Блок тонкослойных илоотделителей
Изобретение относится к устройствам для осуществления процесса разделения иловых смесей биологической очистки сточных вод и может быть использовано на канализационных очистных станциях городов и промышленных предприятий.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для разделения больших количеств иловых смесей тонкослойным отстаиванием, в котором за счет блокирования нескольких отстойных резервуаров, имеющих пирамидальные днища, снабжения их специальными приспособлениями упрощают сбор сгущенного возвратного активного ила с полок тонкослойных модулей, сокращают длину коммуникаций подачи иловых смесей, отвода сгущенного возвратного активного ила и осветленной сточной воды, повышают равномерность отвода из объема отстойных резервуаров сгущенного возвратного активного ила, сбора и отвода с поверхности отстойных резервуаров осветленной сточной воды.
Решение поставленной задачи достигается тем, что удаление скоплений активного ила из полочных модулей выполняют исключительно за счет их барботажной отмывки, снабжением всех коммуникаций ввода иловых смесей в отстойные резервуары электрифицированными шиберами и контроллером включения и выключения двигателей шиберов, всех трубопроводов подачи воздуха в систему барботеров под полочными модулями электрифицированными задвижками, управляемыми контроллером шиберов, выполнения отводов сгущенного возвратного активного ила и осветленной сточной воды через специальные колодцы с незатопленными водосливами.1 c.п. ф-лы, 6 илл.
Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для осуществления разделения иловой смеси станций биологической очистки городских и близких к ним по составу промышленных сточных вод большой производительности.
Известны сблокированные вторичные отстойники для разделения иловых смесей вертикального, радиального и горизонтального типов [1], включающие распределительную камеру с запорно-регулирующими приспособлениями для выравнивания потоков иловых смесей по отдельным отстойным резервуарам, коммуникации для ввода иловых смесей и отвода осветленной сточной воды и возвратного активного ила, сами отстойные резервуары, снабженные водосборными лотками осветленной сточной воды и приспособлениями для вывода возвратного активного ила, например, илососами.
Известные сблокированные вторичные отстойники занимают большие площади земли. Нагрузка по осветленной сточной воде не превышает 1,5...2,0 м3/ч на квадратный метр площади воды в отстойных резервуарах при пропуске расчетного расхода сточных вод. Переливная кромка водосборных лотков осветленной сточной воды должна быть строго горизонтальной, что трудно выполнять при больших диаметрах, например, радиальных отстойников. Однако даже строгая горизонтальность переливных кромок не обеспечивает равномерность перелива воды по длине водосборного лотка при сильном ветре.
Наиболее близкой по технической сущности для устройства, что предлагается, является установка для очистки сточных вод, в которой в качестве илоотделителя для иловой смеси, выходящей из аэротенка, используется устройство, включающее отстойный резервуар, снабженный полочными модулями для тонкослойного разделения иловой смеси на осветленную сточную воду и сгущенный возвратный активный ил, приспособлениями для исключения поступления пузырьков воздуха в отстойную зону, гашения скорости потоков иловой смеси под полочным пространством, коммуникациями с запорно-регулирующей арматурой для ввода иловой смеси, отвода осветленной сточной воды и сгущенного возвратного активного ила, приспособления для удаления из полочного пространства скоплений активного ила, водосборные лотки для равномерного сбора осветленной сточной воды по площади зеркала воды над полочными модулями [2]. Устройство позволяет иметь в 3...5 раз большие нагрузки по воде на зеркало отстойного резервуара. Однако такое устройство для разделения иловой смеси получило распространение для установок небольшой производительности ввиду наличия недостатков в системе освобождения полочных модулей от скоплений активного ила и невозможности равномерного сбора сгущенного возвратного ила с большой площади днища, если устройство располагается непосредственно в резервуарах аэротенков.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для разделения иловых смесей большого количества, в котором за счет блокирования нескольких отстойных резервуаров, имеющих пирамидальные днища, упрощается сбор сгущенного возвратного активного ила, обособленного и отдельно управляемого автоматикой при выполнении приспособлений для удаления из полочных модулей скоплений активного ила, рационального взаимного расположения отдельных узлов устройства достигается сокращение длины коммуникаций и увеличение равномерности вывода сгущенного возвратного активного ила из-под полочных модулей отстойных резервуаров и скоплений иловой смеси полочных модулей.
Поставленная задача решается тем, что в блоке тонкослойных илоотделителей, который включает несколько отстойных резервуаров, от 2 до 4 штук, снабженных полочными модулями, коммуникациями подвода к каждому отстойному резервуару иловой смеси, отвода сгущенного возвратного активного ила и осветленной сточной воды, приспособлениями для удаления из полочных модулей скоплений активного ила, запорно-регулирующей арматурой предусмотрены следующие отличия:
- каждый отстойный резервуар выполнен с пирамидальным днищем, имеющем уклон боковых граней не менее 45°, снабжен системой барботажных перфорированных труб, уложенных под полочным модулем с шагом не более 0,2 м перпендикулярно к плоскостям полок модуля; с электрифицированной задвижкой на трубопроводе подвода воздуха к системе труб барботажа и контроллером, управляющим этой задвижкой; набором водосборных лотков, размещенных перпендикулярно к плоскостям полочных модулей с шагом, равным удвоенной ширине водосборных лотков, над полочными модулями на расстоянии от днища лотков до верха ребер пластин полочного модуля не менее половины ширины водосборного лотка, с поперечным сечением лотков, соответствующим гидравлически наивыгоднейшему сечению при расчетном расходе сточных вод;
- трубопроводы коммуникации отвода сгущенного возвратного активного ила из каждого отстойного резервуара сведены в приемный колодец, где переток сгущенного возвратного активного ила осуществлен через незатопленный водослив;
- трубопроводы коммуникаций подвода иловой смеси к блоку тонкослойных илоотделителей сведены к одному сборному колодцу в его нижнюю часть, а выходы на каждый отдельный отстойный резервуар выполнены в верхней его части и снабжены электрифицированным шибером, управляемым контроллером системы подвода воздуха к барботажным трубам отстойного резервуара;
- водосборные лотки каждого отстойного резервуара блока тонкослойных илоотделителей объединены в один водоотводящий лоток, доводящий осветленную сточную
воду к единому для блока водоотводящему колодцу, где перелив осветленной сточной воды в колодец осуществлен через незатопленный водослив.
Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе нет сведений про блоки тонкослойных илоотделителей такой конструкции и исполнения, какая приведена в формуле изобретения, что дает основание утверждать, что они отвечают критерию патентная «новизна».
Сравнительный анализ устройства, что предлагается, с известными техническими решениями, в том числе и с прототипом, показывает о наличии существенных преимуществ выполнения вторичных отстойников для разделения иловых смесей больших количеств сточных вод с помощью блоков тонкослойных илоотделителей.
Преимущества, что достигаются, свидетельствуют о том, что задачи, которые решаются, выполнены на изобретательском уровне, поскольку они не вытекают, очевидно, из известных в данной области решений и поэтому отвечают критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Блок тонкослойных илоотделителей, который предлагается, поясняется рисунками, где на Фиг.1 изображен план размещения отстойных резервуаров и коммуникаций в блоке; Фиг.2. - поперечный разрез одного из отстойных резервуаров в блоке; Фиг.3 - поперечный разрез распределительного колодца подвода иловой смеси к отдельным отстойным резервуарам в блоке; Фиг.4 - поперечный разрез приемного колодца отвода сгущенного возвратного активного ила от блока; Фиг.5 - поперечный разрез водоотводящего колодца осветленной сточной воды с подводом к нему единого водоотводящего лотка от одного из отстойных резервуаров блока; Фиг.6 - план барботажной системы из перфорированных труб под полочным модулем одного из отстойных резервуаров блока.
Блок тонкослойных илоотделителей включает:
1. отстойные резервуары;
2. трубопроводы подвода иловой смеси к блоку;
3. распределительный колодец иловой смеси блока;
4. электрифицированный шибер подвода иловой смеси к отдельному отстойному резервуару;
5. пазуха впуска иловой смеси в отстойный резервуар;
6. полочный модуль отстойного резервуара;
7. пирамидальное днище отстойного резервуара;
8. водосборный лоток осветленной сточной воды;
9. объединяющий водоотводящий лоток отстойного резервуара;
10. водоотводящий колодец осветленной сточной воды блока;
11. незатопленный водослив осветленной сточной воды от отдельного отстойного резервуара;
12. трубопровод отвода сгущенного возвратного активного ила;
13. приемный колодец сгущенного возвратного активного ила;
14. незатопленный водослив сгущенного возвратного активного ила;
15. трубопровод подвода сжатого воздуха к блоку тонкослойных илоотделителей;
16. трубопровод подвода сжатого воздуха под полочный модуль;
17. электрифицированная задвижка на трубопроводах 16;
18. контролер управления задвижками 17 и шиберами 4;
19. барботажные перфорированные трубы подачи воздуха под полочный модуль;
20. не доходящая до днища отстойного резервуара перегородка, отделяющая пазуху 5 от полочного модуля 6;
21. наклоненная пластина полочного модуля 6;
22. каркас полочного модуля 6;
23. переливные окна в ограждающей стенке отстойного резервуара 1;
24. лоток впуска иловой смеси в отдельный отстойный резервуар 1;
25. промежуточная опора для полочных модулей 6;
26. распределительный лоток иловой смеси в пазухе 5;
Блок тонкослойных илоотделителей содержит 2...4 отстойных резервуара 1, снабженных каждый полочным модулем 6, включающим наклоненные пластины 21 в каркасе 22, при этом полочные модули 6 отделены внутри резервуара 1 от впускных трубопроводов 24 с двух противоположных сторон перегородками 20, образующими между стенками резервуара 1 и перегородками 20 пазухи 5, в которых иловая смесь движется сверху вниз к пирамидальному днищу 7; под полочным модулем 6 находится система барботерных перфорированных труб 19, сообщенных через трубопровод 16 подвода сжатого воздуха с электрифицированной задвижкой 17, управляемой контроллером 18 с трубопроводом 15 подвода воздуха от воздуходувной станции, а также промежуточная опора 25 для полочных модулей 6, позволяющая уменьшать длину отдельных модулей и их вес.
Впуск иловой смеси из аэротенков организован посредством трубопровода 2, доходящего до распределительного колодца 3 иловой смеси и далее через электрифицированные шибера 4 подвода иловой смеси к каждому отдельному отстойному резервуару 1 по лоткам 24 впуска иловой смеси в пазухах 5. полочные модули 6 состоят из каркасов 22 и зафиксированных в них с шагом 50 мм под углом к горизонтальной плоскости 60° пластин 21.
Поступающая из пазух 5 в пирамидальное днище 7 иловая смесь теряет скорость движения за счет наличия встречных струй, организованных за счет размещения пазух 5 с двух противоположных сторон отстойного резервуара 1 и ее поток разделяется под действием гравитационных сил на два потока, один из которых, содержащий тяжелые иловые частицы сгущенного возвратного активного ила устремляется к основанию пирамидального днища 7 и далее по трубопроводу 12 через незатопленный водослив 14 в
приемный колодец, из которого направляется на иловую насосную станцию возврата сгущенного активного ила на биологическую очистку сточных вод в аэротенках. Второй поток - поток осветленной сточной воды, проходя полочное пространство полочных модулей, дополнительно освобождается от иловых частиц, притягиваемых поверхностью полок, модифицированных приросшей биопленкой, переливается в водосборные лотки 8 и далее через переливные окна 23 в ограждающей стенке отстойного резервуара движется в объединяющий лоток 9 отстойного резервуара 1 и через незатопленный водослив 11 осветленной сточной воды сливается в водоотводящий колодец 10 и далее направляется на доочистку в специальные сооружения доочистки самотеком или посредством перекачки насосной станцией.
Блок тонкослойных илоотделителей работает следующим образом.
Иловая смесь из аэротенков любой известной модификации самотеком по трубопроводу 2 подводится к блоку тонкослойных илоотделителей в распределительный колодец 3. Из него через электрифицированные шибера 4 иловая смесь по лоткам 24 впуска посредством распределительных лотков 26 поступает в пазухи 5 впуска иловой смеси каждого отстойного резервуара 1. В пазухах 5 иловая смесь движется сверху вниз со скоростью не более 20 мм/с, обеспечивающей освобождение иловой смеси от пузырьков воздуха и других газов, находящихся в иловой смеси. Равномерное распределение иловой смеси по длине и ширине пазух гарантируется конструкцией распределительных лотков 26. Распределительные лотки 26 перфорированы дырчатой и щелевой перфорацией как с боковых поверхностей, так и по днищу во избежание заиления. Выйдя из пазух 5 с противоположных сторон отстойного резервуара навстречу друг другу, потоки иловой смеси гасят энергию встречного движения из-за трения и под действием гравитационных сил разделяются на два потока, один из которых, более тяжелый, устремляется вниз в пирамидальное днище 7, где входит в трубопровод 12 отвода сгущенного возвратного активного ила, а второй, более легкий, поднимается вверх и, двигаясь в полочных модулях
между наклоненных пластин 21, дополнительно освобождается от иловых частиц, оседающих и прилипающих к верхней плоскости пластин 21 как за счет сил тяжести, так и за счет адгезии к модифицированной биопленкой поверхности пластин 21, зафиксированных в каркасах 22.
Пройдя полочные модули 6, осветленная сточная вода переливается в водосборные лотки через переливные окна 23 и движется далее в объединяющий водоотводящий колодец 10 через незатопленный водослив 11 осветленной сточной воды, а затем на последующую доочистку. Поскольку вследствие непрерывного налипания частиц активного ила на плоскости наклоненных пластин 21 полочное пространство заиляется, то необходимо производить удаление налипших иловых частиц во избежание их подгнивания вследствие нехватки кислорода на дыхание аэробных микроорганизмов активного ила, протекания процессов денитрификации нитратов очищенной сточной воды за счет потребления органических веществ клеточных мембран, выделения молекулярного азота, флотирующего иловые частицы и снижающего эффективность осветления сточной воды.
Сигналом к проведению чистки полочного пространства может служить возрастание количества нитритов в осветленной сточной воде или срабатывание во времени контактов контроллера 18 управления электрифицированными задвижками 17 на трубопроводе 16 подвода сжатого воздуха к отдельному отстойному резервуару 1 от трубопровода 15 подвода сжатого воздуха к блоку тонкослойных илоотделителей большой производительности, запитанного от воздуходувной станции. Открытие по сигналу контроллера 18 электрифицированной задвижки 17 совмещается с закрытием соответствующего электрифицированного шибера 4 подвода иловой смеси к данному отстойному резервуару 1 и прекращением поступления иловой смеси в прочищаемый отстойный резервуар 1, что исключает вытекание взмученной воздухом иловой смеси из резервуара в водоотводящие водосборные лотки 8. В течение не менее 10 минут воздух поступает под полочные модули 6 через перфорированные барботажные трубы 19, создавая
высокую турбулентность сточной воды, гарантируя отрывание иловых частиц от наклоненных пластин 21 полочных модулей 6. Во избежание большой вибрации полочных модулей 6 под действием потоков воздуха и вследствие их высокой парусности полочные модули закреплены посредине к промежуточным опорам 25. После 10 минут барботажа контроллеры 18 вначале закрывают электрифицированную задвижку 17 подачи воздуха в отстойный резервуар 1 и только еще через 30 минут открывают электрифицированный шибер 4 подвода иловой смеси к данному отстойному резервуару 1.
Все действия контроллера 18 осуществляются по специальной программе, устанавливаемой в период проведения пусконаладочных работ, когда выявляются гарантированные периоды минимального притока сточных вод на очистную станцию канализации.
Прекращение подачи смеси в один из отстойных резервуаров 1 неизбежно увеличивает ее поступление на другие отстойные резервуары в блоке тонкослойных илоотделителей, но это увеличение находится в пределах допустимого за счет снижения общего притока сточных вод на очистную станцию.
Достижение поставленной задачи усовершенствования устройства для разделения иловых смесей при большой производительности за счет блокирования нескольких отстойных резервуаров при условии упрощения конструкции устройства, удаление сгущенного возвратного активного ила и скоплений активного ила из полочных модулей, сокращения длины коммуникаций обеспечивается тем, что в отличном от прототипа в тонкослойных илоотделителях вследствие наличия в блоке нескольких отстойных резервуаров в часы минимального притока сточных вод имеется возможность выключения из работы одного из отстойных резервуаров и проведение в нем действий по очистке наклоненных пластин полочных модулей от скоплений налипшего активного ила. При этом увеличивается подача иловой смеси на другие отстойные резервуары в допустимых пределах по количеству поступающей иловой смеси.
Перевод конкретного отстойного резервуара производится автоматически, по команде контроллера, запрограммированного на процессы включения электрических узлов блока в период проведения пусконаладочных работ. Новая система очистки полок модулей от скопления активного ила исключает необходимость в устройстве баков-пульсаторов уровня воды в отстойных резервуарах и соответствующих к ним коммуникаций иловой смеси и воздуха, а, следовательно, упрощает конструкцию тонкослойного илоотделителя.
Упрощение удаления сгущенного возвратного активного ила и повышение равномерности его отвода из отстойных резервуаров достигается тем, что сгущенный возвратный активный ил отводится из пирамидальных днищ с углом наклона стен не менее 45°, исключающих задержку к сползанию ила, а наличие сборного колодца и свободного излива через незатопленный водослив - отвод сгущенного возвратного активного ила из него. Поскольку нет непосредственно забирающего из пирамидального днища отстойного резервуара перекачивающего ил устройства, то гарантируется равномерность выведения сгущенного возвратного активного ила пропорционально поступлению на каждый отстойный резервуар иловой смеси и выставленной пропорции при проведении пусконаладочных работ с помощью водосливов на колодцах отвода осветленной сточной воды и отвода сгущенного возвратного активного ила, то есть решение поставленной задачи.
Замена блоками тонкослойных илоотделителей большой производительности, например, радиальных отстойников, имеющих нагрузку на зеркало воды в отстойниках не более 1,5 м3/м 2·ч, позволяет уменьшить площадь вторичных отстойников в 4...5 раз, что чрезвычайно актуально при стесненных условиях размещения крупных канализационных очистных станций и особенно при реконструкции действующих очистных станций.
Блок тонкослойных илоотделителей, включающий отстойные резервуары, полочные модули, системы коммуникаций подвода иловой смеси, распределения ее по отстойным резервуарам, отвода сгущенного возвратного активного ила и сбор осветленной сточной воды, подвода воздуха и его распределения под полочными модулями, систему удаления с пластин полочных модулей скоплений активного ила, отличающийся тем, что система удаления скоплений активного ила с пластин полочных модулей выполнена исключительно за счет выключения из работы одного из отстойных резервуаров и проведения барботажной отмывки пластин полочных модулей в нем снабжена коммуникациями ввода иловой смеси, электрифицированными шиберами, контроллером и электрифицированными задвижками на подаче воздуха в каждый отдельный отстойный резервуар, а равномерность отвода сгущенного возвратного активного ила достигнута с помощью пирамидальных днищ у всех отстойных резервуаров в блоке, незатопленных водосливов на водоотводящих на колодцах осветленной сточной воды и приемных колодцах сгущенного возвратного активного ила.
