Установка для біологічного очищення побутових стічних вод з рециркуляцією активного мулу

Реферат: UA 78200 U UA 78200 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 завантажувачем 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 мулу киснем) і анаеробного (робота активного мулу в безкисневому середовищі): "Комбінована споруда біологічної очищення каналізаційних скидів" (Патент України № 15294, МПК (2006) C02F 3/30, бюл. № 6, 2006 p.); "Установка для біологічної очищення стічних вод" (Патент України № 8655, МПК-7 C02F 3/30, бюл. № 8, 2005 p.); "Пристрій для біологічного очищення стічних вод" (Патент України № 291, МПК-6 C02F 3/02, 9/00, бюл. № 1, 1999 p.); "Установка для біологічної очищення стічних вод" (Патент України № 24958, МПК (2006) C02F 3/30, бюл. №11, 2007 p.); "Пристрій для очищення стічних вод" (Патент України № 83671, МПК (2006) C02F 3/30, бюл. № 15, 2008 p.); "Пристрій для очищення стічних вод" (Патент України № 83671, МПК-7 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 газу, що скупчився (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 Европи. - М. Стройіздат, - 1977, с. 62), що містить двоярусний відстійник, аеротенк, вторинний відстійник, розташовані в окремих циліндрових ємностях, що обв'язали між собою водопровідною арматурою. До складу установки входить ємкість, в якій встановлені роторний компресор, гвинтовий насос і насосний агрегат, обслуговуючі очисні споруди установки. Всі ємності вмонтовуються під землею. Проте склад споруд установки не оснащує 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 двох'ярусний відстійник, що складається з осадкового жолоба і камери анаеробного зброджування, біореактор із затопленим завантажувачем, механічний аератор і вторинний відстійник. Всі споруди установки розташовані в одному блоці, а двохярусний 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 оснащується видалення крупних забруднень, що може привести до попадання в біореактор крупних предметів і виводу з ладу механічного аератора, засмічення окремих вузлів установки або патрубка на виході з установки і її затоплення. Зони анаеробного зброджування і аеробного окислення у верхній частині установки (у колодязі) сполучаються, що може привести до попадання в біореактор через повітряне середовище 1 UA 78200 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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-6 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 завантажувачем, аеруючий пристрій у вигляді заглибного насоса з ежектором і вторинний відстійник. Патрубок подачі стічних вод може бути оснащений камерою із знімними ґратами. Осадковий жолоб може бути оснащений щонайменше двома напівзанурювальними перегородками (на початку і в кінці). Вторинний відстійник може бути оснащений 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 завантажувачем, обслуговування якого ускладнене. 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 вирішується тим, що в "Установці для біологічного очищення побутових стічних вод з рециркуляцією активного мулу", що містить первинний відстійник, біореактор із затопленим завантажувачем і аеруючим пристроєм, вторинний відстійник, пристрій для здійснення рециркуляції активного мулу, при цьому установка містить чотири ємності, оснащені технічними люками, і додатковий аеротенк, розташований між первинним відстійником і біореактором, при цьому окремі функціональні ємності установки сполучені послідовно, завантажувач біореактора виконаний у вигляді набору касет, а кожен окремий елемент касети у вигляді перфорованої призми, крім того, пристрій для рециркуляції активного мулу з вторинного відстійника в первинний виконаний у вигляді ерліфта, сполученого з компресором, який також сполучений з системою аерації установки, причому первинний відстійник оснащений напорогасителем, а частина перегородки нижче за вхідний отвір у вторинний відстійник розташована похило і є такою, що направляє потік, причому пристрій оснащений блоком контролю і управління, який має таймер і датчик температури. Суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки: - первинний відстійник; - біореактор із затопленим завантажувачем і аеруючим пристроєм; - вторинний відстійник; - пристрій для здійснення рециркуляції активного мулу. Відмітними від прототипу суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: - пристрій містить чотири ємності, оснащені технічними люками, і додатковий аеротенк; - додатковий аеротенк розташований між первинним відстійником і біореактором; - окремі функціональні ємності установки сполучені послідовно; - завантажувач біореактора виконаний у вигляді набору касет; - кожен окремий елемент касети виконаний у вигляді перфорованої призми; - пристрій для рециркуляції активного мулу з вторинного відстійника в первинний виконаний у вигляді ерліфта, сполученого з компресором; - з компресором також сполучений з системою аерації установки; - первинний відстійник оснащений напорогасителем; - частина перегородки нижче за вхідний отвір у вторинний відстійник розташована похило і є такою, що направляє потік; - пристрій оснащений блоком контролю і управління. Частиною, відмітною від прототипу суттєвою ознакою пристрою, що заявляється, є наступна ознака: - блок контролю і управління має таймер і датчик температури. Між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. 2 UA 78200 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Дійсно, досягнення указаного технічного результату - спрощення конструкції пристрою і підвищення ефективності його роботи - можливо тільки при здійсненні всіх ознак, вказаних у формулі корисної моделі. Конструкція установки, що заявляється, в порівнянні з прототипом, підвищує ефективність очищення за рахунок збільшення окислювальної здатності біореактора і зниження навантаження на біореактор, при цьому поліпшуються умови обслуговування установки за рахунок застосування касетного завантажувача біореактора. Після здійснення процесу очищення стічних вод на установці, що заявляється, кількість зважених речовин знижується з 375 мг/л до 6 мг/л, а БПК з 325 мг О 2/л до 3 мг О2/л, що відповідає ГОСТ 25298-82 (пп. 9, 10) і краще, ніж при очищенні на установці-прототипі. Очищену воду по патрубку виводять з установки і після знезараження скидають в струмок водоймища рибогосподарського призначення або в зливову каналізацію, а осад з періодичністю приблизно в 6 місяців видаляють і використовують як добриво. Використання касетного завантажувача 3 біореактора 2 значно полегшує обслуговування установки в порівнянні з прототипом, оскільки заміна, при необхідності, касет не займає багато 3 часу. Габаритні розміри установки 1400 × 1400 × 2500 мм з продуктивністю 1 м /доб. дозволяє очищати каналізаційні стоки сім'ї в 5 чоловік, при цьому пропускна спроможність компактної 3 установки може складати від 0,54 до 25 м /доб. Обв'язування декількох компактних установок 3 дозволить обробляти до 1500 м /доб. 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. 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. 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 нижченаведеним описом її практичної реалізації і ілюструється кресленням. На кресленні зображений подовжній розріз пристрою, який заявляється. Установка, що заявляється, для біологічного очищення побутових стічних вод з рециркуляцією активного мулу складається з послідовно зв'язаних ємностей, які підрозділяються по виконуваних функціях на первинний відстійник 1, біореактор 2 із завантажувачем 3 і вторинний відстійник 4, оснащений ерліфтом 5 для рециркуляції активного мулу з вторинного відстійника 4 в первинний відстійник 1. При цьому додатковий аеротенк 6 розташований між первинним відстійником 1 і біореактором 2. Завантажувач 3 біореактора 2 виконаний у вигляді касет. Окремий елемент завантажувача виконаний, наприклад, з пластика, у вигляді перфорованої призми. Первинний відстійник 1 оснащений напорогасителем 7. У вторинному відстійнику 4 частина похилої перегородки 8 є такою, що фактично направляє те що входить у вторинний відстійник 4 потоку. Обслуговування кожної ємності проводять через технічні люки 9. Установка, що заявляється, також оснащена системою аерації 10, яка (також як і ерліфт 5) підключена до компресора (умовно не показаний). Стоки подають через вхідний патрубок 11 з напорогасителем 7, а очищену воду відводять через вихідний патрубок 12. Подача повітря в систему аерації 10 і в ерліфт 5 здійснюється компресором (або насосом повітряним роторним), встановленим в спеціальній камері з поліпропілену. Для управління і регулювання подачі повітря в систему аерації 10 і до ерліфта 5 є блок контролю управління із замковою арматурою системи аерації (умовно не показаний), який має таймер і датчик температури (умовно не показані). Установка, що заявляється, для біологічного очищення побутових стічних вод з рециркуляцією активного мулу працює таким чином. Очищення відбувається в чотири етапи. Перший етап - потік стічної води через патрубок 11, оснащений напорогасителем 12, подають в первинний відстійник 1, де відбувається осадження зважених речовин і часткове освітлення стічних вод. 3 UA 78200 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Другий етап - стоки з первинного відстійника 1 потрапляють в аеротенк 6, де відбувається процес аерації стічної води у присутності активного мулу і часткове окислення. На третьому етапі потік стічної води потрапляє в біореактор 2 із завантажувачем З, де відбувається інтенсифікація окислювального процесу і мінералізація органічних забруднень. Завантажувач 3 біореактора виконаний у вигляді касет, що значно полегшує обслуговування біореактора. Окремий елемент завантажувача 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, оскільки збільшується площа зіткнення мулу із завантажувачем і на ньому утворюється плівка з активного мулу, що осів, яка оснащує стійкість біологічної системи до екстремальних ситуацій (відключення електроенергії, попадання токсичного стоку в установку) і нерівномірного надходження стічних вод), при яких в звичайному біореакторі активний мул гине і виноситься з очищеною водою. Наявність біоплівки на затопленому завантаженні 3 дозволяє швидко відновити працездатність біореактора після тривалої перерви в його експлуатації. Час аерації на другому і третьому етапі приблизно рівний 12 годинам, за цей час відбувається повне окислення. На четвертому етапі стоки надходять у вторинний відстійник 4, що направляє потік, де відбувається осадження і концентрація активного і надмірного мулу, а також плівки, що осіла в біореакторі, в одному місці, звідки за допомогою ерліфта 5 він повертається в первинний відстійник 1 і в аеротенк 6. Подача повітря в систему аерації 10 і в ерліфт 5 здійснюється компресором або насосом повітряним роторним (умовно не показані), встановленим в спеціальній камері з поліпропілену. Для управління і регулювання подачі повітря в систему аерації 10 і до ерліфта 5 є блок управління замковою арматурою системи аерації (умовно не показаний). Після здійснення процесу очищення стічних вод на установці, що заявляється, кількість зважених речовин знижується з 375 мг/л до 6 мг/л, а БПК з 325 мг О 2/л до 3 мг О2/л, що відповідає ГОСТ 25298-82 (пп. 9, 10) і краще, ніж при очищенні на установці-прототипі. Очищену воду по патрубку виводять з установки, і після знезараження скидають в струмок, водоймище рибогосподарського призначення або в зливову каналізацію, а осад з періодичністю приблизно в 6 місяців видаляють і використовують як добриво. Використання касетного завантажувачу 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 /доб. дозволяє очищати каналізаційні стоки сім'ї в 5 чоловік. 3 Пропускна спроможність компактної установки може складати від 0,54 до 25 м /доб. 3 Обв'язування декількох компактних установок дозволить обробляти до 1500 м /доб. 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. 4 UA 78200 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Установка для біологічного очищення побутових стічних вод з рециркуляцією активного мулу, що містить первинний відстійник, біореактор із затопленим завантаженням і аеруючим пристроєм, вторинний відстійник, пристрій для здійснення рециркуляції активного мулу, яка відрізняється тим, що містить чотири ємності, оснащені технічними люками, і додатковий аеротенк, розташований між первинним відстійником і біореактором, причому 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 рециркуляції активного мулу з вторинного відстійника в первинний виконаний у вигляді ерліфта, сполученого з компресором, який також сполучений з системою аерації установки, причому первинний відстійник оснащений напорогасителем, а частина перегородки нижче за вхідний отвір у вторинний відстійник розташована похило і є такою, що направляє потік, причому пристрій оснащений блоком контролю і управління. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що блок контролю і управління має таймер і датчик температури. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 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