Способ глубокой биологической очистки сточных вод и устройство для его осуществления

Способ глубокой биологической очистки сточных вод и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройствам для глубокой биологической очистки бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых как в отдельно стоящих коттеджах, приусадебных домах, так в гостиничных комплексах, школах, спортивных клубах, поселках, предприятиях общественного питания и т.д.

При биологической очистке сточных вод используется активный ил, представляющий собой смесь различных бактерий и мелких микроорганизмов, но при этом активационный процесс возможен только при непрерывном поступлении кислорода воздуха, что обеспечивает непрерывное взаимодействие сточных вод с илом во взвешенном состоянии и процесс окисления.

Известны патенты России №819069, кл. С 02 F 3/02, 1987, "Устройство для очистки сточных вод" и №2057085, 1994 г., "Компактная установка для очистки сточных вод", в которых имеется камеры аэрации, двухярусные отстойники, илосборники, пневматические аэраторы, патрубки подачи сточных вод, перетекания очищаемой воды из одной камеры в другую и отвода очищенной воды. Однако данные устройства не имеют камер накопления сточных вод, что затрудняет их эффективное использование при периодическом неравномерном поступлении сточных вод.

Известно техническое решение по патенту России №2060967, кл. С 02 F 3/02, 1995 г. "Способ глубокой биохимической очистки сточных вод и установка для его осуществления", в котором согласно способу производят подачу исходных сточных вод, первичное отстаивание сточных вод, аэрацию, вторичное отстаивание иловой смеси, озонирование, рециркуляцию ила и выпуск очищенной воды. Установка по этому источнику информации состоит из первичного отстойника, аэротенка с аэратором, вторичного отстойника, трубопроводов подачи сточной воды, удаления осадка, рециркуляции активного ила, выпуска очищенной воды, а также озонирования в первичном отстойнике, и снабжена дополнительным отстойником, сообщенным с первичным отстойником, емкостью очищенной воды и трубопроводами для осадка и активного ила, соединяющего нижние части всех отстойников. Однако данное техническое решение, как в части способа, так и в части устройства очень сложно и загромождено излишними трубопроводами, а озонаторы установлены в неэффективных местах емкостей.

Известен модельный ряд установок под общим названием "ЮБАС", защищенные патентами РФ №№2201405, 2220112, 2228915 "Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления. Это полностью автоматизированные системы различного уровня сложности. Все эти технические решения содержат накопительный уравнивающий резервуар, где производится предварительная аэробноаноксидная биологическая очистка аэробным активным илом и происходит процесс ферментативного разложения органических загрязнений. Далее предварительно очищенная вода с илом поступает в аэротенк-активационный резервуар, где происходит окончательное разрушение органического загрязнения, после чего вода поступает в отстойник. Отстоявшийся ил накапливается внизу отстойника, а вода, пройдя ряд очисток через пористые фильтры, выводится из установок.

Наиболее близким техническим решением из вышеперечисленных является "Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления по патенту РФ №2228915, кл. С 02 F 3/02, 2003 г., которое включает уравнивающий резервуар, активационный резервуар, отстойник, камеру с пористым фильтром, состоящую из трех отсеков, камеру стабилизации ила, систему трубопроводов и насосов, обеспечивающих перетекание воды или принудительную ее перекачку, и блок управления. Данное устройство и способ по очистке сточных вод предусматривает более тщательную фильтрацию воды после отстойника, а в активационный резервуар поступает вода из уравнивающего резервуара не вполне разложившимися органическими загрязнениями, что осложняет работу активационного резервуара и отстойника.

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа и компактной установки, обеспечивающими достижение технического результата, заключающегося в получении высококачественных очищенных сточных вод, пригодных к использованию в сельскохозяйственных нуждах, снижение энергозатрат при интенсификации очистки, заключающегося в организации рациональной схемы процесса ферментативного разложения огранических загрязнений с накоплением свободного углерода, а также процесса нитрификации и денитрификации в начальной стадии очистки сточных вод, тем самым облегчается работа очистки в последующих резервуарах, а значит, повышается результативная степень очистки сточных вод, а также заключающегося в повышении эксплуатационной надежности работы установки и снижении трудоемкости как при ее изготовлении, так и при ее эксплуатации.

Поставленный результат достигается тем, что в способе очистки сточных вод, включающий две фазы работы устройства и состоящий из подачи сточных вод в уравнивающий резервуар с активным илом, датчиком рабочего и датчиком максимального уровней воды, последующей перекачки сырой воды из трубчатого фильтра уравнивающего резервуара и последующее поступление ее в активационный резервуар, а из него в отстойник, а из отстойника в камеру с пористым фильтром, перекачку ила в камеру стабилизации ила и подачу воздуха в резервуары и камеры, остановку работы устройства и отвод полностью очищенной воды, аэрацию внутри трубчатого фильтра и насос по перекачке сырой воды из трубчатого фильтра уравнивающего резервуара в первую камеру с циклической интенсивной аэрацией включают от команды рабочего датчика, затем осуществляют последовательное перетекание воды во вторую, третью камеры и активационный резервуар, при одновременном ее аэрировании, перекачку очищенной воды из активационного резервуара в отстойник, а из него в камеру с пористым фильтром, перетекание из нее очищенной воды в накопитель этой камеры и отвод полностью очищенной воды для хозяйственных нужд, причем в первую фазу осуществляют импульсное аэрирование путем нагнетания воздуха во внутрь трубчатого фильтра и вокруг него, первой и третьей камер с циклической интенсивной аэрацией и активационного резервуара, перемешивание крупнопузырчатым аэратором ила в камере стабилизации ила, а во вторую фазу осуществляют перекачку сырой воды из трубчатого фильтра уравнивающего резервуара в первую камеру с циклической интенсивной аэрацией совместно с работой эрлифта-рециркулятора по перекачке воды с илом из активационного резервуара в камеру стабилизации ила, импульсные аэрации уравнивающего резервуара, второй камеры с циклической интенсивной аэрацией, перетекание воды со взвешенным илом из камеры стабилизации ила в уравнивающий резервуар, аэрацию камеры с пористым фильтром, включают работу крупнопузырчатого аэратора отстойника, откачку загрязненной воды и пены из камеры с пористым фильтром в уравнивающий резервуар, при этом производительность по перекачке воды с илом из активационного резервуара посредством эрлифта-рециркулятора устанавливают значительно больше, чем производительность по перекачке сырой воды из уравнивающего резервуара, а откачку воды из активационного резервуара производят до уровня обуславливающего работу эрлифта-рециркулятора.

Поставленный результат достигается тем, что в устройстве для очистки сточных вод, включающем корпус с крышкой, в котором размещены уравнивающий резервуар с активным илом, датчиком рабочего и датчиком максимального уровня, подводом сточных вод, аэратором, трубчатым фильтром с аэратором и насосом для перекачки сырой воды, снабженный аэратором и биологической загрузкой активационный резервуар с отстойником, в котором размещены эрлифт, крупнопузырчатый аэратор и трубопроводом для перетекания воды в камеру с пористым фильтром, камеру стабилизации ила и блок управления, дополнительно последовательно установлены три камеры с циклической интенсивной аэрацией, причем первая камера снабжена перегородкой, расположенной в ее верхней половине, переливное отверстие между первой и второй камерами выполнено в верхней части разделяющей их стенки, а вторая и третья камеры сообщаются через переливной патрубок, расположенный в их придонной части, а третья камера снабжена расположенным в ее верхней части переливным патрубком, выходной конец которого оканчивается в активационном резервуаре, а внутри отстойника выполнена перегородка, образующая дополнительный канал, служащий для приема воды перекачиваемой из активационного резервуара, при этом отстойник снабжен эрлифтом-рециркулятором, выполненным U-образной формы, одно колено которого взаимодействует с камерой стабилизации ила, а торец другого колена расположен ниже уровня воды в отстойнике и снабжено патрубком, свободный конец которого взаимодействует со слоем ила активационного резервуара, причем камера с пористым фильтром выполнена из двух отсеков, сообщающихся посредством патрубка, расположенного в их придонных частях, один из отсеков заполнен пористым фильтром, снизу и сверху закрытым сеткой, и снабжен распределительным аэратором, расположенным в его придонной части, а над верхней сеткой установлен патрубок, взаимодействующий с цилиндрической емкостью, снабженной насосом, а второй отсек снабжен перфорированной цилиндрической емкостью с насосом для отвода полностью очищенной воды.

На фиг.1 представлено устройство для очистки сточных вод, на фиг.2 - горизонтальный разрез устройства для очистки сточных вод.

Устройство состоит из корпуса 1 с паронепроницаемой крышкой 2, в котором размещены все емкости для очистки воды. Крышка 2 выполнена с отбортовкой 3 по всему периметру, так что при закрытии корпуса 1 отбортовка 3 охватывает стенки корпуса 1 и тем самым препятствует попаданию во внутрь корпуса 1 атмосферной влаги. Крышка 2 шарнирно закреплена (на чертеже не показано) на корпусе 1 и снабжена утеплителем 4 по всей внутренней поверхности. Уравнивающий резервуар 5 снабжен подводом 6 сточных вод, насосом 7, установленным в трубчатом фильтре 8 грубых нечистот и предназначенным для перекачки сырой воды в камеры с циклической интенсивной аэрацией. Трубчатый фильтр 8 грубых нечистот выполнен перфорированным в его нижней части, а внутри него ниже насоса установлен аэратор 9, обеспечивающий разгон крупных фракций от перфорированных отверстий. В уравнивающем резервуаре 5 установлены под трубчатым фильтром 8 крупнопузырчатый аэратор 10, придонный аэратор 11. В устройстве установлено три камеры циклической интенсивной аэрации. Первая 12 камера выполнена с перегородкой 13, разделяющей ее на два отсека, причем сообщение отсеков происходит в нижней части камеры, в связи с чем очищаемая вода на более протяженном пути подвергается воздействию аэрации. Из первой 12 камеры вода перетекает через патрубок 14 в верхней части во вторую 15 камеру, а в из ее придонной части через патрубок 16 перетекает в третью 17 камеру, в верхней части которой установлен переливной патрубок 18, через который вода поступает в аэрационный резервуар 19. Во всех трех камерах 12, 15, 17 установлены аэраторы 20 и воздух подается в камеры 12 и 17 в первой фазе, а в камеру 15 - во второй фазе. Уравнивающий резервуар 5 снабжен рабочим датчиком 21, датчиком 22 максимального уровня сточных вод. Активационный резервуар 19 снабжен распределительным аэратором 23, биологической загрузкой 24. В активационном резервуаре 19 установлен отстойник 25, выполнен в виде усеченной перевернутой пирамиды с открытым нижним соплом 26. Внутри отстойника 25 в верхней части установлен переливной трубопровод 27, выходное сопло которого заканчивается в аэрационной камере 28, заполненной пористым фильтром 29, эрлифт-рециркулятор 30, выполненный в виде U-образной формы, одно колено 31 которого расположено чуть ниже зеркала воды отстойника 25, а другое 32 связано с камерой 33 стабилизации ила, и крупнопузырчатый аэратор 34, расположенный на поверхности воды отстойника 25 и предназначенный для разбивания биологической пленки на поверхности воды отстойника 25. Эрлифт-рециркулятор 30 снабжен внутренним насосом 35, а колено 31 снабжено патрубком 36, свободный конец которого расположен в зоне слоя А ила активационного резервуара. Отстойник 25 выполнен с перегородкой 37, которая образует канал 38 с открытым дном и верхней частью. В аэрационном резервуаре 19 дополнительно установлен насос 39 для перекачки воды из аэрационного резервуара 19 в канал 38 отстойника 25. Аэрационная камера 28 выполнена из двух сообщающихся посредством патрубка 40, расположенного в придонной части, отсеков 41 и 42. Отсек 41 снабжен двумя цилиндрическими емкостями 43, 44. Отсек 42 заполнен пористым фильтром 29, который сверху и снизу закрыт сеткой 45, и снабжена расположенным в ее придонной части распределительным аэратором 46. Емкость 44 выполнена сплошной и снабжена патрубком 47, выходной конец которого расположен на верхней сетке 45, внутри цилиндрической емкости 44 расположен насос 48 для перекачки попавшей туда загрязненной воды и пены, образующейся на поверхности сетки 45 пористого фильтра в уравнивающий резервуар 5. Емкость 43 выполнена с перфорированными стенками и днищем, в нее поступает полностью очищенная вода, а внутри емкости 43 установлен насос 49 для откачки полностью очищенной воды, используемой в хозяйственных целях. Камера 33 стабилизации ила снабжена переливным трубопроводом 50, выходное сопло которого заканчивается в уравнивающем резервуаре 5, а входное расположено на уровне зеркала ила камеры 33. В корпусе 1 на перегородках установлен блок управления 51, а в активационном 19 и уравнивающем 5 резервуарах установлены балки жесткости 52, соединяющие большие по площади боковые стенки резервуаров 5 и 19 для компенсации и исключения давления со стороны грунта, причем в зависимости от объема резервуаров может быть установлено несколько балок жесткости, разнесенных по высоте.

Устройство для очистки сточных вод работает следующим образом.

Загрязненные сточные воды через загрузочный подвод 6 корпуса 1 поступают в уравнивающий резервуар 5, являющийся одновременно накопителем, в котором происходит усреднение залповых сбросов. В уравнивающем резервуаре 5 сточные воды аэрируются придонным аэратором 11 и предварительно частично очищаются активным илом, всегда присутствующим в нем. В уравнивающем резервуаре под трубчатым фильтром 8 установлен крупнопузырчатый аэратор 10, который способствует разбиванию крупных фракций сточных вод, скапливающихся именно в зоне перекачки воды в последующие камеры. Из резервуара 5 предварительно очищенные воды посредством насоса 7, находящегося в трубчатом фильтре 8, перекачиваются в систему, состоящую из трех последовательно сообщающихся камер с цикличной интенсивной аэрации, а затем в активационный резервуар 19, в котором происходит следующий этап биологической очистки сточных вод, как с помощью активного ила, так и биологической загрузкой 24. Насос 7 заключен в трубчатый фильтр 8 грубых нечистот, который выполнен перфорированным в средней части, при этом в нижней части трубчатого фильтра установлен аэратор 9, выполняющий две функции: как аэратора воды, отсасываемой насосом 7, так и средства, разбивающего частицы, прошедшие через перфорацию, чтобы исключить забивание насоса 7. Активационный резервуар 19, обычно называемый аэротенком, снабжен распределительным аэратором 23, расположенным в придонной части активационного резервуара 19, благодаря чему кислород воздуха поднимается вверх, пронизывает весь слой воды и обеспечивает жизнедеятельность аэробных бактерий, которые образуют слой активного ила. Аэратор 23 обеспечивает полное и равномерное барботирование сточных вод по всему периметру активационного резервуара 19. В нижней части активационного резервуара 9 происходит осаждение и накопление активного ила - слой А, а в зоне этого слоя расположен патрубок 36 эрлифта-рециркулятора 30 для перекачки наиболее активного ила в камеру стабилизации ила 33. В активационном резервуаре 19 размещен отстойник 25, причем его нижнее сопло 26 расположено на высоте одной пятой от дна активационного резервуара, выше илового слоя А. Отстойник 25 снабжен перегородкой 37, образующей дополнительный канал 38, и вода в канал 38 подается насосом 39, а уже из канала 38 плавно и успокоенно перетекает в отстойник по закону сообщающихся сосудов. Отстоявшаяся и успокоенная вода посредством трубопровода 27 перетекает в отсек 42 аэрационной камеры 28 с пористым фильтром 29, закрытым сверху и снизу сеткой 45. При образовании на поверхности воды в отстойнике 25 биологической пленки периодически включается крупнопузырчатый аэратор 34, который разбивает пленку, и она удаляется эрлифтом-рециркуляторм 30 в камеру 33 стабилизации ила. Камера 33 стабилизации ила соединена переливным трубопроводом 50, через который крупные включения перетекают в уравнивающий резервуар 5. Отсек 42 аэрационной камеры 28 может быть заполнен песком или другим пористым фильтром 29. При поступлении воды из отстойника в отсек 42 аэрационной камеры 28 на верхней сетке 45 образуется пена и могут попасть какие-то включения, которые всплывают в воде в отсеке 42 камеры 28, для чего на верхней сетке 45 установлен патрубок 47, соединенный с цилиндрической емкостью 44 с внутренним насосом 48. Всплывающая пена и включения переливаются в емкость 44, из которой насосом 48 откачиваются эти загрязнения с осадком в уравнивающий резервуар 5. Поступившая из отстойника 25 вода проходит сквозь пористый фильтр 29 отсека 42, где она дополнительно аэрируется распределительным аэратором 46 и сквозь придонный патрубок 40 поступает в отсек 41, откуда через перфорации цилиндрической емкости 43 поступает в нее, а оттуда насосом 50 откачивается для хозяйственных нужд.

Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом. При выборе устройства всегда заранее знают, на какой объем сточных вод оно должно быть рассчитано. В связи с этим согласно предложенному способу предварительно задают продолжительность фаз работы устройства, т.е. суточное время разбивают на интервалы, фиксируемые таймером, с последовательно чередующимися первой и второй фазой. Сточные воды поступают в уравнивающий резервуар, откуда как в первую фазу, так и во вторую фазу воду перекачивают из трубчатого фильтра 8 уравнивающего резервуара 5 в последовательно установленные камеры 12, 15, 17 с циклической интенсивной аэрацией, причем включение работы насоса по перекачке воды осуществляют вместе с аэрацией внутри трубчатого насоса от команды рабочего датчика. Перекачку сточных вод производят в первую камеру, а дальше вода аэрируется и по мере ее увеличения в этой камере последовательно перетекает, одновременно аэрируясь, в другие камеры и далее в активационный резервуар из него в отстойник, а из отстойника вода перетекает в камеру с пористы илом. В первую фазу работы устройства осуществляют импульсное аэрирование путем нагнетания воздуха во внутрь трубчатого фильтра и вокруг него, включают аэрацию первой и третьей камер с циклической интенсивной аэрацией, включают аэрацию активационного резервуара, а также включают перемешивание ила крупнопузырчатым аэратором в камере стабилизации ила. Во второй фазе осуществляют перекачку сырой воды из уравнивающего резервуара в первую камеру и дальнейшее ее перетекание как и при первой фазе, но при этом одновременно включают работу эрлифта-рециркулятора отстойника по перекачке воды с илом в камеру стабилизации ила, откуда она переливается в уравнивающий резервуар. Это возможно благодаря выбору производительности по перекачке воды с илом из активационного резервуара в уравнивающий больше чем прямая перекачка. Это позволяет рециркулировать воду, а следовательно, и осуществлять работу устройства даже при отсутствии поступления сточных вод из вне. Во вторую фазу осуществляют импульсную аэрацию всего уравнивающего резервуара, вторую камеру циклической интенсивной аэрации, аэрацию камеры с пористым илом, включают работу по разбиванию пленки крупнопузырчатым аэратором отстойника и откачку загрязненной воды и пены из камеры с пористым фильтром в уравнивающий резервуар. После понижения уровня воды в отстойнике включают эрлифт-рецилкулятор, который перекачивает воду с илом из активационного резервуара, посредством подсоса ее дополнительным патрубком в колене, нижний торец которого расположен на уровне илового слоя А, причем перекачка осуществляется до тех пор, пока обуславливается работа эрлифта-рециркулятора, т.е. до уровня колена.

Экспериментальные работы по осуществлению способа, проведенные с различным в процентном отношении уровнем загрязнения сточных вод, показали достижение поставленной технической задачи и обеспечение получения чистой воды, годной для использования в хозяйственных нуждах.

Устройство и способ его работы согласно изобретению являются энергосберегающими, а устройство - надежным в работе и простым в обслуживании. Устройства, изготовленные в соответствии с изобретением, показали эффективную работу в любых ситуациях по загрузке сточными водами

1. Способ очистки сточных вод, включающий две фазы работы устройства и состоящий из подачи сточных вод в уравнивающий резервуар с активным илом, датчиком рабочего и датчиком максимального уровней воды, последующей перекачки сырой воды из трубчатого фильтра уравнивающего резервуара и последующее поступление ее в активационный резервуар, из него в отстойник, а из отстойника в камеру с пористым фильтром, перекачку ила в камеру стабилизации ила и подачу воздуха в резервуары и камеры, остановку работы устройства и отвод полностью очищенной воды, отличающийся тем, что аэрацию внутри трубчатого фильтра и насос по перекачке сырой воды из трубчатого фильтра уравнивающего резервуара в первую камеру с циклической интенсивной аэрацией включают от команды рабочего датчика, затем осуществляют последовательное перетекание воды во вторую, третью камеры и активационный резервуар, при одновременном ее аэрировании, перекачку очищенной воды из активационного резервуара в отстойник, а из него в камеру с пористым фильтром, перетекание из нее очищенной воды в накопитель этой камеры и отвод полностью очищенной воды для хозяйственных нужд, причем в первую фазу осуществляют импульсное аэрирование путем нагнетания воздуха во внутрь трубчатого фильтра и вокруг него, первой и третьей камер с циклической интенсивной аэрацией и активационного резервуара, перемешивание крупнопузырчатым аэратором ила в камере стабилизации ила, а во вторую фазу осуществляют перекачку сырой воды из трубчатого фильтра уравнивающего резервуара в первую камеру с циклической интенсивной аэрацией, совместно с работой эрлифта-рециркулятора по перекачке воды с илом из активационного резервуара в камеру стабилизации ила, импульсные аэрации уравнивающего резервуара, второй камеры с циклической интенсивной аэрацией, перетекание воды со взвешенным илом из камеры стабилизации ила в уравнивающий резервуар, аэрацию камеры с пористым фильтром, включают работу крупнопузырчатого аэратора отстойника, откачку загрязненной воды и пены из камеры с пористым фильтром в уравнивающий резервуар, при этом производительность по перекачке воды с илом из активационного резервуара посредством эрлифта-рециркулятора устанавливают больше чем производительность по перекачке сырой воды из уравнивающего резервуара, а откачку воды из активационного резервуара производят до уровня обуславливающего работу эрлифта-регулятора.

2. Устройство для очистки сточных вод, включающее корпус с крышкой, в котором размещены уравнивающий резервуар с активным илом, датчиком рабочего и датчиком максимального уровней, подводом сточных вод, аэратором, трубчатым фильтром с аэратором и насосом для перекачки сырой воды, снабженный аэратором и биологической загрузкой активационный резервуар с отстойником, в котором размещены эрлифт, крупнопузырчатый аэратор, и трубопроводом для перетекания воды в камеру с пористым фильтром, камеру стабилизации ила и блок управления, отличающееся тем, что в нем дополнительно последовательно установлены три камеры с циклической интенсивной аэрацией, причем первая камера снабжена перегородкой, расположенной в ее верхней половине, переливное отверстие между первой и второй камерами выполнено в верхней части разделяющей их стенки, а вторая и третья камеры сообщаются через переливной патрубок, расположенный в их придонной части, а третья камера снабжена расположенным в ее верхней части переливным патрубком, выходной конец которого оканчивается в активационном резервуаре, а внутри отстойника выполнена перегородка, образующая дополнительный канал, служащий для приема воды, перекачиваемой из активационного резервуара, при этом отстойник снабжен эрлифтом-рециркулятором, выполненным U-образной формы, одно колено которого взаимодействует с камерой стабилизации ила, а торец другого колена расположен ниже уровня воды в отстойнике и снабжен патрубком, свободный конец которого взаимодействует со слоем ила активационного резервуара, причем камера с пористым фильтром выполнена из двух отсеков, сообщающихся посредством патрубка, расположенного в их придонных частях, один из отсеков заполнен пористым фильтром, снизу и сверху закрытым сеткой, и снабжен распределительным аэратором, расположенным в его придонной части, а над верхней сеткой установлен патрубок, взаимодействующий с цилиндрической емкостью, снабженной насосом, а второй отсек снабжен перфорированной цилиндрической емкостью с насосом для отвода полностью очищенной воды.