УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Полезная модель относится к устройствам, используемым для биологической очистки бытовых сточных вод после их механической очистки.
Из множества известных из различных источников наиболее близким по назначению и по совокупности признаков к заявленной полезной модели является станция биологической очистки бытовых сточных вод ККВ.9 (ККВ - 315.911.Х+Д), разработанная и изготовленная компанией RE###U352ETILOVS un CO (г.Елгава, Латвия). Согласно Паспорту к ней (2003 г.) она представляет собой устройство, выполненное в виде блока емкостей, а именно гидравлически и последовательно соединенных между собой приемной камеры, многокамерного аэротенка, камер коагуляции и флокуляции, а также оборудованного насосом вторичного тонкослойного полочного отстойника, из которого очищенная от примесей вода подается в устройство для обеззараживания. Первая и последняя камеры аэротенка частично заполнены плавающим пластмассовым носителем и две камеры заполнены пластмассовым блочным носителем микроорганизмов-обрастателей, который распределен по всему объему камер аэротенка. Указанные камеры оборудованы устройствами аэрации, при этом они имеют плоские днища и сообщаются между собой посредством придонных щелей.
В указанном устройстве очищаемая вода после механической очистки из приемной камеры в первую камеру аэротенка подается снизу, туда же вводятся биопрепараты. Затем вода, содержащая образовавшуюся избыточную микрофлору, через соответствующие придонные щели поступает сначала во вторую, а затем в третью и четвертую камеры аэротенка. Под действием кислорода воздуха, поступающего из устройства аэрации, микроорганизмы-обрастатели, закрепленные на пластмассовых носителях, перерабатывают содержащиеся в воде загрязнения и избыточную микрофлору, остающиеся в воде и поступающие из предшествующих камер. Из четвертой (и последней в данном случае) камеры аэротенка очищаемая вода с содержащейся в ней микрофлорой через придонную щель поступает в камеры коагуляции и флокуляции, в которые непосредственно подается и смешиваются с водой коагулянт и флокулянт для
связывания растворенных соединений азота, фосфора и укрупнения частиц взвеси. Образовавшаяся смесь поступает в тонкослойный полочный отстойник, из которого подается в устройство обеззараживания. Образующийся в отстойнике осадок удаляется насосом и при этом частично подается в камеры коагуляции и флокуляции.
Недостатки известного устройства, выбранного в качестве наиболее близкого аналога - прототипа заявленной полезной модели, состоят в следующем. В силу конструктивных особенностей аэротенка и применения плавающего и блочного пластмассовых носителей в процессе очистки воды происходит вынос избыточной микрофлоры из соответствующих камер аэротенка в соседние, а также образование и накопление осадка на дне камер. Одновременно происходит заиливание поверхностей блочного пластмассового носителя. Это требует периодической остановки работы устройства для его очистки и очистки блочного пластмассового носителя. Кроме того, необходимость обеспечения принудительной циркуляции вторичного осадка и его удаления, а также ввод части его в камеры коагуляции и флокуляции требуют дополнительных затрат электроэнергии. Кроме того, на экономичность работы устройства отрицательно влияет необходимость использования биопрепаратов, коагулянта и флокулянта, вынос же микрофлоры с очищенной водой в обеззараживающее устройство ухудшает ее санитарные показатели.
Задачей заявленной полезной модели является создание конструкции устройства для биологической очистки бытовых сточных вод после их механической очистки, которое характеризуется повышенными по сравнению с прототипом конструктивными, технологическими и эксплуатационными характеристиками, обеспечиваемыми за счет создания условий для циркуляции во всем объеме аэрируемой зоны каждой камеры аэротенка крупнопористого с открытыми порами пластмассового носителя, исключения выноса избыточной микрофлоры из камер, а также принудительного удаления скапливающегося на дне камер аэротенка осадка.
В результате решения данной задачи становится возможным обеспечить улучшенные биологические показатели очищаемых сточных вод при увеличении нагрузок по загрязнениям и расходу сточной воды, а также увеличить скорость изъятия и переработки загрязнений сточной воды, улучшить технологические характеристики устройства и соответственно снизить эксплуатационные расходы.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известного в устройстве для биологической очистки бытовых сточных вод после механической очистки, содержащем последовательно гидравлически соединенные многокамерный аэротенк, состоящий из сообщающихся между собой камер, в которые помещен
пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей, и снабженных устройствами аэрации, тонкослойный полочный отстойник и устройство для обеззараживания, каждая из камер аэротенка разделена на зону аэрации и зону отстаивания, причем первая зона сформирована за счет двух параллельных сеток, между которыми размещен циркулирующий во всем объеме зоны крупнопористый с открытыми порами пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей, при этом над верхней сеткой смонтирован лоток с зубчатыми водосливами для подачи очищаемой воды, под нижней сеткой установлено устройство аэрации, а расположенная под устройством аэрации зона отстаивания снизу ограничена днищем соответствующей камеры, имеющим в продольном сечении форму перевернутого конуса, зона отстаивания каждой камеры за исключением последней отделена от ее зоны аэрации вертикальной перегородкой, не доходящей до дна зоны отстаивания, и одновременно отделена от зоны аэрации последующей камеры доходящей до дна перегородкой, имеющей сквозное окно в верхней части, соединенное с лотком с зубчатыми водосливами, причем в колодце, образованном указанными перегородками, между первой и второй камерами установлен полочный тонкослойный блок для осаждения тяжелой взвеси, а последняя камера аэротенка на границе с тонкослойным полочным отстойником имеет не доходящую до дна зоны отстаивания перегородку, дно тонкослойного полочного отстойника выполнено в продольном вертикальном сечении конусным и образует зону отстаивания, в указанной зоне и в зонах отстаивания каждой из камер аэротенка размещены трубопроводы с затворами для удаления осадков под гидростатическим напором.
При этом указанный выше циркулирующий во всем объеме каждой зоны аэрации пластмассовый носитель микроорганизмов-обрастателей выполнен крупнопористым и имеет открытые поры до 8 мм, поперечные размеры фракций от 15 до 25 мм, продольные от 30 до 50 мм и занимает в каждой зоне аэрации, где он размещен, до 10% от ее объема.
Указанные технические результаты могут быть получены только при реализации всей совокупности существенных признаков, характеризующих заявленную полезную модель. Сравнение существенных признаков заявленной модели с признаками наиболее близкого аналога, выбранного в качестве прототипа, дает основания утверждать о соответствии полезной модели критерию охраноспособности «новизна».
На фиг.1 представлена конструкция устройства для биологической очистки бытовых сточных вод после механической очистки (вид сверху)
На фиг.2 представлен разрез I-I по фиг.1.
Устройство содержит многокамерный аэротенк 1, состоящий из сообщающихся между собой камер 2, частично заполненных крупнопористым с открытыми порами пластмассовым носителем 3 микроорганизмов-обрастателей. Каждая камера 2 снабжена устройством аэрации, выполненным из соединенных с общей магистралью подачи воздуха горизонтально установленных аэраторов 4. Последняя камера 2 аэротенка 1 соединена с тонкослойным полочным отстойником 5, содержащим полочный тонкослойный блок 6. Отстойник 5 посредством отводящего патрубка 7 соединен с устройством для обеззараживания 8.
Каждая камера 2 аэротенка 1 разделена на зону аэрации 9 и зону отстаивания 10. Зона аэрации 9 образована двумя параллельно расположенными верхней 11 и нижней 12 сетками. Между сетками 11 и 12 размещен крупнопористый с открытыми порами пластмассовый носитель 3. Устройство аэрации установлено в камере 2 под нижней сеткой 12. Зона отстаивания 10 расположена под зоной аэрации 9 и снизу ограничена днищем камеры 2, которое имеет в продольном сечении форму перевернутого конуса. Зона отстаивания 10 каждой камеры 2, за исключением непосредственно расположенной перед тонкослойным полочным отстойником 5, отделена от зоны аэрации 9 вертикальной перегородкой 13, не доходящей до дна зоны отстаивания 10, а от зоны аэрации последующей камеры 2 отделена перегородкой 14, доходящей до дна зоны отстаивания 10. Перегородки 13 и 14 образуют колодцы 15. Перегородка 14 в своей верхней части имеет сквозное окно 16, соединенное с лотком 17 с зубчатыми водосливами. В колодце 15 между первой и второй камерами 2 установлен поперек движения восходящего потока воды полочный тонкослойный блок 6 для осаждения тяжелой взвеси. Камера 2, непосредственно соединенная с тонкослойным полочным отстойником 5, имеет не доходящую до дна зоны отстаивания 10 перегородку 13. Дно тонкослойного полочного отстойника 5 выполнено в продольном вертикальном сечении конусным и образует нижнюю часть зоны отстаивания 10. В нижних частях зон отстаивания 10 каждой камеры 2 и тонкослойного полочного отстойника 5 установлены сопла вертикальных трубопроводов 18 с затворами для удаления осадков под гидростатическим напором.
Все трубопроводы 18 объединены в единый трубопровод 19, верхний конец которого открыт и приподнят выше стенок устройства для обеспечения необходимого гидростатического напора.
Пластмассовые носители 3 микроорганизмов-обрастателей частично заполняют камеру 2 с возможностью циркуляции во всем объеме зоны аэрации 10, выполнены
крупнопористыми и имеют открытые поры до 8 мм, поперечные размеры фракций от 15 до 25 мм, продольные от 30 до 50 мм и занимают в каждой зоне аэрации 10, где они размещены, до 10% от ее объема.
Устройство работает следующим образом.
Бытовые сточные воды после механической очистки поступают в устройство сверху через подводящий патрубок 20 в лоток 17 с зубчатыми водосливами, переливаются в зону аэрации 9 первой из камер 2 многокамерного аэротенка 1, частично заполненную фракциями крупнопористого с открытыми порами пластмассового носителя 3. В процессе работы устройства крупнопористый пластмассовый носитель 3 принудительно циркулирует в каждой зоне аэрации 9 многокамерного аэротенка 1, поднимаясь под воздействием восходящих пузырьков воздуха, поступающих из аэраторов 4, к удерживающей их верхней сетке 11. Наличие открытых пор обеспечивает в крупнопористом пластмассовом носителе 3 заселение микроорганизмами-обрастателями не только поверхности носителя 3, но и его объема, что обеспечивает увеличение их массы (дозы активного ила) и соответственно скорости изъятия и переработки загрязнений сточной воды. Указанные выше размеры фракций крупнопористого пластмассового носителя 3 и их количество в каждой зоне аэрации 9 позволяют после их зарастания микрофлорой обеспечить их перемешивание и циркуляцию во всем объеме зон аэрации 9 с одновременным использованием микроорганизмами кислорода для окисления загрязнений сточных вод, а микроорганизмами, заселяющими внутренний объем носителя 3, осуществлять денитрификацию с удалением азота. Обрастая биоценозами микроорганизмов-обрастателей, фракции крупнопористого пластмассового носителя 3 утяжеляются и начинают движение вниз к удерживающей их нижней сетке 12. В процессе циркуляции вверх-вниз фракции крупнопористого пластмассового носителя 3 освобождаются от избыточной микрофлоры, которая диффундирует в воду, увеличивая концентрацию свободноплавающей микрофлоры (активного ила), что исключает заиливание крупнопористого пластмассового носителя 3 и интенсифицирует процесс очистки воды и связывание (коагуляцию) взвеси, поступающей с исходной водой. Свободноплавающая микрофлора и биоценозы микроорганизмов-обрастателей, обитающих на циркулирующем крупнопористом с открытыми порами пластмассовом носителе 3, объемной плотностью близкой к объемной плотности воды, совокупно поддерживают баланс по массе и качественному составу в каждой зоне аэрации 9 в зависимости от вида и количества загрязнений в воде, осуществляют минерализацию органических веществ, нитрификацию и денитрификацию. Частично очищенная вода с содержащимися в ней выносимыми из зон аэрации 9 взвешенными веществами,
избыточной и отмершей микрофлорой (с избыточным активным илом) поступают в зоны отстаивания 10, где они выпадают в осадок, скапливаясь на конусном дне каждой камеры 2.
Перегородки 13, не доходящие до дна зоны отстаивания 10, установленные в каждой камере 2 за исключением последней, предотвращают прорыв пузырьков воздуха из зоны аэрации 9 в зону отстаивания 10.
Вынос сточных вод из зоны отстаивания 10 каждой предыдущей камеры 2 осуществляется через окно 16 и лоток 17 с зубчатыми водосливами путем перелива их в зону аэрации 9 следующей камеры 2 многокамерного аэротенка 1.
Полочный тонкослойный блок 6, расположенный между первой и второй камерами 2, предназначен для эффективного отстаивания большого количества скоагулированных микрофлорой, свободноплавающей в зоне аэрации 9, взвешенных веществ, содержащихся в поступающих в устройство сточных водах, и вынесенной из зоны аэрации 9 первой камеры 2 аэротенка 1 микрофлоры (избыточного активного ила), что позволяет отказаться от ввода коагулянта в очищаемую исходную воду.
Скопившийся на дне первой камеры 2 многокамерного аэротенка 1 осадок удаляется по трубопроводу 18 с затвором под гидростатическим напором в трубопровод транспортировки осадков 19 при периодическом открытии затвора.
В последующих камерах 2 обработка сточных вод осуществляется аналогичным образом с удалением осадков из зон отстаивания 10 при открытии затворов на трубопроводах 18 в трубопровод транспортировки осадков 19.
Из последней камеры 2 аэротенка 1 очищаемая вода через щель в перегородке 13 поступает в тонкослойный полочный отстойник 5, в котором вода проходит через полочный тонкослойный блок 6, где полностью отстаивается и поступает в лоток 21 для отвода биологически очищенной воды через отводящий патрубок 7 в устройство для обеззараживания 8.
Скопившийся на дне тонкослойного полочного отстойника 5 осадок удаляется по трубопроводу 18 с затвором под гидростатическим напором в трубопровод транспортировки осадков 19 при открытии затвора аналогично удалению осадка из камер 2 многокамерного аэротенка 1.
Изготовление устройства, выполненного в соответствии с заявленной полезной моделью, технически осуществимо на современном технологическом оборудовании, используемом для производства продукции аналогичного назначения.