EA008870B1 - Способ биологической очистки бытовой и промышленной сточной воды, установка и флотатор для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод жилых и промышленных зданий. Задачей изобретения является обеспечение сохранения работоспособности очистной установки (ОЧ) в условиях залповых притоков стоков (ЗПС). Согласно способу при ЗПС их обработку ведут с непрерывной аэрацией, флотированием, рециркуляцией ила и отводом очищенной воды. Предложенный флотатор имеет корпус с диспергатором, расположенным в приемной камере. Диспергатор выполнен в виде газопроницаемой перегородки, снабженной наклонным экраном и отбойным козырьком. ОЧ содержит блок управления, резервуар с аэротенком, отстойником, камерами ила, фильтрации и чистой воды. Иловая камера выполнена виде буферной емкости для ЗПС и оборудована флотатором. В вариантах выполнения ОЧ снабжена байпасным трубопроводом; иловая камера имеет лабиринтный канал с аэраторами; фильтр в камере фильтрации снабжен средством для его очистки. При ЗПС ОЧ не теряет активный ил и сохраняет работоспособность с быстрым выходом на установленные показатели очистки сточной воды при нормальном поступлении стоков.

Description

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод с использованием активного ила во взвешенном состоянии и предназначено для очистки сточной воды (стоков) жилых зданий.

Известны способ очистки стоков и устройство для его реализации, содержащее аэротенк, цилиндрическую шахту, осветлитель, систему аэрации с компрессором, см. 8И № 1174385, М.кл. С02Е 3/02, 1984 г.

Этот способ и устройство характеризуются повышенным энергопотреблением и низкой эффективностью.

Известны аналогичный способ и устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее камеру аэрации с аэраторами, двухъярусный отстойник ила, ввод стоков, трубопроводы для перекачки сточной воды между камерами и узел отвода очищенной воды, см. КИ № 819069, М.кл. С02Е 3/02, 1978 г. и № 2057085, кл. С02Е 3/02, 1994 г.

Недостатком этого аналога является то, что при залповых сбросах больших объемов стоков не обеспечивается их очистка, а также отсутствует защита от уноса ила с потоком залпового сброса.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип изобретения (в части способа и установки) являются способ биологической очистки сточных вод и установка для его осуществления по патенту КИ № 2201405, М.кл. С02Е 3/02, 2002 г.

Согласно этому способу при биологической очистке сточных вод осуществляют подачу сточной воды в уравнительный резервуар установки, обработку сточной воды активным илом последовательно в уравнительном и активационном резервуарах с рециркуляцией и улавливанием отработанного ила в илосборнике, очистку обработанной сточной воды в очистной камере путем фильтрации в насыпном фильтре из зернистого материала и вывод очищенной сточной воды из очистного устройства, при этом очистка воды осуществляется циклически с паузами между циклами.

Установка для осуществления этого способа содержит уравнительный резервуар с патрубком ввода стоков, аэратором и датчиком уровня; активационный резервуар, оборудованный аэратором, датчиком уровня, насосом рециркуляции ила, отстойником, подключенным посредством переливного трубопровода к очистной камере с фильтром, очистным средством и насосом для откачки очищенной сточной воды; камера стабилизации ила оборудована аэратором и сообщена с уравнительным резервуаром посредством переливного трубопровода. Установка снабжена также блоком управления, подключенным к аэраторам, насосам и датчикам уровня.

Недостатком этого способа и установки является неэффективность при залповых сбросах стоков изза уноса ила. При этом установка имеет сложную и громоздкую конструкцию, энергоемка и ненадежна в работе из-за быстрого заиливания фильтра, снабженного неэффективным средством очистки.

В части флотатора, из уровня техники известен флотатор, выполненный в виде отдельной емкости, содержащей трубопроводы подачи водно-иловой смеси и отвода очищенной воды, бункеры сбора циркулирующего и избыточного ила. Верхние кромки стенок емкости размещены выше уровня водно-иловой смеси. Емкость также снабжена ленточным транспортером со скребками, а каждый бункер снабжен илодробителем и трубопроводом подачи транспортирующей жидкости, см. 8И № 1763391, С02Е 3/12, 1992 г.

Этот флотатор, являющийся самостоятельным агрегатом в составе очистной установки, конструктивно сложен и энергоемок. Кроме того, для обеспечения его работы необходимо поддерживать вакуум.

В качестве ближайшего аналога, выбранного за прототип, является флотатор, содержащий цилиндрический резервуар с центральной подводящей трубой, сообщенной с водораспределителем, пеносборный и сборный лотки, перфорированные трубы для аэрации, размещенные у днища резервуара, а также камеры осветления с плавающей загрузкой и сбора уплотненного ила. Кроме того, в центральной подводящей трубе установлен смеситель, см КИ № 8351, С 02Е 1/5, 1998 г.

Этот флотатор не применяется вследствие сложности конструкции и неэффективности при работе.

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является обеспечение сохранения работоспособности в условиях неравномерных притоков, а также эффективной и качественной очистки сточной воды со снижением издержек при строительстве и эксплуатации очистных установок.

Решение указанной задачи (в части способа) осуществлено за счет того, что в способе очистки бытовой и промышленной сточной воды, включающем периодические циклы обработки сточной воды активным илом в установке биологической очистки, согласно изобретению при залповых притоках сточной воды обработку объема залповых притоков ведут с непрерывной аэрацией и непрерывным флотированием ила из водно-иловой смеси, который рециркулируют, при этом очищенную от ила воду непрерывно выводят из установки.

В части установки решение указанной задачи обеспечено тем, что установка для биологической очистки бытовых сточных вод включает резервуар, разделенный перегородками на технологические отсеки в виде приемной камеры с входным узлом, камеры аэротенка, камеры отстойника, камеры для сбора ила, камеры фильтрации с фильтром и камеры для сбора чистой воды с узлом для вывода чистой воды, а также систему аэрации с аэраторами и эрлифтами, датчики уровня смеси воды с активным илом в резервуаре, соединенные с блоком управления работы установки, согласно изобретению камера для сбора ила выполнена в виде буферной емкости для приема залповых притоков сточных вод и дополнительно обо

- 1 008870 рудована флотатором с входным, сбросным и выходным патрубками, при этом сбросной и выходной патрубки выполнены в виде эрлифтов, выкидные линии которых подключены, соответственно, к приемной камере и камере фильтрации. В предпочтительных вариантах выполнения установка дополнительно снабжена байпасным сбросным трубопроводом; камера для сбора ила дополнительно снабжена по крайней мере двумя перегородками, установленными на расстоянии друг от друга с образованием лабиринтного канала, в котором установлены аэраторы; камера фильтрации дополнительно оборудована датчиком уровня и средством очистки фильтра, выполненным в виде И-образного эрлифта с входной сборной воронкой, расположенной на поверхности фильтра, а также продувочным элементом, расположенным под фильтром и выполненным в виде перфорированной оболочки со сквозными перфорациями, подключенной через электроклапан к напорной линии подачи сжатого воздуха, при этом на выходном патрубке этой камеры установлен электроклапан; фильтр выполнен трехслойным с разной зернистостью загрузки в слоях, убывающей от слоя к слою в направлении от входа к выходу из камеры, при этом фильтровые слои расположены на сетчатых основаниях с соответствующим размером ячеек; узел для вывода чистой воды оборудован электроклапаном.

Решение указанной задачи обеспечено также тем, что флотатор содержит корпус с патрубком подвода водно-иловой смеси, патрубки отвода пены и очищенной воды и диспергатор, подключенный к линии подачи сжатого воздуха, согласно изобретению флотатор снабжен приемной камерой с диспергатором и всасывающим патрубком, подключенной к эрлифтам, выполненным в виде сбросного и выходного трубопроводов, диспергатор выполнен в виде газопроницаемой перегородки, расположенной под выходом всасывающего патрубка; над диспергатором установлены наклонный экран и отбойный козырек, при этом между отбойным козырьком и диспергатором расположен канал, сообщенный с выходным трубопроводом, а между наклонным экраном и стенкой приемной камеры расположен канал, сообщенный со сбросным трубопроводом.

Техническим эффектом от использования предложенного изобретения является обеспечение надежной работы УБО в условиях неравномерных, в т.ч. аварийных залповых притоков сточной воды.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:

на фиг. 1 - общий (в плане) вид предложенной установки;

на фиг. 2 - то же, сечение А-А фиг. 1;

на фиг. 3 - продольный разрез камеры фильтрации (увеличено);

на фиг. 4 - общий вид флотатора (продольный разрез);

на фиг. 5 - сечение Б-Б фиг. 4.

Предложенный способ поясняется на основе описания работы установки.

Установка для биологической очистки сточной воды (УБО) содержит камеры 1-6, из которых камера 1 является приемной (усреднительной) камерой; камера 2 - сборник ила; камера 3 - фильтрационная; камера 4 - сборник чистой воды; камера 5 - отстойник; камера 6 - аэротенк.

Камера 1 снабжена входным патрубком 7 для ввода сточной воды, камера 2 оборудована флотатором 8, камера 3 снабжена переливным патрубком 9, камера 4 снабжена патрубком 10 для вывода очищенной воды. Кроме того, УБО оборудована аэрационной системой в виде компрессоров (не показаны), подключенных к аэраторам 11а, 11б, 11в и 11д и эрлифтам 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21. В разделительной перегородке между камерами 1 и 2 расположен переливной патрубок 22, см. фиг. 1, 2, для перепуска в камеру 2 критического по дебиту притока залпового сброса. Выше патрубка 22 расположен патрубок 23 для вывода аварийных притоков в байпасный трубопровод 24. Камера 1 оборудована также датчиком уровня 25 с сигнализаторами, расположенными на уровнях а, Ь, с, б и ί, подключенным к блоку управления (условно не показан) для автоматического переключения режимов работы УБО в зависимости от положений уровня стоков в камере 1 относительно установленных уровней (а, Ь, с, б, ί). В камере 2 установлены продольные перегородки 26а и 26б, которые образуют лабиринтный канал для протекания сточной воды. Целесообразно, чтобы на входе и выходе из этого канала были установлены аэраторы 11г и 11 в.

Флотатор 8 снабжен всасывающим патрубком 27, сбросным патрубком 28, выходным патрубком 29, камерой 30 с проницаемой перегородкой 31. Камера 30 подключена к напорной линии 32 подачи сжатого воздуха. Над камерой 30 установлены наклонный экран 33, а также отбойный козырек 34. Между проницаемой перегородкой 31 и отбойным козырьком 34 образован щелевой канал, сообщенный с приемной камерой 35, подключенной к выходному патрубку 29. Патрубки 28 и 29 выполнены в виде эрлифтов и подключены, соответственно, к напорным линиям 36 и 37 подачи сжатого воздуха.

Камера 3 оборудована трехслойным фильтром с разной зернистостью загрузки в слоях 38а, 38б, 38в. Зернистость в слоях фильтра убывает от слоя к слою в направлении от входа к выходу из камеры, при этом слои 38а-в расположены на сетчатых основаниях 39а и 39б с соответствующим размером ячеек. В камере 3 расположен также И-образный эрлифт 40, вход которого оснащен сборной воронкой 41, расположенной на поверхности фильтрового слоя 38а. Кроме того, в камере 3 установлен датчик уровня воды 42. Под трехслойным фильтром установлен продувочный элемент 43 в виде цилиндрической перфорированной оболочки со сквозными перфорациями, подключенный к патрубку 44 с электроклапаном 45. Выходной патрубок 10 также оборудован электроклапаном 46а, подключенным к датчику уровня 47.

- 2 008870

Вследствие того, что при очистке сточной воды, имеющей переменный расход, расчет коммуникаций и сооружений выполняется с учетом максимального расхода, целесообразно, чтобы объем камеры 2 составлял не менее 1/3 суммарного объема камер 1, 3-6, что обеспечивает усреднение по составу поступающих стоков и стабилизацию условий их очистки в УБО. Соответственно и производительность вышеупомянутых эрлифтов должна выбираться из условия обеспечения возможности бесперебойной работы УБО в условиях максимальных притоков.

УБО работает следующим образом.

При притоках (в т.ч. периодических), объем которых не превышает уровень стоков в камере 1 выше установленного уровня (Ь), установка работает в периодическом режиме с циклической обработкой стоков активным илом в каждом периоде, включающем период седиментации ила, фильтрования и выпуска очищенных стоков. При этом поступающие в камеру 1 стоки усредняются по составу и перекачиваются в камеру 6, где очищаются активным илом. Из камеры 6 смесь воды с активным илом (иловая смесь) эрлифтом 19 перекачивается в камеру 5, и после периода седиментации ила отстоянная вода откачивается эрлифтом 17 на доочистку в фильтрационную камеру 3, откуда через патрубок 9 поступает в камеру 4 и далее на выпуск через выпускной патрубок 10.

При понижении уровня стоков в камере 1 ниже установленного минимального уровня (а) процесс активации (в камере 6) автоматически прерывается, и после установленной временной задержки (задается в блоке управления) часть иловой смеси перекачивается из камеры 6 в камеру 1, которая периодически аэрируется. Если стоки не поступают длительное время (отсчет времени задается в блоке управления), то сохранение жизнедеятельности ила обеспечивается за счет автоматического перехода в режим ожидания с периодической кольцевой перекачкой иловой смеси из камеры 4 в камеры 1, 2, 6 и 5 в течение периода отсутствия стоков.

При поступлении стоков (в т.ч. неравномерном) и повышении их уровня в камере 1 до установленного уровня (с) установка автоматически переводится в режим работы с использованием камеры 2 в качестве буферной с предварительной обработкой стоков активным илом. В этом режиме часть стоков перекачивается в камеру 2 с подачей на аэрируемый вход лабиринтного канала между перегородками 26а и 26б, при этом камера 2 непрерывно аэрируется. При снижении уровня стоков в камере 1 до уровня (Ь) за счет откачки иловой смеси в камеру 2, а также периодической откачки в камеру 6 перекачка иловой смеси из камеры 1 в камеру 2 прекращается. Если в этот период в камеру 1 не поступают свежие стоки, то при включении перекачки иловой смеси из камеры 1 в камеру 6 автоматически включается перекачка иловой смеси из камеры 2 в камеру 1, в которой уровень стоков автоматически поддерживается на установленном уровне (Ь), т. е. при достижении этого уровня перекачка иловой смеси из камеры 2 в камеру 1 автоматически прекращается. При снижении уровня стоков в камере 1 в результате их откачки в камеру 6 перекачка иловой смеси из камеры 2 в камеру 1 автоматически возобновляется. Таким образом, в этом режиме камера 2 функционально является буферной камерой с обеспечением приема и предварительной очистки залпового сброса, объем которого поднимает уровень стоков в камере 1 до уровня (с).

Если в результате залпового сброса уровень стоков в камере 1 поднимается до переливного патрубка 22, расположенного на уровне (б), автоматически включается режим работы с включением флотатора 8. В этом режиме стоки в камерах 1 и 2 интенсивно аэрируются и перемешиваются с активным илом. При этом за счет протяженности лабиринтного канала и размещения выхода переливного патрубка над аэрируемым входным участком этого лабиринтного канала увеличиваются протяженность пути переливающейся иловой смеси из камеры 1 в камеру 2 и, соответственно, время контакта стоков с илом до поступления во флотатор 8. Во флотаторе иловая смесь разделяется на два потока, один из которых - очищенная от ила вода - поступает из флотатора 8 на доочистку в камеру 3, далее в камеру 4 и выводится из установки. Другой поток, представляющий собой насыщенную илом иловодную смесь, перекачивается в камеру 1.

При залповых притоках, объем которых повышает уровень стоков в камере 1 до установленного уровня (1), т.е. уровня установки сливного патрубка 23, часть стоков сливается через этот патрубок в байпасный трубопровод 24, при этом на выходе из этого трубопровода стоки перемешиваются в выпускном узле патрубка 10 с очищенной водой и разбавляются, частично очищаясь за счет снижения концентрации загрязнений. В этом режиме часть стоков поступает через переливной патрубок 22 на обработку в камеру 2 и далее во флотатор 8 с последующим выпуском через патрубок 10. Флотатор 8 включается в работу по сигналу датчика 25, когда уровень стоков в камере 1 повышается до установленного уровня (б), при этом включается подача воздуха в напорные линии 36 и 37. При работе флотатора 8 иловая смесь засасывается по патрубку 27 и вытекает на пористый элемент 31, при протекании по которому смесь продувается воздухом с захватом иловых частиц пузырьками воздуха и образованием пенного слоя, отсекаемого козырьком 34. Отсеченный пенный слой по сбросному патрубку 28 направляется на рециркуляцию в камеру 1, а очищенная от ила сточная вода через щелевой канал поступает в приемник 35 и по патрубку 29 поступает на фильтрацию в камеру 3.

Сточная вода, поступающая на доочистку (фильтрацию) из камеры 5 и флотатора 8, проходит слои 38а-в фильтра и по патрубку 9, оборудованному нормально открытым электроклапаном 46а, выводится в камеру 4, откуда по патрубку 10, оборудованному электроклапаном 46б, выводится из УБО. При засоре

- 3 008870 нии фильтра уровень воды в камере 3 повышается до установленного, при этом посредством датчика 42 автоматически включается продувка фильтра, причем нормально открытые электроклапан 46а и 46б закрываются, нормально закрытый электроклапан 45 открывается и в пористый элемент 43 по линии 44 подается сжатый воздух, который прорывается сквозь слои фильтра и выносит на поверхность фильтра отложения, засасываемые через воронку 41 эрлифтом 40 с перекачкой в камеру 2. По окончании продувки, время которой задается в управляющем блоке, электроклапаны приводятся в исходное положение с прекращением подачи воздуха в линию 44. Следует отметить, что при длительных перерывах в поступлении свежих стоков в УБО целесообразно, чтобы в блоке управления был задан режим периодической продувки фильтра.

При снижении уровня воды в камере 4 ниже установленного датчик уровня 47 автоматически закрывает электроклапан 46б, за счет чего в этой камере всегда имеется запас чистой воды. При необходимости камера 4 может быть также оборудована ультрафиолетовым излучателем (условно не показан) для обеззараживания очищенной сточной воды.

Таким образом, при отсутствии или при неравномерных (в пределах установленных уровней) притоках УБО автоматически переводится в наиболее экономичный периодический режим работы с циклами очистки сточной воды. Залповые притоки обрабатываются с включением режима флотации, причем этот режим включается для обработки избыточного объема притоков для подготовки УБО к приему следующих притоков. С понижением уровня иловой смеси в камере 2 до установленного флотатор 8 отключается и установка переводится в периодический режим работы.

В связи с необходимостью регулировки количества ила в УБО, который генерируется особенно активно в периоды повышенных неравномерных притоков, целесообразно, чтобы УБО была оснащена датчиком вязкости ила 48, размещенным в камере 2, с обеспечением периодических включений эрлифта 16 для откачки избыточного ила по сигналу этого датчика (датчик 48 может быть выполнен в виде вертушки, посаженной на вал электродвигателя посредством срывной механической муфты. При включении электродвигателя в случае проскальзывания ведущих элементов муфты из-за невозможности проворота вертушки вследствие высокой вязкости ила выдается сигнал на включение откачивающего эрлифта 16). Также целесообразно, чтобы камера 1 была дополнительно оборудована датчиком 49 поступления стоков для автоматической установки временной задержки перевода УБО в режим сохранения жизнедеятельности активного ила в периоды отсутствия или редкого поступления свежих стоков. В этих случаях в блоке управления автоматически задается временная задержка, которая (по сигналу датчика 49) отсчитывается от времени последнего поступления стоков. В режиме сохранения жизнедеятельности активного ила из камеры 4 запас очищенной воды периодически перекачивается в камеру 1 (эрлифт камеры 4 условно не показан) с дальнейшей перекачкой между камерами 2, 5,6, см. выше.

Таким образом, при любых притоках, в т.ч. аварийных, предложенная УБО не теряет активный ил и сохраняет работоспособность с быстрым выходом на установленные показатели очистки сточной воды при нормализации поступления стоков.

Claims (8)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ очистки бытовой и промышленной сточной воды, включающий периодические циклы обработки сточной воды активным илом в установке биологической очистки, отличающийся тем, что при залповых притоках сточной воды обработку объема залповых притоков ведут с непрерывной аэрацией и непрерывным флотированием ила из водно-иловой смеси, который рециркулируют, при этом очищенную от ила воду непрерывно выводят из установки.
2. 2. Установка для биологической очистки бытовых сточных вод, включающая резервуар, разделенный перегородками на технологические отсеки в виде приемной камеры с входным узлом, камеры аэротенка, камеры отстойника, камеры для сбора ила, камеры фильтрации с фильтром и камеры для сбора чистой воды с узлом для вывода чистой воды, а также систему аэрации с аэраторами и эрлифтами, датчики уровня смеси воды с активным илом в резервуаре, соединенные с блоком управления работы установки, отличающаяся тем, что камера для сбора ила выполнена в виде буферной емкости для приема залповых притоков сточных вод и дополнительно оборудована флотатором с входным, сбросным и выходным патрубками, при этом сбросной и выходной патрубки выполнены в виде эрлифтов, выкидные линии которых подключены, соответственно, к приемной камере и камере фильтрации.
3. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена байпасным сбросным трубопроводом.
4. 4. Установка по п.2, отличающаяся тем, что камера для сбора ила дополнительно снабжена по крайней мере двумя перегородками, установленными на расстоянии друг от друга с образованием лабиринтного канала, в котором установлены аэраторы.
5. 5. Установка по п.2, отличающаяся тем, что камера фильтрации дополнительно оборудована датчиком уровня и средством очистки фильтра, выполненным в виде ϋ-образного эрлифта с входной сборной воронкой, расположенной на поверхности фильтра, а также продувочным элементом, расположенным под фильтром и выполненным в виде перфорированной оболочки со сквозными перфорациями, подклю

   - 4 008870 ченной через электроклапан к напорной линии подачи сжатого воздуха, при этом на выходном патрубке этой камеры установлен электроклапан.
6. 6. Установка по п.2, отличающаяся тем, что фильтр выполнен трехслойным с разной зернистостью загрузки в слоях, убывающей от слоя к слою в направлении от входа к выходу из камеры, при этом фильтровые слои расположены на сетчатых основаниях с соответствующим размером ячеек.
7. 7. Установка по п.2, отличающаяся тем, что узел для вывода чистой воды оборудован электроклапаном.
8. 8. Флотатор, содержащий корпус с патрубком подвода водно-иловой смеси, патрубки отвода пены и очищенной воды и диспергатор, подключенный к линии подачи сжатого воздуха, отличающийся тем, что флотатор снабжен приемной камерой с диспергатором и всасывающим патрубком, подключенной к эрлифтам, выполненным в виде сбросного и выходного трубопроводов, диспергатор выполнен в виде газопроницаемой перегородки, расположенной под выходом всасывающего патрубка, над диспергатором установлен наклонный экран и отбойный козырек, при этом между отбойным козырьком и диспергатором расположен канал, сообщенный с выходным трубопроводом, а между наклонным экраном и стенкой приемной камеры расположен канал, сообщенный со сбросным трубопроводом.