СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
PLANT OF MUNICIPAL AND INDUSTRIAL SEWAGE WATER PURIFICATION

Изобретение относится к станциям очистки городских и промышленных сточных вод и может быть использовано преимущественно в тех случаях, когда требуется заменить природные пресные воды, расходуемые на технологические и энергетические нужды, очищенными сточными водами, чтобы решить проблему ликвидации дефицита водных ресурсов и предотвратить истощение запаса пресных вод.
Известна станция очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных сооружениях, включающая решетку, песколовку, песковую площадку, первичный отстойник, аэротенк, вторичный отстойник, фильтр, резервуар-накопитель промывной воды, промывной насос, установку для хлорирования и контактный резервуар [Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении / A.M.Когановский, Н.А.Клименко, Т.Н.Левченко и др. - М.: Химия, 1983, с.238, рис.IX-1]. Недостатками известной станции очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных сооружениях являются низкая эффективность очистки сточных вод, что резко сужает область ее применения, кроме того, недостаточная экологическая безопасность станции очистки, обусловленная применением хлора.
Известна станция очистки городских и промышленных сточных вод, выбранная в качестве прототипа, включающая решетку, аэрируемую песколовку, песковую площадку, первичный и вторичный отстойники, два повысительных насоса, струйный аппарат, вертикально-трубчатую систему, источник технического кислорода, фильтр, резервуар-накопитель промывной воды, промывной насос, кран с поплавковым приводом, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, вентиль, озонатор, концентратомер растворенного озона в сточной воде, датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, бактерицидную установку и блок управления [Патент РФ №2258046, кл. С02F 9/14 // С02F 103:04, 2005]. Недостатком известной станции очистки городских и промышленных сточных вод является недостаточная эффективность очистки сточных вод, в частности она не снижает жесткость очищенных сточных вод до нужных пределов.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить эффективность очистки городских и промышленных сточных вод при изменяющихся во времени характеристиках входного потока жидкости.
Предлагаемое техническое решение заключается в следующем.
Станция очистки городских и промышленных сточных вод, включающая решетку, аэрируемую песколовку, песковую площадку, первичный и вторичный отстойники, два повысительных насоса, струйный аппарат, вертикально-трубчатую систему, источник технического кислорода, озонатор, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, вентиль, резервуар-накопитель промывной воды, кран с поплавковым приводом, промывной насос, концентратомер растворенного озона в сточной воде, датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, бактерицидную установку и блок управления, дополнительно содержит третий и четвертый повысительные насосы, напорный двухступенчатый фильтр, два концентратомера катионов в сточной воде и емкость с регенерационным раствором, причем всасывающий патрубок третьего повысительного насоса соединен со вторичным отстойником, напорный патрубок третьего повысительного насоса соединен с коллектором напорного двухступенчатого фильтра, всасывающий патрубок четвертого повысительного насоса соединен с емкостью с регенерационным раствором, напорный патрубок четвертого повысительного насоса соединен с коллектором напорного двухступенчатого фильтра, первый концентратомер катионов установлен на выпуске сточной воды из первой ступени напорного двухступенчатого фильтра, второй концентратомер катионов установлен на выпуске сточной воды из второй ступени напорного двухступенчатого фильтра, выпуск сточной воды из первой ступени напорного двухступенчатого фильтра соединен с первичным отстойником, выпуск сточной воды из второй ступени напорного двухступенчатого фильтра соединен с бактерицидной установкой и сообщается с резервуаром-накопителем промывной воды, всасывающий патрубок промывного насоса соединен с резервуаром-накопителем промывной воды, напорный патрубок промывного насоса соединен с коллектором напорного двухступенчатого фильтра, а концентратомеры катионов, датчики давления, электрифицированные задвижки и датчики положения электрифицированных задвижек соединены с блоком управления.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить эффективность очистки городских и промышленных сточных вод при изменяющихся во времени характеристиках водного потока жидкости.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
При проведении дополнительного поиска известных решений не были выявлены признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемой станции очистки городских и промышленных сточных вод. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательный уровень».
На чертеже схематически изображена станция очистки городских и промышленных сточных вод.
Станция очистки городских и промышленных сточных вод содержит решетку 1, аэрируемую песколовку 2, песковую площадку 3, первичный отстойник 4, первый повысительный насос 5, струйный аппарат 6, вертикально-трубчатую систему 7, концентратомер растворенного озона в сточной воде 8, вторичный отстойник 9, второй повысительный насос 10, источник технического кислорода 11, озонатор 12, задающее устройство 13, сравнивающее устройство 14, следящий привод 15, третий повысительный насос 16, напорный двухступенчатый фильтр 17, первую ступень 18 напорного двухступенчатого фильтра, вторую ступень 19 напорного двухступенчатого фильтра, коллектор 20, скрещивающиеся насадки 21, удерживающие решетки 22 и 23, разделительную удерживающую решетку 24, концентратомеры катионов 25 и 26, бактерицидную установку 27, емкость с регенерационным раствором 28, четвертый повысительный насос 29, кран с поплавковым приводом 30, резервуар-накопитель промывной воды 31, промывной насос 32, датчики давления 33-37, электрифицированные задвижки 38-48, датчики положения электрифицированных задвижек 49-59, вентиль 60, трубопроводы 61-69, иловую трубу 70 и блок управления 71.
Станция очистки городских и промышленных сточных вод работает следующим образом.
+
2+
2+
+
Сточная вода проходит через решетку 1, освобождается от крупных включений и поступает на вход аэрируемой песколовки 2. Открывается электрифицированная задвижка 38 и при разрешающем сигнале от датчика положения 49 электрифицированной задвижки от источника технического кислорода 11 в воздухораспределитель аэрируемой песколовки 2 поступает технический кислород. При аэрации и трении песчинок друг о друга песок практически освобождается от органических загрязнений, а затем поступает на песковую площадку 3 для дальнейшего использования. Пройдя аэрируемую песколовку 2, сточная вода по подводящему трубопроводу 61 поступает в первичный отстойник 4, в котором благодаря предварительной аэрации техническим кислородом сточной воды и малой скорости ее движения происходит эффективное осаждение взвешенных частиц. Осветленная вода из первичного отстойника 4 по отводящему трубопроводу 62 поступает во всасывающий патрубок первого повысительного насоса 5. Первый повысительный насос 5 запускается в работу и, когда он выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 33 на блок управления 71 поступит сигнал на открывание электрифицированных задвижек 39 и 40. Электрифицированные задвижки 39 и 40 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 50 и 51 электрифицированных задвижек первый повысительный насос 5 подает осветленную воду вначале через струйный аппарат 6 в вертикально-трубчатую систему 7, а затем по подводящему трубопроводу 63 во вторичный отстойник 9. Одновременно с этим запускается в работу второй повысительный насос 10 и, когда он выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 34 на блок управления 71 подается сигнал, по которому открываются электрифицированные задвижки 41, 48 и вентиль 60. При разрешающих сигналах от датчиков положения 52 и 59 электрифицированных задвижек второй повысительный насос 10 по трубопроводу 64 из вторичного отстойника 9 забирает активный ил и по трубопроводу 65 подает его во всасывающий патрубок первого повысительного насоса 5. В первом повысительном насосе 5 сточная вода, поступающая из первичного отстойника 4, перемешивается с возвратным активным илом и подается во входной патрубок струйного аппарата 6, во всасывающий патрубок которого от озонатора 12 по трубопроводу 66 поступает озоно-кислородная смесь. В струйном аппарате 6 эта смесь тщательно перемешивается со сточной жидкостью и под действием весового гидростатического противодавления со стороны сточной жидкости, находящейся в вертикально-трубчатой системе 7, озон практически полностью растворяется в сточной жидкости. Растворенный озон воздействует на микроорганизмы активного ила, стимулирует их жизнедеятельность, в результате чего активизируется усвоение микроорганизмами загрязнений сточной воды. В вертикально-трубчатой системе 7 под действием растворенной озоно-кислородной смеси происходит интенсивное окисление трудноокисляемых загрязнений, что приводит к резкому повышению степени очистки городских и промышленных сточных вод. Во вторичном отстойнике 9 одновременно и интенсивно протекают два процесса: осветление очищенной сточной воды и доокисление оставшихся органических веществ. При этом активный ил обесцвечивается, полностью дезодорируется, хорошо отстаивается. Из вторичного отстойника 9 по отводящему трубопроводу 67 осветленная сточная вода поступает во всасывающий патрубок третьего повысительного насоса 16. Третий повысительный насос 16 запускается в работу и, когда он выходит на нормальный режим работы, от датчика давления 35 на блок управления 71 поступает сигнал на открывание электрифицированных задвижек 42 и 44. Электрифицированные задвижки 42 и 44 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 53 и 55 электрифицированных задвижек третий повысительный насос 16 подает осветленную воду из вторичного отстойника 9 в коллектор 20 напорного двухступенчатого фильтра 17. Из коллектора 20 через скрещивающиеся насадки 21 сточная вода поступает внутрь первой ступени 18 напорного двухступенчатого фильтра 17, в которой размещена фильтрующая загрузка, например, плавающая. Сточная вода проходит через фильтрующую загрузку, фильтруется и через разделительную удерживающую решетку 24 поступает внутрь второй ступени 19 напорного двухступенчатого фильтра 17. Вторая ступень 19 напорного двухступенчатого фильтра 17 предназначена для умягчения сточной воды при организации замкнутых циклов промышленного водоснабжения предприятий. Поэтому во второй ступени 19 напорного двухступенчатого фильтра 17 размещен катионит в виде гранул, насыщенных, например, катионами Na. При прохождении сточной воды через катионит катионы Ca и Mg, находящиеся в сточной воде, обмениваются на катионы Na, содержащиеся в катионите. В результате этого резко уменьшается солесодержание сточной воды, которая становится умягченной и пригодной для использования в различных технологических процессах. Из напорного двухступенчатого фильтра 17 сточная вода поступает на бактерицидную установку 27, обеззараживается, а затем по трубопроводу 68 поступает потребителю для дальнейшего использования.
2
2
По мере фильтрования жесткой воды через слой катионита он постепенно теряет способность умягчать сточную воду. Когда обменная способность катионита будет исчерпана, в сточной воде вновь будут накапливаться соли кальция и магния. Когда их концентрация достигнет заданной (пороговой) величины, от концентратомера катионов 26 на блок управления 71 поступает сигнал на регенерацию Na-катионита. По команде с блока управления 71 электрифицированные задвижки 42 и 44 закрываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 53 и 55 электрифицированных задвижек запускается в работу промывной насос 32 и, когда он выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 36 на блок управления 71 поступит сигнал на открывание электрифицированных задвижек 43, 45 и 47. Электрифицированные задвижки 43, 45 и 47 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 54, 56 и 58 электрифицированных задвижек промывной насос 32 забирает промывную воду из резервуара-накопителя промывной воды 31 и подает ее в коллектор 20. Из коллектора 20 промывная вода через скрещивающиеся насадки 21 поступает в обе ступени напорного двухступенчатого фильтра 17. Под действием скрещивающихся струй промывной воды загрузка напорного двухступенчатого фильтра 17 быстро освобождается от загрязнений, которые по трубопроводу 61 отводятся в первичный отстойник 4. По истечении заданного на пульте блока управления 71 времени промывной насос 32 выключается, электрифицированные задвижки 45 и 47 закрываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 56 и 58 электрифицированных задвижек повысительный насос 29 запускается в работу. Когда он выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 37 на блок управления 71 поступит сигнал на открывание электрифицированной задвижки 46. Электрифицированная задвижка 46 открывается и при разрешающем сигнале от датчика положения 57 электрифицированной задвижки четвертый повысительный насос 29 забирает из емкости 28 регенерационный раствор, например раствор поваренной соли, и подает его в коллектор 20, а затем через скрещивающиеся насадки 21 во вторую ступень 19 напорного двухступенчатого фильтра 17. В процессе фильтрования через катионит раствора поваренной соли (NaCl) образуются хлористые соли кальция (CaCl) и магния (MgCl), которые через разделительную удерживающую решетку 24 вытесняются в первую ступень 18 напорного двухступенчатого фильтра 17 и далее по трубопроводу 61 в первичный отстойник 4. Когда концентрация хлористых солей кальция и магния снизится до заданной (пороговой) величины, от концентратомера катионов 25 на блок управления 71 поступит сигнал на прекращение регенерации Na-катионита. По команде с блока управления 71 повысительный насос 29 выключается и электрифицированная задвижка 46 закрывается. При разрешающем сигнале от датчика положения 57 электрифицированной задвижки запускается в работу промывной насос 32 и, когда он выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 36 на блок управления 71 поступит сигнал на открывание электрифицированных задвижек 45 и 47. Электрифицированные задвижки 45 и 47 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 56 и 58 электрифицированных задвижек промывной насос 32 забирает промывную воду из резервуара-накопителя промывной воды 31 и подает ее в коллектор 20 и далее снова через скрещивающиеся насадки 21 в первую 18 и вторую 19 ступени напорного двухступенчатого фильтра 17. Под действием скрещивающихся струй воды происходит качественная и быстрая отмывка катионита от продуктов регенерации и ополаскивание фильтрующей загрузки первой ступени 18 напорного двухступенчатого фильтра 17. Загрязненная промывная вода по трубопроводу 61 отводится в первичный отстойник 4. По истечении заданного на пульте блока управления 71 времени промывной насос 32 выключается, электрифицированные задвижки 43, 45 и 47 закрываются, а электрифицированные задвижки 42 и 44 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 53-56 и 58 электрифицированных задвижек повысительный насос 16 вновь подает осветленную сточную воду из вторичного отстойника 9 в коллектор 20 и процесс очистки сточной воды продолжается. Пополнение израсходованного запаса промывной воды в резервуаре-накопителе промывной воды 31 производится через кран с поплавковым приводом 30. Периодически осадок из первичного отстойника 4 с помощью иловой трубы 70 по трубопроводу 69 отводится для утилизации. Аналогичным образом из вторичного отстойника 9 удаляется избыточный активный ил (иловая труба на чертеже условно не показана). Пополнение израсходованного регенерационного раствора в емкости 28 происходит из солерастворителя (на чертеже солерастворитель условно не показан).
Предлагаемое техническое решение позволяет получить экономический эффект за счет качественной биологической очистки и умягчения городских и промышленных сточных вод, что позволяет расширить возможности многократного использования их в качестве технической воды, а также за счет рационального использования озоно-кислородной смеси благодаря автоматическому регулированию ее подачи при изменяющихся во времени характеристиках входного потока сточных вод. Кроме того, улучшаются санитарные условия труда и повышается экологическая безопасность станции очистки городских и промышленных сточных вод.