Аэрационная установка биологической очистки сточных вод Российский патент 2024 года по МПК C02F3/30 C02F3/14 

Изобретение относится к конструкциям систем очистки сточных вод, в частности к автономным устройствам индивидуального пользования, и предназначено для создания локальной канализационной системы на загородных участках с сезонным или постоянным проживанием, не подключенных к централизованным системам водоотведения.

В существующем уровне техники известно устройство для биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащее закрытый отстойник, сверху которого закреплен биореактор с загрузкой и дисковым распылителем, отстойник содержит входной и выходной патрубки и разделен вертикальными перегородками с отверстиями на три камеры, при этом на дне последней камеры установлен дренажный насос, соединенный с дисковым распылителем биореактора, а на части днища биореактора, расположенной над первой камерой отстойника, выполнены отверстия для поступления воды из биореактора в первую камеру отстойника (RU 166595 U1, опубликован 10.12.2016).

Кроме того, известно автономное устройство канализации, содержащее герметичный корпус, выполненный в виде цилиндрической емкости, содержащий горловину цилиндрической формы, при этом горловина оборудована паро-водонепроницаемой крышкой, на которой имеется вентиляционный клапан, через который во внутреннее пространство из окружающей среды поступает воздух, в верхней части горловины установлен блок управления и компрессорное оборудование, причем блок управления распределяет электроэнергию для подключения компрессорного оборудования, аэраторов, эрлифтов и насоса принудительного выброса, где компрессорное оборудование обеспечивает подачу кислорода аэраторам и воздуха четырем эрлифтам, первая камера - камера приема содержит сток, соединенный с входящей канализационной магистралью, через который загрязненные стоки поступают в камеру, в которой при помощи эрлифта происходит первоначальная, предварительная механическая и биологическая разбивка продуктов жизнедеятельности человека на фракции, вторая камера содержит аэратор для повторной мелкопузырчатой аэрации и окисления стоков активным илом, состоящим из колоний бактерий, в которой происходит разделение воды и активного ила, третью камеру спокойствия, в которой вода и активный ил отделяются друг от друга, через иловый стабилизатор, очищенная вода после накопления поступает переливом в четвертую камеру, а ил оседает в третьей камере, в которой установлен эрлифт для принудительной откачки ила, и эрлифт для обратного заброса воды во вторую камеру, в четвертой камере очищенная вода отстаивается и поступает переливом в пятую камеру, которая оборудована насосом принудительного выброса, при помощи которого производится выброс чистой воды через выходящую канализационную магистраль (RU 193147 U1, опубликован 15.10.2019).

Недостатками известных из уровня техники решений является трудоемкость обслуживания установки, ввиду наличия большого количества перекачек эрлифтами, отсутствие возможности самотечного движения очищаемой жидкости последовательно из камеры в камеру, поскольку сами камеры расположены непоследовательно, а также отсутствие емкости необходимого размера для сбора и накопления осадка для его периодического удаления из системы.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности очистки и надежности установки с одновременным упрощением её конструкции, а также сокращение сроков технологического обслуживания за счет его упрощения.

Технический результат достигается при реализации аэрационной установки биологической очистки сточных вод, состоящей из корпуса, выполненного в виде цилиндрической емкости, с установленной на нем горловиной, в форме цилиндра меньшего диаметра, оборудованной крышкой, при этом внутреннее пространство корпуса разделено перегородками на четыре секции: приемную камеру, совмещенную с первичным отстойником, аэротенк и вторичный отстойник, которые сообщаются между собой посредством переливных отверстий и перекачивающих устройств, в качестве которых установлены два эрлифта, со съемными воздуховодами, поверхность которых снабжена отверстиями для диспергирования воздуха, с приварными направляющими пластинами, причем в первичном отстойнике установлен эрлифт равномерной подачи сточных вод на основную ступень очистки, который защищен от крупных загрязняющих веществ фильтром грубой очистки, оборудованный устройством обдува воздухом, в аэротенке - блок инертного носителя микроорганизмов, состоящий из съемной кассеты, с прикрепленными микроорганизмами, в нижней части которой установлен аэратор, образующий единую конструкцию с блоком инертного носителя микроорганизмов, во вторичном отстойнике - направляющая пластина и эрлифт, для удаления активного возвратного/избыточного ила, обеспечивающий поступление активного возвратного ила в аэротенк, а активного избыточного ила в приемную камеру, в горловине размещена камера, с установленным внутри неё воздуходувным оборудованием и распределительно-регулировочным узлом с быстроразъемными соединениями.

При этом, во вторичном отстойнике установлена дополнительная секция - камера очищенных сточных вод.

При этом камера очищенных сточных вод содержит перекачивающее устройство - насос принудительного удаления очищенных сточных вод.

При этом, в крышке горловины оборудован вентиляционный зонт, обеспечивающий доступ воздуха к воздуходувному оборудованию.

При этом, в качестве воздуходувного оборудования установлен компрессор.

Аэрационная установка биологической очистки сточных вод (далее -аэрационная установка) предназначена для биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, поступающих от отдельного коттеджа или группы коттеджей, в условиях отсутствия подключения к централизованной системе водоотведения. Конструкция рассчитана на неравномерное поступление сточных вод в течение суток.

Заявленная в качестве изобретения аэрационная установка позволяет реализовать современную технологию очистки сточных вод, которая представляет собой полный цикл механико-биологической очистки и включает следующие основные этапы:

- двухступенчатую механическую очистку;

- усреднение расхода и концентрации загрязняющих веществ;

- биологическую очистку в анаэробных условиях;

- биологическая очистку в аэробных условиях.

В общем виде аэрационная установка представляет собой цилиндрическую конструкцию, состоящую из двух частей - корпуса и горловины с крышкой. Внутренняя часть корпуса разделена перегородками на четыре секции, последовательно сообщающиеся между собой при помощи переливов и/или перекачивающих устройств, в качестве которых используются два эрлифта и насос. Внутри секций расположено легкосъемное технологическое оборудование. Горловина с крышкой расположена в верхней части корпуса, внутри горловины размещена камера для воздуходувного оборудования. Крышка горловины снабжена вентиляционным зонтом для доступа свежего воздуха к компрессору.

Заявленная в качестве изобретения аэрационная установка, представлена на фиг. 1-5, где

- фиг. 1 - Общий вид аэрационной установки;

- фиг. 2 - Схема процесса технологической очистки;

- фиг. 3 - Блок инертного носителя микроорганизмов;

- фиг. 4 - Эрлифт со съемным воздуховодом;

- фиг. 5 - Эрлифт со съемным воздуховодом, вид в разрезе.

Первая секция I - приёмная камера представляет собой анаэробную камеру. Вторая секция II - первичный отстойник, также представляет собой анаэробную камеру, в которой установлен эрлифт подачи сточных вод 3 в третью секцию III и фильтр грубой очистки 4, предназначенный для задержания загрязнений средних и крупных размеров. Третья секция III - аэротенк содержит кассету с пластмассовым носителем 7 для иммобилизации микроорганизмов, и в ней происходит изъятие микроорганизмами активного ила загрязняющих веществ - органических и биогенных, жизнедеятельность которых обеспечивается за счет подачи воздуха, диспергируемого в секции за счет аэратора. Четвертая секция IV - вторичный отстойник, предназначена для отделения очищенной воды от активного ила. Активный ил осаждается на дно секции IV и удаляется с помощью эрлифта 15 возвратного 16 и избыточного 17 ила.

В отсутствии возможности самотечного удаления очищенных сточных вод в аэрационной установке предусмотрена возможность установки в IV секции дополнительной секции V - камеры очищенных сточных вод, в которой установлен насос принудительного удаления очищенных вод 14.

В горловине установки размещена секция VI - камера компрессора, в которой размещается компрессор 18, а также розетки для подключения электрооборудования. На внутренней стенке камеры компрессора закреплен распределительно-регулировочный узел 19, содержащий быстросъемные соединения, предназначенные для подсоединения воздуховодов, идущих ко всем потребителям установки.

Работа аэрационной установки (технология очистки) заключается в следующем.

Самотечная система водоотведения жилого дома подключается к входному патрубку 1 аэрационной установки. Сточные воды от пользователей поступают в I секцию, в которой происходит задержание крупных неорганических отходов, а также основной массы органических загрязнений. В секции I происходит частичное осветление сточных вод, в результате чего часть органических веществ осаждается на дно, а часть - всплывает наверх и образует корку. Из секции I частично осветленная вода через отверстие 2 в перегородке аэрационной установки поступает в секцию II, в которой также происходит процесс выпадения органических веществ. Таким образом, I и II секции образуют зону анаэробной обработки сточных вод. Осветленная вода из II секции подается с помощью эрлифта 3 в секцию III. Основной задачей эрлифта 3 является нивелировать колебания расхода поступающих сточных вод за счет более равномерной их подачи в секцию III. Производительность эрлифта 3 настроена таким образом, чтобы в течении суток он перекачивал суточный объем поступающих сточных вод. При работе эрлифта 3 происходит изменение уровня воды в I и II секциях аэрационной установки. Таким образом, I и II секции также выполняют функцию усреднителя колебаний расхода и загрязняющих веществ. Для откачки осветленной воды со среднего уровня II секции эрлифт 3 отделен фильтром грубой очистки 4 с отверстиями в средней части, который является устройством задержания загрязняющих веществ среднего и крупного размера. Для предотвращения засорения отверстий на фильтре грубой очистки 4 установлено устройство обдува воздухом 5. В случае, если производительность эрлифта 3 будет ниже, чем приток сточных вод, то сточные воды будут поступать в III секцию через аварийный перелив 6 самотеком, что позволит исключить подтопление аэрационной установки.

В III секции происходит очистка сточных вод в аэробных условиях, в присутствии микроорганизмов активного ила, находящегося как во взвешенном состоянии, так и прикрепленном на съемной кассете 7 в блоке инертного носителя микроорганизмов. Блок инертного носителя микроорганизмов (фиг. 3), предназначен для иммобилизации микроорганизмов, и состоит из несущего каркаса 20, содержащего опоры 21, установленные в его дне, и монтажную ручку 22, зафиксированную в его верхней части, и выступающую из воды, когда аэрационная установка находится в режиме эксплуатации, съемную кассету 7 (загрузочный материал с прикрепленными микроорганизмами), выполненную в виде объемной сетки из пластиковых цилиндрических пространственных элементов. К нижней части каркаса 20 прикреплен мелкопузырчатый аэратор 8, через который подается воздух для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов, находящихся в прикрепленном и взвешенном состоянии, а на съемной кассете 7 зафиксирован воздуховод 23, предназначенный для подключения аэратора 8 к распределительно-регулировочному узлу 19, посредством быстросъемных соединений. При этом, структура загрузочного материала кассеты 7 позволяет сформировать «несущий каркас», и обеспечить жесткость блока, а опоры 21 и монтажная ручка 22, позволяют обеспечить легкое извлечение блока при проведении обслуживания и/или ремонта и опорожнения аэрационной установки. Также, данное расположение аэратора 8, и вертикальная пространственная ориентация структуры кассеты 7, позволяют беспрепятственно циркулировать очищаемой воде через блок, пропускать пузырьки воздуха, тем самым обеспечивая качественную отмывку избыточной биопленки с поверхности загрузочного материала кассеты 7, и, как следствие, обеспечивая высокоэффективные массообменные процессы и предотвращая засоряемость аэрационной установки в целом.

Из III секции смесь обрабатываемой воды и взвешенного активного ила самотеком, через отверстие 9 в перегородке, направляется в IV секцию - вторичный отстойник, в котором происходит разделение очищенной воды и взвешенного активного ила. Для организации движения потока во вторичном отстойнике сформировано направляющее пространство в виде центрального канала трубы, образованного за счет установки направляющей пластины 10 в углу секции. Очищенная вода самотеком поступает либо на выпуск 11, представляющий собой патрубок очищенной сточной воды (самотечный отвод), либо в перелив 12, представляющий собой патрубок очищенной сточной воды (напорное удаление), дополнительной секции V, в которой расположен насос 14, предназначенный для принудительного сброса очищенных сточных вод. В этом случае, удаление очищенной воды происходит по напорному трубопроводу 13. Осевший на дне вторичного отстойника активный ил удаляется эрлифтом 15 активного возвратного/избыточного ила. Основная часть - возвратный ил - 16 поступает обратно в III секцию, а небольшая часть ила, который является избыточным, и образуется в результате прироста микроорганизмов в ходе их жизнедеятельности 17, направляется обратно в I секцию. Таким образом, в аэрационной установке используется комбинация из взвешенного активного ила и прикрепленных на загрузочном материале микроорганизмов, что повышает их общее количество в единице объема, и, тем самым, повышает эффективность очистки. Кроме того, использование в конструкции одного эрлифта, предназначенного для перекачивания как возвратного, так и избыточного ила, позволяет исключить необходимость использования дополнительных эрлифтов, и таким образом обеспечить результат упрощение конструкции. Необходимое количество сжатого воздуха для всех технологических нужд подается воздуходувным оборудованием, а именно компрессором 18, который размещен в горловине установки в секции VI. Регулировка подачи воздуха осуществляется с помощью распределительно-регулировочного узла 19, от которого идут воздуховоды ко всем потребителям аэрационной установки. Для удобства обслуживания аэрационной установки в ней применяются быстросъемные соединения воздуховодов, которые широко известны из уровня техники, например, в системах полива растений. Верх горловины закрывается крышкой, в которую вмонтирован вентиляционный зонт для подачи воздуха к компрессору 18.

Эрлифты 3 и 15, применяемые в заявленной аэрационной установке, имеют конструкцию, в которой воздух подается по съемному воздуховоду 24, с одной стороны коаксиально вставляемому в водоподъемный трубопровод (Фиг. 4, 5), при этом, его поверхность, с другой стороны снабжена отверстиями 25 для диспергирования воздуха, расположенными таким образом, что позволяют создать в эрлифте столб водовоздушной смеси, плотность которой меньше плотности воды, тем самым обеспечивая перекачку жидкости. В зоне излива перекачиваемой жидкости устроен отбойник вертикального потока 26 и излив в бок 27. Для соблюдения коаксиальности расположения двух трубопроводов и предотвращения забивания эрлифта в нижней части приваривается направляющая пластина 28 (Фиг. 4, 5), задающая как положение воздуховода в трубе, так и уровень подачи воздуха. Такая конструкция эрлифтов 3 и 15, в сравнении с известными конструкциями в существующем уровне техники, позволяет обеспечить им простоту обслуживания, обусловленную возможностью быстрого разбора элементов конструкции и извлечения воздуховода из эрлифта для проверки и продувки мелких отверстий подачи воздуха, а также легким доступом к засоряемым отверстиям воздуховода, что в свою очередь позволяет установке в целом работать в режиме высокой эффективности и надежности.

Таким образом, в заявленной в качестве изобретения аэрационной установке обеспечивается технический результат, заключающийся в повышении эффективности очистки, а также повышении надежности установки с одновременным упрощением её конструкции, и сокращении сроков технологического обслуживания.

Изобретение относится к конструкциям систем очистки сточных вод, в частности к автономным устройствам индивидуального пользования, и предназначено для создания локальной канализационной системы на загородных участках с сезонным или постоянным проживанием, не подключенных к центральной канализации. Установка состоит из корпуса, выполненного в виде цилиндрической емкости, с установленной на нем горловиной, в форме цилиндра меньшего диаметра, оборудованной крышкой. Внутреннее пространство корпуса разделено перегородками на четыре секции: приемную камеру, совмещенную с первичным отстойником, аэротенк и вторичный отстойник, которые сообщаются между собой посредством переливных отверстий и перекачивающих устройств. В качестве перекачивающих устройств установлены два эрлифта со съемными воздуховодами, поверхность которых снабжена отверстиями для диспергирования воздуха, с приварными направляющими пластинами. В первичном отстойнике установлен эрлифт равномерной подачи сточных вод на основную ступень очистки, который защищен от крупных загрязняющих веществ фильтром грубой очистки, оборудованный устройством обдува воздухом. В аэротенке установлен блок инертного носителя микроорганизмов, состоящий из съемной кассеты, с прикрепленными микроорганизмами, в нижней части которой установлен аэратор, образующий единую конструкцию с блоком инертного носителя микроорганизмов. Во вторичном отстойнике установлена направляющая пластина и эрлифт для удаления активного возвратного/избыточного ила, обеспечивающий поступление активного возвратного ила в аэротенк, а активного избыточного ила - в приемную камеру. В горловине размещена камера с установленным внутри неё воздуходувным оборудованием и распределительно-регулировочным узлом с быстроразъемными соединениями. Технический результат: повышение эффективности очистки и надежности установки с одновременным упрощением ее конструкции, сокращение сроков технологического обслуживания. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Аэрационная установка биологической очистки сточных вод, состоящая из корпуса, выполненного в виде цилиндрической емкости, с установленной на нем горловиной, в форме цилиндра меньшего диаметра, оборудованной крышкой, при этом внутреннее пространство корпуса разделено перегородками на четыре секции: приемную камеру, совмещенную с первичным отстойником, аэротенк и вторичный отстойник, которые сообщаются между собой посредством переливных отверстий и перекачивающих устройств, в качестве которых установлены два эрлифта со съемными воздуховодами, поверхность которых снабжена отверстиями для диспергирования воздуха, с приварными направляющими пластинами, причем в первичном отстойнике установлен эрлифт равномерной подачи сточных вод на основную ступень очистки, который защищен от крупных загрязняющих веществ фильтром грубой очистки, оборудованный устройством обдува воздухом, в аэротенке - блок инертного носителя микроорганизмов, состоящий из съемной кассеты, с прикрепленными микроорганизмами, в нижней части которой установлен аэратор, образующий единую конструкцию с блоком инертного носителя микроорганизмов, во вторичном отстойнике - направляющая пластина и эрлифт для удаления активного возвратного/избыточного ила, обеспечивающий поступление активного возвратного ила в аэротенк, а активного избыточного ила - в приемную камеру, в горловине размещена камера, с установленным внутри неё воздуходувным оборудованием и распределительно-регулировочным узлом с быстроразъемными соединениями.

2. Аэрационная установка по п. 1, отличающаяся тем, что во вторичном отстойнике установлена дополнительная секция - камера очищенных сточных вод.

3. Аэрационная установка по п. 2, отличающаяся тем, что камера очищенных сточных вод содержит перекачивающее устройство - насос принудительного удаления очищенных сточных вод.

4. Аэрационная установка по п. 1, отличающаяся тем, что в крышке горловины оборудован вентиляционный зонт, обеспечивающий доступ воздуха к воздуходувному оборудованию.

5. Аэрационная установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве воздуходувного оборудования установлен компрессор.