СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПОСРЕДСТВОМ АКТИВИРОВАННОГО ИЛА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ И АКТИВАЦИОННАЯ ОЧИСТИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
TREATMENT OF EFFLUENTS BY ACTIVATED SLUDGE IN SUSPENDED STATE AND ACTIVATION TREATMENT PLANT TO THIS EFFECT

Область техники, к которой относится изобретение
Биологическая обработка воды промышленных или бытовых сточных вод.
Класс(ы) патента C02F 3/00, C02F 3/12.
Уровень техники
Изобретение касается способа и установки очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от органических веществ и мыла, образующихся в результате жизнедеятельности человека, посредством использования биологической активационной системы с активным илом во взвешенном состоянии, которая используется главным образом для локальных очистных сооружений. В результате работы системы воды очищаются от органических соединений и мыльных растворов, образующихся в результате жизнедеятельности человека. Воды, прошедшие очистку, не имеют запаха. Степень очистки более 98%.
Концентрация загрязнений, мг/л
На входе в установку
На выходе из установки
БПК полн.
245
3-6
взвешенные вещества
220
3-5
азот аммонийных солей (по N)
25
0,55
фосфаты (по P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>).
10
0,5
нитраты (по N)
-
10
нитриты (по N)
-
0,02
ПАВ
8
0,5
Современное состояние техники
При очистке хозяйственно-бытовых сточных вод используется активный ил, который представляет собой смесь различных бактерий и мелких микроорганизмов. Этому илу необходимы для жизни питательные вещества, содержащиеся в сточных водах, он очищает сточные воды посредством потребления питательных веществ. Активационный процесс возможен лишь при непрерывном окислении, которое, как правило, осуществляется посредством нагнетания воздуха в активационный резервуар.
Для очистки сточных вод используются как микроорганизмы, плотно приставшие к основанию различных систем биофильтров и биореакторов, которые смачиваются сточными водами, так и активационные системы с илом во взвешенном состоянии, где хлопья ила перемешиваются со сточными водами и воздухом.
Известные активационные очистительные установки сточных вод с илом во взвешенном состоянии можно разделить на системы с непрерывным протеканием сточных вод через активационные резервуары и на системы с прерывистым протеканием.
В непрерывной системе очистки сточные воды после грубой предварительной очистки вводятся в активационный резервуар и после периода, необходимого, с точки зрения технологии, для очистки, отводятся вместе с активным илом в отдельный вторичный отстойник. В отстойнике происходит осаждение ила, а чистая вода отводится в выпускное отверстие. В системе с прерывистым протеканием сточные воды после грубой предварительной очистки подаются в активационный резервуар либо немедленно, либо перекачиваются из уравнительного резервуара. После очистки вод активационный процесс прерывается, то есть останавливается подача воздуха и перемешивание воды в активационном резервуаре, а после осаждения ила очищенная вода перекачивается или стекает в выпуск. Затем снова наполняется активационный резервуар, и описанный цикл повторяется.
Существенный недостаток вышеописанных очистительных систем сточных вод заключается в том, что установки не способны справиться с залповыми сбросами сточных вод (бассейны, душевые), что приводит к сбросу неочищенных вод.
За прототип взят патент №2162062. Способ очистки сточных вод и установка для осуществления способа. Класс(ы) патента C02F 3/00, C02F 3/12. (сайт http://ru-patent.info/21/60-64/2162062.html).
Недостатки прототипа:
- Установка не может справиться с залповым сбросом воды (спуск бассейна, несколько ванн) без потери очистных характеристик.
- Высокие себестоимость, трудовые затраты.
- Наличие клапанов и воздушных насосов внутри самой установки, что затрудняет обслуживание.
- Очистка от излишков скопившегося ила необходима 1-2 раза в год, но для этого нет специальных устройств.
- Прототип не имеет возможности поверхностной утилизации, в результате чего требует больше внимания и затрат.
Раскрытие изобретения
Вышеуказанные недостатки устраняются с помощью способа очистки хозяйственно-бытовых сточных вод посредством активированного ила во взвешенном состоянии в соответствии с настоящим изобретением, при котором используются два резервуара с разным уровнем сточных вод. Загрязненные хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в 1-й резервуар, где идет активная аэрация сточных вод. Для достижения максимально эффективного перемешивания (эффекта «кипящего слоя») отношение диаметра к высоте по заполненной части первого резервуара водой равно 0,2-0,3 с учетом определенного расхода воздуха. «Кипящий слой» возникает из-за неравной плотности восходящей смеси мелко распыленного воздуха с водой к загрязненной воде. Эффект усиливается поглощением пузырьками воздуха тепловой энергии разложения органики (увеличения объема пузырьков). Из-за неразрывности материи более плотная вода выталкивается к нижней части резервуара, где цикл повторяется вновь. Данный процесс вызывает интенсивное перемешивание загрязненной воды и высокую скорость очистки. Коэффициент эффективного отношения диаметра к высоте определен экспериментально. Расход воздуха - 20-30 литров в минуту. По мере поступления и из-за разности уровня 1-го и 2-го резервуаров, очищенные воды из 1-го резервуара поступают во 2-й. Условно чистые воды бассейнов, ванн, душевых поступают сразу во второй резервуар, где смешиваются с очищенными хозяйственно-бытовыми сточными водами, поступившими из первого резервуара, несущими достаточное для очистки вод бассейнов, ванн, душевых содержание растворенного воздуха и взвеси ила. Условно чистые воды бассейнов, ванн, душевых проходят доочистку при смешивании с очищенными водами, поступившими из первого резервуара. По мере накопления воды из 2-го резервуара удаляются насосом через выпускное отверстие. В 1-ом резервуаре предусмотрен водяной насос для автоматического удаления излишнего ила с задаваемой периодичностью и дыхательный клапан для удаления воздуха, углекислого газа. Для предотвращения замерзания предусмотрена система подогрева трубопроводов между резервуарами и трубопровода, идущего с душевых, ванн, бассейнов. Также в основании входа в трубопровод между первым и вторым резервуарами есть перфорированный фильтр. Материалом служат различные типы пластмасс.
Уникальность заключается:
1. В разделении потока вод на малозагрязненные (бассейнов, душевых, ванн и т.д.) и все остальные.
2. В выведении эффективного отношения диаметра к высоте и расходу воздуха, получение эффекта «кипящего слоя» при определенном эффективном расходе воздуха.
Обзор чертежей
На фиг.1 изображена схема изобретения.
Обозначения чертежа:
1 - первый резервуар
2 - второй резервуар
3 - водяной насос
4 - водяной насос
5 - воздушный насос
6 - входной трубопровод
7 - входной трубопровод
8 - воздуховод
9 - перфорированный фильтр
10 - наклонный трубопровод
11 - илопровод
12 - дыхательный клапан
13 - выпускное отверстие
14 - нагревающийся кабель.
Активационная установка очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в соответствии с фиг.1 состоит из резервуаров 1, 2, водяного насоса удаления излишнего ила 3 и выпуска очищенной воды 4, воздушного насоса 5, воздуховода 8, перфорированного фильтра 9, наклонного трубопровода 10, дыхательного клапана 12, нагревающегося кабеля 14.
Загрязненные хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в установку через входные трубопроводы 6, 7. Причем через входной трубопровод 7 поступают условно чистые воды ванн, бассейнов, душевых, а через входной трубопровод 6 - все остальные хозяйственно-бытовые сточные воды. Уровень воды в резервуаре 2 ниже, чем в резервуаре 1. Данный уровень обеспечивается работой водяного насоса с датчиком уровня 4 и работой по заданной программе. По мере поступления новых порций загрязненной воды в резервуар 1 очищенная вода, через перфорированный фильтр 9 по наклонному трубопроводу 10 поступает в резервуар 2, где смешивается с условно чистой водой. Здесь воды некоторое время отстаиваются. Вода из резервуара 1 несет в себе частички ила и растворенного воздуха, что способствует очистке вод, поступивших в резервуар 2. Трубопроводы 7, 10 снабжены нагревающимися кабелями 14 для предотвращения замерзания в них воды.
Воды, поступившие в резервуар 1, постоянно аэрируются путем нагнетания воздуха по уровень воды воздушным насосом 5 через воздуховод 8, а воды, поступившие в резервуар 2, - отстаиваются. Излишки воздуха и углекислого газа удаляются через дыхательный клапан 12. По мере накопления ила он удаляется водяным насосом 3 по илопроводу 11.
Таким образом, использование заявленного способа очистки хозяйственно-бытовых сточных вод обеспечивает следующие технические результаты:
- Повышение степени очистки сточных вод.
- Повышение скорости очистки сточных вод.
- Снижение материалоемкости и капиталоемкости установки.
- Снижение эксплуатационных затрат.
- Изобретение не нуждается в контроле над концентрацией ила.
- Повышение надежности работы, в том числе в зимний период.
- Достигается максимально возможный безремонтный период.
- Достигается рациональное использование природных ресурсов.
- Не требует дополнительного обслуживания.
- Отсутствие влияния скин-фактора (нарушение фильтрационных характеристик почв), т.к. слив только поверхностный.
Промышленная применимость
Изобретение может быть использовано при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод, в частном хозяйстве, частично решает проблему полива почв, также в любых других объектах, предприятиях в системе жилищно-коммунального хозяйства, и в других случаях, где встает вопрос утилизации хозяйственно-бытовых сточных вод.