КАНАЛИЗАЦИОННАЯ ОЧИСТНАЯ СТАНЦИЯ С БАШЕННЫМИ АЭРОФИЛЬТРАМИ

Полезная модель относится к канализационным очистным станциям, используемым в коммунальном хозяйстве городов, населенных пунктов и промышленных предприятий для очистки сточных вод.
Известно использование канализационных очистных станций [1], в состав которых входят сооружения механической очистки сточных вод: решетки, песколовки, отстойники, сооружения биологической очистки стоков (биофильтры, аэрофильтры), сооружения для доочистки сточных вод (микрофильтры, песчаные фильтры) и сооружения для обеззараживания очищенной воды хлорированием (контактные резервуары). Такие очистные станции канализации были популярны в 40-60 годах двадцатого века.
Привлекали в этих канализационных очистных станциях низкая энергоемкость и простота эксплуатации. К сожалению, биофильтры и аэрофильтры со временем заилялись и снижали эффективность очистки сточных вод. Кроме того, повысились требования к очистке сточных вод от биогенных элементов (азота и фосфора) и канализационные очистные станции с биофильтрами или аэрофильтрами перестали применять в практике проектирования. В то же время достоинства аэрофильтров продолжают привлекать.
Задача полезной модели - сохраняя достоинства канализационных очистных станций с аэрофильтрами (низкая энергоемкость и простота эксплуатации), повысить степень очистки сточных вод от биогенных элементов (азота и фосфора) и обеспечить стабильную эффективность очистки сточных вод во времени.
Достигается решение поставленной задачи тем, что в канализационной очистной станции с аэрофильтрами, включающей устройства механической очистки (процеживающие устройства, отстойники), биологической очистки стоков (аэрофильтры), сооружения и оборудование доочистки и обеззараживания очищенной воды, устройства для накопления и обезвоживания осадков сточных вод, аэрофильтры выполняются башенными, многоярусными, в качестве загрузки в ярусах аэрофильтров используются металлические кассеты с ершовой насадкой, все кассеты собраны в единые по ярусам каркасы, снабжены системами вентиляции, капельного орошения и регенерации ершовой насадки, денитрификаторами с ершовой насадкой, в качестве доочистки использованы аэрируемые биореакторы с ершовой насадкой и системами дозирования реагентов для связывания фосфатов в нерастворимые в воде вещества и регенерации ершовой насадки от накопленных на ней примесей сточных вод, а также фильтры с антрацитовой загрузкой, отстойники использованы тонкослойные, регенерируемые водовоздушной промывкой, рассчитанные на отстаивание смеси исходной сточной воды и рециркулирующего через аэрофильтры потока воды, обработанная в аэрофильтрах часть сточных вод, равная по расходу потоку исходной сточной воды, в первичных отстойниках не осветляется.
Полезная модель поясняется Фиг.1-3, на которых: Фиг.1 - приведена технологическая схема движения потоков сточных вод, осадков, воздуха, реагентов, Фиг.2 - план, Фиг.3 - вертикальный разрез канализационной очистной станции с башенными аэрофильтрами.
Фиг.1-3 имеют следующие обозначения:
1. Канализационная насосная станция.
2. Процеживающее устройство.
3. Бак для отбросов сточных вод.
4. Усреднитель расходов сточных вод.
5. Денитрификатор.
6. Башенный аэрофильтр.
7. Насос рециркуляции осветленных сточных вод на аэрофильтры 6.
8. Поток сточных вод из аэрофильтров 6 на биореакторы доочистки сточных вод 12.
9. Первичный тонкослойный отстойник.
10. Барботеры аэрации.
11. Воздуховод.
12. Биореактор доочистки сточных вод.
13. КНС промывных и регенерационных сточных вод.
14. Трубопроводы промывных и регенерационных сточных вод.
15. Фильтры доочистки сточных вод.
16. Резервуар чистой воды.
16'. УФО
17. Вентилятор башенных аэрофильтров.
18. Вентиляционный воздуховод.
19. Трубопровод осадка первичных отстойников.
20. Осадконакопитель.
21. Реагентное хозяйство.
22. Реагент для связывания фосфатов в нерастворимые в воде вещества.
23. Реагенты для кондиционирования осадков сточных вод.
24. Аппарат для обезвоживания осадков сточных вод.
25. Кек обезвоженного осадка.
26. Трубопровод иловой воды.
27. Регулятор расхода сточных вод на первичный тонкослойный отстойник 9.
28. Лестничная клетка.
29. Служебные помещения и помещения с технологическим оборудованием.
30. Воздухозаборные устройства воздуходувок для воздуховодов 11.
31. Насос подачи очищенной воды на регенерацию ершовой насадки в аэрофильтрах 6.
32. Напорный трубопровод подачи очищенной воды на регенерацию ершей в аэрофильтрах 6.
Канализационная очистная станция с башенными аэрофильтрами (Фиг.1-3) состоит из канализационной насосной станции (КНС) - 1, подающей сточные воды от объекта канализования на процеживающие устройства 2 для выделения и сбора в бак 3 отбросов сточных вод, мелкого мусора. Процеженные сточные воды попадают в резервуар усреднителя 4 расходов сточных вод, откуда перетекают самотеком в денитрификатор 5. В денитрификатор 5 стекает и большая часть сточных вод из башенных аэрофильтров 6. При смешивании двух потоков сточных вод в денитрификаторе 5 протекают процессы окисления органических веществ нитратами, полученными из азота аммонийного в аэрофильтрах, ферментативная подготовка примесей исходной сточной воды, биофлокуляция взвешенных веществ сточных вод биопленкой из аэрофильтров 6.
Далее смесь сточных вод с помощью регулятора 27 расхода сточных вод дозируется в первичный тонкослойный отстойник 9. Вследствие прошедшей в денитрификаторе 5 биофлокуляции мелкодисперсных взвешенных веществ биопленкой аэрофильтров 6 первичный тонкослойный отстойник 9 обеспечивает устойчиво высокий эффект осветления сточных вод. Однако наличие в технологической схеме КОС (Фиг.1) рециркуляционного потока 7' сточных вод посредством насосов 7 рециркуляции осветленных сточных вод первичные тонкослойные отстойники 9 должны осветлять расход смеси стоков в 2-3 раза больший, чем расчетный часовой расход исходной сточной воды.
Если на аэрофильтр 6 направляется тройной часовой расход сточных вод, то двойной расход поступает в денитрификатор 5, а одинарный расход из аэрофильтра 6 отводится потоком 8 в биореактор 12 доочистки сточных вод без отстаивания.
Если на аэрофильтры 6 отводится осветленный в тонкослойном отстойнике 9 двойной часовой расход сточных вод, то в денитрификатор 5 стекает одинарный часовой расход обработанных в аэрофильтре 6 сточных вод, и такой же расход обработанных в аэрофильтре 6 сточных вод направляется потоком 8 в биореактор 12 доочистки сточных вод. В денитрификаторе 5 по днищу уложены барботеры 10 аэрации сточных вод от воздуховодов 11, получающих воздух из воздуходувок, размещенных в служебных помещениях 29 и забирающих воздух с помощью воздухозаборных устройств в пространстве над процеживающими устройствами 2 и аэрофильтрами 6. Биореактор 12 доочистки сточных вод, как и денитрификатор 5, и аэрофильтр 6 оснащен кассетами с ершовой насадкой для удерживания микроорганизмов и взвешенных веществ, а также барботерами 10 аэрации сточных вод. из биореакторов 12 доочистки сточных вод доочищенная сточная вода вытекает в фильтр 15 доочистки сточных вод. Накопленные в кассетах с ершовой насадкой биореакторов 12 доочистки сточных вод примеси сточных вод периодически выводятся по трубопроводам 14 регенерационных сточных вод посредством КНС - 13 в денитрификатор 5. Для регенерации ершовой насадки в аэрофильтрах 6 предусмотрена подача насосом 31 по трубопроводу 32 очищенных сточных вод из резервуара чистой воды (РЧВ) 16 на кассеты аэрофильтров 6.
Для регенерации ершовой насадки в кассетах биореакторов доочистки предусмотрены специальные барботеры 10 аэрации, не снабженные воздухом в процессе доочистки сточных вод, а подключаемые к воздуховодам 11 только на время регенерации.
В фильтрах 15 доочистки сточных вод в основном задерживаются фосфаты сточных вод, переведенные в нерастворимые вещества реагентом 22, дозируемым из реагентного хозяйства 21, размещенного в служебных помещениях 29, в биореакторы 12 доочистки сточных вод. Фильтры 15 загружены зернистым антрацитом (пуролатом) потому, что другие зернистые материалы (песок, керамзит) прочно удерживают фосфаты и собираются в непромываемые комья, а антрацит при промывке водой легко отмывается от примесей, задержанных при фильтрации. Промывная вода отводится по трубопроводам 14 КНС 13 в денитрификатор 5. В дальнейшем примеси, отведенные из биореакторов 12 и фильтров 15 уходят в тонкослойных отстойниках 9 в осадок и по трубопроводам 19 выводятся в осадконакопитель 20, откуда после кондиционирования их реагентом 23, подаются в аппараты 24 обезвоживания осадков и в виде кека 25 направляются на утилизацию в качестве строительного материала после соответствующей переработки или в качестве органоминерального удобрения. Иловая вода по трубопроводам 26 отводится самотеком из служебных помещений 29, где размещены аппараты 24 обезвоживания осадков, в денитрификатор 5.
Воздух для башенных аэрофильтров 6 забирается вентилятором 17 за пределами очистной станции канализации, по воздуховодам вентиляции 18 подается под кассеты башенных аэрофильтров 6. Дочищенная сточная вода из фильтров 15 накапливается в РЧВ 16 и посредством ультрафиолетовой обработки (УФО) в устройствах 16' обеззараживаются перед выпуском в водные объекты. Для прохода персонала в служебные помещения 29 предусмотрены лестничные клетки 28.
Работает канализационная очистная станция с башенными аэрофильтрами следующим образом.
Исходная сточная вода поступает от канализационной насосной станции 1 объекта канализования по напорному трубопроводу на процеживающее устройство 2, в котором отделяется от нерастворимых примесей сточных вод (отбросов) крупностью более 2-5 мм. Эти примеси накапливаются в баке 3 и периодически транспортируются на мусоросортировочные станции городов. Процеженная вода поступает в усреднитель 4 расходов сточных вод и далее в денитрификатор 5 уже выровненным во времени расходом. В денитрификаторе 5 имеются кассеты с ершовой насадкой и барботеры 10 аэрации сточных вод, периодически взмучивающие сточную воду в резервуаре денитрификатора 5. В денитрификатор 5 стекает из башенных аэрофильтров 6 часть осветленных в первичных тонкослойных отстойниках 9 смеси стоков после их обработки биоценозом микроорганизмов, закрепленных на ершовой насадке кассет в ярусах аэрофильтров 6. На тонкослойные первичные отстойники 9 смесь стоков дозирует регулятор 27 расхода сточных вод. Осветленную в первичных тонкослойных отстойниках 9 воду подают в аэрофильтры 6 с помощью насоса 7 по напорному трубопроводу 7'. Другая часть обработанных в аэрофильтре 6 осветленных сточных вод потоком 8 поступает без дополнительного отстаивания в биореактор 12 доочистки сточных вод. Чем выше загрязненность исходной сточной воды, тем больше создается величина циркулирующего через башенный аэрофильтр 6 потока осветленных в первичных тонкослойных отстойниках 9 сточных вод. Поступающий из усреднителей 4 расход исходной сточной воды сразу разбавляется в несколько раз (в 2-3 раза) потоком осветленной в первичных тонкослойных отстойниках 9 и обработанной в башенных аэрофильтрах 6 сточной воды. При этом вследствие выноса из аэрофильтров 6 прирастающей биопленки, нитратов, а также ферментной системы микроорганизмов, работающих в башенных аэрофильтрах 6, в денитрификаторе 5 протекают на ершовой насадке кассет, установленных в денитрификаторе 5, процессы денитрификации, биофлокуляции, биохимические процессы трансформации примесей сточных вод, повышающие эффективность работы и денитрификаторов 5, и первичных тонкослойных отстойников 9. В биореакторе 12 доочистки сточных вод продолжается окисление оставшихся в стоках органических веществ, доокисление остаточного количества азота аммонийного прикрепленной на ершах кассет биореактора 12 доочистки биомассой микроорганизмов, сорбция на волокнах ершей взвешенных веществ сточных вод и связывание фосфатов реагентами 22, вводимыми в биореактор 12 из реагентного хозяйства 21, расположенного в служебных помещениях 29. Доочищенный сток перетекает в фильтр 15 доочистки сточных вод, а накопленные на ершовой насадке кассет, помещенных в биореактор 12 доочистки сточных вод, примеси периодически при регенерации ершей барботерами 10 аэрации, сообщенными воздуховодами 11 для регенерации удаляются по трубопроводам 14 посредством КНС 13 в денитрификатор 5. Далее эти примеси оседают в первичных тонкослойных отстойниках 9 и по трубопроводу 19 удаления осадков выводятся в осадконакопители 20, где после кондиционирования реагентами 23 из реагентного хозяйства 21 их направляют в аппараты 24 обезвоживания осадков сточных вод. Обезвоженный осадок в виде кека 25 направляется на переработку в строительный материал или в органоминеральное удобрение (зависит от местного спроса), а иловая вода по трубопроводу 26 отводится в денитрификатор 5. Доочищенная сточная вода из биореактора 12 доочистки дополнительно освобождается от взвесей, особенно от фосфатов, переведенных в нерастворимые в воде вещества, фильтрованием через антрацитовую загрузку фильтров 15 доочистки и собирается в РЧВ 16, где обеззараживается в УФО 16'.
Изначально воздух в канализационную очистную станцию с башенными аэрофильтрами подается вентиляторами 17 башенных аэрофильтров, размещенных за пределами сооружений КОС, по воздуховодам 18 вентиляции находит под кассеты аэрофильтров. Затем этот же воздух забирается воздухозаборными устройствами 30, расположенными над башенными аэрофильтрами 6 и в помещении процеживающих устройств 2, и подается воздуходувками, размещенными в служебных помещениях 29, по воздуховодам 11 в барботеры 10 денитрификаторов 5 и биореакторов 12 доочистки сточных вод. Регенерацию ершовой насадки аэрофильтров 6 производят очищенной сточной водой из РЧВ 16 посредством насоса 31 и напорного трубопровода 32 подачи промывочной воды на кассеты с ершовой насадкой смывающим расходом душированием.
Достигается поставленная в полезной модели задача повышения степени очистки сточных вод в новой конструкции канализационной очистной станции с аэрофильтрами снабжением ее биореакторами доочистки сточных вод с ершовой насадкой и системой их регенерации, фильтрами доочистки сточных вод с загрузкой из антрацита, башенными аэрофильтрами с загрузкой из кассет с ершовой насадкой, обеспеченный системой регенерации ершовой насадки и тонкослойными первичными отстойниками с регенерируемым барботажем воздухом полочным пространством, реагентным хозяйством для дозирования реагентов, связывающих фосфаты в нерастворимые в воде вещества. Стабильность эффективности очистки сточных вод во времени обеспечивается наличием в конструкции КОС усреднителей расходов сточных вод и систем регенерации полочного пространства тонкослойных отстойников, регенерации ершовой насадки в аэрофильтрах, денитрификаторах и биореакторах доочистки сточных вод.