УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к установкам биологической очистки бытовых канализационных стоков и может быть использована при очистке стоков отдельно стоящих коттеджей и других жилых зданий.
Известна установки для биологической очистки бытовых сточных вод, содержащая корпус с входным и выходным патрубками и технологическими отсеками в виде приемной камеры, аэротенка, иловой камеры и камеры очищенной сточной воды, оборудованных аэрационной системой с аэраторами и эрлифтами, см. RU №26722, М. кл. A 01 k 63/04, 02 г.
Для этой установки необходимо специальное помещение т.к. она не защищена от воздействия окружающей среды.
Наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели, является установка для биологической очистки сточных вод, содержащая корпус в виде прямоугольной, в плане, емкости с утепленной крышкой, патрубками ввода и вывода сточной воды и пространственно-сопряженными технологическими отсеками в виде приемной камеры, аэротенка, иловой камеры и камеры очищенной сточной воды, оборудованных аэрационной системой с аэраторами и эрлифтами, см., RU №2201405, С 02 F 3/02, 02 г.
Недостатком этой установки является отсутствие вентиляции газового пространства в корпусе установки, что резко снижает эффективность очистки, вследствие отсутствия поступления в обрабатываемую сточную воду свежего кислорода. Кроме того, для подключения к канализационной трубе (с обеспечением самотечного слива стоков) эта установка должна быть размещена или полностью под землей (в соответствующем сооружении), или часть ее корпуса должна возвышаться на дневной поверхности для обеспечения доступа в установку, например, для проведения ремонтных и профилактических работ. Это следует из того, что канализационные трубы закладываются в грунт ниже глубины промерзания грунта и имеют технологический уклон, вследствие чего выходной обрез (слив) этих труб расположен на определенной глубине, что приводит к необходимости в заглублении корпуса для подключения входного патрубка к канализации. В описании к патенту №2201405 отсутствуют сведения о конкретном (относительно уровня дневной поверхности) размещении установки, однако из того, что эта установка снабжена утепленной крышкой, следует, что высота корпуса этой установки должна быть такой, чтобы при заглублении корпуса его верхняя часть с крышкой выступала на дневную поверхность. Это приводит к тому, что часть внутреннего объема корпуса с высотой, равной глубине размещения входного патрубка, не заполняется самотечными стоками и, следовательно, непосредственно не используется при их очистке. Вследствие зависимости высоты корпуса установки от величины заглубления
слива канализационной трубы (подключенной к входному патрубку), корпуса таких установок изготавливаются по индивидуальным проектам, что усложняет их производство и не позволяет создать унифицированный размерный ряд установок с различной производительностью (в зависимости от числа условных потребителей). Также, в этой установке не решена проблема отвода очищенной сточной воды в тех случаях, когда установка размещена на участке с высоким уровнем грунтовых вод, например, в низине и самотечный слив очищенных стоков исключен.
Технической задачей, не решение которой направлена предложенная полезная модель, является создание простой, надежной, экономичной и унифицированной конструкции установки биологической очистки с обеспечением повышения эффективности очистки сточных вод.
Решение указанной задачи обеспечено тем, что установка для биологической очистки сточных вод, содержащая корпус в виде резервуара с крышкой, входным патрубком и пространственно-сопряженными в корпусе, приемной камеры, аэротенка, иловой камеры и камеры очищенной сточной воды, оборудованных аэрационной системой с аэраторами и эрлифтами, согласно полезной модели, корпус выполнен в виде закрытого резервуара с возможностью подземного размещения и снабжен смотровой горловиной для сообщения с дневной поверхностью и обеспечения доступа к камерам, при этом крышка расположена на смотровой горловине и снабжена вентиляционным каналом.
В вариантах выполнения, корпус и смотровая горловина выполнены прямоугольными, в плане; камера очищенной сточной воды дополнительно оборудована насосом для вывода очищенной сточной воды из установки и датчиком уровня с обеспечением включения/выключения насоса по сигналам этого датчика; камера очищенной сточной воды выполнена в виде отсека, расположенного в верхней части приемной камеры со стороны смежного к ней аэротенка и оборудована насосом и датчиком уровня для периодической откачки очищенной сточной воды из установки; датчик уровня очищенной воды выполнен поплавковым; вентиляционный канал в крышке снабжен защитным экраном в виде грибка; корпус выполнен со следующими соотношениями размеров: L=0,32-1,35 Н; В=0,31-1,5 Н; Нг=0,1-0,94 Н, где: L, В, Н и Нг, соответственно длина, ширина, высота корпуса и высота горловины; высота корпуса составляет не более 3.0 м.; длина стороны прямоугольника в поперечном сечении горловины составляет не менее 90 см.; корпус выполнен из листового полимерного материала и снабжен горизонтальными балками - грунтозацепами, расположенными, по крайней мере, на одном уровне по бокам корпуса; нижняя часть корпуса выполнена усиленной из листового полимерного материала, толщина которого больше толщины листового полимерного материала верхней части корпуса; в качестве полимерного материала использован полиэтилен, или пропилен, или винипласт, или другие подобные материалы.
Техническим результатом является повышение эффективности очистки, снижение материало-емкости установки, обеспечение самотечного слива стоков на очистку при любом заглублении слива канализационной трубы и отвод очищенной сточной воды при любом расположении уровня грунтовых вод. Кроме того, значительно сокращена площадь, занимаемая установкой.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на:
- Фиг.1. показан общий (продольный разрез) корпуса; на фиг.2а и 2б - вид в плане вариантов выполнения; на фиг.3-9 внешний вид корпусов различных типов установок.
Установка для биологической очистки сточных вод, содержит прямоугольный, в плане, корпус 1 в виде закрытого резервуара со смотровой горловиной 2, сообщенной с дневной поверхностью. Горловина 2 оборудована крышкой 3 для защиты установки от атмосферных осадков и температурных колебаний. В крышке 3 выполнен вентиляционный канал 4, защищенный экраном 5 в виде грибка. Смотровая горловина 2 выполнена прямоугольной (в плане) и расположена в центральной части верхней стенки корпуса 1 с обеспечением доступа через нее к его внутреннему пространству. Корпус 1 снабжен входным патрубком 6 и разделен перегородками на пространственно-сопряженные технологические отсеки в виде приемной камеры 7, аэротенка 8, иловой камеры 9 и камеры 10 для очищенной сточной воды. Технологические отсеки оборудованы аэрационной системой с аэраторами и эрлифтами (условно не показаны). Камера 10 оборудована насосом 11 и поплавковым датчиком 12 уровня очищенной сточной воды, который включает/выключает насос 11 при изменениях положения уровня сточной воды в этой камере. В варианте выполнения, для улучшения доступа, камера 10 выполнена в виде отсека, расположенного в верхней части приемной камеры 7 со стороны смежного к ней аэротенка 8, см. фиг.1, 2а. Целесообразно, чтобы корпус 1 и горловина 2 были выполнены из листового полимерного материала. При высоте корпуса 1, превышающей 2 м, для компенсации давления грунта и переменной гидростатической нагрузки, возникающей при работе установки, целесообразно, чтобы нижняя часть корпуса была усилена и выполнена из листового полимерного материала с толщиной листов большей, чем толщина листов в верхней части корпуса, при этом листовой полимерный материал может быть усилен за счет корытообразных углублений между вертикальными и горизонтальными выступами, выполненными на одной из поверхностей листа, см. фиг.4-7 (в корпусе эта поверхность листов является наружной). При выполнении корпуса 1 из листового полимерного материала с гладкой поверхностью, целесообразно, чтобы на его боковой поверхности были горизонтально закреплены балки 13,см., фиг.1, 3, 8, расположенные, по крайней мере, на одном уровне и предназначенные для предотвращения «всплывания» корпуса 1 при сезонных колебаниях уровня грунтовых вод. В качестве листового полимерного материала для изготовления корпуса 1 и смотровой горловины 2 (и крышки 3), может быть использован листовой
полиэтилен, или пропилен, или винипласт, или другие подобные материалы. Однако наиболее предпочтительным материалом, является вспененный полипропилен и его вспененные разновидности - трехслойный интегральный, экструзионный, литой, и штампованный полипропилен. Вспененный полипропилен и его разновидности обладает наилучшими показателями для использования его в качестве конструкционного материала. Этот материал химически инертен, обладает повышенной долговечностью, не стареет, хорошо обрабатывается и сваривается, легок и относительно дешев. Выполнение корпуса с смотровой горловиной из листового полимерного материала обеспечивает значительное (до 50 лет) увеличение срока службы установки.
В рабочем положении корпус 1 расположен под землей и сообщен с дневной поверхностью посредством смотровой горловины 2, устье которой с крышкой 3 расположено на дневной поверхности.
Величина заглубления корпуса 1 определяется с учетом величины заглубления слива канализационной трубы 14 и высоты технологических отсеков, т.е. днище корпуса 1 должно всегда быть ниже слива канализационной трубы, на высоту технологических отсеков и высоту газового пространства над отсеками, что обеспечивает возможность полного заполнения самотечными стоками приемной камеры 7 с максимальным использованием объема корпуса, непосредственно для очистки стоков. При значительных заглублениях сливов канализационных труб 14, целесообразно использовать удлиненные корпуса с усиленной нижней частью, например, типа «TOPAS L», см., например, фиг.4.
1
3
На фиг.1, показана зависимость заглубления корпуса 1 (линиями a-а показано возможное расположение верхних обрезов технологических отсеков) в зависимости от глубины расположения слива канализационной трубы 14; пунктиром показаны канализационные трубы с различным заглублением уровня слива. Практикой установлено, что высота корпуса 1 должна быть не более 3.0 м., т.к. при большей высоте необходимы меры по дополнительному усилению стенок корпуса, что экономически нецелесообразно. Также установлено, что для обеспечения удобного доступа к внутреннему пространству корпуса 1, длина стороны прямоугольника в поперечном сечении горловины 2 должна быть не менее 90 см. При указанной предельной высоте корпуса 1, целесообразно, чтобы корпус 1 имел следующие соотношения размеров: L=0,32-1,35 Н; В=0,31-1,5 Н; Нг=0,1-0,94 Н, где - L, В, Н и Нг, соответственно длина, ширина, высота корпуса и высота горловины. Целесообразно, чтобы высота - Нг смотровой горловины 2 корпуса установок типа «TOPAS» составляла 0,1-0,2 от высоты корпуса - Н, т.к. этот тип установок рассчитан на сравнительно небольшое заглубление. Высота - Нг смотровой горловины 2 корпуса установок типа «TOPAS L» должна составлять Нг=0,16-0,94 Н, т.к. корпуса этого типа установок рассчитаны на относительно большее заглубление. Указанные соотношения размеров обеспечивают оптимальные соотношения площади и высоты корпуса 1 с обеспечением возможности создания унифицированного
размерного ряда установок с различным объемом (и производительностью). При больших или меньших соотношения указанных размеров, корпуса установок будут иметь или высокий и узкий корпус, или широкий и низкий корпус, что одинаково неприемлемо по причине возникновения проблем с обеспечением прочности корпуса. Смотровая горловина 2 может быть выполнена со стандартной высотой, при этом ее высота должна, превышать максимально возможную величину заглубления корпуса 1 на величину, равную высоте наземной части этой горловины. Также возможен вариант выполнения горловины 2 с индивидуальной высотой для каждой установки, составляющих размерный ряд этих установок. Вследствие того, что корпус 1 выполнен полностью заглубляемым, а величина этого заглубления не влияет на размеры (и объем) корпуса 1 и определяет только высоту смотровой горловины 2, необходимый объем корпуса 1 определяется, исходя только из объема пикового сброса сточных вод (от расчетного числа условных потребителей) с последующим выбором (из размерного ряда) установки с подходящей производительностью.
Монтаж установки осуществляется в котлован на утрамбованный подстилающий слой с последующей обсыпкой.
Работа установки осуществляется обычным образом, т.е. при поступлении сточной воды в корпус 1, сточная вода проходит цикл биологической очистки технологических отсеках 7-9 и самотечно поступает в камеру 10, откуда она периодически откачивается насосом 11, например, в ливневую дренажную систему приусадебного участка. Через смотровую горловину 2 осуществляются профилактические осмотр и техническое обслуживание технологического оборудования установки, а также удаляется отработанный ил, при этом, необходимый для работы установки, газообмен осуществляется через вентиляционный канал 4 в крышке 3, которая защищает установку от атмосферных осадков и температурных перепадов окружающей среды. В зависимости от конкретных условий, очищенные стоки или фильтруются в грунте или отводятся на рельеф. При неблагоприятных гидрологических условиях (высоком уровне грунтовых вод) очищенная сточная вода накапливается в камере 10 и по достижению установленного уровня, по сигналу датчика уровня 12 откачивается насосом 11, например, в распределительную сеть фильтрационной траншеи (условно не показаны). В случае низкого расположения уровня грунтовых вод, целесообразно использовать самотечный отвод очищенной сточной. В этом случае самотечный отвод очищенной сточной воды из камеры 10 производится по отводному патрубку, условно показан пунктирной линией е, которой подключен к сливному патрубку 15. Следует отметить, что унифицированные корпуса всех установок типа «TOPAS» оборудуются сливным патрубком 15, который при изготовлении установки заглушается (запаян). Это позволяет унифицировать установки, т.к. конструкция их корпусов не зависит от конкретных гидрогеологических условий и топографии местности, при этом при высоком
уровне грунтовых вод применяется принудительный отвод очищенной воды (как описано выше); при низком уровне - применяется самотечный отвод. При самотечном отводе, камера 10 подключена самотечным трубопроводом е к сливному парубку 15, с которого снимается заглушка (или он распаиваеся), при этом патрубок 15 подключается к дренажной трубе, из которой очищенные стоки или поступают в грунт, или в дренажную систему приусадебного участка.
Особенностью предложенной установки является обеспечение постоянства температуры во внутреннем объеме корпуса 1, независимо от суточных и сезонных колебаний температуры окружающей среды с созданием благоприятных условий для жизнедеятельности организмов, участвующих в процессе биологической очистки.
Предложенная установка (по сравнению с аналогами) имеет значительно меньшую материалоемкость и стоимость, а также более высокое качество очистки, что обусловлено обеспечением необходимого газообмена и стабилизацией температуры вследствие подземного расположения корпуса установки, величина заглубления которого не влияет на его рабочий объем (величина заглубления корпуса влияет только на высоту горловины). Также обеспечивается возможность создания размерного ряда установок с оптимальным рабочим объемом корпуса (исходя только из объема пикового сброса стоков от расчетного числа потребителей), что снижает затраты при эксплуатации. Кроме того, улучшается эстетика приусадебного участка, т.к. выступающая на дневную поверхность часть горловины с крышкой занимает незначительную площадь.
Использование предложенной полезной модели позволяет при минимальных затратах обеспечить эффективную очистку бытовых стоков и улучшить за счет этого экологическую обстановку вокруг дачных, коттеджных и иных отдельно стоящих жилых строений не подключенных к системе централизованной канализации.
Размерный ряд установок биологической очистки сточных вод типа «ТОПАS», в зависимости от количества условных пользователей приведен в таблице 1.
Таблица 1.
Модель корпуса установки
Кол-во условных пользователей
Объем переработки, М<sup>3</sup>/сут.
Габаритные размеры (включая высоту горловины)
L - длина, м
В - ширина, м
Н - высота, м
topAS 5
5
1,0
1,0
1,0
2,4
topAS 5 L
5
1,0
1,0
1,0
3,0
topAS 5 F
5
1,0
1,0
1,0
2,5
topAS 8
8
1,5
1,5
1,0
2,4
topAS 8 L
8
1,5
1,5
1,0
3,0
topAS 10
10
2,0
2,0
1,0
2,4
topAS 10 L
10
2,0
2,0
1,0
3,0
topAS 15
15
3,0
2,0
1,0
2,4
topAS 15 L
15
3,0
2,0
1,0
3,0
topAS 20
20
4,0
2,0
1,5
2,5
topAS 20 L
20
4,0
2,0
1,5
2,91
topAS 30
30
6,0
2,0
2,0
2,5
topAS 30 L
30
6,0
2,0
2,0
2,910
topAS 40
40
7,0
2,0
2,0
3,0
topAS 50
50
9,0
3,0
2,0
3,0
topAS 75
75
12,0
4,0
2,16
3,0
topAS 100
100
16,0
3,0
4,32
3,0
topAS 150
150
24
4,0
4,32
3,0