ОЧИСТНОЕ СООРУЖЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД С РЕАКТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО ПРИТОКА

Полезная модель представляет собой устройство очистки сточных вод в реакторе с переменным притоком, т.е. SBR реакторах. Данный вид устройств использует процесс биологического очищения сточных вод при помощи активного ила во взвешенном состоянии, применяется преимущественно в очистных сооружениях домашнего типа.
Современное состояние техники.
Наиболее близкими предлагаемому решению является техническое решение по патенту Германии 2845312 (C02F 3/02).
Очистка сточных вод характеризуется разделением процесса очистки на несколько фаз. В первой фазе наполнения уровень воды в реакторе поднимается от минимального до максимального уровня. Процесс очистки, связанный с аэрацией (насыщением кислорода) и перемешиванием активного ила, состоящего из различных микроорганизмов, со сточной водой, протекает после наполнения реактора до максимального уровня, который является рабочим уровнем. Процесс очистки может быть запущен и во время наполнения реактора. По окончанию периода времени, необходимого для очистки воды, наступает фаза осаждения ила, когда активный ил, который тяжелее воды, оседает в нижней части емкости активации. По истечении достаточного времени, которое зависит от качества ила, скорости его оседания и от типа и размера емкости, наступает фаза опорожнения реактора с рабочего уровня до минимального уровня.
Для того, чтобы поступающие сточные воды не мешали осаждению ила, и для того, чтобы избежать попадания еще неочищенных вод в слив, на такой тип очистных сооружений устанавливается выравнивающий резервуар, где сточные воды собираются в процессе осаждения ила и выкачивания чистой воды. Другим вариантом является очистное сооружение с несколькими реакторами SBR, которые работают попеременно, и в котором всегда есть свободный реактор, способный принять поступающие воды. Еще одним вариантом является очистное сооружение, состоящее из одного реактора SBR, в который сточные воды поступают непрерывно. В этом случае сточные воды подводятся ко дну реактора; емкость в этом случае должна быть достаточно глубокой, а приток должен быть расположен на противоположном конце емкости от слива чистой воды. Такая конструкция устраняет опасность перемешивания очищенных вод с еще неочищенными водами в сливе из очистного сооружения. В этом случае реактор может наполняться и в процессе фазы оседания ила, выше максимального уровня, а фаза опорожнения реактора может быть продолжена на объем воды, поступивший во время опорожнения реактора.
Из приведенного выше ясно, что процесс очистки не протекает в период оседания ила и опорожнения реактора. Поэтому, для повышения производительности всего очистного сооружения, полезно уменьшить длительность этих периодов до минимума. Этого можно достичь высоким уровнем производительности насосного устройства, и откачиванием воды с уровня, незагрязненного частицами оседающего ила, максимально приближенного к поверхности воды.
В небольших реакторах SBR для откачки чистой воды выгодно использовать эрлифт. В связи с тем, что в современных очистных сооружениях всегда доступен сжатый воздух, реализация такого способа откачки будет технически легче реализована и дешевле в сравнении, например, с электрическими насосами. Проблемой при откачивании воды эрлифтом является его недостаточная гидравлическая мощность при малом погружении в откачиваемую жидкость. В связи с тем, что входное отверстие в эрлифт, для достижения необходимой гидравлической мощности, должно находиться на достаточной глубине от поверхностного уровня реактора, фаза осадки ила должна протекать дольше установленного периода в результате того, что необходимо обеспечить достаточный объем жидкости между поверхностью осевшего ила и входным отверстием эрлифта для предотвращения попадания частиц ила - что, в конечном результате означает лишнюю трату времени на данный цикл.
Другим вариантом может быть конструкция эрлифта, в которой сжатый воздух приводится прямо ко дну, чем достигается необходимое давление для увеличения мощности эрлифта. Очищенная вода подводится к воздушному насосу притоком, расположенным над поверхностью предполагаемого оседания ила. Это решение обеспечивает достаточную мощность эрлифта, но требует увеличения периода оседания ила, пока уровень ила не спадет до безопасной глубины под отверстием входа эрлифта. Следующая причина невыгодности данного решения - возможное попадание частиц ила во входное отверстие эрлифта в период активации, когда ил перемешивается с сточными водами, что приводит к ухудшению качества откачиваемых очищенных вод.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является устранение всех вышеуказанных недостатков, а именно: уменьшение длительности периодов оседания ила и опорожнения реактора.
Данный результат достигается за счет следующего.
Все вышеприведенные недостатки решает устройство очистки сточных вод в реакторе с прерывным притоком, в котором сточные воды обрабатываются активным илом, а впоследствии, в процессе оседания, активный ил отделяется от очищенной воды, оседая у дна реактора, а очищенная вода откачивается из очистного сооружения. Суть полезной модели заключается в том, что под поверхностный слой очищенной воды откачивается из реактора устройством откачки чистой воды в отдельную емкость, которая гидроизолированна от внутреннего пространства реактора. Из отдельной емкости очищенная вода откачена в отток эрлифтом, который имеет приток, размещенный на глубине, отвечающей необходимой мощности эрлифта. Погруженная входная часть устройства откачки чистой воды движется вертикально в зависимости от изменяющегося уровня воды в реакторе.
Перед откачиванием очищенной воды из реактора, уровень воды в отдельной емкости с эрлифтом повыситься так, чтобы быть над уровнем воды в реакторе.
При откачивании очищенной воды из реактора, уровень воды в отдельной емкости с эрлифтом удерживается на уровне ниже, чем уровень воды в реакторе, минимально на высоту переполнения устройства откачки воды над уровнем воды в реакторе.
Вода с подповерхностного слоя высасывается в отдельную емкость посредством переполнения устройства откачки воды, снижением уровня воды в отдельной емкости эрлифта. Гидравлическая мощность эрлифта ограничена гидравлическими потерями, возникающими протеканием воды сквозь устройство откачки воды. Гидравлические потери проявляются как потерянная высота, которая обозначена разницей уровня воды в реакторе и уровня воды в отдельной емкости. Высота потерь это сумма переполнения устройства откачки чистой воды над уровнем воды в реакторе и потери давления протеканием воды устройством откачки чистой воды. Справедливо что потери при протекании увеличиваются, с увеличением протока (л/с, л/м) и уменьшением диаметра труб устройства откачки очищенной воды. Если уровень потерь достигнет уровня равного погружению подвижного прикрепления устройства откачки воды в отдельной емкости эрлифта, то есть уровень воды в отдельной емкости эрлифта упадет под прикрепление, устройство откачки чистой воды наполнится воздухом и перестанет работать.
Очистное сооружение сточных вод с реактором переменного притока согласно полезной модели состоит из емкости реактора с притоком сточных вод, с устройством для аэрации и с устройством для откачивания очищенной воды - эрлифтом. Эрлифт размещен в отдельной емкости, гидроизолированной от пространства реактора. Откаченная вода подведена из пространства реактора в отдельную емкость устройством откачки очищенной воды, состоящим из трубки переполнения в верхней проточной части, с установленной поплавковой частью переполнения и входной трубки.
В своей нижней части устройство для откачки воды прикреплено к отдельной емкости подвижным креплением. Колено поплавковой части постоянно удерживается над уровнем воды в реакторе. Входное отверстие части поплавка до коленной части погружено под уровень воды в реакторе, для того, чтобы при откачивании очищенной воды не произошло загрязнение плавающими загрязнениями/частицами ила. Закономерно, что для эрлифта, чем глубже он погружен, тем выше его мощность, входное отверстие, как правило, установлено в нижней части его емкости, независимо от того, где установлена эта емкость - внутри или снаружи реактора. Согласно необходимой мощности эрлифта устанавливается глубина размещения входного отверстия эрлифта.
Выгоды данного решения согласно полезной модели состоят в том что сокращаются потери времени работы очистного сооружения, а именно время оседания ила и откачивания чистой воды из очистного сооружения, когда не происходит процесс очищения сточных вод. Период откачивания очищенной воды можно установить согласно необходимости, изменив глубину втекания в эрлифт. Тем самым устраняется опасность проникновения ила в отток чистой воды. Так как компрессор является частью реактора SBR, использование эрлифт для удовлетворения необходимой мощности, в сравнении с остальными типами насосов, является наиболее дешевым и технически наиболее легким в реализации. Откачивание очищенной воды с под поверхностного уровня устраняет опасность загрязнения очищенных вод плавающими загрязнениями.
Перечень чертежей
На фигурах 1 и 2 указано одно из возможных устройств очистного сооружения с эрлифтом, расположенным внутри реактора, где на фигуре 1 указанно состояние очистного сооружения с неработающим эрлифтом, а на рис.2 с работающим эрлифтом. На рис.3 и 4 указанны примеры очистных сооружений с эрлифтом, размещенным вне реактора очистного сооружения.
Осуществление полезной модели.
Очистное сооружение сточных вод состоит из реактора 4 с гравитационным притоком или притоком под давлением 18 сточных вод и компрессором 16. В одном из способов реализации, указанных на фигурах 1 и 2 в реакторе 4 установлено устройство откачки очищенной воды 2, состоящее из входной трубки 9 с входным отверстием 24, поплавковой частью 2 и транспортирующей трубкой 5, ведущей в отдельную емкость 3 с подвижным креплением 6. Поплавковая часть 7 может состоять, например, из трубчатого локтя или объема для размещения воздуха другой формы. Подвижное крепление 6 может быть выполнено как вращающийся локоть, гибкая трубка из мягкого материала, либо как другое схожее известное техническое решение. Отдельная емкость 3 эрлифта 1 гидроизолирована от емкости (наполнения) реактора 4. Эрлифт 1 имеет свое входное отверстие 12, расположенное преимущественно у дна отдельной емкости 3. Для бесперебойной работы эрлифта 1 его входное отверстие 12 не должно быть установлено над минимальным уровнем реактора 4, сниженным на половину разницы показаний уровней максимальной и минимальной глубины реактора 4.
На фигурах 3 и 4 изображен эрлифт 1, расположенный вне реактора 4. Если в варианте выполнения, представленном на фигуре 3 входное отверстие эрлифта 1 установлено у дна реактора 4, то на варианте выполнения, представленном на фигуре 4 входное отверстие 12 эрлифта 1 расположено под уровнем дна реактора 4. Это техническое решение дополнительно увеличивает мощность эрлифта 1.
Также возможен вариант выполнения, который предполагает присоединение неизображенного на чертежах выравнивающего резервуара, устанавливаемого перед реактором 4. Сточные воды в этой емкости задерживаются, и в течение фазы оседания и фазы откачки чистой воды из реактора 4 не поступают в реактор 4. Подобный вариант возможно реализовать и в других версиях очистных сооружений, например с двумя реакторами или реакторам, технически приспособленным для постоянного притока сточных вод.
В фазе наполнения, которая изображена на фигуре 1, в емкость реактора 4 попадают сточные воды притоком 18 до уровня максимальной глубины 19 (уровня максимального наполнения реактора). Во время наполнения реактора 4 в нем обычно протекает аэрация совместно со смешиванием сточных вод с биологически активным илом, что приводит к очищению сточных вод. Выгодно подавать малый объем воздуха в устройство откачки очищенной воды 2 так, чтобы в течение всего периода наполнения входная трубка 9 продувалась, а на ее стенках не скапливался ил. По окончании наполнения реактора следует либо фаза оседания ила, либо, в случае необходимости, в зависимости от типа и объема нечистот, дополнительная фаза активации при полном реакторе 4. Во время, когда в реакторе 4 перемешивается неразделенная смесь 17 сточной воды с илом, эрлифт 1 всегда отключен. В этой фазе воздух во встроенной входной трубке 2 препятствует проникновению как загрязнений плавающих на поверхности, так и смеси ила с водой в эрлифт 1.
Состояние очистного сооружения при откачивании чистой воды после необходимого периода оседания ила изображено на рис.2. Период оседания ила, в зависимости от характера ила, протекает в течении 10-70 минут, пока не возникнет достаточный столб чистой воды, над поверхностью 23 чистой воды и ила, который, таким образом, упадет достаточно глубоко под входное отверстие 24 входной трубки 9. В период протекания оседания ила нижний столб 22 оседающего ила уменьшается, а верхний столб 20 очищенной воды увеличивается. Перед включением эрлифта 1 отдельная емкость 3 наполнится из неизображенной аккумулирующей емкости чистой воды не менее чем на максимальный уровень 14 воды в реакторе 4. На такой же уровень заполнится и транспортная трубка 5. После включения эрлифта 1 начнет откачиваться чистая вода из отдельной емкости 3, что приведет к высасыванию чистой воды из-под поверхностного уровня из реактора 4 во входную трубку 9 с глубины 10 погружения ее входного отверстия 24. Чистая вода высасывается посредством переполнения 8 транспортной трубки 8 в отдельную емкость 3 и входным отверстием 12 эрлифта 1 дальше из очистного сооружения наружу. При этом откачивании уровень 13, воды в емкости 3 должен поддерживаться на уровне, расположенном ниже, чем максимальный уровень 14 в реакторе 4, не менее чем на высоту 15 переполнения 8 над уровнем воды в реакторе 4. Для поддержания безопасной откачки и достаточного давления на входном отверстии 12 эрлифта 1 необходимо, чтобы глубина 11 погрузки входного отверстия 12 была достаточно глубокой. Конкретные размеры глубины погружения входного отверстия 12 зависят от конструкции и величины очистного сооружения и необходимой скорости высасывания чистой воды из очистного сооружения. Поплавковая часть 7, вместе с входной трубкой 9, повторяет во время откачивания изменение уровня 14 воды в реакторе 4 и опускается вместе с ним в течение всего периода откачивания. Это состояние продолжается весь период опустошения реактора 4 с максимального уровня 19 реактора 4 на минимальный уровень 21, по достижению которого эрлифт отключается. При этом должно быть обеспеченно условие того, что минимальный уровень 21 не достигнет уровня ниже крепления устройства откачки очищенной воды 2 в отдельной емкости 3. Из приведенного выше ясно, что прикрепление устройства откачки чистой воды 2 должно быть постоянно погружено под уровень 14 воды в реакторе 4. В течении откачки чистой воды наполненное воздухом пространство поплавковой части 7 и воздушное пространство в транспортной трубке 5 над рабочим уровнем 13 воды выполняет функции поплавка и удерживает входное отверстие 24 стабильно в погруженной позиции в сравнении с актуальным уровнем 14 воды в реакторе 4. Откачка воды из слоя 20 очищенной воды в реакторе 4 выбирается между глубинами от 50 до 300 мм. Этим достигается предотвращение всасывания плавающих нечистот в отток, а также то, что из очистного сооружения вытекают воды с самого чистого подповерхностного уровня.