Канализационная очистная станция закрытого типа

Полезная модель относится к устройствам для ведения процессов механической, глубокой биологической очистки, доочистки и обеззараживания городских, хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод и обезвоживания образующихся осадков и может быть использована в коммунальном хозяйстве при необходимости доведения качества очищенных сточных вод до нормативов на сброс в водоемы рыбохозяйственного значения в регионах с низкой температурой, регионов с повышенными требованиями к охране окружающей среды, при ограниченных расстояниях до жилой застройки. Задача полезной модели - комплектация канализационной очистной станции оборудованием, обеспечивающим глубокую очистку сточных вод от органических, в том числе трудноокисляемых соединений, биогенных элементов, металлов до норм на сброс в водоемы рыбохозяйственного значения при диапазоне производительностей свыше 15 тыс.м ³ в сутки, совместить процессы нитри-, денитрификации и дефосфатизации в объеме одного резервуара биологической очистки, при значительном уменьшении количества подаваемого воздуха и концентрации активного ила, сокращении времени контакта сточной воды с активным илом, обеспечивающим глубокую одноступенчатую доочистку биологически очищенных сточных вод, взаиморасположение оборудования и емкостей, позволяющее максимально сократить площадь очистных сооружений, размер санитарно-защитной зоны, обеспечить условия максимального энерго- и ресурсосбережения, снабжение очистной станции компактным и низкоэнергоемким оборудованием. Поставленная задача решается тем, что предлагаемая канализационная очистная станция закрытого типа включает блок механической очистки с решетками, песколовками, емкость усреднения расходов и концентраций сточных вод, блок биологической очистки сточных вод, включающий аэротенки с сообществами микроорганизмов и с выделенными анаэробными, аэробными, аноксидными зонами и вторичные отстойники для отделения активного ила, блок доочистки на фильтрах с зернистой загрузкой, блок обеззараживания очищенных сточных вод, оборудование для сгущения и обезвоживания образующегося осадка и снабженная системой коммуникаций и оборудования для подвода, отвода и рециркуляции сточных вод и активного ила, подвода воздуха, воздуходувным и насосным оборудованием, сетями электроснабжения, водоснабжения, теплоснабжения, системой вентиляции, помещениями для обслуживающего персонала, многоуровневую компоновку оборудования, с его расположением в закрытых корпусах, при этом станция дополнительно содержит перед блоком биологической очистки первичные отстойники, укомплектованные оборудованием для рециркуляции сырого осадка; анаэробные, аэробные, аноксидные зоны расположены в емкостях аэротенков блока биологической очистки; в аэротенках с сообществами микроорганизмов свободноплавающего активного ила дополнительно установлен катализатор на полимерной основе в виде сетчатых объемных модулей, при этом оборудование размещено в корпусах на двух уровнях, причем емкостное оборудование, частично заглубленное в грунт, является фундаментом для зданий корпусов, так, корпус I, включающий участок механической очистки и административно-бытовые помещения, разделенные перегородкой, расположен на перекрытиях резервуара-усреднителя; корпус II разделен на 3 участка: участок очистки стоков, размещенный на перекрытиях блока аэротенков, участок обезвоживания осадка, размещенный на перекрытиях блока технологических емкостей, участок первичных отстойников; в корпусе III расположены частично заглубленные в грунт резервуары вторичных отстойников. Технический результат - повышение эффективности очистки сточных вод при диапазоне производительностей свыше 15 тыс.м³ в сутки, снижение ресурсозатрат, энергозатрат на обработку сточных вод, при этом экологический результат достигается повышением качества очистки, сокращением количества утилизируемых отходов, уменьшением санитарно-защитной зоны.

Полезная модель относится к устройствам для ведения процессов механической, глубокой биологической очистки, доочистки и обеззараживания городских, хозайственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод и обезвоживания осадков и может быть использована в коммунальном хозяйстве при необходимости доведения качества очищенных сточных вод до нормативов на сброс в водоемы рыбохозяйственного значения в регионах с низкой температурой, регионов с повышенными требованиями к охране окружающей среды, при ограниченных расстояниях до жилой застройки.

Известна блочно-модульная канализационная очистная станция закрытого типа (патент RU на полезную модель 97125), выполненная в здании из железобетона, которая может быть использована при очистке сточных вод в условиях Сибири или регионов с повышенными требованиями к охране окружающей среды, при ограниченных расстояниях до жилой застройки, в которой предусмотрены процессы и оборудование, обеспечивающие механическую, биологическую очистку, доочистку, обеззараживание сточных вод, обезвоживание образующегося осадка, позволяющая за счет взаимного расположения оборудования и емкостей сократить размеры коммуникаций и количество насосов, перекачивающих сточную воду и осадки. Данное техническое решение является наиболее близким к предлагаемой полезной модели по своей технической сущности и достигаемому результату.

Однако, компоновка сооружений биологической очистки, при которой отстойники и биореакторы доочистки размещены внутри резервуаров-денитрификаторов ведет к уменьшению времени обработки сточных вод, что уменьшает эффективность очистки по биогенным элементам и ведет к необходимости двухступенчатой доочистки, увеличению количества оборудования и площадей. Использование кассет с ершовой насадкой в аэротенках для увеличения биомассы ведет к необходимости увеличения количества подаваемого воздуха и мощностей воздуходувного оборудования, кроме того, комплектация узла доочистки биореакторами с ершовой загрузкой повышает риск вторичного загрязнения очищенных сточных вод из-за отрыва биопленки и, тем самым, снижает эффективность работы второй ступени доочистки. В то же время эксплуатация ершовых кассет, включающая их регенерацию путем барботирования воздухом с последующим опорожнением резервуаров, а также применение реагентов для связывания фосфатов усложняет техническое обслуживание сооружений, требует дополнительного оборудования, т.е. увеличивает эксплуатационные затраты. Кроме того, комплектация известной очистной станции ориентирована на диапазон производительностей от 1 до 15 тыс.м ³ в сутки, использование известной очистной станции на диапазон производительностей свыше 15 тыс.м³ в сутки ведет к усложнению эксплуатации сооружений и оборудования, повышению энерго- и ресурсоемкости и увеличению себестоимости очистки сточных вод.

Общими для заявляемой полезной модели и известной блочно-модульной канализационной очистной станции являются признаки: комплектация сооружений оборудованием, обеспечивающим механическую, биологическую очистку, доочистку, обеззараживание сточных вод и обезвоживание образующихся осадков, применение анаэробно-аноксидно-аэробной технологии для очистки сточных вод от биогенных элементов (азота и фосфора), применение на стадии доочистки фильтров с зернистой загрузкой, осуществление всех операций по очистке сточных вод и переработке осадков в сооружениях закрытого типа.

Задача полезной модели - комплектация канализационной очистной станции оборудованием, обеспечивающим глубокую очистку сточных вод от органических, в том числе трудноокисляемых соединений, биогенных элементов, металлов до норм на сброс в водоемы рыбохозяйственного значения при диапазоне производительностей свыше 15 тыс.м ³ в сутки, совместить процессы нитри-, денитрификации и дефосфатизации в объеме одного резервуара биологической очистки, при значительном уменьшении количества подаваемого воздуха и концентрации активного ила, сокращении времени контакта сточной воды с активным илом, обеспечивающим глубокую одноступенчатую доочистку биологически очищенных сточных вод, взаиморасположение оборудования и емкостей, позволяющее максимально сократить площадь очистных сооружений, размер санитарно-защитной зоны, обеспечить условия максимального энерго- и ресурсосбережения, снабжение очистной станции компактным и низкоэнергоемким оборудованием.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемая канализационная очистная станция закрытого типа включает блок механической очистки с решетками, песколовками, емкость усреднения расходов и концентраций сточных вод, блок биологической очистки сточных вод, включающий аэротенки с сообществами микроорганизмов и с выделенными анаэробными, аэробными, аноксидными зонами и вторичные отстойники для отделения активного ила, блок доочистки на фильтрах с зернистой загрузкой, блок обеззараживания очищенных сточных вод, оборудование для сгущения и обезвоживания образующегося осадка и снабженная системой коммуникаций и оборудования для подвода, отвода и рециркуляции сточных вод и активного ила, подвода воздуха, воздуходувным и насосным оборудованием, сетями электроснабжения, водоснабжения, теплоснабжения, системой вентиляции, помещениями для обслуживающего персонала, многоуровневую компоновку оборудования, с его расположением в закрытых корпусах, при этом станция дополнительно содержит перед блоком биологической очистки первичные отстойники, укомплектованные оборудованием для рециркуляции сырого осадка; анаэробные, аэробные, аноксидные зоны расположены в емкостях аэротенков блока биологической очистки; в аэротенках с сообществами микроорганизмов свободноплавающего активного ила дополнительно установлен катализатор на полимерной основе в виде сетчатых объемных модулей, при этом оборудование размещено в корпусах на двух уровнях, причем емкостное оборудование, частично заглубленное в грунт, является фундаментом для зданий корпусов, так, корпус I, включающий участок механической очистки и административно-бытовые помещения, разделенные перегородкой, расположен на перекрытиях резервуара-усреднителя; корпус II разделен на 3 участка: участок очистки стоков, размещенный на перекрытиях блока аэротенков, участок обезвоживания осадка, размещенный на перекрытиях блока технологических емкостей, участок первичных отстойников; в корпусе III расположены частично заглубленные в грунт резервуары вторичных отстойников.

Предлагаемая канализационная очистная станция закрытого типа поясняется фигурами: Фиг.1 - вертикальный разрез корпуса I с участком механической очистки и административно-бытовыми помещениями, расположенного над емкостью усреднителя; Фиг.2 - вертикальный разрез корпуса II с участком очистки стоков, расположенным над резервуами аэротенков, участком обезвоживания осадков, расположенным над блоком технологических емкостей и участком первичных отстойников (вид спереди); Фиг.3 - вертикальный разрез корпуса II с участком очистки стоков, расположенным над резервуами аэротенков, участком обезвоживания осадков, расположенным над блоком технологических емкостей и участком первичных отстойников (вид сзади); Фиг.4 - вертикальный разрез корпуса III вторичных отстойников; Фиг.5 - технологическая схема очистки сточных вод.

Обозначения на Фиг.1-5 следующие:

1. Корпус I

2. Резервуар комбинированной установки механической очистки.

3. Барабанная решетка.

4. Аэрируемая песколовка.

5. Усреднитель.

6. Корпус II

7. Емкости аэротенков.

8. Фильтры доочистки с загрузкой адсорбентом-катализатором.

9. Установка ультрафиолетового обеззараживания.

10. Воздуходувная станция и технологические помещения.

11. Блок технологических емкостей.

11'. Промежуточный резервуар.

11. Емкость промывных вод.

11^''' . Резервуар очищенной воды.

12. Первичные отстойники.

13. Каталитические модули.

14. Аэраторы.

15. Погружные смесители.

16. Корпус III.

17. Вторичные отстойники.

18. Установка обезвоживания осадков.

19. Контейнер сбора обезвоженного осадка.

а - Участок механической очистки.

b - Административно-бытовые помещения.

с - Участок очистки стоков.

d - Участок обезвоживания осадков.

е - Участок первичных отстойников.

Станция очистки сточных вод закрытого типа размещается в трех корпусах I, II, III. Корпуса выполнены в виде одноэтажных зданий из сендвич-панелей с металлическим каркасом и с многоуровневой компановкой оборудования.

Корпус I включает участок механической очистки (а) и отделенные перегородкой административно-бытовые помещения (b). Фундаментом здания служит заглубленная емкость усреднителя (5).

Сточные воды поступают в корпус I (1) на участок механической очистки (а) от канализационной насосной станции по напорному трубопроводу на комбинированную установку механической очистки, размещенную в одном резервуаре из нержавеющей стали (2), проходят процеживание на барабанной решетке (3) с прозорами не более 3 мм, затем продольную песколовку (4), снабженную системой аэрации.

Удаление отфильтрованных отбросов размером более 3 мм осуществляется безваловым спиральным шнеком с одновременным уплотнением, обезвоживанием отбросов и очисткой фильтрующей поверхности износостойкими щетками, удаление, транспортировка и обезвоживание песка осуществляется шнековым устройством.

Очищенные от крупных примесей и песка сточные воды поступают в емкость усреднителя (5), оборудованный погружным перемешивающим устройством для предотвращения выпадения осадка на дно резервуара и погружными насосами для подачи стоков в первичные отстойники.

Корпус II (6) включает участок очистки стоков (с), участок обезвоживания осадка (d), участок первичных отстойников (е). Участки разделены стенами. Фундаментом участка очистки стоков служат заглубленные емкости аэротенков (7), скомпонованные в один блок. На данном участке располагаются фильтры доочистки (8), установка ультрафиолетового обеззараживания стоков (9), помещения воздуходувной станции и технологические помещения (10). Блок технологических емкостей (11) заглублен в грунт и служит основанием для участка обезвоживания осадков (d).

Сточные воды из усреднителя (5) поступают в первичные отстойники (12). Время пребывания сточных вод в отстойнике составляет 2 часа. Рециркуляция осадка осуществляется следующим образом: осадок из приямков насосами подается в приемную камеру перед первичными отстойниками. Время пребывания осадка в первичном отстойнике составляет 4-5 суток. Предварительное проведение сбраживания сырого осадка в первичном отстойнике (ацидофикации) для насыщения сточной жидкости легкоокисляемой органикой значительно повышает эффективность денитрификации и дефосфотации, сокращает объем сырого осадка, улучшает седиментационные и ферментативные свойства активного ила.

Осветленная вода по отводящему трубопроводу подается в аэробную зону аэротенков (7), при этом часть осветленных стоков подается в анаэробную зону.

Биокаталитическая очистка стоков осуществляется в аэротенках-вытеснителях (7) коридорного типа, условно разделенных на аэробные зоны нитрификации, анаэробные денитрификации - дефосфатизации в присутствии гетерогенного катализатора и сообществами микроорганизмов свободноплавающего активного ила. Гетерогенные катализаторы в виде сетчатых объемных модулей (13) размещаются в каркасах из нержавеющей стали, закрепленных на дне аэротенка на расчетном расстоянии от дна. Конструкция каркасов позволяет фиксировать необходимое стационарное положение блоков. Данное аппаратурное оформление увеличивает площадь контакта катализатора с иловой смесью, а также минимизирует гидравлическое сопротивление потоку обрабатываемых сточных вод.

В аэробной зоне нитрификации осуществляются процессы жидкофазного биокаталитического окисления кислородом воздуха легколетучих и трудноокисляемых органических и неорганических (в том числе азотсодержащих) соединений. Эффективность действия катализатора достигается за счет образования на поверхности катализатора активных форм кислорода. За счет ведения окислительно-восстановительных процессов с участием активных форм кислорода обеспечиваются более высокие скорости протекания процессов и глубина обезвреживания загрязняющих веществ, для подачи воздуха устанавливается мелкопузырчатые аэраторы (14). Количество каталитических блоков полифункционального катализатора для проведения процессов окисления органических веществ и нитрификации составляет 70% заполнения. Время пребывания сточных вод составляет 5 часов, концентрация кислорода 4,5-5,0 мг/л. Далее иловая смесь самотеком поступают в анаэробную зону аэротенков, где происходят процессы превращения азота нитратов и нитритов в газообразные формы азота при дефиците кислорода, также в эту зону по трубопроводу подается часть осветленной воды из вторичных отстойников (17), время пребывания сточных вод составляет 2 часа.

В анаэробной зоне устанавливаются погружные смесители (15) с низкоскоростным режимом перемешивания и минимальной частотой вращения, которые обеспечивают интенсивное перемешивание иловой смеси с целью ликвидации залежей активного ила. Количество каталитических блоков селективного катализатора по восстановлению нитратов и нитритов составляет 50% заполнения.

Из аэротенков (7) сточные воды самотеком по трубопроводу поступают в корпус III (16) во вторичные отстойники (17) из сборного железобетона. Сбор осветленной воды в отстойнике осуществляется через зубчатый водослив сборным кольцевым лотком, расположенным на периферии с внутренней стороны стены отстойника.

Из сборного лотка осветленная вода по отводящему трубопроводу транспортируется в промежуточный резервуар (11') и далее подается погружными насосами на фильтры доочистки (8), загруженные адсорбентом-катализатором.

Выбор данного фильтрующего материала обусловлен его тройным эффектом действия: окислением органических соединений (в т.ч. фенолов, СПАВ, нефтепродуктов и др.), металлов с образованием нерастворимых гидроксидов веществ, частичным обеззараживанием микрофлоры, сорбцией взвешенных веществ и различных субстратов (в том числе гидроксидов металлов). Таким образом, применение адсорбента-катализатора в качестве фильтрующей загрузки обеспечивает высокую эффективность доочистки и осветления биологически очищенных сточных вод, в том числе при залповых сбросах, исключить вторичное загрязнение очищаемой воды. Свойства минерального носителя активной основы адсорбента-катализатора обуславливает его высокую долговечность, высокую устойчивость к химическим и гидролитическим воздействиям.

Фильтрование в рабочем режиме происходит сверху вниз, для равномерной подачи сточных вод на очистку в верхней части фильтров установлена распределительная система. Регенерация адсорбента-катализатора осуществляется путем водо-воздушной промывки. Отвод очищенной жидкости, подвод промывной воды происходит через нижнюю дренажно-распределительную систему. Воздух в период водо-воздушной промывки подается через отдельный трубопровод системы. Промывная вода отводится через лотки, расположенные под верхней распределительной системой, самотеком поступает в емкость промывных вод (11) и далее погружными насосами подается в усреднитель (5).

Из фильтров доочистки (8) очищенные сточные воды по самотечному коллектору поступают в резервуар очищенной воды (11''') и далее погружными насосами подаются на установку ультрафиолетового обеззараживания (9).

Обеззараживание воды осуществляется в проточном режиме через камеру обеззараживания, где очищенная вода непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, который уничтожает бактерии, вирусы и патогенные простейшие. Время на обеззараживание составляет от 1-10 секунд. Промывные воды после промывки оборудования обеззараживания самотеком поступают в аэротенки (7).

Обезвоживание сырого осадка первичных отстойников (12) и избыточного активного ила из вторичных отстойников (17) осуществляется на установке обезвоживания (18), включающем барабан предварительного уплотнения, фильтр-пресс, автоматическую установку приготовления и дозирования полимера. Одновременно с подачей шламовых осадков в напорный трубопровод перед установкой обезвоживания подается полимерный раствор для флоккуляции шламовой массы, которая затем поступает в барабан предварительного уплотнения, уплотненный осадок поступает на верхнюю фильтрующую сетку фильтр-пресса. Вода собирается в специальные лотки, откуда самотеком поступает в приямок сбора промывных и аварийных вод. Обезвоженный кек соскребается на транспортер пластмассовыми скребками. По транспортеру кек подается в контейнер сбора обезвоженного осадка (19).

Технический результат - повышение эффективности очистки сточных вод при диапазоне производительностей свыше 15 тыс.м³ в сутки, снижение ресурсозатрат, энергозатрат на обработку сточных вод, при этом экологический результат достигается повышением качества очистки, сокращением количества утилизируемых отходов, уменьшением санитарно-защитной зоны.

Канализационная очистная станция закрытого типа включает блок механической очистки с решетками, песколовками, емкость усреднения расходов и концентраций сточных вод, блок биологической очистки сточных вод, включающий аэротенки с сообществами микроорганизмов и с выделенными анаэробными, аэробными, аноксидными зонами и вторичные отстойники для отделения активного ила, блок доочистки на фильтрах с зернистой загрузкой, блок обеззараживания очищенных сточных вод, оборудование для сгущения и обезвоживания образующегося осадка и снабжена системой коммуникаций и оборудования для подвода, отвода и рециркуляции сточных вод и активного ила, подвода воздуха, воздуходувным и насосным оборудованием, сетями электроснабжения, водоснабжения, теплоснабжения, системой вентиляции, помещениями для обслуживающего персонала, многоуровневой компоновкой оборудования с его расположением в закрытых корпусах, отличающаяся тем, что станция дополнительно содержит перед блоком биологической очистки первичные отстойники, укомплектованные оборудованием для рециркуляции сырого осадка; анаэробные, аэробные, аноксидные зоны расположены в емкостях аэротенков блока биологической очистки; в аэротенках с сообществами микроорганизмов свободно плавающего активного ила дополнительно установлен катализатор на полимерной основе в виде сетчатых объемных модулей, при этом оборудование размещено в корпусах на двух уровнях, причем емкостное оборудование, частично заглубленное в грунт, является фундаментом для зданий корпусов, так, корпус I, включающий участок механической очистки и административно-бытовые помещения, разделенные перегородкой, расположен на перекрытиях резервуара-усреднителя; корпус II разделен на 3 участка: участок очистки стоков, размещенный на перекрытиях блока аэротенков, участок обезвоживания осадка, размещенный на перекрытиях блока технологических емкостей, участок первичных отстойников; в корпусе III расположены частично заглубленные в грунт резервуары вторичных отстойников.