Способ микробиологической очистки сточных вод прудов-накопителей сельскохозяйственных предприятий
METHOD FOR MICROBIOLOGICAL TREATMENT OF WASTE WATER FROM ACCUMULATION PONDS OF AGRICULTURAL ENTERPRISES

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод в прудах-накопителях и может быть использовано на предприятиях агропромышленного комплекса для очистки образующихся стоков от органических и химических соединений.
Известно устройство для аэрации воды, содержащее водоподводящую трубу с коническим соплом и коаксиально расположенным конфузором, воздухоподводящую трубу, смесительную камеру и диффузор, воздухоподводящая труба связана с трубопроводом подачи воды, цилиндрическое распределительное устройство, расположенное коаксиально снаружи воздухопроводящей трубы, включающее одновременно конфузор, при этом распределительное устройство подачи воды в сопло снабжено не менее чем тремя патрубками, оси которых расположены под острым углом к оси водоподающей трубы, при этом площадь сечения воздухоподводящей трубы больше площади сечения водоподводящей трубы в 1,5 раза, а площадь сечения распределительного устройства больше площади воздухоподводящей трубы не менее чем в 1,25 раза, а суммарная площадь сечения всех патрубков равна площади сечения распределительного трубопровода (Патент RU №2248331, C02F 3/20 от 20.03.2005). Данное техническое решение предназначено для увеличения степени аэрации сточной воды непосредственно в самом резервуаре и главным образом создания вращательного движения в водоподводящей трубе, создавая разрежение, за счет этого происходит подсос воздуха. Однако оно является недостаточно эффективным для применения прудов-накопителей с большим объемом сточной воды, а также не учитывает всю площадь пруда акватории, так как наполнение пруда находится в прямой зависимости от круглогодичного его использования независимо от климатических условий, необходимого для длительного выдерживания сточных (свиноводческих) вод в прудах, несовершенство конструкции в целом для продолжения процесса аэрации стоков в пруду в течение постоянного его заполнения и использования для полей орошения в качестве удобрительного полива, что ухудшает качество подачи стоков пруда для сохранения и выполнения функции водоохранного сооружения, т.е. нарушает охрану окружающей среды. Кроме того, не представляется возможность точного и гибкого регулирования подачей сжатого теплого воздуха, что негативно влияет на эксплуатацию пруда-накопителя в целом.
Известно фильтрующее устройство, содержащее резервуар, который выполнен частично открытым с гидравлически сообщенными между собой, закрытыми приемной камерой, камерой - метатенком, осветлительной камерой, камерой биофильтра с не менее чем двумя гидравлически сообщенными между собой секциями. Между секциями установлена разделительная продольная перегородка со сливной полкой, выполненной в ее верхней части. Камера биофильтра снабжена горловиной, сообщенной с атмосферой. Биофильтр размещен в обеих секциях камеры. Одна из секций биофильтра выполнена входной и гидравлически сообщена с камерой-метатенком. Другая секция биофильтра выполнена выходной и гидравлически сообщена с осветлительной камерой. (Патент РФ №2299863, C02F 3/00, C02F 9/14, опубликован 27.05.2007). Недостатками этого устройства является конструктивная сложность и ограниченная производительность, обусловленная размерами резервуара.
Известен «Способ очистки сточных вод и устройство для его осуществления» (см. патент на изобретение RU №2305662, C02F 3/12, опубликован в 2007 г.). Известный способ очистки сточных вод характеризуется двухфазной работой устройства с поочередной аэрацией в разных резервуарах: в первой фазе подают воздух в мелкопузырчатый аэратор аэротенка, аэраторы-мешалки камеры стабилизации ила, крупнопузырчатый аэратор внешнего обдува трубчатого колодца, а во второй фазе прекращают аэрацию в аэротенке, отключают аэраторы-мешалки камеры стабилизации ила, крупнопузырчатый аэратор внешнего обдува трубчатого колодца, включают аэраторы-мешалки в уравнивающем резервуаре, мелкопузырчатый аэратор в активационном резервуаре, подают воздух в рециркуляционный и в циркуляционный насосы вторичного отстойника, в аэратор-разбиватель биопленки и в насос-удалитель биопленки, производят откачку рециркуляционным насосом взвеси частично очищенной воды с излишком ила из придонной части аэротенка в успокоитель камеры стабилизации ила, способствуя перетеканию вытесненной воды с частью поступившей взвеси самотеком сначала в уравнивающий резервуар, а затем в активационный резервуар, а при подаче большого объема поступающих сточных вод уровень в уравнивающем резервуаре повышается, срабатывает аварийный датчик, устройство принудительно переводят в первую фазу работы. Известное устройство более универсально, чем предыдущие технические решения, но имеет достаточно сложную дорогостоящую конструкцию, не оправдывающую затрат на изготовление и использование в условиях ограничения количества сточных вод и места расположения очистного сооружения.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения по технической сущности и достигаемому результату является способ аэрации животноводческих стоков пруда-накопителя, заключающийся в создании замкнутой акватории, образованной защитной дамбой, в теле которой устроено входное водозаборное отверстие, а противоположно - водоприемник водозаборного трубопровода, акваторию выполняют в виде пруда-накопителя с зоной накопления осадка ила из жидких стоков, внутри которого устанавливают воздухонагнетательные устройства с образованием в виде ряда лучей, расходящихся от устройства горизонтальными перфорированными трубопроводами в направлении основания верхового откоса дамбы, при этом по мере повышения накопления осадка в виде ила в зонах пруда-накопителя подачу порциями воздуха в воздухонагнетательные устройства возобновляют с подключением кратковременно компрессором по команде реле времени по воздуховоду в заборный трубопровод замкнутого воздухонагнетательного устройства, причем перфорированные трубопроводы заканчиваются тупиковым концом (Патент RU №2552358, Е02В 8/02, Е02В 11/00, C02F 1/74, C02F 3/02 от 10.06.2015). Однако данное техническое решение не полностью решает аэрацию животноводческих стоков пруда-накопителя, чтобы обеспечить процесс брожения и жизнедеятельности микроорганизмов для разложения накопившегося ила в сточной воде в различных температурных режимах в течение всего года эксплуатации сооружения. Общим условиям для таких прудов-накопителей является принцип их работы и в зимнее время с поступлением теплого воздуха и возможность обеспечить эффективно, влиять на скорость и полноту протекания в них биохимического процесса. Свиностоки являются сильно концентрированными. Основано это на том, что в таких прудах-накопителях необходимо иметь такой способ и приспособление, которое создает условия к существованию микроорганизмов в любое время года его заполнения. Активность таких адаптизированных организмов должна быть несколько выше обычной, и они способны окислять большое количество загрязнений. Таким образом, эффективность известного способа недостаточно реализуется.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание конструктивно простой, экономичной и технологичной системы очистки сточных вод.
Результат заявленного изобретения заключается в повышении эффективности аэрации при эксплуатации в различных температурных условиях и сезонах года с предварительным вводом пробиотических препаратов. Технический результат достигается тем, что способ микробиологической очистки, включающий последовательность выполняемых технологических операций, включающих приготовление маточного раствора с установленной дозировкой, внесение его в приемные емкости перекачивающих насосных станций предприятия с использованием автоматического дозатора для ввода маточного раствора в сточные воды с дальнейшей перекачкой в пруды-накопители, причем аэрация сточных вод пруда-накопителя осуществляется подачей воздуха компрессором в горизонтально расположенный трубопровод, соединенный с распределительным агрегатом, который размещают на дне пруда-накопителя и соединяют с распределительными перфорированными трубопроводами, размещенными по всему периметру дна пруда-накопителя под углом 15-20° друг от друга, что обеспечивает поднятие пузырьков воздуха к поверхности, поддерживая тем самым жизнедеятельность микроорганизмов для разложения загрязняющих веществ, в том числе в холодный период времени, что улучшает качество стоков перед их сбросом. Компрессор используется для подачи воздуха в горизонтальные участки трубопровода, соединенного с распределительным агрегатом, которое размещают на дне пруда-накопителя и соединяют с распределительными перфорированными трубопроводами. Перфорированные трубопроводы и патрубки выполняют из износостойкого материала. Изобретение представлено с помощью чертежа (фиг.), на котором изображен общий вид схемы ввода микробиологических препаратов и аэрации.
1. Приготовление маточного раствора с установленной дозировкой.
2. Введение маточного раствора в приемные емкости перекачивающих насосных станций предприятия.
2
2.1. Приготовленный маточный раствор вводится в приемные емкости перекачивающих насосных станций (1) предприятия с помощью автоматического дозатора (3), настройка впрыска которого осуществляется в зависимости от концентрации и объема поступающих стоков в течение суток. В теплой воде (+36°С) начинаются процессы расспоривания. Выделяются необходимые энзимы, бактерии делятся, увеличивая свою численность. Бактерии потребляют органический субстрат и превращают его в СО, очищая водную систему естественным путем. Активизация жизнедеятельности микроорганизмов, входящих в состав биопрепарата, начинается при достижении температуры +5°С, оптимальная температура составляет +15+20°С.
2.2. По мере заполнения приемных емкостей перекачивающих насосных станций (1) предприятия, сточные воды с введенным пробиотическим препаратом по трубопроводу (2,4) поступают в пруд-накопитель (5).
3. Аэрация сточных вод в пруду-накопителе.
Для эффективной работы микроорганизмов в пруду-накопителе проводится аэрация компрессором (6) с гибкими перфорированными трубопроводами и патрубками (7) с заглушками на концах (8), которые размещаются по всему периметру дна пруда-накопителя под углом 15°-20° друг от друга. Перфорированные трубопроводы и патрубки (7,8) должны быть выполнены из гибкого износостойкого полиэтиленового материала. Объем и давление подаваемого воздуха зависят от площади пруда и количества трубопроводов. Аэрация осуществляется в течение суток с периодичностью каждый час.
Признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении и смежных областях техники а, значит, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию «существенные отличия».
Такая система микробиологической очистки сточных вод в прудах-накопителях позволяет снабжать воздухом толщу воды и донные отложения, подвергаемые обработке дополнительно смешивая их с поступающими пробиотическими средствами из приемных емкостей перекачивающих насосных станций предприятия. Кроме этого, перфорированные трубопроводы (8) позволяют насыщать кислородом и пробиотическим средством сточную воду по всей площади акватории пруда-накопителя (5). Все это обеспечивает поднятие пузырьков воздуха к поверхности, поддерживая тем самым жизнедеятельность микроорганизмов для разложения загрязняющих веществ, даже в холодный период времени, что улучшает качество стоков перед их сбросом, выполняя при этом функцию водоохранного сооружения.
Простота конструкции и рациональная последовательность технологических операций новой системы очистки имеет практическое применение для очистки сточных вод сельскохозяйственных предприятий. Преимуществом данного изобретения является введение готового маточного раствора, автоматическими дозаторами (3), которые исключают перерасход препаратов и дают возможность активизировать микроорганизмы при выходе из спорового состояния, с дальнейшим поддержанием их жизнедеятельности посредством дополнительной аэрации в пруду-накопителе (5).
Применение системы микробиологической очистки позволяет значительно снизить интенсивность запаха, что является следствием снижения выделения токсичных газов (аммиака, сероводорода) из сточной жидкости. На основании натурных экспериментальных и производственных данных доказана целесообразность использования данной системы очистки прудов-накопителей с учетом экологических требований, что позволяет избегать штрафов за нарушение, природоохранного законодательства. В технологическом процессе переработки стоков она может быть рекомендована как самостоятельная технологическая линия для биологической очистки или доочистки сточных вод. По результатам исследований, можно отметить, что пруды-накопители не могут быть использованы для рыбо-хозяйственных целей, а также хозяйственно-питьевого водоснабжения, но при этом не является экологически опасным для природной экосистемы и соответствуют гигиеническому нормативу. Значительный эффект от использования системы микробиологической очистки можно наблюдать уже через 2-4 месяца.
Система микробиологической очистки прудов-накопителей эффективно нейтрализует экологические последствия загрязнения и эвтрофикации, восстанавливает биологическое равновесие, вода и донные отложения очищаются от органических остатков, взвешенных веществ, азота, фосфора, восстанавливается кислородный режим.
Источники информации:
1. Патент RU №2248331, C02F 3/20 от 20.03.2005
2. Патент РФ №2299863, Мкл C02F 3/00, C02F 9/14, публ. 27.05.2007
3. Патент на изобретение RU №2305662, C02F 3/12, оп. в 2007 г.
4. Патент RU №2552358, Е02В 8/02, Е02В 11/00, C02F 1/74, C02F 3/02 от 10.06.2015