компактная установка глубокой биологической очистки сточных вод и биологической обработки осадка

Формула изобретения

1. Компактная установка глубокой биологической очистки сточных вод и биологической обработки осадка, включающая две размещенные одна в другой емкости, двухъярусный отстойник, выполненный в виде приемной камеры и кольцевого осадочного желоба, установленных во внешней емкости, биореактор с затопленной загрузкой, вторичный отстойник, аэрирующее устройство, размещенные во внутренней емкости, и общую крышку, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена приемной емкостью со съемной решеткой, соединенной через патрубок подвода стоков, подводящий стоки трубопровод с канализационным стояком, у которой одна из боковых стенок выполнена общей с частью боковой стенки внешней емкости, и одновременно соединенной посредством линии нагнетания размещенного в ней насоса-дробилки с байпасом с приемной камерой, емкостью очищенной воды с выпускным патрубком, у которой одна из боковых стенок выполнена общей с частью боковой стенки внешней емкости, и соединенной с вторичным отстойником посредством желоба с регулируемым зубчатым водосливом и выпуска на его вертикальной стенке, камерой отстоянной воды, представляющей собой емкость, вход которой соединен через водослив с кольцевым осадочным желобом двухъярусного отстойника, а выход через раструбный патрубок соединен с биореактором с расположенными в нем верхней и нижней горизонтальными сетками, при этом аэрирующее устройство выполнено в виде компрессора, соединенного с аэратором, выполненным в виде перфорированных труб, расположенных под нижней сеткой, общая крышка устройства выполнена съемной, снабжена горловиной с расположенными на ее внешней и внутренней сторонах крышками и установлена с зазором между ее внутренней поверхностью и верхними торцевыми поверхностями внутренней и внешней емкостей, а во внутренней емкости установлен эрлифт, соединенный с компрессором, при этом входное отверстие эрлифта размещено в донной части внутренней емкости, а его выходное отверстие соединено с приемной камерой.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что компрессор размещен в горловине ее общей крышки.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что компрессор размещен в емкости очищенной воды.

4. Установка по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что байпас имеет площадь поперечного сечения, равную 20 - 30% площади поперечного сечения линии нагнетания.

5. Установка по одному из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что общая съемная крышка и крышки горловины выполнены утепленными, а горловина снабжена флюгаркой.

6. Установка по одному из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что съемная решетка приемной камеры выполнена из пластин, установленных под углом 45^o к горизонту с перекрытием щелей.

7. Установка по одному из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что затопленная загрузка представляет из себя насадку из отдельных свободно плавающих элементов с иммобилизированной микрофлорой, выполненную из нетоксичного и биологически неразрушаемого материала, ее объем составляет 10 - 30% объема биореактора с объемом единичных элементов 1000 - 64000 мм³, имеющих открытые поры диаметром 1 - 10 мм с созданием средней дозы активного ила 5 - 12 г/л по сухому веществу.

8. Установка по одному из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что днища всех емкостей выполнены наклонными.

9. Установка по одному из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что днище кольцевого осадочного желоба двухъярусного отстойника снабжено ответной полкой, перекрывающей щель, образованную между краем кольцевого желоба и боковой цилиндрической поверхностью биореактора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для глубокой биологической очистки с частичной денитрификацией хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод с твердыми включениями и биологической обработки осадков, полученных от отдельных или группы коттеджей.

Известна установка для очистки сточных вод, содержащая механизированную решетку, прямоугольный корпус в виде емкости, в которой размещены первичный отстойник, аэротенк с носителем и прикрепленной микрофлорой, вторичный отстойник, систему рециркуляции активного ила с выходным трубопроводом системы удаления очищенной воды и илового осадка, ультрафиолетовый излучатель. Носитель прикрепленной микрофлоры выполнен в виде параллельных штор из тканого или пленочного материала. При изменении массы системы - грузы, носитель, дозирующая емкость - за счет подачи в последнюю активного ила и сифонирования его в аэротенк носитель то погружается в аэротенк, то извлекается из него, при этом осуществляется биологическая очистка воды.

Недостатками этой установки являются сложность механического привода системы и его ненадежность, так как масса носителя непостоянна и изменяется в зависимости от количества образующейся на нем микрофлоры, плохое насыщение воды кислородом воздуха в аэротенке и соответственно низкая эффективность его работы, необходимость периодического удаления образующихся осадков, невозможность контроля количества и сроков удаления активного ила, наличие 3-х насосов, из которых 2 постоянно работают, что требует больших энергозатрат, большая высота установки, обусловленная необходимостью размещения носителя над поверхностью аэротенка (см. патент RU N 2094395 C 02 F 9/00 1997 г.).

Наиболее близкой к предлагаемой является компактная установка для очистки сточных вод, выполненная в виде двух изолированных и коаксиально расположенных емкостей, при этом во внешней емкости размещен двухъярусный отстойник, осадочный желоб которого выполнен кольцевым, а во внутренней емкости размещены биореактор с затопленной загрузкой, аэрирующее устройство в виде погружного насоса с эжектором и вторичный отстойник, патрубок подачи сточных вод снабжен камерой со съемной решеткой, а осадочный желоб полупогружными перегородками, вторичный отстойник в верхней части имеет съемный высокопористый фильтр (см. патент RU N 2057085 C 02 F 3/02 1996 г.).

Недостатками этого устройства являются необходимость использования ручного труда при эксплуатации, а именно для снятия перекрытия, очистки решетки, регенерации и замены высокопористого фильтра, удаления отбросов, задержанных полупогружными перегородками, профилактики насоса, периодического открытия и закрытия задвижки на трубопроводе для отвода избыточного активного ила, малый объем вторичного отстойника по отношению к первичному отстойнику, невозможность полного удаления первичного и вторичного осадков из-за плоского дна установки, периодическое проникновение в желоб газов и всплывающей корки из-за наличия в желобе сквозной щели, вероятность зарастания затопленной загрузки из-за отсутствия ее регенерации, наличие неприятных запахов из-за поступления газов брожения через вентиляционный стояк из изолированного объема внешней емкости, недостаточный приток свежего воздуха в биореактор из-за наличия одного стояка в изолированном объеме внутренней емкости, высокая вероятность замерзания воды в желобе в зимнее время из-за отсутствия движения воды в осадочном желобе при длительном перерыве поступления воды в установку, ухудшение качества очищенной воды из-за неопределенности количества и периодичности удаления избыточного активного ила.

Задачей заявленного изобретения является создание конструкции компактной установки для глубокой биологической очистки сточных вод и биологической обработки осадка, обеспечивающей достижение технического результата, заключающегося в получении высокого качества очищенной воды при сглаживании колебания расхода с частичной денитрификацией, интенсификация биологической обработки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод с твердыми включениями с увеличением окислительной мощности за счет увеличения средней дозы активного ила до 5-12 г/л, снижение окисленных форм азота до 74%, дробление твердых включений на фракции не более 15 мм, биологическая обработка осадков с уменьшением их объема не менее чем в 4 раза, использование почвенного и выделяемого при биологической обработке осадков тепла, циркуляция воды для предотвращения замерзания установки, устранение выделяемых при очистке неприятных запахов, поступление в аэратор свежего воздуха, исключение попадания в желоб двухъярусного отстойника газов брожения и всплывающей корки, повышение степени удаления избыточного активного ила и сброженного осадка, предотвращение заиливания насадки в биореакторе без возврата активного ила, упрощение эксплуатации с обеспечением легкого доступа к оборудованию, требующему периодической профилактики и очистки, снижение затрат на электроэнергию, использование воды для полива и (или) подземного орошения, доочистки и обеззараживания, возможность использования сброженных осадков для получения компоста.

Поставленная задача с получением указанного технического результата решается в компактной установке для глубокой биологической очистки сточных вод и биологической обработки осадков, включающей две размещенные одна в другой емкости, двухъярусный отстойник, выполненный в виде приемной камеры, кольцевого осадочного желоба, установленных во внешней емкости, биореактор с затопленной загрузкой, вторичный отстойник, аэрирующее устройство, размещенные во внутренней емкости, и общую крышку, за счет того, что установка дополнительно снабжена приемной емкостью со съемной решеткой, соединенной через патрубок подвода стоков и подводящий стоки трубопровод с канализационным стояком, у которой одна из боковых стенок выполнена общей с частью боковой стенки внешней емкости, и одновременно соединенной посредством линии нагнетания размещенного в ней насоса-дробилки с байпасом с приемной камерой, емкостью очищенной воды с выпускным патрубком, у которой одна из боковых стенок выполнена общей с частью боковой стенки внешней емкости, и соединенной с вторичным отстойником посредством желоба с регулируемым зубчатым водосливом и выпуска на его вертикальной стенке, камерой отстоянной воды, представляющей собой емкость, вход которой соединен через водослив с кольцевым осадочным желобом двухъярусного отстойника, а выход через раструбный патрубок соединен с биореактором с расположенными в нем верхней и нижней горизонтальными сетками, при этом аэрирующее устройство выполнено в виде компрессора, соединенного с аэратором, выполненным в виде перфорированных труб, расположенных под нижней сеткой, общая крышка устройства выполнена съемной, снабжена горловиной с расположенными на ее внешней и внутренней сторонах крышками и установлена с зазором между ее внутренней поверхностью и верхними торцевыми поверхностями внутренней и внешней емкостей, а во внутренней емкости установлен эрлифт, соединенный с компрессором, при этом входное отверстие эрлифта размещено в донной части внутренней емкости, а его выходное отверстие соединено с приемной камерой.

Поставленная задача решается также за счет того, что компрессор размещен в горловине общей крышки установки или в емкости очищенной воды; байпас имеет площадь поперечного сечения, равную 20 - 30% от площади линии нагнетания, соединяющей насос-дробилку с приемной камерой, общая съемная крышка и крышки горловины выполнены утепленными, а горловина снабжена флюгаркой. Кроме того, съемная решетка приемной емкости выполнена из пластин, установленных под углом 45^o к горизонту с перекрытием щелей, а затопленная загрузка представляет из себя насадку из отдельных свободно плавающих элементов с иммобилизированной микрофлорой, выполненную из нетоксичного и биологически неразрушаемого материала, ее объем составляет 10 - 30% от объема биореактора с объемом единичных элементов от 1000 до 64000 мм³, имеющих открытые поры диаметром 1 - 10 мм с созданием дозы активного ила 5 - 12 г/л по сухому веществу, днища всех емкостей выполнены наклонными, а днище кольцевого осадочного желоба двухъярусного отстойника снабжено ответной полкой, перекрывающей щель, образованную между краем желоба и боковой поверхностью биореактора.

На фиг. 1 изображена схема компоновки установки.

Hа фиг. 2 показана установка в плане, разрез I-I по фиг. 1.

Hа фиг. 3 показан разрез II-II по фиг. 2.

Hа фиг. 4 показан разрез III-III по фиг. 2.

Компактная установка для глубокой биологической очистки сточных вод и биологической обработки осадков содержит канализационный стояк 1, трубопровод, подводящий стоки 2, приемную емкость 3, внешнюю емкость 4, внутреннюю емкость 5, емкость очищенной воды 6, горловину 7, насос-дробилку 8, аэратор 9, насадку 10, эрлифт 11, насос 12, шланг 13, выпускной патрубок 14 отвода очищенной воды, компрессор 15, размещенный в горловине 7 или в емкости очищенной воды 6, пульт управления 16 (фиг. 1).

Приемная емкость 3 содержит патрубки подвода стоков 17, съемную решетку 18, насос-дробилку 8 с линией нагнетания 19 и байпасом 20. Линия нагнетания 19 проходит через вентиляционный патрубок 21, которым снабжена приемная емкость 3.

Внешняя емкость 4 содержит приемную камеру 22, имеющую зубчатый перелив 23, кольцевой осадочный желоб 24 с щелью 25, камеру отстоянной воды 26 с зубчатым переливом 27 и раструбным патрубком 28, камеру осадков 29.

Внутренняя емкость 5 содержит биореактор 30 с верхней 31 и нижней 32 горизонтальными сетками, затопленную загрузку в виде насадки 10 из отдельных свободно плавающих элементов, аэратор 9, ответную полку 33, перекрывающую щель кольцевого осадочного желоба 24, образованную между краем желоба 24 и боковой цилиндрической поверхностью биореактора 30, вторичный отстойник 34, на вертикальной стенке которого выполнен желоб с регулируемым зубчатым водосливом 35, и выпуск 36 с размещенным в нем эрлифтом 11, имеющим отводной трубопровод 37.

Днища емкостей 3, 4, 5 и 6 выполнены наклонными.

Горловина 7 снабжена верхней утепленной крышкой 38, флюгаркой 39 и нижней утепленной крышкой 40. Установка имеет общую утепленную крышку 41.

Приемная емкость 3, одна из боковых стенок которой выполнена общей с частью боковой стенки внешней емкости 4, имеет съемную решетку 18 и соединена через патрубок подвода стоков 17, подводящий стоки трубопроводов 2 с канализационным стояком 1 и одновременно соединена посредством линии нагнетания 19 размещенного в ней насоса-дробилки 8 с байпасом 20 с приемной камерой 22. Байпас 20 имеет площадь поперечного сечения равную 20 - 30% поперечного сечения шланга, соединяющего насос-дробилку 8 с приемной камерой 22.

Съемная решетка 18 выполнена из пластин, установленных под углом 45^o к горизонту с перекрытием щелей. Приемная камера 22, кольцевой осадочный желоб 24, камера отстоянной воды 26 и камера осадков 29 выполняют функции двухъярусного отстойника. Желоб 24 выполнен со щелью 25, предназначенной для отвода твердых частиц в камеру осадков 29. Емкость очищенной воды 6 с выпускным патрубком 14, одна из боковых стенок которой выполнена общей с частью боковой стенки внешней емкости 4, соединена с вторичным отстойником 34 через выпуск 36 и желоб с регулируемым зубчатым водосливом 35. Выпускной патрубок 14 выполнен в виде колена, погруженного нижней кромкой на 10 - 15 см ниже уровня воды в емкости очищенной воды 6.

Камера отстоянной воды 26 выполнена в виде емкости, вход которой соединен через регулируемый зубчатый водослив 27 с кольцевым осадочным желобом 24 двухъярусного отстойника, а выход через раструбный патрубок 28 с биореактором 30.

Биореактор 30 с затопленной загрузкой расположен во внутренней емкости 5 с установленными в нем горизонтально верхней 31 и нижней 32 сетками, насадкой 10 и аэратором 9 и аэрирующим устройством, представляющим собой компрессор 15, соединенный с аэратором 9, выполненным в виде перфорированных труб, расположенных под нижней сеткой 32. Верхняя сетка 31 размещена в биореакторе 30 ниже переливной кромки раструбного патрубка 28. Нижняя сетка 32, выполненная в виде корзины с сетчатым дном, размещена над аэратором 9 (фиг. 2, 3, 4).

Затопленная загрузка представляет из себя насадку 10 из отдельных свободно плавающих элементов с иммобилизированной микрофлорой, выполненную из нетоксичного и биологически неразрушаемого материала, ее объем составляет 10 - 30% от объема камеры аэрации биореактора с объемом единичных элементов от 1000 до 64000 мм³, имеющих открытые поры диаметром 1 - 10 мм с созданием средней дозы активного ила 5 - 10 г/л по сухому веществу.

Утепленная общая крышка 41 выполнена съемной и установлена с зазором между ее внутренней поверхностью и верхними торцевыми поверхностями внутренней 5 и внешней 4 емкостей, размещенных одна в другой. На крышке 41 смонтирована горловина 7 с крышками 38 и 40. Эрлифт 11, установленный во внутренней емкости 5, соединен с компрессором 15. Входное отверстие эрлифта 11 размещено в донной части емкости 5, а выходное отверстие соединено с приемной камерой 22 (фиг. 1, 3, 4).

Описанная выше компактная установка глубокой биологической очистки сточных вод с биологической обработкой осадков (фиг. 1, 2, 3 и 4) работает следующим образом.

Сточные воды самотеком по стояку 1, трубопроводу 2, через патрубок подвода стоков 17, пройдя съемную решетку 18, поступают в приемную емкость 3. При достижении верхнего уровня воды в приемной емкости 3 по сигналу от уровнемера включается насос-дробилка 8, который по линии нагнетания 19, проходящей через вентиляционный патрубок 21, подает стоки с раздробленными твердыми включениями размером не более 15 мм и взвешенными веществами в приемную камеру 22 двухъярусного отстойника.

Подаваемые в приемную камеру 22 стоки через зубчатый перелив 23 поступают в кольцевой осадочный желоб 24, на дно которого из протекающих стоков выпадают раздробленные твердые включения и взвешенные вещества. Последние через щель 25 с прозором 20 - 30 мм попадают в камеру осадков 29. Отстоянная вода через зубчатый перелив 27 поступает в камеру отстоянной воды 26, из которой по раструбному патрубку 28 изливается во внутреннюю емкость 5 на верхнюю сетку 31 и поступает в биореактор 30, где контактирует с насадкой 10, проходит через нижнюю сетку 32, поступает во вторичный отстойник 34, где выпадает избыточный активный ил, а отстоявшаяся вода поступает в желоб 35 с регулируемым зубчатым водосливом и через выпуск 36 сливается в емкость очищенной воды 6, из которой отводится через выпускной патрубок 14 для доочистки и использования для подземного орошения.

Количество активного ила в объеме биореактора 30 саморегулиурется в зависимости от концентрации загрязнений в воде с предотвращением заиливания насадки 10 при ее барбoтировании с перемешиванием воздухом, поступающим из аэратора 9. Удаляемый с насадки 10 избыточный активный ил поступает из биореактора 30 во вторичный отстойник 34, где выпадает на его дно, и с частью очищенной воды забирается эрлифтом 11 и по отводному трубопроводу 37 подается в приемную камеру 22, из которой через зубчатый перелив 23 поступает в кольцевой осадочный желоб 24, протекая по которому активный ил оседает на его дно, и через щель 25 поступает в камеру осадков 29, где накапливается, а отстоянная вода переливается через зубчатый перелив 27 в камеру отстоянной воды 26 и по раструбному патрубку 28 поступает обратно во внутреннюю емкость 5.

Предотвращение поступления в кольцевой осадочный желоб 24 газов брожения и всплывающих веществ, образующих корку на открытой поверхности камеры осадков 29 обеспечивает днище желоба 24 с ответной полкой 33, перекрывающей щель, образованную краем желоба 24 и боковой цилиндрической поверхностью биореактора 30.

Воздух, подаваемый компрессором 15, расположенным либо в горловине 7, либо в емкости очищенной воды 6, забираемый через флюгарку 39, подается к аэратору 9 и эрлифту 11. Компрессор 15 включается в работу пультом управления 16.

Выделяющиеся с открытой поверхности камеры осадков 29 газы брожения, поступающий из биореактора 30 и эрлифта 11 воздух удаляют через вентиляционный патрубок 21, трубопровод 2 и канализационный стояк 1 в атмосферу.

Удаление сброженного осадка из камеры осадков 29, как и ее опорожнение, осуществляют насосом-дробилкой 8, перемещаемым из приемной емкости 3 в камеру осадков 29 через присоединяемый к насосу-дробилке 8 шланг.

Использование воды из емкости очищенной воды 6 для полива, как и опорожнение этой емкости, осуществляется насосом 12, помещаемым в эту емкость через присоединяемый к нему шланг 13, проходящий через крышки 40 и 38 горловины 7.

Опорожнение внутренней емкости 5 осуществляется насосом 12 со шлангом 13 после их перемещения во вторичный отстойник 34.

Таким образом, наличие в установке приемной емкости 3 со съемной решеткой 18, соединенной через патрубок подвода стоков 17 и подводящий стоки трубопровод 2 с канализационным стояком 1, у которой одна из боковых стенок выполнена общей с частью боковой стенки внешней емкости 4, и одновременно соединенной посредством линии нагнетания 19 размещенного в ней насоса-дробилки 8 с байпасом 20 с приемной камерой 22, наличие емкости очищенной воды 6 с выпускным патрубком 14, у которой одна из боковых стенок выполнена общей с частью боковой стенки внешней емкости 4, соединение емкости очищенной воды 6 с вторичным отстойником 34 посредством желоба с регулируемым зубчатым водосливом 35 и выпуска 36 на его вертикальной стенке, наличие камеры отстоянной воды 26, вход которой соединен через водослив 27 с кольцевым осадочным желобом 24, а выход через раструбный патрубок 28 соединен с биореактором 30, повышают качество очищенной воды при самотечном движении воды в установке за счет последовательного понижения высотных отметок по отношению к зубчатому переливу 23 приемной камеры 22: на 2-5 см зубчатого перелива 27 камеры отстоянной воды 26, на 4 - 10 см кромки раструбного патрубка 28, на 6 - 15 см регулируемого желоба 35, на 8 - 20 см лотка выпускного патрубка 14 отвода очищенной воды.

Выполнение общей крышки 41 устройства с зазором между ее внутренней поверхностью и верхними торцевыми поверхностями внутренней 5 и внешней 4 емкостей, вентиляционного патрубка 21 обеспечиваeт удаление газов из установки через канализационный стояк 1.

Установка во внутренней емкости 5 эрлифта 11, который соединен с компрессором 15, и при этом размещение входного отверстия эрлифта 11 в донной части внутренней емкости 5, и соединение его выходного отверстия с приемной камерой 22, обеспечивает удаление избыточного активного ила и устраняет возможность замерзания установки при отрицательной температуре наружного воздуха за счет циркуляции и использования тепла земли и выделяемого в камере осадков 29, как и выполнение съемной крышки 41 и крышек 38 и 40 утепленными.

Размещение компрессора 15 в горловине 7 общей съемной крышки 41 или в емкости очищенной воды 6 упрощает эксплуатацию установки, обеспечивая легкий доступ к оборудованию, требующему периодической профилактики и очистки.

Эффективность работы установки достигается за счет наличия байпаса 20, имеющего площадь поперечного сечения, равную 20 - 30% от площади поперечного сечения линии нагнетания 19, сглаживающего пиковые нагрузки по сточной воде.

Глубокая биологическая очистка воды с частичной денитрификацией до 74% в камере аэрации 30 достигается за счет выполнения затопленной загрузки биореактора, контактирующей с водой, в виде насадки 10 из отдельных свободно плавающих элементов с иммобилизированной микрофлорой, выполненной из нетоксичного и биологически неразрушаемого материала, ее объем составляет 10 - 30% от объема биореактора 30 с объемом единичных элементов от 1000 до 64000 мм³, имеющих открытые поры диаметром 1 - 10 мм с созданием средней дозы активного или 5 - 12 г/л по сухому веществу.

Выполнение съемной решетки 18 из пластин, установленных под углом 45^o к горизонту с перекрытием щелей, размещение в приемной емкости 3 насоса-дробилки 8, выполнение днищ всех емкостей наклонными, снабжение днища кольцевого осадочного желоба 24 двухъярусного отстойника ответной полкой 33, перекрывающей щель, образованную между краем желоба 24 и боковой цилиндрической поверхностью биореактора 30, обеспечивают интенсификацию биологической обработки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод с твердыми включениями и биологическую обработку осадков с увеличением окислительной мощности за счет увеличения средней дозы активного ила до 5 - 12 г/л, повышают степень удаления избыточного активного ила и сброженного осадка, предотвращают заиливание насадки 10 в биореакторе без возврата активного ила.