Установка биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков сточных вод

Изобретение относится к устройствам для осуществления переработки обезвоженных осадков сточных вод биокомпостированием в органоминеральное удобрение и может быть использовано в коммунальном хозяйстве сел, поселков, небольших городов, оздоровительных комплексов. Задача изобретения - максимальное использование тепловых выбросов очистной станции для интенсификации процесса биокомпостирования обезвоженных осадков сточных вод в смеси с измельченными растительными отходами, снижение поступления неприятных запахов от установки по переработке осадков в окружающую природную среду и затрат на получение органоминеральных удобрений из осадков сточных вод. Решается поставленная задача тем, что установка биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков бытовых сточных вод, включающая коммуникации для подачи на смешивание обезвоженных осадков бытовых сточных вод, измельченные растительные отходы, оборудование для ведения биокомпостирования с рыхлением и аэрированием компостируемой смеси, выдерживания для дозревания и сушки готового компоста скомпонована со зданием воздуходувной станции, оснащена помещением приготовления смеси обезвоженных осадков бытовых сточных вод с измельченными растительными отходами и готовым компостом, бункерами хранения измельченных растительных отходов и готового компоста, кран-балкой погрузки готового компоста и оборудования воздуходувной помещением компостирования приготовленной смеси, отделенным от других помещений перегородкой с дверью, оснащенным грузовым лифтом, контейнерами с заготовленной смесью, сообщенными трубопроводами с воздуховодом сжатого воздуха и оснащенными барботерами ввода воздуха в смесь осадков с отходами и поворотными рельсами для горизонтального перемещения, стеллажами в виде этажерки для хранения контейнеров, воздуховодами горячего сжатого воздуха с теплообменниками в виде оребрения на трубах между стеллажей, бурами для ворошения, взрыхления компостируемой смеси в контейнерах, помещения приготовления и компостирования смеси осадков и растительных отходов и вохдуходувной оборудованы воздухоприемниками для забора воздуха и его подачи в биореакторы биологической очистки сточных вод. 1 с.п. ф-лы, 3 илл.

Изобретение относится к устройствам для осуществления переработки обезвоженных осадков бытовых сточных вод биокомпостированием в органоминеральные удобрения и может быть использовано в коммунальном хозяйстве сел, поселков, небольших городов, санаториев, оздоровительных комплексов.

Известно использование вермикомпостеров для комплектных очистных установок очистки бытовых сточных вод [1], в которых устройство в них выполнено в виде ложа на опорах для выращивания вермикультуры, оснащенное системой приспособлений для полива вермикомпоста, укрывания от попадания прямых солнечных лучей в летнее время и подогрева в зимнее время, внесения компостируемых отходов и выемки готового компоста.

При наличии значительных преимуществ конструкции для небольших количеств осадков сточных вод, что характерно для комплектных очистных установок производительностью 50...400 м3/сутки, для очистных станций производительностью более 500 м3/сутки известное устройство громоздко и нуждается в совершенствовании для рационального использования нетрадиционных теплоносителей и интенсификации процессов обеззараживания осадков на стадии их биокомпостирования бактериальным ценозом, упорядочения смешения обеззараживания осадков сточных вод с измельченными растительными отходами, например, опилками перед их подачей в устройство, накопления готового компоста и его дозревания перед выгрузкой на использование.

Наиболее близки по технической сущности устройства, реализованные фирмой «Бифар» на ряде очистных станций Российской Федерации [2], включающие цех механического обезвоживания осадков, оснащенный центрифугами или фильтр-прессами различной конструкции и цех биокомпостирования, включающий оборудование для смешивания обезвоженного осадка с измельченными растительными остатками, биореакторы для биокомпостирования смеси, снабженные приспособлениями для ее перемешивания и

поддержания аэробных условий в компостируемой смеси, накопители с готовым компостом для проведения сертификации перед использованием в качестве органоминерального удобрения.

Разработанное оборудование для осуществления всех этапов переработки осадков сточных вод в удобрение ориентировано на большие количества перерабатываемых осадков и неприменимо для очистных стаций канализации от 500 до 20000 м3/сутки. Именно на таких очистных станциях канализации может быть получен компост, не содержащий токсичных примесей, безусловно, пригодный к использованию в качестве удобрения с широким диапазоном возможных потребителей.

Задачей изобретения является максимальное использование тепловых выбросов очистной станции для интенсификации процесса компостирования осадков сточных вод, снижение затрат на ведение процесса компостирования и поступления неприятных запахов в окружающую природную среду за счет рационального размещения узла биокомпостирования осадков и накопления готового компоста и воздуходувной станции.

Поставленная задача решается тем, что установка биокомпостирования осадков сточных вод, включающая оборудование для смешивания обезвоженных на аппаратах механического обезвоживания осадков сточных вод (центрифугах, фильтр-прессах и прочих аппаратах) с измельченными растительными отходами (опилками, половой, соломой, травой и т.д.), контейнеры для затаривания смеси осадков и растительных отходов, приспособления для перемешивания, ворошения смеси, создания в ней аэробных условий, перемещения контейнеров в горизонтальной и вертикальной плоскостях, систему коммуникаций и приспособлений для обогрева компостируемой смеси осадков и растительных отходов совмещается с помещением для размещения воздуходувок очистной станции и воздухоприемных приспособлений.

При этом предусмотрены следующие отличия:

- обогревателями для биокомпостеров используют оребренные воздуховоды от воздуходувок;

- для перемешивания обезвоженных осадков сточных вод и растительных отходов используют растворомешалки, задействуемые в практике строителей;

- для перемешивания, ворошения смеси в контейнерах конструкции мусорных баков задействуют ручные буры конструкции буров для сверления льда любителей подледной рыбалки, а контейнеры оснащают барботерами для ввода сжатого воздуха в смесь осадков и растительных отходов;

- воздухоприемники забора воздуха для воздуходувок размещены в помещениях приготовления компостируемой смеси, воздуходувной, хранения и размещения контейнеров;

- для перемещения контейнеров в вертикальной плоскости используют грузовой лифт, а в горизонтальной плоскости снабжают контейнеры колесами.

Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе нет сведений про установки биокомпостирования осадков сточных вод такой конструкции и исполнения, какая приведена в формуле изобретения, что дает основание утверждать, что они отвечают критерию патентная «новизна».

Сравнительный анализ устройства, который прилагается, с известными техническими решениями, в том числе и с прототипом показывает о наличии существенных преимуществ от выполнения установки биокомпостирования осадков сточных вод такой конструкции

Преполагаемые 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».

Предлагаемая установка биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков бытовых сточных вод поясняется рисунками. На фиг.1 - план первого этажа здания воздуходувной и установки биокомпостирования осадков сточных вод. На фиг.2 изображено в вертикальном разрезе здание воздуходувной, совмещенное с установкой биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков бытовых сточных вод в смеси с измельченными растительными отходами. На фиг.3 - аксонометрическая схема воздуховодов и воздухоприемников для забора воздуха внутри здания воздуходувной станции.

Установка биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков бытовых сточных вод на базе здания воздуходувной станции включает:

1. Здание воздуходувной, совмещенное с установкой биокомпостирования осадков сточных вод;

2. Воздуходувки;

3. Воздуховоды сжатого воздуха от воздуходувок (2);

4. Воздухоприемник;

5. Воздуховод подвода воздуха к воздуходувкам (2);

6. Теплообменники на воздуховодах (3);

7. Трубопровод подвода обезвоженного осадка бытовых сточных вод;

8. Бункер с измельченными растительными отходами;

9. Смеситель осадков с растительными отходами;

10. Контейнер для смеси осадков с растительными отходами;

11. Трубопроводы подвода сжатого воздуха к контейнерам (10);

12. Бур для рыхления смеси обезвоженных осадков бытовых сточных вод с растительными отходами в контейнерах (10);

13. Лифт для подъема контейнера (10) на стеллажи;

14. Стеллажи для контейнеров (10);

15. Колеса контейнеров (10) для их горизонтального перемещения по стеллажам (14);

16. Барботеры для распределения воздуха в контейнерах (10);

17. Перегородка для отделения стеллажей (14) с контейнерами (10) от помещения подготовки осадков к биокомпостированию;

18. Бункер с готовым биокомпостом;

19. Лоток для подвода готового компоста к смесителю;

20. Кран-балка для погрузки в автомобиль готового компоста в мешках или выгрузки из автомобиля емкостей с растительными отходами в бункер (8), монтажа и демонтажа, погрузки в автомобиль или выгрузки из автомобиля элементов воздуходувок (2);

21. Дверь в помещение биокомпостирования смеси осадка сточных вод и растительных отходов;

22. Помещение биокомпостирования смеси осадков сточных вод и растительных отходов;

23. Помещение подготовки осадков к биокомпостированию, хранения растительных отходов и готового компоста;

24. Помещение воздуходувок.

Установка биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков бытовых сточных вод на базе здания (1) воздуходувной содержит:

Здание (1) воздуходувной, совмещенное с установкой биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков бытовых сточных вод с воздуходувками (2), имеющими воздухоприемники (4) с воздуховодами (5) подвода воздуха к воздуходувкам (2) и воздуховоды (3) отвода сжатого воздуха на осуществление аэробных процессов биологической очистки сточных вод. К помещению (24) воздуходувок (2) в здании (1) примыкает помещение (23) подготовки обезвоженных осадков бытовых сточных вод, поступающих в него по трубопроводу (7). В помещении (23) расположены смеситель (9) осадков с растительными отходами, бункер (8) с измельченными растительными отходами, бункер (18) с готовым компостом и лотком (19) подачи компоста к смесителю (9), кран-балка (20) для погрузки в автомобиль готового компоста, выгрузки доставленных на очистную станцию измельченных растительных отходов и технического обслуживания воздуходувок (2) и задорно-регулирующей арматуры на воздуховодах (3). Помещение (23) отгорожено перегородкой (17) с дверью (21) от помещения

(22) биокомпостирования приготовленной смеси обезвоженных осадков бытовых сточных вод с растительными отходами и готовым компостом.

В помещении (22) биокомпостирования смеси находятся: грузовой лифт (13) для вертикального перемещения контейнеров (10), наполненных смесью обезвоженных осадков бытовых сточных вод с измельченными растительными отходами и готовым компостом, стеллажи (14) в виде этажерок с высотой этажа не менее 1,5 м, т.к. высота контейнеров (10) составляет 1,2 м и они должны свободно вкатываться на стеллажи (14).

В помещении (22), пронизывая стеллажи (14), проходят воздуховоды (3) со сжатым воздухом. В нишах стеллажей (14) на воздуховодах (3) смонтированы теплообменники (6) в виде металлического оребрения для съема тепла от нагретого в воздуходувках (2) при сжатии воздуха.

Контейнера (10) снабжены трубопроводами (11) с барботерами (16) для ввода воздуха в смесь, поворотными колесами (15) для горизонтального перемещения контейнеров по стеллажам(14). Кроме того в помещении (22) внутри грузового лифта (13) находится набор буров (12) для ежесуточного рыхления смеси обезвоженных осадков бытовых сточных вод с растительными отходами и готовым компостом при плановом обслуживании контейнеров с выкатыванием их в грузовой лифт (13), осмотре состояния компостируемой смеси, замере температуры смеси, отборе пробы смеси на химический анализ.

Установка биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков бытовых сточных вод работает следующим образом:

При смешивании в смесителе (9), поданных в них по трубопроводу (7) обезвоженных осадков бытовых сточных вод, с измельченными растительными отходами из бункера (8) и готовым компостом из бункера (18) по лотку (19) внутри смеси, наполненной из смесителя (9) в контейнера (10), снабженные барботерами (16) аэрации от трубопроводов (11) подвода сжатого воздуха, начинаются аэробные биологические процессы компостирования. При этом источником микроорганизмов для введения процесса компостирования является готовый компост, поставщиком огранических веществ для энергетических нужд биологического процесса и частично связанного кислорода являются растительные остатки, измельчение которых перед смешиванием позволяет равномерно распределить энергетический компонент смеси. Поставщиком биогенных элементов, влаги, витаминов и ферментов служит обезвоженный осадок бытовых сточных вод. Компостирование смеси протекает с выделением энергии, если в достаточном количестве имеется органического питания, кислорода воздуха и связанного с органическим сырьем (растительными отходами), отсутствуют токсичные примеси в обезвоженном осадке бытовых сточных вод.

Поскольку имеются теплопотери через ограждающие поверхности, через стенки контейнеров (10), разогрев, и дегельминтизация и обеззараживание обезвоженных осадков бытовых сточных вод могут протекать, ровно, как и сушка, при подводе тепла извне в помещении (22), где размещаются контейнера (10) по стеллажам (14), для этого помещение (22) размещается внутри здания (1) с воздуходувками (2). При работе воздуходувок (2), расходуется энергия на нагрев воздуха. Температура сжатого воздуха достигает 130°С и он разогревает трубопроводы (3) подачи воздуха на биологическую очистку.

Размещением воздуховодов (3) в помещении (22), через стеллажи (14) с контейнерами (10) и снабжение этих воздуховодов теплообменниками (6) в виде оребрения металлических труб воздуховодов (3) достигается теплоперенос в помещение (22), и подогрев, и сушка смеси осадков в контейнерах (10).

Поскольку под действием сил гравитации смесь осадков и отходов в контейнерах (10) слеживается и начинает препятствовать прохождению через нее воздуха, а, следовательно, ухудшается снабжение кислородом аэробных биологических процессов и подсушки смеси переходом влаги в сухой воздух, то необходимо рыхление смеси. Периодически один или два раза в сутки на первых этапах обработки осадка контейнера (10) выкатываются, поскольку у них имеются, поворотные колеса (15), в грузовой лифт (13) со стеллажей (14) и смесь осадков и отходов подвергается рыхлению с помощью буров (12). Для рационального использования тепла, выделяющегося на теплообменниках (6) и внутри смеси осадков с отходами при протекании биологических процессов, помещение (22) отгораживается перегородкой (17) и дверью (21) от помещения (23) подготовки осадков к биокомпостированию и хранения готового компоста и растительных отходов.

В то же время помещения (22), (23) и (24), где размещаются воздуходувки (2) оснащаются сообщенными друг с другом воздухоприемниками (4) для забора воздуха из этих помещений и подвода его по воздуховодам (5) к воздуходувкам (2). Тем самым создаются условия для циркуляции воздуха и вентиляции помещений (22), (23) и (24). Все, выделяющиеся из осадков и помещений газы в конечном итоге направляются в реакторы биологической очистки сточных вод, где абсорбируются иловой смесью и включаются в биологические процессы.

Для обслуживания воздуходувок (2), доставки растительных отходов и удаления готового компоста в помещении воздуходувок (2) и помещении (23) приготовления смеси осадков и отходов хранения готового компоста имеется кран-балка (20), с помощью которой готовый компост загружается в автомобили, въезжающие внутрь помещений (23), (24) или выгружаются в бункер (8) растительные отходы из автомобилей, а также отдельные узлы воздуходувок, запорно-регулирующая арматура воздуховодов.

Предусмотренное в техническом решении снабжение установки биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков бытовых сточных вод теплообменниками от горячих воздуховодов сжатого воздуха при использовании высоконапорных воздуходувок в Сочинском регионе круглогодично, в других регионах России в периоды года, когда температура наружного воздуха положительная, гарантирует при правильном соотношении в смеси обезвоженных осадков с растительными отходами протекание процессов обеззараживания осадков сточных вод от яиц гельминтов, паразитов, болезнетворных бактерий и вирусов, снижение влажности осадков в смеси с растительными отходами за два месяца пребывания осадков в помещениях установки биокомпостирования до уровня 60%, позволяющей не иметь налипания осадка на стенки кузова автомобиля, вывозящего готовый компост, на оборудование ведения погрузочно-разгрузочных работ.

А это обеспечивает выполнение одной из поставленных в предлагаемом изобретении задач.

Выполнение воздухопремников для забора воздуха для воздуходувок, подающих его на биореакторы очистки сточных вод, в помещениях по приготовлению, хранению и биокомпостированию смеси обезвоженных осадков бытовых сточных вод и измельченных растительных отходов, обеспечивает снижение поступления неприятных запахов и токсичных газов в окружающую природную среду, а это, в свою очередь, может способствовать уменьшению размеров санитарно-защитной зоны, площади землеотвода под канализационные очистные станции, а, следовательно, экономических платежей за землю и выбросы, снижению тарифов на очистку сточных вод и переработки выделяемых из сточных вод осадков.

Установка биокомпостирования, дозревания и сушки обезвоженных осадков сточных вод, включающая коммуникации для подачи на смешивание обезвоженных осадков сточных вод, измельченные растительные отходы, оборудование для ведения биокомпостирования с рыхлением и аэрированием компостируемой смеси, выдерживания для дозревания и сушки готового компоста, отличающаяся тем, что скомпонована она со зданием воздуходувной станции, оснащена помещением приготовления смеси обезвоженных осадков бытовых сточных вод с измельченными растительными отходами и готового компоста, бункерами хранения измельченных растительных отходов и готового компоста, кран-балкой погрузки готового компоста и оборудования воздуходувной, помещением компостирования приготовленной смеси, отделенным от других помещений перегородкой с дверью, оборудованным грузовым лифтом, контейнерами с заготовленными смесями, сообщенными трубопроводами с воздуховодом сжатого воздуха и оснащенными барботорами ввода воздуха в смесь осадков с отходами, поворотными колесами для горизонтального перемещения, стеллажами в виде этажерки для хранения контейнеров, воздуховодами горячего сжатого воздуха с теплообменниками в виде оребрения на трубах между стеллажей, бурами для ворошения, взрыхления компостируемой смеси в контейнерах, помещения приготовления и компостирования смеси осадков и растительных отходов и воздуходувной оборудованы воздухоприемниками для забора воздуха и его подачи в биореакторы биологической очистки сточных вод.