Устройство для биологической очистки бытовых сточных вод после механической очистки
Полезная модель относится к устройствам, используемым для биологической очистки бытовых сточных вод после их механической очистки. Устройство содержит последовательно гидравлически соединенные многокамерный аэротенк, состоящий из сообщающихся между собой камер, в которые помещен пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей, снабженных устройствами аэрации, тонкослойный полочный отстойник и устройство для обеззараживания. Каждая из камер аэротенка разделена на зону аэрации и зону отстаивания. Зона аэрации сформирована за счет двух параллельных сеток, между которыми размещен циркулирующий во всем объеме зоны крупнопористый с открытыми порами пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей. Над верхней сеткой смонтирован лоток с зубчатыми водосливами для подачи очищаемой воды. Под нижней сеткой установлено устройство аэрации, под которым расположена зона отстаивания, снизу ограниченная днищем соответствующей камеры, имеющим в продольном сечении форму перевернутого конуса. Зона отстаивания каждой камеры за исключением последней отделена от ее зоны аэрации вертикальной перегородкой, не доходящей до дна зоны отстаивания, и одновременно отделена от зоны аэрации последующей камеры доходящей до дна перегородкой, имеющей сквозное окно в верхней части, соединенное с лотком с зубчатыми водосливами. В колодце, образованном указанными перегородками, между первой и второй камерами установлен полочный тонкослойный блок для осаждения тяжелой взвеси. Последняя камера аэротенка на границе с тонкослойным полочным отстойником имеет не доходящую до дна зоны отстаивания перегородку. Дно тонкослойного полочного отстойника выполнено в продольном вертикальном сечении конусным и образует зону отстаивания. В указанной зоне и в зонах отстаивания каждой из камер аэротенка размещены трубопроводы с затворами для удаления осадков под гидростатическим напором. Такое выполнение устройства обеспечивает улучшенные биологические показатели очищаемых сточных вод при увеличении нагрузок по загрязнениям и расходу сточной воды, улучшить технологические характеристики устройства и соответственно снизить эксплуатационные расходы за счет увеличения скорости изъятия и переработки загрязнений сточной воды.
Полезная модель относится к устройствам, используемым для биологической очистки бытовых сточных вод после их механической очистки.
Из множества известных из различных источников наиболее близким по назначению и по совокупности признаков к заявленной полезной модели является станция биологической очистки бытовых сточных вод ККВ.9 (ККВ - 315.911.Х+Д), разработанная и изготовленная компанией RE###U352ETILOVS un CO (г.Елгава, Латвия). Согласно Паспорту к ней (2003 г.) она представляет собой устройство, выполненное в виде блока емкостей, а именно гидравлически и последовательно соединенных между собой приемной камеры, многокамерного аэротенка, камер коагуляции и флокуляции, а также оборудованного насосом вторичного тонкослойного полочного отстойника, из которого очищенная от примесей вода подается в устройство для обеззараживания. Первая и последняя камеры аэротенка частично заполнены плавающим пластмассовым носителем и две камеры заполнены пластмассовым блочным носителем микроорганизмов-обрастателей, который распределен по всему объему камер аэротенка. Указанные камеры оборудованы устройствами аэрации, при этом они имеют плоские днища и сообщаются между собой посредством придонных щелей.
В указанном устройстве очищаемая вода после механической очистки из приемной камеры в первую камеру аэротенка подается снизу, туда же вводятся биопрепараты. Затем вода, содержащая образовавшуюся избыточную микрофлору, через соответствующие придонные щели поступает сначала во вторую, а затем в третью и четвертую камеры аэротенка. Под действием кислорода воздуха, поступающего из устройства аэрации, микроорганизмы-обрастатели, закрепленные на пластмассовых носителях, перерабатывают содержащиеся в воде загрязнения и избыточную микрофлору, остающиеся в воде и поступающие из предшествующих камер. Из четвертой (и последней в данном случае) камеры аэротенка очищаемая вода с содержащейся в ней микрофлорой через придонную щель поступает в камеры коагуляции и флокуляции, в которые непосредственно подается и смешиваются с водой коагулянт и флокулянт для
связывания растворенных соединений азота, фосфора и укрупнения частиц взвеси. Образовавшаяся смесь поступает в тонкослойный полочный отстойник, из которого подается в устройство обеззараживания. Образующийся в отстойнике осадок удаляется насосом и при этом частично подается в камеры коагуляции и флокуляции.
Недостатки известного устройства, выбранного в качестве наиболее близкого аналога - прототипа заявленной полезной модели, состоят в следующем. В силу конструктивных особенностей аэротенка и применения плавающего и блочного пластмассовых носителей в процессе очистки воды происходит вынос избыточной микрофлоры из соответствующих камер аэротенка в соседние, а также образование и накопление осадка на дне камер. Одновременно происходит заиливание поверхностей блочного пластмассового носителя. Это требует периодической остановки работы устройства для его очистки и очистки блочного пластмассового носителя. Кроме того, необходимость обеспечения принудительной циркуляции вторичного осадка и его удаления, а также ввод части его в камеры коагуляции и флокуляции требуют дополнительных затрат электроэнергии. Кроме того, на экономичность работы устройства отрицательно влияет необходимость использования биопрепаратов, коагулянта и флокулянта, вынос же микрофлоры с очищенной водой в обеззараживающее устройство ухудшает ее санитарные показатели.
Задачей заявленной полезной модели является создание конструкции устройства для биологической очистки бытовых сточных вод после их механической очистки, которое характеризуется повышенными по сравнению с прототипом конструктивными, технологическими и эксплуатационными характеристиками, обеспечиваемыми за счет создания условий для циркуляции во всем объеме аэрируемой зоны каждой камеры аэротенка крупнопористого с открытыми порами пластмассового носителя, исключения выноса избыточной микрофлоры из камер, а также принудительного удаления скапливающегося на дне камер аэротенка осадка.
В результате решения данной задачи становится возможным обеспечить улучшенные биологические показатели очищаемых сточных вод при увеличении нагрузок по загрязнениям и расходу сточной воды, а также увеличить скорость изъятия и переработки загрязнений сточной воды, улучшить технологические характеристики устройства и соответственно снизить эксплуатационные расходы.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известного в устройстве для биологической очистки бытовых сточных вод после механической очистки, содержащем последовательно гидравлически соединенные многокамерный аэротенк, состоящий из сообщающихся между собой камер, в которые помещен
пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей, и снабженных устройствами аэрации, тонкослойный полочный отстойник и устройство для обеззараживания, каждая из камер аэротенка разделена на зону аэрации и зону отстаивания, причем первая зона сформирована за счет двух параллельных сеток, между которыми размещен циркулирующий во всем объеме зоны крупнопористый с открытыми порами пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей, при этом над верхней сеткой смонтирован лоток с зубчатыми водосливами для подачи очищаемой воды, под нижней сеткой установлено устройство аэрации, а расположенная под устройством аэрации зона отстаивания снизу ограничена днищем соответствующей камеры, имеющим в продольном сечении форму перевернутого конуса, зона отстаивания каждой камеры за исключением последней отделена от ее зоны аэрации вертикальной перегородкой, не доходящей до дна зоны отстаивания, и одновременно отделена от зоны аэрации последующей камеры доходящей до дна перегородкой, имеющей сквозное окно в верхней части, соединенное с лотком с зубчатыми водосливами, причем в колодце, образованном указанными перегородками, между первой и второй камерами установлен полочный тонкослойный блок для осаждения тяжелой взвеси, а последняя камера аэротенка на границе с тонкослойным полочным отстойником имеет не доходящую до дна зоны отстаивания перегородку, дно тонкослойного полочного отстойника выполнено в продольном вертикальном сечении конусным и образует зону отстаивания, в указанной зоне и в зонах отстаивания каждой из камер аэротенка размещены трубопроводы с затворами для удаления осадков под гидростатическим напором.
При этом указанный выше циркулирующий во всем объеме каждой зоны аэрации пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей выполнен крупнопористым и имеет открытые поры до 8 мм, поперечные размеры фракций от 15 до 25 мм, продольные от 30 до 50 мм и занимает в каждой зоне аэрации, где он размещен, до 10% от ее объема.
Указанные технические результаты могут быть получены только при реализации всей совокупности существенных признаков, характеризующих заявленную полезную модель. Сравнение существенных признаков заявленной модели с признаками наиболее близкого аналога, выбранного в качестве прототипа, дает основания утверждать о соответствии полезной модели критерию охраноспособности «новизна».
На фиг.1 представлена конструкция устройства для биологической очистки бытовых сточных вод после механической очистки (вид сверху)
На фиг.2 представлен разрез I-I по фиг.1.
Устройство содержит многокамерный аэротенк 1, состоящий из сообщающихся между собой камер 2, частично заполненных крупнопористым с открытыми порами пластмассовым носителем 3 микроорганизмов-обрастателей. Каждая камера 2 снабжена устройством аэрации, выполненным из соединенных с общей магистралью подачи воздуха горизонтально установленных аэраторов 4. Последняя камера 2 аэротенка 1 соединена с тонкослойным полочным отстойником 5, содержащим полочный тонкослойный блок 6. Отстойник 5 посредством отводящего патрубка 7 соединен с устройством для обеззараживания 8.
Каждая камера 2 аэротенка 1 разделена на зону аэрации 9 и зону отстаивания 10. Зона аэрации 9 образована двумя параллельно расположенными верхней 11 и нижней 12 сетками. Между сетками 11 и 12 размещен крупнопористый с открытыми порами пластмассовый носитель 3. Устройство аэрации установлено в камере 2 под нижней сеткой 12. Зона отстаивания 10 расположена под зоной аэрации 9 и снизу ограничена днищем камеры 2, которое имеет в продольном сечении форму перевернутого конуса. Зона отстаивания 10 каждой камеры 2, за исключением непосредственно расположенной перед тонкослойным полочным отстойником 5, отделена от зоны аэрации 9 вертикальной перегородкой 13, не доходящей до дна зоны отстаивания 10, а от зоны аэрации последующей камеры 2 отделена перегородкой 14, доходящей до дна зоны отстаивания 10. Перегородки 13 и 14 образуют колодцы 15. Перегородка 14 в своей верхней части имеет сквозное окно 16, соединенное с лотком 17 с зубчатыми водосливами. В колодце 15 между первой и второй камерами 2 установлен поперек движения восходящего потока воды полочный тонкослойный блок 6 для осаждения тяжелой взвеси. Камера 2, непосредственно соединенная с тонкослойным полочным отстойником 5, имеет не доходящую до дна зоны отстаивания 10 перегородку 13. Дно тонкослойного полочного отстойника 5 выполнено в продольном вертикальном сечении конусным и образует нижнюю часть зоны отстаивания 10. В нижних частях зон отстаивания 10 каждой камеры 2 и тонкослойного полочного отстойника 5 установлены сопла вертикальных трубопроводов 18 с затворами для удаления осадков под гидростатическим напором.
Все трубопроводы 18 объединены в единый трубопровод 19, верхний конец которого открыт и приподнят выше стенок устройства для обеспечения необходимого гидростатического напора.
Пластмассовые носители 3 микроорганизмов-обрастателей частично заполняют камеру 2 с возможностью циркуляции во всем объеме зоны аэрации 10, выполнены
крупнопористыми и имеют открытые поры до 8 мм, поперечные размеры фракций от 15 до 25 мм, продольные от 30 до 50 мм и занимают в каждой зоне аэрации 10, где они размещены, до 10% от ее объема.
Устройство работает следующим образом.
Бытовые сточные воды после механической очистки поступают в устройство сверху через подводящий патрубок 20 в лоток 17 с зубчатыми водосливами, переливаются в зону аэрации 9 первой из камер 2 многокамерного аэротенка 1, частично заполненную фракциями крупнопористого с открытыми порами пластмассового носителя 3. В процессе работы устройства крупнопористый пластмассовый носитель 3 принудительно циркулирует в каждой зоне аэрации 9 многокамерного аэротенка 1, поднимаясь под воздействием восходящих пузырьков воздуха, поступающих из аэраторов 4, к удерживающей их верхней сетке 11. Наличие открытых пор обеспечивает в крупнопористом пластмассовом носителе 3 заселение микроорганизмами-обрастателями не только поверхности носителя 3, но и его объема, что обеспечивает увеличение их массы (дозы активного ила) и соответственно скорости изъятия и переработки загрязнений сточной воды. Указанные выше размеры фракций крупнопористого пластмассового носителя 3 и их количество в каждой зоне аэрации 9 позволяют после их зарастания микрофлорой обеспечить их перемешивание и циркуляцию во всем объеме зон аэрации 9 с одновременным использованием микроорганизмами кислорода для окисления загрязнений сточных вод, а микроорганизмами, заселяющими внутренний объем носителя 3, осуществлять денитрификацию с удалением азота. Обрастая биоценозами микроорганизмов-обрастателей, фракции крупнопористого пластмассового носителя 3 утяжеляются и начинают движение вниз к удерживающей их нижней сетке 12. В процессе циркуляции вверх-вниз фракции крупнопористого пластмассового носителя 3 освобождаются от избыточной микрофлоры, которая диффундирует в воду, увеличивая концентрацию свободноплавающей микрофлоры (активного ила), что исключает заиливание крупнопористого пластмассового носителя 3 и интенсифицирует процесс очистки воды и связывание (коагуляцию) взвеси, поступающей с исходной водой. Свободноплавающая микрофлора и биоценозы микроорганизмов-обрастателей, обитающих на циркулирующем крупнопористом с открытыми порами пластмассовом носителе 3, объемной плотностью близкой к объемной плотности воды, совокупно поддерживают баланс по массе и качественному составу в каждой зоне аэрации 9 в зависимости от вида и количества загрязнений в воде, осуществляют минерализацию органических веществ, нитрификацию и денитрификацию. Частично очищенная вода с содержащимися в ней выносимыми из зон аэрации 9 взвешенными веществами,
избыточной и отмершей микрофлорой (с избыточным активным илом) поступают в зоны отстаивания 10, где они выпадают в осадок, скапливаясь на конусном дне каждой камеры 2.
Перегородки 13, не доходящие до дна зоны отстаивания 10, установленные в каждой камере 2 за исключением последней, предотвращают прорыв пузырьков воздуха из зоны аэрации 9 в зону отстаивания 10.
Вынос сточных вод из зоны отстаивания 10 каждой предыдущей камеры 2 осуществляется через окно 16 и лоток 17 с зубчатыми водосливами путем перелива их в зону аэрации 9 следующей камеры 2 многокамерного аэротенка 1.
Полочный тонкослойный блок 6, расположенный между первой и второй камерами 2, предназначен для эффективного отстаивания большого количества скоагулированных микрофлорой, свободноплавающей в зоне аэрации 9, взвешенных веществ, содержащихся в поступающих в устройство сточных водах, и вынесенной из зоны аэрации 9 первой камеры 2 аэротенка 1 микрофлоры (избыточного активного ила), что позволяет отказаться от ввода коагулянта в очищаемую исходную воду.
Скопившийся на дне первой камеры 2 многокамерного аэротенка 1 осадок удаляется по трубопроводу 18 с затвором под гидростатическим напором в трубопровод транспортировки осадков 19 при периодическом открытии затвора.
В последующих камерах 2 обработка сточных вод осуществляется аналогичным образом с удалением осадков из зон отстаивания 10 при открытии затворов на трубопроводах 18 в трубопровод транспортировки осадков 19.
Из последней камеры 2 аэротенка 1 очищаемая вода через щель в перегородке 13 поступает в тонкослойный полочный отстойник 5, в котором вода проходит через полочный тонкослойный блок 6, где полностью отстаивается и поступает в лоток 21 для отвода биологически очищенной воды через отводящий патрубок 7 в устройство для обеззараживания 8.
Скопившийся на дне тонкослойного полочного отстойника 5 осадок удаляется по трубопроводу 18 с затвором под гидростатическим напором в трубопровод транспортировки осадков 19 при открытии затвора аналогично удалению осадка из камер 2 многокамерного аэротенка 1.
Изготовление устройства, выполненного в соответствии с заявленной полезной моделью, технически осуществимо на современном технологическом оборудовании, используемом для производства продукции аналогичного назначения.
1. Устройство для биологической очистки бытовых сточных вод после механической очистки, содержащее последовательно гидравлически соединенные многокамерный аэротенк, состоящий из сообщающихся между собой камер, в которые помещен пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей, снабженных устройствами аэрации, тонкослойный полочный отстойник и устройство для обеззараживания, отличающееся тем, что каждая из камер аэротенка разделена на зону аэрации и зону отстаивания, причем первая зона сформирована за счет двух параллельных сеток, между которыми размещен циркулирующий во всем объеме зоны крупнопористый с открытыми порами пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей, при этом над верхней сеткой смонтирован лоток с зубчатыми водосливами для подачи очищаемой воды, под нижней сеткой установлено устройство аэрации, а расположенная под устройством аэрации зона отстаивания снизу ограничена днищем соответствующей камеры, имеющим в продольном сечении форму перевернутого конуса, зона отстаивания каждой камеры, за исключением последней, отделена от ее зоны аэрации вертикальной перегородкой, не доходящей до дна зоны отстаивания, и одновременно отделена от зоны аэрации последующей камеры доходящей до дна перегородкой, имеющей сквозное окно в верхней части, соединенное с лотком с зубчатыми водосливами, причем в колодце, образованном указанными перегородками, между первой и второй камерами установлен полочный тонкослойный блок для осаждения тяжелой взвеси, а последняя камера аэротенка на границе с тонкослойным полочным отстойником имеет не доходящую до дна зоны отстаивания перегородку, дно тонкослойного полочного отстойника выполнено в продольном вертикальном сечении конусным и образует зону отстаивания, в указанной зоне и в зонах отстаивания каждой из камер аэротенка размещены трубопроводы с затворами для удаления осадков под гидростатическим напором.
2. Устройство для биологической очистки бытовых сточных вод после механической очистки по п.1, отличающееся тем, что крупнопористый циркулирующий пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей объемной плотностью, близкой к объемной плотности воды, имеет открытые поры до 8 мм, поперечные размеры фракций от 15 до 25 мм, а продольные от 30 до 50 мм и занимает в каждой зоне аэрации, где он размещен, до 10% от ее объема.
