Установка локального біологічного очищення стічних вод

Реферат: Установка локального біологічного очищення стічних вод виконана у складі корпусу, вхідного каналу, аеротенків-нітрифікаторів та вихідного каналу очищених стоків, розділена на камери первинного та вторинного відстоювання, що з'єднані між собою послідовно з можливістю роботи в замкненому циклі, камери заспокоювання потоку, камери аеротенків-нітрифікаторів обладнані мембранними аераторами, сполученими з пристроєм подачі повітря. На вході поміщено корзину затримання сторонніх предметів, а верхня частина камер-заспокоювачів потоку виконана зубчасто-гребінчастої форми з можливістю фільтрування, розсікання потоків та місцем для скупчення колоній бактерій. UA 113877 C2 (12) UA 113877 C2 UA 113877 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до машинобудування пов'язаного з водопостачанням та водовідведенням стічних вод та їх очисткою. Відомо ряд установок для біологічного локального очищення стічних вод. Серед них пристрій для очищення стічних вод у вигляді окремих модулів з неповними перегородками всередині для заповнення випадковому виносу забруднень у біофільтр, а самі модулі з'єднані між собою горизонтальними трубами послідовно для транспортування води та газу, а біореактор обладнано системою очищення газу [1]. Найбільш ближчим технічним рішенням є установка для очищення стічних вод, котра містить ємність, корпус з вузлами подачі стічних вод і відведення очищеної води, розділеної перегородками на модулі первинного відстоювання, аеротенк-нітрифікатор і модулі вторинного, сполучені послідовно та працюють в замкнутому циклі, а корпус забезпечений технічним люком [2]. Недоліками установки біологічного очищення стічних вод є: - відсутність уловлення піни, на плівках піни яких присутні дрібні частинки та бактерій у завислому стані, через те у відведених водах є бактеріальне середовище та дрібні органічні частинки, котрі утворюють активну частину мулу, що у подальшому потоці відведення стічної води призводять до різкого розмноження бактеріального середовища і явища гниття органічних складових; - відсутність багаторазової нітрифікації, що викликає неповну нітрифікацію суміші; - первинного уловлювача грубих часток та предметів; - зовнішніх ребер жорсткості, відсутність яких призводить до деформації стінок, розриву з'єднувальних швів елементів корпусу та виштовхування з часом землею очисної установки для біологічного очищення стічних вод; - складність доступу до дна установки для планової та позапланової заміни елементів та очищення з дна піску і важких частин мулу. В основу винаходу поставлено задачу створення установки локального біологічного очищення стічних вод шляхом насичення повітрям стоків, проведення багатокомпонентного та комплексного механічного та природного біологічного очищення; системи підйому та усування з дна важких осадів частин мулу, що дасть можливість повністю очищати стоки і тим самим повертати їх в навколишнє природне середовище, не завдаючи шкоди екології оточенню, а наявні зовнішні ребра жорсткості не тільки збільшують жорсткість корпусу від деформації, але й запобігають природному виштовхуванню землею установки. У порівнянні з прототипом установка локального біологічного очищення стічних вод обладнана багатоступінчастим аеротенком з зубчасто-гребінчастою формою верхньої частини двох стінок, які, крім збільшення жорсткості установки, є ще фільтром, розсікачем потоку стоків, а завдяки більшій площі дотику та гострій формі зубців забезпечують накопичення бактеріального середовища і утворення таким чином плівки з бактерій, присутніх у завислому стані у стоках, що перетікають через верх стінок. Камера вторинного відстійника обладнана уловлювачем піни надлишкового активного мулу та перетічними трубами, трубами для повертання в первинний відстійник біологічної суміші. Рециркуляцією забезпечують збільшення ефективності процесу денітрифікації - окислення амонійного азоту до солей азотистої кислоти та нітритів, а потім до солей азотної кислоти та нітратів. Крім цього, передбачено систему усунення важких осадів частин мулу за допомогою їх перемішування повітрям та подальшим відкачування. Зовнішня сторона корпусу обладнана додатковими ребрами, котрі збільшують жорсткість корпусу, верхня стінка корпусу сконструйована під кутом до поверхні землі, таким чином ребра жорсткості та верхня стінка разом запобігають виштовхуванню землею установки. На фіг. 1 - загальний вигляд установки локального біологічного очищення стічних вод; на фіг.2 вигляд зверху; на фіг. 3 - вигляд збоку; на фіг. 4 вигляд зверху без верхньої стінки; на фіг. 5 вигляд зверху в розрізі по А-А; фіг. 6 розріз з лівого боку по осі; фіг. 7 з правого боку без зовнішньої бокової стінки. На фіг. 1 представлено загальний зовнішній вигляд установки, де корпус 1, верхня стінка 2, ребра жорсткості 3, вхідна труба подачі стічних вод 4, вентиляційний канал 5, вихідна труба очищених стоків 6. На фіг. 2 зображено вигляд зверху, де корпус 1, верхня стінка 2, ребра жорсткості 3, вхідна труба подачі стічних вод 4 вентиляційний канал 5, вихідна труба очищених стоків 6. На фіг. 3 вигляд збоку установки зображено корпус 1, верхня стінка 2, ребра жорсткості 3 вхідна труба 4, вентиляційний канал 5. На фіг. 4 схематично представлено вигляд зверху без верхньої стінки 2, де вхідна труба 4, вихідна труба очищених стоків 6, уловлювач сторонніх предметів 7, камера 8, дифузори 9, стінка 10, камера первинного денітрифікатора 11, трубчасті аеромішалки 12, трубопровід 13, регулюючий кран 14, загальна система подачі стисненого повітря 15, крупнобульбашковий 1 UA 113877 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 аератор 16, фільтруючі пластини 17, міжкамерні отвори 18, первинний двокамерний аеротенк 19, дифузори 20, дифузорний трубчастий канал 21, чашоподібна труба 22, перегородки 23, 24, отвір перетоку 25, відстійник 26, канал подачі повітря 27, чашоподібний уловлювачем піни 28, рогаткоподібний дворівневий канал 29, перетічні труби 30, 31, камери аеротенки 32, 33, стінки 34, 35, канал подачі повітря 36, відстійник 37, реверсний канал 38, канал повернення стоків 39, уловлювач піни 40, корзина-сифон 41, камера збору активного мулу 42, сифон 43, камера осідання активного мулу 44. На фіг. 5 представлено вигляд зверху по розрізу А-А фіг. 3 та вирив розташований під сифоном 41 (фіг. 4), де корпус 1, верхня стінка 2, ребра жорсткості 3 вхідна труба подачі стічних вод 4, вихідна труба очищених стоків 6 трубопровід 13, кран 14, загальна система стисненого повітря 15 дифузори 20, перетічні труби 30, 31 камери-аеротенки 32, 33, стінки 34, 35, камера 44, канал подачі повітря 36, відстійник 37, реверсний канал 38, уловлювач піни 40, отвори перетоку 45. На фіг. 6 схематично зображено розріз з лівого боку по осі, де вхідна труба подачі стічних вод 4, вихідна труба очищених стоків 6, корзина 7, дифузори 9, стінка 10 між камерами 8 та 11 з отворами 46, кран 14, канал подачі повітря 15, дифузори 20 камери збору активного мулу 42, стінка 23 розділення первинного двохкамерного аеротенку 19, канал подачі повітря 27, стінка 35, канал подачі повітря 36, відстійник 37, сифон 43, отвори перетоку 45 з камери 52 у відстійник 37, перетічні отвори 47 з первинного двокамерного аеротенка 19 в камеру збору активного мулу 48, зубчасто-гребінчастої форми 49 стінки 23, перетічні отвори перетоку густих стоків 50, перетічні отвори 51 з камери 44 в камеру 52. На фіг. 7 схематично зображена установка без бокової стінки корпусу 1 з правого боку, де корпус 1, вхідна труба подачі стічних вод 4, вихідна труба очищених стоків 6, стінка 10, аеромішалка 12, канал подачі повітря 13, кран 14, загальна система стисненого повітря 15, крупнобульбашковий аератор 16, фільтруючі пластини 17, отвори 18, дифузори 20, між камерна стінка 23 розділення первинного двокамерного аеротенка 19, перетічний отвір 25, відстійник 26, рогаткоподібний канал 29, стінка 34 між камерами 32 та 44, реверсний канал 38, сифон перетоку у вигляді корзини або трійника 41 з'єднаний з вихідною трубою 6, сифон 43, перетічні отвори 45, фільтруючі отвори 46 стінки 10, зубчасто-гребінчаста форма 49 стінок 23 та 34, перетічні отвори 51 між камерами 44 та 52, реверсний канал 53. Установку для локального біологічного очищення стічних вод спроектовано і виготовлено у складі: корпусу 1 з верхньою стінкою 2, зовнішніми ребрами жорсткості 3 розміщеними під кутом до поверхні землі від 30° до 75°, труби подачі стічних вод 4, камери прийому стічних вод 8 обладнаної уловлювачем грубих часток та сторонніх предметів у вигляді корзини 7 з можливістю її знімання та періодичного очищення, дрібнобульбашкових аераційних елементів 9, отворів 46 стінки 10, камери первинного відстійника-денітрифікатора 11, обладнаного трубчастими аеромішалками 12, з'єднаними з трубопроводом 13 через регулюючий кран 14 з загальною системою подачі стисненого повітря 15, крупнобульбашкового аератора 16, конусної камери збору та уловлювання активного мулу та біологічної суміші 48, дворівневого (рогаткоподібного) каналу 29, вторинного відстійника 26 призначеного для часткового відстоювання попередньо очищених стоків, аеродифузорного трубчатого каналу 21, чашоподібної труби 22, дифузорів 20, каналу вхідних міжкамерних отворів 18 з фільтруючими пластинами 17, первинного двокамерного аеротенка-нітрифікатора 19 розділеного стінками 23, 24, які служать додатковими ребрами внутрішньої жорсткості корпусу 1, заспокоювачами потоку частково освітлених стічних вод та фільтрами недоокислених органічних частин біологічної суміші. Вершини стінок 23, 24 є зубчасто-гребінчастої форми 49, а в нижній частині є отвори 50, котрі з'єднують дві частини камери аеротенка-нітрифікатора 19. Зубчасто-гребінчаста форма 49 стінок 23 та 24 служить фільтром, розсікачем потоку та місцем скупчення колоній бактерій, присутніх у стоках. В нижній частині стінок 23, 24 є отвори 50 для протоку густих стоків крізь мул, котрий осів між стінками 24 та 23, в камеру аеротенка-нітрифікатора 19. Первинний аеротенк-нітрифікатор 19 отворами 47 з'єднаний з камерою 48 відбору збідненого органічним середовищем активного мулу - "голодного мулу". Камера 48 має отвір 25 для перетоку стоків у відстійник 26 та обладнана каналом подачі повітря 27 і реверсним каналом 53 з'єднаним з каналом 29. Камера вторинного відстійника 26 обладнана чашоподібним уловлювачем піни 28 надлишкового активного мулу та двома перетічними трубами 30, 31. Наступні камери 32 та 33 аеротенки. Стінки 34 та 35 зубчасто-гребінчастої форми 49, в нижній частині в міжкамерній перегородці камер 44, 52 є перетічні отвори 51. Камера 52 має отвори 45 для перетоку стоків у відстійник 37 та обладнана каналом подачі повітря 36 та реверсним каналом 38, який з'єднаний з каналом 39. Відстійник 37 має уловлювач піни 40, який з'єднаний з каналом 39, та має сифон у вигляді корзини або трійника 41 з'єднаний з вихідною трубою 6 для відведення очищених стоків. 2 UA 113877 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Канал 39 входить в камеру збору активного мулу 42. Камера 42 з'єднана сифоном 43 з камерою первинного відстійника-денітрифікатора 11. Вентиляційними каналами 5, нерухомо розміщеними на стінці 3 або корпусі 1. Корпус 1 має горизонтальну стінку, на якій розміщені оглядові люки, в яких розміщені панелі повітряного розподілу, з'єднаними з системою 15. Крім цього завдяки застосуванню стінок 23, 24, 34, 35, фільтруючих пластин 17, міжкамерної перегородки 10, перетічних труб 30, 31, вихідної труби 6, сифона 41, каналів подачі повітря 13, 15, аеромішалок 12, перегородок між камерами 8-11; 8-42; 42-11; 11-19; 42-19; 19-48 і 26; 19-32; 19-33; 32-52 і 37; 33-52 і 37; 26-11 та 42; 37-19; 48-26; 52-37, аеродифузорних каналів 23 та каналу повернення стоків 39, виготовлених з матеріалів, придатних для поєднання в одне ціле, забезпечують жорсткість та механічну міцність установки в цілому. Установка локального біологічного очищення стічних вод працює наступним чином: Потік стічних вод надходить по вхідній трубі 4 змонтованої жорстко в корпусі 1 в камеру прийому стічних вод 8, на вході якої розташовано уловлювач у вигляді корзини 7, де проходить затримання грубих частинок та сторонніх предметів, котрі потрапили в потік стічних вод, наприклад ганчірок чи пластикових пакетів. При цьому корзина 7 виготовлена так, що її періодично знімають для очищення від грубих часток. Надалі стічні води надходять в камеру 8, де доводять перемішуванням дрібнобульбашковими аераційними елементами 9 до стану "коктейлю" та частково нітрифікують. Затим стоки надходять через отвори 46 до первинного відстійника-денітрифікатора 11, де проходить часткове освітлення та денітрифікація. В камері 11 за допомогою трубчастих аеромішалок 12 створюють легкий рух середовища для запобігання повноцінному осіданню мулу та органічних складових на дно. В той же час важкі частини мулу, наприклад пісок, осідають на дні камери 11. Дно камери 11 періодично очищають від важких частин мулу та піску, подаючи до аеромішалки 12 через канали 13 та крупнобульбашковий аератор 16 з системи 15 через повністю відкритий кран 14 стиснене повітря, що спричинить підйом з дна камери 11 важких частин мулу та піску. Піднятий інтенсивним потоком повітря поданого в аеромішалки 12 через крупнобульбашковий аератор 16 мул та пісок усувають шляхом відкачування, чим запобігають проведенню небезпечного виду робіт, а саме, ручному відбору і витягуванню мулу та піску з дна безпосередньо робітниками. З камери 11 через канали вхідних міжкамерних отворів 18 та через фільтруючі пластини 17 стоки потрапляють в камеру первинного двокамерного аеротенка-нітрифікатора 19. В камері 19 стічні води контактують з регенерованим активним мулом, перемішують та насичують повітрям, котре подають з розміщених на дні аеротенка 19 дифузорів 20. Проходячи через отвори 50 (фіг. 6) в нижній частині стінок 23, 24, активний мул, котрий осів на дно між стінками 24 та 23 фільтрує недоокиснені органічні частинки. Іншачастина стоків проходить через верхню частину стінок 23 та 24 зубчасто-гребінчастої форми 49. Завдяки зубчасто-гребінчастій формі 49 верхньої частини стінок 23 та 24, збільшено площу контакту стоків, що забезпечує більш повне утворення біоплівки - і є місцем скупчення колоній бактерій, присутніх у стоках. Крім цього, завдяки зубчасто-гребінчастій формі 49 вершин стінок 24 та 23, розсікаючи потік його фільтрують. Відповідно до величини надходження повітря, присутнього в активному мулі, через отвори 50 стоки циркулюють в камерах двокамерного аеротенка 9 та між стінками 23 і 24, об'єднуючись з циркуляційними потоками стоків системи. Через аеродифузорний канал 21 та чашоподібну трубу 22, завдяки дифузору 20, чашоподібною трубою 22 уловлюють бульбашки повітря, котрі піднялись по аеродифузорному трубчастому каналу 21 до гори і тим самим втягуючи насичують повітрям стоки та повертають їх в камеру 11. Таким чином рециркуляцією забезпечують збільшення ефективності процесу денітрифікації - окислення амонійного азоту до солей азотистої кислоти та нітритів, а потім до солей азотної кислоти та нітратів. Далі через отвори 47 (фіг. 6) стоки потрапляють в камеру відбору активного мулу 48. Активний мул осідає на дно камери 48, де природним шляхом проходить процес відокремлення від очищеної води. Частина "голодного" мулу (збідненого органічними частинами) завдяки зменшенню його питомої ваги підніметься по конусоподібній стінці камери 48, потрапляючи до її звуженого верху. Цю частину мулу уловлюють повітрям, поданим каналом 27, та витискують потоком повітря в реверсний канал 53 (фіг. 7), з'єднаний з каналом 29, що запобігає накопиченню, загниванню "голодного" мулу у верхній частині камери 48, не зменшуючи корисного робочого об'єму камери 48 та системи загалом. Чиста або частково очищена вода, в залежності від навантаження на очисну споруду, потрапляє в камеру вторинного відстійника 26 через отвір 25 (фіг. 7). З поверхні вторинного відстійника 26 піноуловлювачем 28 надлишковий активний мул повертають в камеру 42. Рогаткоподібним каналом 29 частину стоків разом зі стоками, котрі надійшли з камери 48, по каналу 53 повертають в камеру 11 первинного відстійника. Через перетічні труби 30, 31 стоки рівномірно перетікають в камери-аеротенки 32, 33, де дифузори 20 насичують повітрям відповідно до величини навантаження установки біологічного очищення стічних вод. 3 UA 113877 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Надалі стічні води проходять через верхню частину стінок 34, 35 зубчасто-гребінчастої форми 49 і потрапляють у камеру 44, з'єднану з камерою 52 отворами 51. Процеси, котрі проходять на зубчасто-гребінчастих 49 вершинах стінок 34 та 35, ідентичні до процесу та за призначенням зубчасто-гребінчастій формі 49 верхньої частини - вершин стінок 23 та 24. В камерах 44 та 52 проходить процес відділення активного мулу від чистої води. Через отвори 51 стічні води потрапляють в камеру 52, де проходить процес, ідентичний до процесу камери 48. Камера 52 обладнана додатково каналом подачі повітря 36 (фіг. 4) та реверсним каналом 38, з'єднаним з каналом 39. З камери 52 стоки через отвори 45 в нижній частині цієї конусної камери 52 потрапляють у відстійник 37 (фіг. 4) облаштований уловлювачем піни 40, котрий з'єднаний з каналом 39. Завдяки сифону, виготовленому у вигляді корзини або трійника, очищені стоки проходять через його нижню частину, відділяючи таким чином очищені стоки від піни. Піну піноуловлювачем 40 з поверхні камери 37 подають в канал 39. Конструкція сифона 41 дозволяє при потребі помістити у корзину біомедійне завантаження та розташувати ультрафіолетове джерело обеззараження. Сифон 41 у вигляді корзини або трійника з відстійника 37 остаточно запобігає потраплянню у вихідну трубу 6 активного мулу та інших неочищених частин стоків. Очищені стоки з сифона 41 виходять через трубу 6 на зовні для подальшого їх скидання відповідно до передбачених проектом умов. Наявність води, повітря усередині установки локального біологічного очищення стічних вод та постійної їх циркуляції призводить до коливань її маси, що викликає силу виштовхування установки із землі. Завдяки зовнішнім ребрам 3 та зовнішній стінці 2, розташованій під кутом від 30° до 75° до поверхні землі корпусу 1, силу виштовхування розділяють. Максимальне зусилля буде на вершині ребра 3, але площа стінки 2 корпусу 1 між ребрами 3 є значно більша, ніж площа вершини ребра 3. Маса землі між ребрами 3 на поверхні стінки 2 є значно більша, ніж сила, присутня на вершині ребер 3. Таким чином досягають збільшення сили тиску на міжреберну площу стінок 2 корпусу 1, ніж сила виштовхування, присутня на вершині ребра 3, що призведе до знерухомлення установки у місці її монтажу. Повітря відіграє вирішальну функцію в роботі установки для локального біологічного очищення стічних вод через те, що воно реалізує окислення стоків та живлення бактеріального середовища, присутнього в активному мулі та особливо на зубчасто-гребінчастій формі 49, стінках 23, 24, 34 та 35. Стиснене повітря подають по каналу 15 під тиском по каналу 13 через крани 14 в дифузори 9, 20, трубчасті аеромішалки 12, крупнобульбашковий аератор 16, піноуловлювачі 28, 40 камери 48, 52. Циркуляційне повітря відводять назовні через вентиляційні канали 5, нерухомо розміщеними на стінці 3 корпусу 1 або в самому корпусі 1. Техніко-економічний ефект від використання установки локального біологічного очищення стічних вод полягає у тому, що дасть можливість повністю очищати стоки і тим самим повертати їх в навколишнє природне середовище, не завдаючи шкоди екології оточення, приведе до відсутності потреби постійного догляду, дозволить усунути важку та тривалу по часу фізичну працю з її періодичного ручного очищення. Застосування аераторів, реверсних каналів автономної циркуляції потоків стічних вод дає можливість збільшення раціонального використання потоків повітря, що дає економію електроенергії завдяки застосуванню менш потужних систем подачі повітря. Джерела інформації: 1. патент України 83671 2. патент України 90230 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Установка локального біологічного очищення стічних вод, що виконана у складі корпусу, вхідного каналу, аеротенків-нітрифікаторів та вихідного каналу очищених стоків, розділена на камери первинного та вторинного відстоювання, що з'єднані між собою послідовно з можливістю роботи в замкненому циклі, камери заспокоювання потоку, камери аеротенківнітрифікаторів обладнані мембранними аераторами, сполученими з пристроєм подачі повітря, яка відрізняється тим, що на вході поміщено корзину затримання сторонніх предметів, верхня частина камер заспокоювачів потоку виконана зубчасто-гребінчастої форми з можливістю фільтрування, розсікання потоків та місцем для скупчення колоній бактерій. 2. Установка локального біологічного очищення стічних вод за п. 1, яка відрізняється тим, що два уловлювачі піни чашоподібної форми розташовані на стінці між камерами на рівні поверхні стічних вод, один з яких розташований в камері вторинного відстійника та з'єднаний реверсом з камерою первинного відстійника денітрифікатора, в якій розташовані аеромішалки з можливістю періодичної подачі інтенсивного потоку повітря для підняття важких частин мулу з дна для їх 4 UA 113877 C2 5 10 15 20 усунення при обслуговуванні, а другий уловлювач розташований в кінцевому вторинному відстійнику та з'єднаний з каналом подачі повітря та каналом повернення частково очищених стоків. 3. Установка локального біологічного очищення стічних вод за пп. 1-2, яка відрізняється тим, що камера аеротенка-нітрифікатора обладнана аеродифузорним каналом з уловлювачем піни та повітря чашоподібної форми. 4. Установка локального біологічного очищення стічних вод за пп. 1-3, яка відрізняється тим, що вона оснащена фільтруючими пластинами між камерою первинного відстійникаденітрифікатора та камерою первинного аеротенка. 5. Установка локального біологічного очищення стічних вод за пп. 1-4, яка відрізняється тим, що камера збору та уловлювання активного мулу конусоподібна та розташована внизу вторинного відстійника та кінцевого вторинного відстійника і відділена від вторинного відстійника конусоподібною перегородкою з перетічними отворами. 6. Установка локального біологічного очищення стічних вод за пп. 1-3, яка відрізняється тим, що вихідна труба очищення стоків обладнана сифоном перетоку з нижнім надходженням стоків та можливістю завантаження очисних елементів і поміщення ультрафіолетового джерела обеззаражування. 7. Установка локального біологічного очищення стічних вод за пп.1-4, яка відрізняється тим, що корпус сконструйовано і виконано із зовнішніми ребрами жорсткості, а верхня стінка корпусу розміщена під кутом від 30° до 75° до поверхні землі. 5 UA 113877 C2 6 UA 113877 C2 7 UA 113877 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8