воздуха выполнена диаметром 25 мм.