Локальное очистное устройство

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области очистки сточных вод, а именно к локальным очистным устройствам или сооружениям глубокой биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод отдельных жилых строений или группы зданий.
Уровень техники
Известно локальное очистное устройство (патент RU 101705 U1, опубликовано 27.01.2011 г.), содержащее стыкуемые при монтаже установки блок управления и технологический блок, содержащий приемную камеру с мусороулавливающей корзиной, не менее одного блока биологической очистки с установленным в нем пластиковым бионосителем, камеру фильтра с плавающей загрузкой, вторичный отстойник, иловый накопитель и емкость чистой воды, причем закрепление пластикового бионосителя на стенках камеры блоков биологической очистки осуществляют с помощью решеток, взаимодействующих с уголками, приваренными к стенкам камеры.
Недостатком указанного аналога является сравнительно низкая эффективность очистки сточных вод из-за конструктивной особенности и последовательности блоков и камер, в частности из приемной камеры стоки сразу поступают в биофильтр, что резко увеличивает нагрузку на биофильтр и сказывается на его работе по очистки стоков.
Раскрытие полезной модели
Технический результат заключается в повышении эффективности очистки сточных вод, за счет расположения отдельных камер относительно друг друга и наличия дополнительно таких элементов очистки в камерах в частности как мембранный аэрационный элемент, аэробный биореактор с встроенным циркуляционным насосом, который подсоединен к кольцевому рассеивателю, выполненному с возможностью распыления полученной воды от циркуляционного насоса на полимерный биофильтр.
Технический результат достигается заявленным локальным очистным устройством, включающим в однокорпусном исполнении герметичную емкость, выполненную с возможностью присоединения к канализационным магистралям посредством подводящих и отводящих патрубков, причем емкость разделена перегородками с отверстиями на четыре камеры, а именно на септическую камеру первичного отстойника, выполненную с возможностью отделения крупных минеральных примесей, содержащихся в исходной сточной воде, а также взвешенные вещества, нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), причем септическая камера первичного отстойника выполнена с встроенной перегородкой, выполненной с возможностью задерживать и не давать поступать на дальнейшие ступени биологической очистки плавающие на поверхности примеси, при этом септическая камера первичного отстойника подсоединена к камере вторичного отстойника, содержащей мембранный аэрационный элемент, причем камера вторичного отстойника выполнена с возможностью разделения иловой смеси под воздействием сил гравитации, с отводом осветленной сточной воды в третью камеру аэробного биореактора, который содержит циркуляционный насос, подсоединенный к кольцевому рассеивателю, выполненному с возможностью распыления полученной воды от циркуляционного насоса на полимерный биофильтр, который подсоединен к четвертой камере чистой воды, выполненной с возможностью отвода очищенной воды по внешней подсоединенной магистрали.
Согласно полезной модели мембранный аэрационный элемент соединен с дополнительным компрессором, который выполнен с возможностью, посредством нагнетания воздуха в камеру вторичного отстойника, дополнительного ускорения окислительных процессов в камере вторичного отстойника.
Согласно полезной модели циркуляционный насос подключен к питанию через электромеханический таймер, который выполнен с возможностью программирования режимов работы насоса.
Согласно полезной модели на кольцевом рассеивателе установлен регулировочный кран, который выполнен с возможностью изменения интенсивности струй воды.
Согласно полезной модели полимерный биофильтр представляет собой листы 3Д-геомата.
Согласно полезной модели герметичная емкость и перегородки разделяющие камеры выполнены из полиэтилена.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется схемой предпочтительного варианта осуществления заявленного локального очистного устройства.
Осуществление полезной модели
На схеме изображено локальное очистное устройство, включающее в однокорпусном исполнении герметичную емкость, выполненную с возможностью присоединения к канализационным магистралям посредством подводящих и отводящих патрубков, причем емкость разделена перегородками с отверстиями на четыре камеры, а именно на септическую камеру первичного отстойника 1, выполненную с возможностью отделения крупных минеральных примесей, содержащихся в исходной сточной воде, а также взвешенные вещества, нефтепродукты, СПАВ, причем септическая камера первичного отстойника выполнена с встроенной перегородкой (или барьером или отсекателем), выполненной с возможностью задерживать и не давать поступать на дальнейшие ступени биологической очистки плавающие на поверхности примеси, при этом септическая камера первичного отстойника подсоединена к камере вторичного отстойника 2, содержащей мембранный аэрационный элемент 3, причем камера вторичного отстойника 2 выполнена с возможностью разделения иловой смеси под воздействием сил гравитации, с отводом осветленной сточной воды в третью камеру аэробного биореактора 4, который содержит циркуляционный насос 5, подсоединенный к кольцевому рассеивателю 6, выполненному с возможностью распыления полученной воды от циркуляционного насоса 5 на полимерный биофильтр 7, который подсоединен к четвертой камере чистой воды 8, выполненной с возможностью отвода очищенной воды по внешней подсоединенной магистрали.
В частном варианте осуществления заявленного локального очистного устройства мембранный аэрационный элемент соединен с дополнительным компрессором 9, который выполнен с возможностью, посредством нагнетания воздуха в камеру вторичного отстойника 2, дополнительного ускорения окислительных процессов в камере вторичного отстойника 2.
Далее приведен частный вариант реализации заявленного локального очистного устройства которое представляет собой герметичную емкость в однокорпусном исполнении с подводящими и отводящими патрубками для присоединения канализационных магистралей (труб). Емкость разделена перегородками на четыре камеры: первичный отстойник (септическая камера), вторая камера может служить как вторичный отстойник или аэротенк в зависимости от качественного состава сточных вод, третья камера - камера аэробный биореактор и четвертая камера - камера чистой воды. Камеры выполнены с отверстиями в перегородках, через которые протекают сточные воды. На дне второй камеры установлен мембранный аэрационный элемент, который может быть соединен с компрессором, для дополнительного ускорения окислительных процессов в камере. Над камерами установлен биофильтр для дополнительной очистки сточных вод, связанный с камерой биореактора сливными отверстиями, обеспечивающих циркуляцию сточных вод. В камере биореактора установлен погружной насос, который соединен с кольцевым рассеивателем, установленным над биофильтром.
Результатом патентуемого решения является повышение степени очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и возможности переработки локальным очистным устройством более загрязненных сточных вод, отличающихся по качественному составу, приведенному в СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».
Корпус локального очистного устройства может быть изготовлен полностью из полиэтилена низкого давления. Данный материал является наиболее подходящим для эксплуатации локального очистного устройства в климатический условиях России, по сравнению с полипропиленом из которого изготавливают станции очистки аналоги. Недостатком полипропилена является его хрупкость при низких температурах, температура стеклования наступает уже при -20°С. Т.о. изделия из полипропилена могут подвергаться разрушению при низких отрицательных температурах.
Цилиндрические части локального очистного устройства могут быть изготовлены, например, из спиральновитой трубы с толщиной стенки не менее 25 мм. За счет применения полого профиля достигается низкий вес конструкции, высокие физико-механические характеристики и дополнительная термоизоляция.
Дно локального очистного устройства может быть изготовлено, например, из сплошного листа полиэтилена низкого давления с установленными дополнительно ребрами жесткости. Перегородки камер изготовлены также из сплошного листа полиэтилена низкого давления,
Биофильтр локального очистного устройства может быть изготовлен, например, из листов 3D-геомата, толщина каждого листа 20 мм. Сплавленные между собой полимерные нити геомата толщиной 1-2 мм образуют большую площадь для нарастания биопленки, что позволяет сократить объем биофильтра, без потери площади нарастания биопленки. Материал - полипропилен, инертный к воздействию агрессивных сточных вод, за счет чего срок службы биофильтра принимается равным 50 годам.
Аэрационный элемент, размещенный на дне второй камеры может быть изготовлен полностью из полимерных материалов. Каркас и заглушки аэрационного элемента изготовлены из полипропилена. Мембрана аэрационного элемента может быть изготовлена из прочного латекса с прорезанными лазером разрезами, которые позволяют производить мелкодисперсную аэрацию, причем при остановки подачи воздуха разрезы на мембране под действием давления воды закрываются, и сточные воды не поступают в аэрационный элемент.
Принцип работы локального очистного устройства.
Сточные воды первоначально поступают в септическую камеру первичного отстойника 1, в которой отделяются крупные минеральные примеси, содержащиеся в исходной сточной воде, взвешенные вещества, нефтепродукты, СПАВ. За счет промежуточно-установленной перегородки, плавающие на поверхности примеси задерживаются в септической камере первичного отстойника 1 и не поступают на дальнейшие ступени биологической очистки.
Так же в септической камере первичного отстойника 1 происходит гомогенизация сточных вод, а соответственно усреднение качественного состава стоков, что является благоприятным фактором биологических процессов очистки стоков.
Так, например показатель рН стабилизируется в пределах 6,7-7,5, что благоприятно сказывается на содержании аммиака, являющегося токсичным для активного ила (критично при рН более 8 и темпе-ратуре воды более 20 град.).
Кроме этого септическая камера первичного отстойника 1 является своеобразной анаэробной зоной, в которой отсутствует свободный кислород, однако он присутствует в химически связанном виде в форме нитратов. При благоприятных условиях рН, указанных выше, в септической камере происходит активная денитрификация, или снижение нитратов: 6NO3-+5CH3OH=3N2+5CO2+7H2O+6(ОН)-
Из биологических микроорганизмов в септической камере первичного отстойника 1 преобладают микроаэрофилы и факультативные анаэробы.
После этого водно-иловая смесь из септической камеры через систему переливов поступает в камеру вторичного отстойника 2, в котором происходит разделение иловой смеси под воздействием сил гравитации, а осветленная сточная вода отводится в аэробный биореактор 4.
5
При ухудшении качественного состава поступающих сточных вод, особенно при увеличении показателей по БПК и СПАВ. К локально очистному устройству можно в частном варианте осуществления подключить компрессор 9 для нагнетания воздуха в камеру вторичного отстойника 2, т.о. превратив ее в аэротенк. В данном случае после септической камеры первичного отстойника 1 сточные воды, содержащие в основном составе легкоокисляемые органические соединения, поступают в аэротенк, в котором смешиваются с активным илом. В нижнюю часть аэротенка подается воздух по мелкопористым латексным аэраторам.
Так же в аэротенке за счет интенсивной мелкопузырчатой аэрации происходит двухступенчатое преобразование аммиака в составляющие (нитрификация).
После этого водно-иловая смесь поступает в камеру аэробного биореактора 4, откуда с помощью циркуляционного насоса 5 вода подается на кольцевой рассеиватель 6, который распыляет воду на полимерный биофильтр 7. Циркуляционный насос 5 в частном варианте осуществления подключен к питанию через электромеханический таймер, который позволяет спрограммировать работу насоса. В часы пик водопотребления насос программируется на включение каждые 15 мин на 15 мин, в дневное время включение насоса происходит один раз в час на 15 мин, а в ночном режиме насос включается на 15 мин один раз в 1,5 часа. Для регулировки силы распыления воды на кольцевом рассеивателе 6 может быть установлен в частном варианте осуществления регулировочный кран, который позволяет откорректировать интенсивность струй воды, чтобы предотвратить вымывание биопленки из полимерного биофильтра 7. Сточные воды, обогащаясь кислородом из воздуха, подаваемого в полимерный биофильтр 7 через вентиляционный грибок, очищаются биопленкой на полимерном биофильтре 7, сорбируя и окисляя загрязнения, оставшиеся в сточной воде. При этом создаются аноксидные условия, являющиеся благоприятным факторам для развития денитрифицирующих бактерий, аналогично септической камере. Далее вода поступает в камеру чистой воды 8 и часть воды отводится обратно в камеру аэробного биореактора 4.
Очищенная вода сливается в камеру чистой воды 8, из которой отводится по самотечной магистрали, или перекачивается в частном варианте осуществления погружным дренажным насосом 10 со встроенным поплавковым датчиком уровня для автоматизации работы насоса.