Установка для біологічного очищення побутових стічних вод активним мулом

Реферат: UA 78199 U UA 78199 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обробки стічних вод і може бути використана для очищення господарчо-побутових і близьких до них по складу стічних вод будинків, що окремо стоять, і котеджів, а також малих і середніх населених пунктів. В даний час відома велика кількість технічних рішень по біологічному очищенню стічних вод, які відрізняються за технологією обробки, по конструктивному виконанню, по функціональному призначенню, за вартісними показниками. Особливістю технічного рішення, що заявляється, є поєднання в одному пристрої двох технологій очищення стічних вод - аеробною і анаеробною, причому ці дві технології органічно співіснують в одному пристрої - біофільтрі із завантаженням у вигляді біоплівки з мікроорганізмами. В Україні запатентовано декілька технічних рішень, в яких автори реалізували ідею поєднання двох, здавалося б несумісних, технологічних процесів-антагоністів очищення стічних вод - аеробного (з насиченням активного мула киснем) і анаеробного (робота активного мулу в безкисневому середовищі): "Комбінована споруда біологічної очищення каналізаційних скидів" (Патент України № 15294, МПК C02F 3/30, бюл. № 6, 2006 p.); "Установка для біологічної очищення стічних вод" (Патент України № 8655, МПК C02F 3/30, бюл. № 8, 2005 p.); "Пристрій для біологічного очищення стічних вод" (Патент України № 291, МПК C02F 3/02, 9/00, бюл. № 1, 1999 p.); "Установка для біологічної очищення стічних вод" (Патент України № 24958, МПК C02F 3/30, бюл. №11, 2007 p.); "Пристрій для очищення стічних вод" (Патент України № 83671, МПК C02F 3/30, бюл. № 15, 2008 p.); "Пристрій для очищення стічних вод" (Патент України № 83671, МПК C02F 3/02, 3/06, 3/10, 3/12, 3/30, бюл. № 9, 2005 р.) та інші. Слід зазначити, що у вказаних пристроях, як аеробний, так і анаеробний процеси виконуються роздільно, кожен процес в своєму окремому відсіку або блоці. Кожен з вищезгаданих пристроїв має свої переваги і недоліки, проте всі вони для роботи анаеробної технології очищення стічних вод повинні мати герметичний корпус з відведенням скупчених газів (біопаливо) або трубу витяжки, оскільки анаеробний процес очищення стічних вод супроводжується виділенням великої кількості різних газів з різким і неприємним запахом. Відома установка (Карелін А.Я. і ін. "Очисні каналізаційні установки в країнах західної Європи. М. Стройіздат, 1977, с. 62), що включає двоярусний відстійник, аеротенк, вторинний відстійник, розташовані в окремих циліндрових ємностях, що обв'язали між собою водопровідною арматурою. До складу установки входить ємність, в якій встановлені роторний компресор, гвинтовий насос і насосний агрегат, обслуговуючі очисні споруди установки. Всі ємності вмонтовуються під землею. Проте склад споруд установки не забезпечує глибокого очищення стічних вод, а їх компоновка, наявність декількох насосів, компресора і водопровідної арматури для їх обв'язування суттєво ускладнюють її експлуатацію і приводять до збільшення будівельних площ. Можливість затоплення ємності з електроустаткуванням знижує надійність роботи установки. Відома "Компактна установка для очищення стічних вод в автономних системах" (Біореактор для очищення стічних вод в автономних системах каналізації. Житлове і комунальне господарство. 1991, N 9, с. 31), що містить двоярусний відстійник, що складається з осадкового жолоба і камери анаеробного зброджування, біореактор із затопленим завантаженням, механічний аератор і вторинний відстійник. Всі споруди установки розташовані в одному блоці, а двоярусний відстійник і біореактор розміщені послідовно. Особливість очищення невеликих кількостей стічних вод від окремих об'єктів полягає в дуже високому коефіцієнті нерівномірності надходження стоків, тому осадковий жолоб, що має довжину всього 1 м, не забезпечить високого ефекту освітлення стічних вод і приведе до підвищення органічних навантажень на біореактор, а в умовах повного окислення без виводу з системи аерації надмірного активного мулу до значного підвищення концентрації зважених речовин в очищеній воді. Крім того, в даній установці не забезпечується видалення крупних забруднень, що може привести до попадання в біореактор крупних предметів і виводу з ладу механічного аератора, засміченню окремих вузлів установки або патрубка на виході з установки і її затопленню. Зони анаеробного зброджування і аеробного окислення у верхній частині установки (у колодязі) повідомляються, що може привести до попадання в біореактор через повітряне середовище 1 UA 78199 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 агресивних газів (СО2, Н2), які викликають гальмування біологічних процесів і зниження ефективності очищення. Компоновка споруд в установці обумовлює відсутність доступу до зони осадкового жолоба перед напівзанурювальною перегородкою до вторинного відстійника. Це ускладнює вилучення забруднень, що спливли, прочищення вторинного відстійника і утрудняє експлуатацію установки. Затоплення установки приведе до поломки електродвигуна механічного аератора. Найбільш близькою по технічній суті і технічному результату, що досягається, і вибраною як прототип є "Компактна установка для очищення стічних вод" (патент РФ № 2057085, МПК C02F 3/02, опубл. 27.03.1996 p.), виконана у вигляді двох ізольованих і коаксіально розташованих ємностей, при цьому в зовнішній ємності розміщений двоярусний відстійник, осадковий жолоб якого виконаний кільцем, а у внутрішній ємності розміщений біореактор із затопленим завантаженням, аеруючий пристрій у вигляді занурювального насоса з ежектором і вторинний відстійник. Патрубок подачі стічних вод може бути забезпечений камерою із знімними гратами. Осадковий жолоб може бути забезпечений щонайменше двома напівзанурювальними перегородками (на початку і в кінці). Вторинний відстійник може бути обладнаний тонкошаровим модулем, а в його верхній частині може бути встановлений знімний високопористий фільтр. Недоліками прототипу є складність конструктивного рішення і недостатньо висока окислювальна здатністю біореактора із завантаженням, обслуговування якого утруднене. Задачею корисної моделі є розробка нової конструкції установки з досягненням технічного результату - спрощення конструкції пристрою при підвищенні ефективності процесу очищення і поліпшення умов обслуговування установки. Поставлена задача виконується тим, що в "Установці для біологічного очищення побутових стічних вод активним мулом", що містить первинний відстійник, біореактор із затопленим завантаженням і аеруючим пристроєм, вторинний відстійник, пристрій для здійснення перекачування активного мулу, окремі функціональні ємності установки сполучені послідовно, завантаження біореактора виконане у вигляді набору касет, а кожен окремий елемент касети - у вигляді перфорованої призми, крім того, пристрій для перекачування активного мулу з вторинного відстійника в первинний виконаний у вигляді ерліфта, сполученого з компресором, при цьому первинний відстійник забезпечений напорогасником, а частина перегородки нижче за вхідний отвір у вторинний відстійник розташована похило і є такою, що направляє потік, причому пристрій забезпечений блоком контролю і управління, крім того, блок контролю і управління включає таймер і датчик температури, причому устаткування змонтоване в ємності з технічним люком. Суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки: первинний відстійник; біореактор із затопленим завантаженням і аеруючим пристроєм; вторинний відстійник; пристрій для здійснення перекачування активного мулу. Відмітними від прототипу суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: окремі функціональні ємності установки сполучені послідовно; завантаження біореактора виконане у вигляді набору касет; кожний окремий елемент касети виконаний у вигляді перфорованої призми; пристрій для перекачування активного мулу з вторинного відстійника в первинний виконаний у вигляді ерліфта; первинний відстійник забезпечений напорогасником; частина перегородки нижче за вхідний отвір у вторинний відстійник розташована похило і є такою, що направляє потік; пристрій забезпечений блоком контролю і управління. Приватними відмітними від прототипу суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: блок контролю і управління включає таймер і датчик температури; устаткування змонтоване в ємності з технічним люком. Між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Дійсно, досягнення зазначеного технічного результату - спрощення конструкції приладу і підвищення ефективності його роботи - можливо тільки при здійсненні всіх ознак, вказаних у формулі корисної моделі. Використання касетного завантаження 3 в біореакторі 2 значно полегшує обслуговування установки в порівнянні з прототипом, оскільки заміна, при необхідності, касет не займає багато 2 UA 78199 U 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 часу, а габаритні розміри установки 1400×1400×2500 мм з продуктивністю 1 м /доба дозволяє очищати каналізаційні стоки сім'ї в 5 чоловік, крім того, пропускна спроможність компактної 3 установки може складати від 0,54 до 25 м /доба, при цьому обв'язування декількох компактних 3 установок дозволить обробляти до 1500 м /доба стічних вод, що дозволяє обслуговувати великий населений пункт. Таким чином, пропонованого виконання установки, що заявляється, дозволяє спростити її конструкцію, підвищивши одночасно якість очищення побутових стічних вод і зручність обслуговування установки. Проведений заявником аналіз рівня техніки, який включає пошук за патентними і науковотехнічними джерелами інформації, з виявленням джерел, що містять інформацію про аналоги технічного рішення, що заявляється, дозволяє встановити, що заявником не виявлені аналоги, які характеризуються всією сукупністю ознак ідентичною всім суттєвим ознакам пристрою, що заявляється, вказаних у формулі корисної моделі. Тому можна стверджувати, що корисна модель відповідає умові патентоспроможності за критерієм "новизна". Крім того, корисна модель промислово застосовна, тому що технічне рішення, що заявляється, дозволяє використовувати його при розробці і виробництві установок для очищення господарчо-побутових і близьких до них по складу стічних вод будинків, що окремо стоять, і котеджів, а також малих і середніх населених пунктів. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, підтверджується нижче приведеним описом її практичної реалізації і ілюструється кресленням, на якому зображений поздовжній розріз пристрою, який заявляється. Установка, що заявляється, для біологічного очищення побутових стічних вод активним мулом складається з послідовно зв'язаних ємностей, які підрозділяються по виконуваних функціях на первинний відстійник 1, біореактор 2 із завантаженням 3 і вторинний відстійник 4, обладнаний ерліфтом 5 для перекачування активного мулу з вторинного відстійника 4 в первинний відстійник 1. Завантаження 3 біореактора 2 виконане у вигляді касет. Окремий елемент завантаження виконаний, наприклад, з пластика, у вигляді перфорованої призми. Первинний відстійник 1 забезпечений напорогасником 6. У вторинному відстійнику 4 частина похилої перегородки 7 є такою, що фактично направляє потік, що входить у вторинний відстійник 4. Все устаткування пристрою, що заявляється, змонтоване в ємності 8 з технічним люком 9, через який проводять обслуговування пристрою. Стоки подають через вхідний патрубок 10 з напорогасником 6, а очищену воду відводять через вихідний патрубок 11. Роботою пристрою, що заявляється, управляє блок контролю і управління (умовно не показаний), до складу якого входить силова комутаційна апаратура, компресор з датчиком температури і таймер. Установка, що заявляється, для біологічного очищення побутових стічних вод активним мулом працює таким чином. Очищення відбувається в три етапи. Перший етап - потік стічної води через вхідний патрубок 10, забезпечений напорогасником 6, подають в первинний відстійник 1, де відбувається осадження зважених речовин і часткове освітлення стічних вод. На другому етапі потік стічної води потрапляє в біореактор 2 із завантаженням 3, де відбувається інтенсифікація окислювального процесу і мінералізація органічних забруднень. Завантаження 3 біореактора 2 виконане у вигляді касет, що значно полегшує обслуговування біореактора 2. Окремий елемент завантаження 3 виконаний, наприклад, з пластика, у вигляді перфорованої призми. При аерації касет з перфорованими призмами створюються умови для кращого насичення стічних вод киснем, крім того, скорочується винесення активного мулу з блока біореактора 2, оскільки збільшується площа зіткнення мулу із завантаженням і на ньому утворюється плівка з активного мулу, що осів. На третьому етапі стоки надходять у вторинний відстійник 4, де по похилій перегородці 7, яка є такою, що направляє потік, відбувається осадження і концентрація активного і надмірного мулу, а також плівки, що осіла в біореакторі, в одному місці. За допомогою ерліфта 5 відбувається перекачування мулу в первинний відстійник 1. Після здійснення повного процесу очищення стічних вод на установці, що заявляється, кількість зважених речовин знижується з 375 мг/л до 8 мг/л, а БПК з 325 мг О 2/л до 5 мг О2/л, що відповідає ГОСТ 25298-82 (пп. 9, 10) і краще, ніж при очищенні на установці по прототипу. 3 UA 78199 U 5 10 15 Використання касетного завантаження 3 біореактора 2 значно полегшує обслуговування установки в порівнянні з прототипом, оскільки заміна, при необхідності, касет не займає багато часу. 3 Габаритні розміри установки 1400×1400×2500 мм з продуктивністю 1 м /доба дозволяє очищати каналізаційні стоки сім'ї в 5 чоловік. 3 Пропускна спроможність компактної установки може складати від 0,54 до 25 м /доба. 3 Обв'язування декількох компактних установок дозволить обробляти до 1500 м /доба стічних вод, що дозволяє обслуговувати великий населений пункт. Таким чином, пропоноване виконання установки, що заявляється, дозволяє спростити її конструкцію, підвищивши одночасно якість очищення побутових стічних вод і зручність обслуговування установки. На підставі всього вищевикладеного можна стверджувати, що задача, поставлена в справжній корисній моделі, - розробка нової конструкції установки - виконана з досягненням технічного результату - спрощення конструкції пристрою при підвищенні ефективності процесу очищення і поліпшення умов обслуговування установки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 1. Установка для біологічного очищення побутових стічних вод активним мулом, що містить первинний відстійник, біореактор із затопленим завантаженням і аеруючим пристроєм, вторинний відстійник, пристрій для здійснення перекачування активного мулу, яка відрізняється тим, що окремі функціональні ємності установки сполучені послідовно, завантаження біореактора виконане у вигляді набору касет, а кожний окремий елемент касети у вигляді перфорованої призми, крім того, пристрій для перекачування активного мулу з вторинного відстійника в первинний виконаний у вигляді ерліфта, сполученого з компресором, при цьому первинний відстійник забезпечений напорогасником, а частина перегородки нижче за вхідний отвір у вторинний відстійник розташована похило і є напрямною потоку, причому пристрій забезпечений блоком контролю і управління. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що блок контролю і управління включає таймер і датчик температури. 3. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що устаткування змонтоване в ємності з технічним люком. 4 UA 78199 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5