способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод, включающий две фазы работы устройства, состоящий из подачи сточных вод в уравнивающий резервуар с активным илом и пусковым датчиком и последующей перекачки сырой воды в активационный резервуар с биологической загрузкой и с отключающим работу устройства датчиком, поступления очищенной воды в отстойник, а из него - в камеру с пористым фильтром, перекачки ила и подачи воздуха в резервуары и камеры, остановки работы устройства и отвода очищенной воды, в котором предварительно заполняют водой уравнивающий резервуар и камеру с пористым фильтром на 50%, а активационный резервуар и камеру стабилизации ила на 100%, при этом в уравнивающем резервуаре устанавливают рабочие датчики минимального и максимального уровня сточных вод, а суточное время работы устройства разбивают на интервалы, фиксируемые таймером, с последовательно чередующимися первой и второй фазами работы устройства, причем переключение с одной фазы на другую осуществляют либо таймером при отсутствии поступления сточных вод, либо рабочими датчиками минимального и максимального уровня сточных вод при залповом сбросе сточных вод внутри интервалов, при этом в первую фазу осуществляют перекачку сырой воды из уравнивающего резервуара в активационный резервуар и перетекание очищенной воды из него в отстойник, а из него - в камеру с пористым фильтром и перекачку из нее очищенной воды в накопитель этой камеры, а из нее перетекание в резервуар-ливневку, а во вторую фазу осуществляют перекачку сырой воды из уравнивающего резервуара в активационный, откачку ила из уравнивающего резервуара в успокоитель камеры стабилизации ила, перетекание воды с взвешенным илом из камеры стабилизации ила в уравнивающий резервуар, перекачку ила из активационного резервуара в уравнивающий, перекачку воды из накопителя в камеру с пористым фильтром, включают работу крупнопузырчатого аэратора и эрлифта отстойника, откачку загрязненной воды и пены из камеры с пористым фильтром в уравнивающий резервуар, при этом производительность по перекачке ила из активационного резервуара устанавливают значительно больше, чем производительность по перекачке сырой воды из уравнивающего резервуара.

2. Устройство для очистки сточных вод, включающее корпус с крышкой, в котором размещены уравнивающий резервуар с активным илом, пусковым датчиком, подводом сточных вод, аэратором, насосом в трубчатом фильтре для перекачки сырой воды в снабженный биологической загрузкой активационный резервуар, с отключающим работу устройства датчиком, насосом для перекачки ила и отстойником, камеру с пористым фильтром и с насосом для перекачки очищенной воды в резервуар-ливневку, камеру стабилизации ила с успокоителем и блок управления, в котором уравнивающий резервуар снабжен дополнительным крупнопузырчатым аэратором для разбивания крупных фракций, расположенным под трубчатым фильтром, донным насосом в трубчатом фильтре для откачки отработанного ила в успокоитель камеры стабилизации ила, рабочими датчиками минимального и максимального уровня сырой воды, а камера с пористым фильтром дополнительно снабжена цилиндрической емкостью, верхний открытый торец которой снабжен перфорированной крышкой и расположен выше уровня пористого фильтра, и накопителем очищенной воды, соединенным переливом с резервуаром-ливневкой и снабженным насосом для быстрой перекачки воды из накопителя в аэрационную камеру, а внутри цилиндрической емкости расположен насос для перекачки воды из нее в уравнивающий резервуар, при этом насос для перекачки очищенной воды из аэрационной камеры в накопитель очищенной воды снабжен колпачковыми фильтрами, и переключателем, выполненным с возможностью включения либо насоса, либо подачи воздуха в камеру с пористым фильтром.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству и способу для биологической активационной очистки бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых в отдельно стоящих небольших домах, коттеджах, приусадебных домах.

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.

Известно "Устройство для очистки сточных вод активным илом" по авторскому свидетельству СССР 1174385, кл. С 02 F 3/02, 1984 г., содержащее корпус с размещенными в нем аэротенком с цилиндрической шахтой, осветлителем, отделениями флотации и дегазации, водоподъемные трубы, пневматические аэраторы и воздухонагнетатели. Однако данное устройство не достаточно эффективно в работе и не обеспечивает высокой степени очистки при поступлении определенного объема сточных вод и технологически сложно в исполнении.

Известны патенты России 819069, кл. С 02 F 3/02, 1987 г. "Устройство для очистки сточных вод" и 2057085, кл. С 02 F 3/02, 1994 г. "Компактная установка для очистки сточных вод", в которых имеются камеры аэрации, двухъярусные отстойники, илосборники, пневматические аэраторы, патрубки подачи сточных вод, перетекания 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 поступлении достаточно большого количества 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, 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.

Известно техническое решение "Способ очистки сточных вод и установка для осуществления способа" по патенту России 2162062, кл. С 02 F 3/00, 1995 г. Способ заключается в том, что прерывают процесс активации при поступлении сточных вод в уравнивающий резервуар ниже установленного минимального уровня, выдерживают временную задержку в диапазоне от 30 до 90 минут, а затем производят перекачивание избыточного ила или ила с загрязненной водой из активационного резервуара в уравнивающий резервуар до рабочего уровня и возобновляют процесс активации. Устройство содержит уравнивающий резервуар с подводом сточных вод, датчиками уровня и насосом перекачки сырой воды для подачи ее в активационный резервуар, который снабжен аэрационной трубой, насосом перекачки ила из него в уравнивающий резервуар и патрубком для отвода воды во вторичный отстойник, снабженный насосом рециркуляции ила из него в активационный резервуар и выпуском чистой воды. Это техническое решение является ближайшим аналогом заявленному. Однако известные установка и способ не обеспечивают надежной и качественной очистки воды, так как фактически нет первичного отстойника. Кроме того, при перекачке ила из отстойника в аэротенк происходит нарушение процесса отстаивания очищенной воды. Конструкция устройства и способ являются энергоемкими, так как требуют постоянной перекачки сырой воды при недостаточном поступлении сточных вод в уравнивающий резервуар.

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа и компактной установки, обеспечивающих достижение технического результата, заключающегося в получении высококачественных очищенных сточных вод, пригодных к использованию в сельскохозяйственных нуждах, снижении энергозатрат при интенсификации очистки, а также повышении эксплуатационной надежности работы установки и снижении трудоемкости как при ее изготовлении, так и при ее эксплуатации.

Поставленный результат достигается тем, что способ очистки сточных вод, включающий две фазы работы устройства, состоит из подачи сточных вод в уравнивающий резервуар с активным илом и пусковым датчиком и последующей перекачки сырой воды в активационный резервуар с биологической загрузкой и с отключающим работу устройства датчиком, поступления очищенной воды в отстойник, а из него в камеру с пористым фильтром, перекачки ила и подачи воздуха в резервуары и камеры, остановки работы устройства и отвода очищенной воды, в котором предварительно заполняют водой уравнивающий резервуар и камеру с пористым фильтром на 50%, а активационный резервуар и камеру стабилизации ила на 100%, при этом в уравнивающем резервуаре устанавливают рабочие датчики минимального и максимального уровня сточных вод, а суточное время работы устройства разбивают на интервалы, фиксируемые таймером, с последовательно чередующимися первой и второй фазами работы устройства, причем переключение с одной фазы на другую осуществляют либо таймером при отсутствии поступления сточных вод, либо рабочими датчиками минимального и максимального уровня сточных вод при залповом сбросе сточных вод внутри интервалов, при этом в первую фазу осуществляют перекачку сырой воды из уравнивающего резервуара в активационный резервуар, и перетекание очищенной воды из него в отстойник, а из него в камеру с пористым фильтром и перекачку из нее очищенной воды в накопитель этой камеры, а из нее перетекание в резервуар-ливневку, а во вторую фазу осуществляют перекачку сырой воды из уравнивающего резервуара в активационный, откачку ила из уравнивающего резервуара в успокоитель камеры стабилизации ила, перетекание воды с взвешенным илом из камеры стабилизации ила в уравнивающий резервуар, перекачку ила из активационного резервуара в уравнивающий, перекачку воды из накопителя в камеру с пористым фильтром, включают работу крупнопузырчатого аэратора и эрлифта отстойника, откачку загрязненной воды и пены из камеры с пористым фильтром в уравнивающий резервуар, при этом производительность по перекачке ила из активационного резервуара устанавливают значительно больше, чем производительность по перекачке сырой воды из уравнивающего резервуара.

Указанный технический результат достигается также и тем, что устройство для очистки сточных вод, включающее корпус с крышкой, в котором размещены уравнивающий резервуар с активным илом, пусковым датчиком, подводом сточных вод, аэратором, насосом в трубчатом фильтре для перекачки сырой воды в снабженный биологической загрузкой активационный резервуар, с отключающим работу устройства датчиком, насосом для перекачки ила и отстойником, камеру с пористым фильтром и с насосом для перекачки очищенной воды в резервуар-ливневку, камеру стабилизации ила с успокоителем и блок управления, в котором уравнивающий резервуар снабжен дополнительным крупнопузырчатым аэратором для разбивания крупных фракций, расположенным под трубчатым фильтром, донным насосом в трубчатом фильтре для откачки отработанного ила в успокоитель камеры стабилизации ила, рабочими датчиками минимального и максимального уровня сырой воды, а камера с пористым фильтром дополнительно снабжена цилиндрической емкостью, верхний открытый торец которой снабжен перфорированной крышкой и расположен выше уровня пористого фильтра, и накопителем очищенной воды, соединенным переливом с резервуаром-ливневкой и снабженным насосом для быстрой перекачки воды из накопителя в аэрационную камеру, а внутри цилиндрической емкости расположен насос для перекачки воды из нее в уравнивающий резервуар, при этом насос для перекачки очищенной воды из аэрационной камеры в накопитель очищенной воды снабжен колпачковыми фильтрами и переключателем, выполненным с возможностью включения либо насоса, либо подачи воздуха в камеру с пористым фильтром.

На фиг.1 схематично 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 устройства отбортовка 3 охватывает стенки корпуса 1 и тем самым препятствует попаданию вовнутрь корпуса 1 атмосферной влаги. Крышка 2 шарнирно закреплена (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 активационный резервуар 9. Трубчатый фильтр 8 грубых нечистот выполнен перфорированным в его средней части, а во внутренней его нижней части установлен аэратор 10, обеспечивающий разгон крупных фракций от перфорированных отверстий. В уравнивающем резервуаре 5 установлены под трубчатым фильтром 8 крупнопузырчатый аэратор 11, придонный аэратор 12, а для откачки ила из уравнивающего резервуара установлен еще один донный насос 13 в трубчатом фильтре 14 с перфорацией в его нижней части. Аэратор 12 и фильтр 14 с насосом 13 разнесены по разным зонам в уравнивающем резервуаре 5 с целью исключения воздействия одного рабочего органа на другой. Уравнивающий резервуар снабжен пусковым датчиком 15 и рабочими датчиками минимального 16 и максимального 17 уровня сточных вод. Активационный резервуар 9 снабжен аэрационной трубой с распределительным аэратором 18, насосом 19 для периодической откачки ила в уравнивающий резервуар 5, биологической загрузкой 20 и отключающим устройство датчиком 21, который вводит устройство в остановку, т.е. задержку работы всех насосов и подач воздуха. В активационном резервуаре 9 установлен отстойник 22, выполнен в виде усеченной перевернутой пирамиды с открытым нижним соплом 23, внутри отстойника 22 в верхней части установлен переливной трубопровод 24, выходное сопло которого заканчивается в аэрационной камере 25, заполненной пористым фильтром 26, и эрлифт 27, выполненный в виде У-образной формы, один конец которого расположен чуть ниже зеркала воды отстойника 22, а другой связан с активационным резервуаром 9. Отстойник 22 снабжен также крупнопузырчатым аэратором 28, расположенным на поверхности воды отстойника, и предназначен для разбивания биологической пленки на поверхности воды отстойника 22. Аэрационная камера 25 снабжена цилиндрической емкостью 29, а верхний открытый торец ее расположен выше уровня пористого фильтра 26 и снабжен перфорированной крышкой 30. Внутри цилиндрической емкости 29 установлен насос 31 для перекачки попавшей туда загрязненной воды и пены, образующейся на поверхности пористого фильтра в уравнивающий резервуар 5, а ниже емкости 29 в придонной части аэрационной камеры 25 расположен насос 32 с колпачковыми фильтрами 33, а насос 32 снабжен переключателем 34, обеспечивающим попеременное включение либо насоса 32 на откачку воды в расположенный в аэрационной камере 25 накопитель очищенной воды 35, который соединен переливом с резервуаром-ливневкой 36, либо нагнетание воздуха через насос 32 и колпачковые фильтры 33 в аэрационную камеру 25. Камера 37 стабилизации ила снабжена успокоителем 38 и переливным трубопроводом 39, выходное сопло которого заканчивается в уравнивающем резервуаре 5, а входное расположено на уровне зеркала ила. Накопитель 35 очищенной воды снабжен насосом 40 для периодической перекачки очищенной воды из накопителя 35 в камеру 25 с пористым фильтром 26. В корпусе 1 на перегородках установлен блок управления 41, а в активационном 9 и уравнивающем 5 резервуарах установлены балки жесткости 42, соединяющие большие по площади боковые стенки резервуаров 5 и 9 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 предварительно заполненный на 50% чистой водой уравнивающий резервуар 5, являющийся одновременно накопителем, в котором происходит усреднение залповых сбросов. Предварительно также заполняют чистой водой на 50% камеру с пористым фильтром, а активационный резервуар и камеру стабилизации ила на 100%. В накопительно-уравнивающем резервуаре 5 сточные воды аэрируются придонным аэратором 12 и предварительно частично очищаются активным илом, всегда присутствующим в нем, который перекачивается иловым насосом 19 из активационного резервуара 9 в уравнивающий 5. В уравнивающем резервуаре под трубчатым фильтром 8 установлен крупнопузырчатый аэратор 11, который способствует разбиванию крупных фракций сточных вод, скапливающихся именно в зоне перекачки воды в активационный резервуар 9. Из резервуара 5 предварительно очищенные воды посредством насоса 7 поступают в активационный резервуар 9, в котором происходит следующий этап биологической очистки сточных вод, как с помощью активного ила, так и биологической загрузкой 20. Насос 7 заключен в трубчатый фильтр 8 грубых нечистот, который выполнен перфорированным в средней части, при этом в нижней части трубчатого фильтра установлен аэратор 10, выполняющий две функции: как аэратора воды, отсасываемой насосом 7, так и средства, разбивающего частицы, прошедшие через перфорацию, чтобы исключить забивание насоса 7. В придонной части уравнивающего резервуара 5 установлен насос 13 в трубчатом фильтре 14, снабженной перфорацией в его нижней части, который перекачивает отработанный ил в успокоитель 38 камеры 37 стабилизации ила при наличии осадка активного ила в уравнивающем резервуаре 5. Активационный резервуар 9, обычно называемый аэротенком, снабжен аэрационной трубкой с распределительным аэратором 18, расположенным в придонной части активационного резервуара 9, благодаря чему кислород воздуха поднимается вверх, пронизывает весь слой воды и обеспечивает жизнедеятельность аэробных бактерий, которые образуют слой активного ила. Аэратор 18 обеспечивает полное и равномерное барботирование сточных вод по всему периметру активационного резервуара 9. В нижней части активационного резервуара происходит осаждение и накопление активного ила - слой А, а в зоне этого слоя установлен насос 19 для перекачки наиболее активного ила в уравнивающий резервуар 5. В активационном резервуаре 9 размещен отстойник 22, причем его нижнее сопло 23 расположено на высоте одной пятой от дна активационного резервуара, выше илового слоя А, и вода по закону сообщающихся сосудов поднимается через сопло 23 в отстойник 22, где вода отстаивается, и уже отстоянная и успокоенная вода посредством трубопровода 24 перетекает в аэрационную камеру 25 с пористым фильтром 26. При образовании на поверхности воды в отстойнике 22 биологической пленки периодически включается крупнопузырчатый аэратор 28, который разбивает пленку, и она удаляется эрлифтом 27 в активационный резервуар 9. Крупнопузырчатый аэратор 28 включается одновременно с перекачкой ила насосом 19 и эрлифтом 27. Аэрационная камера 25 может быть заполнена песком или другим пористым фильтром, при этом в ее нижней части установлен насос 32 с колпачковыми фильтрами 33, который перекачивает очищенную пористым фильтром воду в накопитель очищенной воды 35 аэрационной камеры 25, а затем очищенная вода перетекает далее в резервуар-ливневку 36 и из устройства. При поступлении воды из аэрационного резервуара 9 в аэрационную камеру 25 образуется пена и могут попасть какие-то включения, которые всплывают в воде камеры 25, для чего в камере 25 установлена цилиндрическая емкость 29 с внутренним насосом 31 и перфорированной крышкой 30. Всплывающая пена и включения переливаются через перфоратор крышки 30 в емкость 29, из которой насос 31 откачивает эти загрязнения, заполнившую емкость 29 с осадком в уравнивающий резервуар 5. Для периодической промывки и очистки пористого фильтра 26 очищенная вода из накопителя 35 перекачивается насосом 40, расположенным в накопителе 35, в камеру 25, грязь всплывает, поступает в емкость 29 через крышку 30 и насосом 31 откачивается в уравнивающий резервуар 5. Работа устройства по очистке сточных вод полностью автоматизирована, так как установка снабжена блоком управления 41, автоматически управляющим работой всеми насосами по заранее заданной программе. Блок управления 41 установлен в верхней части корпуса и при закрытии крышкой 2 отделяется от общего пространства устройства, а благодаря утеплителю крышки предохраняется от влажных испарений устройства. При открытой крышке обеспечивается легкий доступ ко всем резервуарам устройства и блоку управления.

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 фазами. В соответствии с предложенным способом смонтированное устройство для ускорения его срабатывания предварительно заполняют чистой водой - уравнивающий резервуар и камеру с пористым фильтром на 50%, а активационный резервуар и камеру стабилизации ила на 100%, устанавливают рабочие датчики 16, 17 в уравнивающий резервуар и включают устройство. По сигналу таймера начинает работать первая фаза, которая переключается таймером во вторую фазу, если нет поступления сточных вод. При изменении уровня воды в уравнивающем резервуаре 5, в любом промежутке интервала, т.е. при залповом сбросе, в зависимости от ее количества переключение может быть принудительно осуществлено любым рабочим датчиком либо 16, либо 17. Датчик 17 включает принудительно первую фазу, которая работает до понижения уровня воды датчика 15, который и отключает первую фазу в остановку устройства, до срабатывания таймера. Датчик 16 в зависимости от интервала может отключить вторую фазу и остановить работу устройства. Без поступления сточных вод работой устройства управляет таймер, который включает последовательно то первую фазу, то вторую. Экспериментальные работы по осуществлению способа, проведенные с различным в процентном отношении, отличным от отношения согласно изобретению, заполнением водой уравнивающего и активационного резервуаров и камер с пористым илом и стабилизации ила показали, что достижение указанного технического результата обеспечивается лишь при упомянутых выше соотношениях.

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