СООРУЖЕНИЕ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к области очистки сточных вод и многокомпонентных загрязненных растворов методом аэробной биохимической очистки в сочетании с комбинациями механических и физико-механических методов.
Для очистки сточных вод строят сооружения различной конструкции, которые в своем составе содержат активные устройства для биологической очистки, например, аэротенки, биологические фильтры. Эти сооружения по техническому исполнению различны, но все они, наряду с механической очисткой (удаление механических примесей) включают биохимическую очистку стока от органических и ряда неорганических примесей, присутствующих в сточных водах, с использованием аэробного окислительного процесса, который протекает за счет кислорода воздуха, поступающего на активный субстрат (активный ил, биопленка).
Жизнеспособность биологической массы (биоценоза активного ила), обеспечивается за счет аэрации кислородом воздуха. Чем выше концентрация загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами, тем выше должна быть доза активной биологической массы и тем выше постоянно поддерживаемая концентрация растворенного кислорода.
Известна установка для биологической очистки сточных вод, содержащая первичный отстойник, аэротенк, вторичный отстойник, биологический фильтр с загрузкой, в корпусе которого расположен аэратор, включающий перфорированную каркасную трубу и диспергирующий элемент, выполненный из мелкопористого материала, а также третичный отстойник, (см. Патент №33373). Эта установка не обеспечивает достаточную степень очистки сточных вод и является громоздкой.
Известно сооружение (взятое за прототип см. «Основы теории и опыт эффективной очистки точных вод», Л.Журавлева, стр.45-46, 149-158), содержащее приемную камеру сточных вод, насосную станцию с насосом для перекачивания сточных вод на последующую станцию очистки; первичный отстойник для извлечения из сточной воды механических примесей, а также жиров, жироподобных веществ и нефтепродуктов; биологический фильтр с дозаторным устройством для циклической подачи сточных вод на биологическую очистку; вторичный отстойник, где происходит осаждение биомассы, смытой с фильтрующего материала; иловые площадки, на которых подсушивают осадки из первичного и вторичного отстойников; резервуар для чистой воды, куда поступает очищенная вода и откуда производится сброс ее в водоприемник или потребителю.
Очистные сооружения, включающие биологическую очистку сточных вод, содержат воздуходувные установки, подающие воздух для аэрации активной биологической массы, тем самым, поддерживая деятельность последней, и, обеспечивая качество очистки воды.
Затраты электроэнергии на аэрацию активной биологической массы составляют 80% всей электроэнергии, затрачиваемой на очистку сточных вод, что является недостатком этих сооружений. Кроме того, современные воздуходувки не могут обеспечить необходимое кислородонасыщение сточных вод с высоким содержанием загрязняющих веществ, что снижает качество очистки.
Качество очистки также снижает нестабильность скоростных режимов и времени контакта сточной воды с биопленкой (активной биологической массой), наличие анаэробных зон, где отсутствует кислород, который, является окислителем загрязнений, содержащихся в сточной воде, что снижает эффект аэробного процесса очистки. На качество очистки воды в современных очистных сооружениях влияет отсутствие эффекта очистки от патологических микроорганизмов, каковыми являются, например, жизнеспособные яйца гельминтов. Известные очистные сооружения имеют достаточно громоздкую структуру за счет использования первичного и вторичного отстойников, участка складирования отходов в виде сырого осадка после первичных отстойников и избыточного активного ила или биопленки, смытой с фильтрующего материала и за счет ввода системы (участка) обработки этих отходов. Кроме этого, эти сооружения не удобны в обслуживании.
Задачей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков, а именно, упрощение структуры очистного сооружения, снижение энергозатрат при очистке сточных вод, повышение эффективности (качества очистки) от химических и биологических загрязнителей.
Поставленная задача решается следующим образом.
Сооружение для очистки сточных вод, содержащее приемную камеру, перекачивающий насос, воздухоподающее устройство, фильтрующее устройство с распределительной системой, резервуар для очищенной воды, трубопроводы, снабжено окислительной камерой, а в качестве воздухоподающего устройства использован инжектор, установленный на всасывающем трубопроводе перекачивающего насоса, передающий трубопровод которого соединен с окислительной камерой для подачи в нее воды, насыщенной кислородом воздуха, фильтрующее устройство выполнено виде блочного фильтрующего модуля или группы модулей, набранных из очистных блоков, содержащих фильтрующий материал и установленных друг над другом с расстоянием между ними, при этом фильтрующий материал каждого из очистных блоков предназначен для определенного вида очистки в соответствии с составом загрязнений сточных вод, причем блоки с фильтрующим материалом для механической очистки расположены в верхних рядах блочного фильтрующего модуля, в нижних рядах которого расположены очистные блоки с фильтрующим материалом для биологической очистки воды, которые соединены с резервуаром для очищенной воды. Блочный фильтрующий модуль содержит вертикальные стойки с горизонтально расположенными направляющими, на которых установлены очистные блоки, снабженные элементами в виде колес (роликов) для перемещения по направляющим и механизмами в виде пружин для передачи блокам вибрации, при этом пружины установлены по углам или по середине стороны очистных блоков.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена схема сооружения очистки сточных вод, на фиг.2 - блочный фильтрующий модуль, на фиг.3, 4 - представлены варианты установки механизмов, передающих вибрацию очистным блокам.
Предлагаемое сооружение содержит (см. фиг.1) приемную камеру 1, инжектор - 2, установленный на всасывающем трубопроводе перекачивающего насоса - 3, который через перекачивающий трубопровод соединен с окислительной камерой - 4, имеющей входную и выходную задвижки для впуска и выпуска сточной воды (на чертеже не показаны). Сооружение содержит фильтрующее устройство 5, которое соединено с камерой 4 через распределительную систему 6 и с резервуаром-накопителем для очищенной воды 7, а система 8 - отбора осадка, врезанная перед инжектором, соединяет резервуар - накопитель с окислительной камерой 4.
Фильтрующее устройство 5 представляет собой блочный модуль 9 (см. фиг.2) или группу модулей (на чертеже не показано).
Блочный модуль 9 (фиг.2) включает вертикальные стойки 10, на которых горизонтально расположены направляющие 11 с установленными на них с расстояниями между ними очистными блоками 12 и представляющими собой корпус 13 (см. фиг.3, 4) с ручкой 14 и дырчатым дном (на чертеже не показано).
Корпус 13 заполнен фильтрующим материалом 15, предназначенным для определенного вида очистки в зависимости от состава загрязнений сточных вод. Фильтрующим материалом, предназначенным для механической очистки, заполняют корпуса очистных блоков, расположенных в верхних рядах блочного модуля 9, а в его нижних рядах расположены очистные блоки с фильтрующим материалом для биологической очистки. Очистные блоки 12 снабжены элементами в виде колес (роликов) 16 (см. фиг.3) для перемещения блоков в горизонтальном направлении по направляющим 11 для осмотра блоков и перезагрузки фильтрующего материала. Для ликвидации возможных залежей и уплотнений фильтрующего материала путем сообщения колебательных движений очистным блокам от ручного механического или электрического привода (на чертеже не показано) очистные блоки снабжены механизмами в виде пружин 17, передающих вибрацию блокам 12. Пружины 17 установлены по середине стороны очистных блоков (фиг.3) или по углам (фиг.4).
Предлагаемое сооружение для очистки воды работает следующим образом.
Сточная вода самотеком или под напором поступает в приемную камеру 1, которая выполняет также функцию усреднителя. Усредненная сточная вода, содержащая загрязнения различного происхождения, практически не содержит растворенного кислорода. Установленный на всасывающем трубопроводе перекачивающего насоса инжектор 2 интенсивно подсасывает воздух из атмосферы, в результате чего происходит насыщение воды пузырьками воздуха, создающего водовоздушную смесь с концентрацией растворенного кислорода от 15 до 25 мг/л в зависимости от количества загрязняющих веществ в сточной воде и вида установленного инжектора. Чем выше концентрация загрязняющих веществ, тем выше должно быть кислородонасыщение. Насыщенная кислородом вода подается в окислительную камеру 4, и затем, проходя по высоте окислительной камеры, окисляя легкоокисляемые загрязняющие вещества и стабилизируя ее, после чего вода поступает в распределительную систему 6 фильтрующего устройства 5. Размеры окислительной камеры 4 зависят от гидравлического режима сточных вод и количества загрязняющих веществ. За время пока вода находится в окислительной камере 4 в ней, насыщенной растворенным кислородом, происходит окисление легкоокисляемых органических загрязняющих веществ, в результате чего разрушается 50 и более процентов загрязняющих веществ в зависимости от доли их органической составляющей, так практически полностью теряют жизнеспособность яйца гельминтов за счет разрыва и оболочки. Из окислительной камеры 4, по мере заполняемости водой через распределительную систему 6 (верхнюю задвижку), вода подается в фильтрующее устройство 5, путем разбрызгивания ее по поверхности фильтрующего материала 15 очистного блока 12, установленного в верхнем ряду блочного фильтрующего модуля 9; вода, пройдя этот блок, поступает в блок, расположенный следующем ряду, и так далее - до самого нижнего ряда очистных блоков, после которых вода поступает в резервуар для очищенной воды 7.
Разные блоки в фильтрующем модуле загружены фильтрующими материалами различного назначения. Так для механического фильтрования может быть использован (щебень, гравий, керамзит и т.п.) материал, которым загружают очистные блоки, устанавливаемые в верхних рядах фильтрующего модуля. Для сорбции или ионообмена в качестве фильтрующего материала используют сорбенты (активированный уголь) или ионообменные смолы. В блоках, установленных в нижних рядах фильтрующего модуля, осуществляют биологическую очистку за счет контакта протекающей сточной воды с микропленкой, нарастающей на несущем элементе (загрузочном материале).
Очистные блоки в фильтрующем модуле могут быть загружены различными фильтрующими материалами, позволяющими использовать взаимодополняющие методы очистки, что также повышает качество очистки воды. В зависимости от установленных потребителем требований вода может доочищаться на дополнительно введенном очистном блоке с загрузкой (фильтрующим материалом), обеспечивающей необходимые концентрации, что также повышает качество воды. На качество очистки воды влияет предварительное насыщение сточной воды растворенным кислородом, что создает кроме этого, возможность (как уже говорилось выше) удалить органические загрязнения и обеспечить воде стабильные свойства. Такая вода не подвержена загниванию. Пространство между соседними очистными блоками фильтрующего устройства является аэрационным пространством, вода при прохождении которого дополнительно обогащается кислородом, что также повышает качество очистки воды.
Биологическая пленка (фильтрующий биологический материал), нарастающая на несущем элементе (загрузочном материале), формируется в зависимости количественному и качественному составу загрязнений сточных вод. Вода, фильтруясь, проходит один за другим очистные блоки, в результате постепенно снижается количество загрязнений в ней, что приводит к постепенному снижению нарастания массы биологической пленки на несущем элементе от одного очистного блока к другому. Поэтому на последнем очистном блоке нарастает минимальное количество биологической пленки, которая практически не смывается и не образует отходов. Осевшая со временем в резервуаре чистой воды биологическая масса, по мере образования передается по отводящей системе 8 (фиг.1), врезанной перед инжектором, на последующую очистку совместно с входящей сточной водой. В итоге не требуется дополнительных площадей под складирование отходов и отпадает необходимость во вторичном отстойнике. Вода дозируется на фильтрующее устройство в постоянном режиме, поэтому исключается из состава сооружений дозатор. Все это делает сооружение менее громоздким, упрощает конструкцию сооружения. Данная конструкция сооружения для очистки сточных вод дает возможность увеличивать производительность, поскольку фильтрующее устройство может быть смонтировано из нескольких блочных фильтрующих модулей. При этом объем окислительной камеры и диаметры подводящих и отводящих трубопроводов рассчитывают с учетом производительности очистных сооружений.
Предлагаемое сооружение для очистки сточных вод удобно в эксплуатации, обслуживании. Очистные блоки, расположенные на горизонтальных направляющих снабжены элементами в виде колес (роликов) для перемещения блоков по направляющим, что создает удобство в обслуживании при замене фильтрующего материала и блока в целом. Снабжение очистных блоков механизмами, передающими им вибрацию, также создает удобство в обслуживании, т.к. позволяет осуществлять встряхивание фильтрующего материала в случае ликвидации залежей и уплотнений его, что дает возможность обойтись без замены фильтрующего материала, не нарушая качества очистки.
Предлагаемая конструкция фильтрующего устройства не требует длительного процесса монтажа оборудования и проведения пуско-наладочных работ, т.к. это фильтрующее устройство монтируется из готовых очистных блоков с фильтрующим материалом, которые устанавливают на горизонтально расположенных направляющих, закрепленных на вертикальных стойках.