УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ВОЗДУШНЫХ ВЫБРОСОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к животноводству и растениеводству защищенного грунта, а именно к подготовке (очистке) и использованию стоков доильных залов и воздушных выбросов животноводческих комплексов в защищенном грунте с получением зеленой биомассы, а также для удобрения почвы.
Известно устройство для очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений (патент РФ №2179158, C02F 3/32, C05F 7/00), содержащее емкости для выращивания растений, воздушный насос, систему трубопроводов для отвода загрязненного воздуха и сточных вод, элементы освещения. Емкости для выращивания растений расположены ярусами на стенках корпуса и имеют наклонные в сторону стенок корпуса днища со светоотражающими наружными поверхностями, причем элементы освещения выполнены в виде ламп, которые расположены по центру корпуса между рядами ярусов емкостей.
Недостатком данного устройства является наличие в стоках большого количества микробиологических загрязнений, грибков, бактерий, яиц гельминтов и др. Все эти бактериологические и микробиологические организмы могут передаваться через корм животным, что отрицательно сказывается на здоровье животного.
Недостаток в том, что вода, подаваемая в емкости для выращивания растений, не подогревается, в связи, с чем отрицательно действует на рост и развитие растений.
Недостатками данного устройства являются невозможность корректировки химического состава сточных вод по питательным веществам, что является важным при использовании стоков в орошаемом земледелии.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству относится устройство для очистки сточных вод (Патент РФ №2006488 C02F/12) снабженное присоединенной через задвижку к напорному коллектору насосной станции подающей трубой и вертикальными направляющими трубами с расположенными в их верхней части эжекторами, нижние концы направляющих труб расположены на неодинаковой высоте над днищем корпуса аэротенка, которое выполнено под углом к плоскости горизонта, установка снабжена питающей трубой, изогнутой по периметру корпуса аэротенка с отверстиями для слива стоков, отстойником с баком-успокоителем, соединительным трубопроводом между верхней частью аэротенка и баком-успокоителем и присоединенным к соединительному трубопроводу рециркуляционным трубопроводом с задвижкой и струйным аэратором на его конце, установка снабжена устройством автоматического управления с блоком управления задвижками, установленными в отстойнике датчиками температуры воды и уровня отложений ила, выходы которых соединены с устройством управления, соединительный трубопровод снабжен участком прозрачной трубы с источником света и фотодатчиком, выход которого соединен с устройством управления, трубопровод подачи очищенной воды из отстойника также снабжен участком прозрачной трубы с источником света и селективными датчиками по характерным загрязняющим веществам, выходы которых соединены с устройством управления, насосная станция снабжена дозаторами подачи щелочи в приемную камеру, а также установленными в последней датчиками температуры и рН-метрами, выходы которых соединены с устройством управления, блок управления задвижками снабжен таймерами для поочередного их включения и выключения и управления подачей стоков в напорный коллектор и подающую трубу.
Недостатками данного устройства являются невозможность корректировки химического состава очищенных сточных вод по питательным веществам, что является важным при использовании очищенных стоков в орошаемом земледелии.
Недостатками данного устройства являются неполное обеззараживание очищенных сточных вод.
Задача полезной модели - полное обеззараживание и корректировка химического состава очищенных сточных вод по питательным веществам.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для очистки сточных вод и воздушных выбросов животноводческих комплексов, содержащее аэротенк, насосную станцию с приемной камерой, насосы, систему трубопроводов с запорной арматурой, подающую трубу, отстойники с баками-успокоителями, которые трубопроводами соединены с верхней частью аэротенка, установка снабжена устройством автоматического управления с блоком управления задвижками, датчиками уровня отложений ила, селективными датчиками по характерным загрязняющим веществам, датчиками температуры, и pH-метрами, выходы которых соединены с устройством управления, блок управления задвижками снабжен таймерами для поочередного их включения и выключения. Нижняя часть аэротенка с датчиком уровня ила трубопроводом соединена с центрифугой, к которой присоединены трубопроводы нижних частей отстойников, при этом центрифуга через насос трубопроводами с задвижками соединена со входами отстойников с датчиками уровня, при этом выход из верхней части аэротенка через насос, селективные датчики и расходомер трубопроводом соединен со входом емкости обработки, второй вход которой трубопроводом с насосом и расходомером соединен с емкостью с анолитом, второй вход последней трубопроводом соединен с первым выходом установки электроактивации, второй выход последней трубопроводом соединен с емкостью с католитом, выход которой трубопроводом с насосом подсоединен к первому входу первого реле переключения потока жидкости, ко второму входу которого подсоединена трубопроводом с насосом емкость обработки, в которой установлена мешалка и датчики концентрации питательных веществ, а выход первого реле переключения потока жидкости соединен трубопроводом с первым входом второго реле переключения потока жидкости, второй вход которого трубопроводом с насосом соединен с емкостью с водой, при этом первый выход второго реле переключения потока жидкости трубопроводом соединен со входом третьего реле переключения потока жидкости, а второй выход второго реле переключения потока жидкости соединен с трубопроводами с инжекторами, которые трубопроводами соединены со своими маточными растворами и со входом смесительной емкости с датчиком pH, куда также трубопроводом через инжектор присоединена, как емкость с кислотой/ щелочью, так и трубопровод со вторым входом третьего реле переключения потока жидкости, а выход смесительной емкости трубопроводом с насосом соединен со вторым входом третьего реле переключения потока жидкости, выход которого через сетчатый фильтр, датчик температуры, нагревательное устройство, расходомер трубопроводом соединен с первым входом четвертого реле переключения потока жидкости, второй вход которого трубопроводом соединен через расходомер, фильтр очистки от пыли, нагревательное устройство с первым выходом пятого реле переключения потока жидкости, на вход, которого присоединен вытяжной вентилятор, а к его второму выходу присоединен трубопровод удаления вентиляционных выбросов, при этом выход четвертого реле переключения потока жидкости трубопроводом соединен с секциями подкормки растений, в которых установлены датчики влажности почвы.
Новые существенные признаки:
1. Нижняя часть аэротенка с датчиком уровня ила трубопроводом соединена с центрифугой, к которой присоединены трубопроводы нижних частей отстойников.
2. Центрифуга через насос трубопроводами с задвижками соединена со входами отстойников с датчиками уровня.
3. Выход из верхней части аэротенка через насос, селективные датчики и расходомер трубопроводом соединен со входом емкости обработки.
4. Второй вход емкости обработки трубопроводом с насосом и расходомером соединен с емкостью с анолитом.
5. Второй вход емкости с анолитом трубопроводом соединен с первым выходом установки электроактивации, второй выход последней трубопроводом соединен с емкостью с католитом.
6. Выход емкости с католитом трубопроводом с насосом подсоединен к первому входу первого реле переключения потока жидкости, ко второму входу которого подсоединена трубопроводом с насосом емкость обработки, в которой установлена мешалка и датчики концентрации питательных веществ, а выход первого реле переключения потока жидкости соединен трубопроводом с первым входом второго реле переключения потока жидкости.
7. Второй вход второго реле переключения потока жидкости трубопроводом с насосом соединен с емкостью с водой.
8. Первый выход второго реле переключения потока жидкости трубопроводом соединен со входом третьего реле переключения потока жидкости, а второй выход второго реле переключения потока жидкости соединен с трубопроводами с инжекторами, которые трубопроводами соединены со своими маточными растворами и со входом смесительной емкости с датчиком pH.
9. В смесительную емкость трубопроводом через инжектор присоединена, как емкость с кислотой/щелочью, так и трубопровод со вторым входом третьего реле переключения потока жидкости.
10. Выход смесительной емкости трубопроводом с насосом соединен со вторым входом третьего реле переключения потока жидкости, выход которого через сетчатый фильтр, датчик температуры, нагревательное устройство, расходомер трубопроводом соединен с первым входом четвертого реле переключения потока жидкости.
11. Второй вход четвертого реле переключения потока жидкости трубопроводом соединен через расходомер, фильтр очистки от пыли, нагревательное устройство с первым выходом пятого реле переключения потока жидкости, на вход, которого присоединен вытяжной вентилятор.
12. Ко второму выходу пятого реле переключения потока жидкости присоединен трубопровод удаления вентиляционных выбросов.
13. Выход четвертого реле переключения потока жидкости трубопроводом соединен с секциями подкормки растений, в которых установлены датчики влажности почвы.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
3
4
2
5
2
2
3
Технический результат достигается за счет того, что на последнем этапе биологической очистки в обрабатываемые сточные воды вводят сильный по своим дезинфицирующим свойствам и экологически безопасный электрохимически активированный раствор - анолит, который получается после прохождения солевого раствора через установку электроактивации. После чего анолит тщательно перемешивается со сточными водами и выдерживается до полного обеззараживания, а уже затем производят контроль содержания в стоках основных элементов питания (азота в форме NO и NH, фосфора - РО, калия - KO, кальция - CaO, магния - MgO и железа - FeO и др.) и направляют на корректировку химического состава.
При недостатке одного из элементов минерального питания производят корректировку внесением дополнительно минеральных удобрений или же, при высокой концентрации одного из элементов в стоке, разбавляют водой до требуемого параметра.
Устройство позволяет обеспечить полное круглогодичное использование стоков доильных залов молочных ферм и вентиляционных выбросов животноводческих помещений в замкнутом цикле предприятия, и, как следствие, способствует снижению загрязнения окружающей среды вокруг животноводческих ферм.
На фиг. изображена функциональная схема устройства для очистки стоков доильных залов и воздушных выбросов животноводческих комплексов.
Устройство для очистки стоков доильных залов и воздушных выбросов животноводческих комплексов содержит доильный зал фермы 1, сливной коллектор 2, приемный резервуар 3 навозосодержащих стоков с датчиком уровня 4, который соединен через насосную станцию с мешалкой 5 и задвижки 6, 7, 8, 9 с отстойниками 10, 11, 12, в которых установлены датчики уровня 13, 14, 15 и датчики уровня ила 16, 17, 18. Верхние части отстойников 10, 11, 12 через свои задвижки 19, 20, 21 соответственно и насос 22 соединены трубопроводом с верхней частью аэротенка 23. Нижняя часть аэротенка 23, в которой расположен датчик уровня ила 24, трубопроводом соединена с центрифугой 25, к которой присоединены трубопроводы нижних частей отстойников 10, 11, 12. Кроме того, центрифуга 25 трубопроводами через насос 26 и задвижки 27, 7, 8, 9 соединена со входами отстойников 10, 11, 12.
Верхняя часть аэротенка 23 через насос 28, селективные датчики 29 и расходомер 30 трубопроводом соединена со входом емкости обработки 31, второй вход которой трубопроводом с насосом 32 и расходомером 33 соединен с емкостью с анолитом 34. Второй вход емкости с анолитом 34 трубопроводом соединен с первым выходом установки электроактивации 35, второй выход которой трубопроводом соединен с емкостью с католитом 36. Выход емкости с католитом 36 трубопроводом с насосом 37 подсоединен к первому входу первого реле переключения потока жидкости 38, ко второму входу которого подсоединена трубопроводом с насосом 39 емкость обработки 31, в которой установлена мешалка 40 и датчики концентрации питательных веществ 41. Кроме того, выход первого реле переключения потока жидкости 38 соединен трубопроводом с первым входом второго реле переключения потока жидкости 42, второй вход которого трубопроводом с насосом 43 соединен с емкостью с водой 44. Первый выход второго реле переключения потока жидкости 42 трубопроводом соединен со входом третьего реле переключения потока жидкости 45, а второй выход второго реле переключения потока жидкости 42 соединен с трубопроводами с инжекторами 46, 47, 48, которые трубопроводами соединены со своими маточными растворами 49, 50, 51 и со входом смесительной емкости 52 с датчиком pH 53, куда также трубопроводом через инжектор 54 присоединена, как емкость с кислотой/щелочью 55, так и трубопровод со вторым входом третьего реле переключения потока жидкости 45. Выход смесительной емкости 52 трубопроводом с насосом 56 соединен со вторым входом третьего реле переключения потока жидкости 45, выход которого через сетчатый фильтр 57, датчик температуры 58, нагревательное устройство 59, расходомер 60 трубопроводом соединен с первым входом четвертого реле переключения потока жидкости 61, второй вход которого трубопроводом соединен через расходомер 62, фильтр очистки от пыли 63, нагревательное устройство 64 с первым выходом пятого реле переключения потока жидкости 65, на второй вход которого присоединен вытяжной вентилятор 66, а к его выходу присоединен трубопровод удаления вентиляционных выбросов на площадки компостирования 67, при этом выход четвертого реле переключения потока жидкости 61 трубопроводом соединен с секциями подкормки растений 68, в которых установлены датчики влажности почвы 69.
Блок управления 70 электрически связан: с датчиками уровня 4, 13, 14, 15, уровня ила 16, 17, 18, 24, с селективными датчиками 29, концентрации питательных веществ 41, pH 53, температуры 58, влажности почвы 69; насосами 5, 22, 26, 28, 32, 37, 39, 43, 56; задвижками 6, 7, 8, 9, 19, 20, 21, 27, реле переключения потока жидкости 38, 42, 45, 61, 65; расходомерами 30, 33, 60, 62; центрифугой 25; установкой электроактивации 35; мешалкой 40, инжекторами 46, 47, 48, 54; нагревательными устройствами 59, 64 и вытяжным вентилятором 66.
Устройство для очистки стоков доильных залов и воздушных выбросов животноводческих комплексов работает следующим образом:
Стоки из доильного зала фермы 1 по сливному коллектору 2 самотеком поступают в приемный резервуар 3, который служит для их накопления и временного хранения. В приемном резервуаре 3 расположен датчик уровня 4, который контролирует уровень поступающих в них сточных вод. Затем при помощи насосной станции с мешалкой 5, расположенные в приемном резервуаре 3 стоки, перекачиваются в отстойники 10, 11, 12, где происходит осаждение взвешенных веществ и удаление жировых включений. Когда уровень животноводческих стоков в первом отстойнике 10 достигнет верхнего предельного значения, от датчика уровня 13 на блок управления 70 поступает сигнал о закрытии задвижки 7 в первом отстойнике 10 и открытие в следующих 11, 12. Объем отстойников должен обеспечивать кратковременное хранение стоков в течение 6-ти суток, что соответствует инкубационному периоду инфекционных болезней. По истечении 6 суток, при благополучии комплекса по инфекционным заболеваниям, осветленную часть стоков из отстойников 10, 11, 12 насосом 22, связанным с блоком управления 70, который задает время его работы, перекачивают на биологическую обработку в аэротенк 23 для дезодорации и стабилизации. В отстойниках 10, 11, 12 и аэротенке 23 расположены датчики уровня ила 16, 17, 18 и 24, которые позволяют следить за уровнем отложения. Осадок, образовавшийся в отстойниках 10, 11, 12 и аэротенке 23, поступает на центрифугу 25 для обезвоживания и дальнейшего компостирования на площадке 67. Обезвоженная при этом жидкость с осветленными стоками подается насосом 26 по рециркуляционным трубопроводам обратно в отстойники 10, 11, 12.
Из аэротенка 23 сточные воды насосом 28 по трубопроводу, в котором расположены селективные датчики 29 по наиболее характерным загрязняющим веществам, поступают в емкость обработки 31. Показания селективных датчиков 29 и количество поступивших сточных вод, которое контролируется расходомером 30, поступают в блок управления 70. На основании этих данных блок управления 70 задает количество дезинфицирующего электрохимически активированного раствора - анолита 34, который получается после прохождения солевого раствора через установку электроактивации 35. При помощи насоса 32 заданное количество анолита, регулируемое расходомером 33, поступает в емкость обработки 31, после чего перемешивается со стоками мешалкой 40 и выдерживается требуемое время. При электроактивации образуется католит 36, который может отдельно подаваться в теплицу для полива или смешиваться как с обеззараженными стоками, так и водой, а затем направляться в узел корректировки химического состава.
В обработанных и обеззараженных стоках датчиками 41 замеряется концентрация питательных веществ и сравнивается с нормативными, в случае расхождения показателей концентраций стоки направляются в узел корректировки химического состава.
Из-за химической несовместимости различных компонентов раствор минеральных удобрений готовится поэтапно, с поочередным растворением отдельных составляющих. В зависимости от сложности химического состава в стоки или поливную воду добавляют от 1 до 10 компонентов. Каждый компонент, в свою очередь, представляет собой концентрированный раствор минеральных солей, приготовленный по определенному рецепту (маточные растворы 49, 50, 51). Для получения оптимальной для растений кислотности добавляется кислота/щелочь 55.
Принцип работы узла корректировки химического состава заключается в следующем. Навозосодержащие стоки после обеззараживания при необходимости смешиваются с водой и питающими насосами 39 и/или 43 подаются в узел корректировки химического состава. Второе реле переключения потока жидкости 42 пропускает обеззараженные стоки, воду, католит или полученную из них смесь их к инжекторам 46, 47, 48, которые добавляют соответственно маточные растворы 49, 50, 51. Инжекторы 46, 47, 48 за счет управляемого перепада давлений обеспечивают всасывание маточных растворов из емкостей 49, 50, 51.
Далее полученные растворы поступают в смесительную емкость 52, где происходит их взаимное смешивание.
Из смесительной емкости 52 насос 56 на основании датчиков влажности почвы 69 подает с необходимым напором питательный раствор или поливную воду к секциям полива 68 в теплицу. При этом питательный раствор проходит через сетчатый фильтр 57, что необходимо для исключения засорения системы полива и нагревательное устройство 59 для поддержания оптимальной температуры для полива на основании датчика температуры 58. Для лучшего смешивания часть питательного раствора после насоса 56 отбирается в рецикл через смесительную емкость 52, насос 56 и инжектор 54. Здесь же происходит добавление при необходимости нужного количества кислоты/щелочи 55 в питательный раствор с помощью инжектора 54.
Если необходимо осуществить полив растений чистой водой, то открываются во втором реле переключения потока жидкости 42 второй вход и первый выход, а так же первые входы третьего и четвертого реле переключения потока жидкости 45 и 61. Включение секционных задвижек и реле переключения потоков жидкости в системе полива синхронизировано с работой узла корректировки химического состава.
Вентиляционные выбросы с помощью вытяжного вентилятора 66 по воздуховодам расположенным в нижней части животноводческого помещения подают к секциям подкормки растений 68 по тем же трубопроводам, что и обеззараженные сточные воды. В периоды между культурооборотами и поливами, а также в ночное время выбросы подаются трубопроводом на площадки компостирования 67 для приготовления субстратов из органических материалов. В результате подкормки вентиляционными выбросами в теплице происходит осушение почвы, при достижении нижней границы заданной влажности система переключается на полив. Когда температура вентиляционных выбросов ниже требуемой для оптимального роста растений подключают нагревательное устройство 64 и регулируют температуру подаваемого воздуха в почву на уровне оптимальной для растений. Для очистки поступающих из животноводческого помещения в теплицу вентиляционных выбросов от пыли установлен фильтр 63, находящийся в воздуховоде между животноводческим помещением и теплицей. Количество подаваемых вентиляционных выбросов из животноводческого помещения в теплицу регулируется с помощью расходомера 62.
Вся система включается и выключается по программе заложенной в блоке управления 70 на основании показаний расходомеров 30, 33, 60, 62 и датчиков 4, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 29, 41, 53, 58, 69. В блоке управления 70 задаются: режимы подкормок растений, требуемая влажность субстрата, концентрация питательных веществ, температуры, pH, уровень показателей, предъявляемых к удобрениям органическим на основе отходов животноводства, время работы насоса 22 и мешалки 40.