УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Данная полезная модель относится к биологической очистке городских и промышленных сточных вод активным илом при интенсивной аэрации сжатым воздухом.
Широко известны устройства для биологической очистки сточной воды, в которых используются аэротенки с впуском сточной воды и активного ила, а также средства для циркуляции иловой смеси в аэротенке и аэраторы для насыщения иловой смеси кислородом воздуха.
Известно устройство для биологической очистки сточных вод, включающее коридорный аэротенк с сосредоточенным впуском сточной воды и возвратного активного ила, с системой пневматической аэрации сточной воды, насосы с электродвигателями для рециркуляции иловой смеси (см. патент США №2465658, НКИ 210-5,1949 г.).
В этом устройстве несколько насосов с двигателями, расположенными по длине аэротенка, перекачивают иловую смесь из мест, расположенных ниже по течению потока жидкости, в места, расположенные выше по течению потоку жидкости, в результате чего образуются несколько зон очистки сточных вод по длине аэротенка.
Однако, у этого устройства работа насосов требует значительной дополнительной энергии для управления процессом очистки сточных вод. Необходима большая протяженность аэротенка для перемешивания иловой смеси. Кроме того, перекачивание иловой смеси в начале потока (где загрязнения уже сорбировались на хлопьях активного ила, а процесс окисления этих загрязнений только начинается) в более загрязненные участки, расположенные выше по течению потока, создает неблагоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила.
Известно также, что для отделения активного ила от очищаемой в аэротенке сточной воды последнюю направляют во вторичные отстойники, располагаемые отдельно от аэротенков или сблокированные с ними. Однако, вторичные отстойники могут эффективно отделять ил при концентрациях в иловой смеси активного ила, равной порядка 2-3 г/л.
В настоящее время для более эффективного ведения процесса биологической очистки концентрацию иловой смеси повышают до 6-8 г/л.
В устройстве по авт. свид. СССР №170418, МКИ C02L 1/02, 1960 г. сточные воды после первичных отстойников, где они частично освобождаются от взвешенных веществ, поступают в аэротенк, где аэрируются некоторое время в смеси с активным илом. Пройдя аэротенк, очищенные сточные воды поступают во вторичные отстойники, где отделяют от них активный ил отстаиванием. Далее активный ил центрифугируют и фугат, содержащий активный ил, возвращают для повторного использования в процессе.
Недостатком этого устройства является низкая степень очистки, длительность процесса, что увеличивает капитальные затраты на строительство очистных сооружений, а возврат активного ила усложняет технологическую схему и создает неблагоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила.
Известно устройство для биологической очистки сточных вод, представляющее собой аэротенк с поверхностными аэраторами и встроенными флотаторами. В этих устройствах за счет флотации активный ил поднимается к поверхности воды в аэротенке, откуда его удаляют и частично рециркулируют под действием поверхностных аэраторов. В этом изобретении для удаления активного ила с поверхности воды применяют скребки или он самотеком отводится через сборные лотки (авт. свид. СССР №548574, МКИ С02С 1/02, 77 г.).
В этом устройстве создаются неблагоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила из-за возмущения свободной поверхности жидкости в аэротенке в процессе удаления активного ила.
Удаление активного ила из системы циркуляции потока иловой смеси в аэротенке снижает эффективность этого устройства.
В изобретении по АС СССР №1361115, МПК C02F 3/12, 87 г. предложено устройство для очистки сточных вод, в котором эффективность процесса очистки осуществляется за счет сохранения массы активного ила, рециркулируемого в аэротенке.
Устройство содержит аэротснк с подводом и отводом сточной воды, отстойник, размещенный в концевой части аэротенка и отделенный от последнего, и вторичный отстойник, причем первый отстойник снабжен эрлифтами и лотком для перекачки активного ила в головную часть аэротенка, и наклоненную перепускную трубу, сообщающую аэротенк с первичным отстойником.
В этом устройстве сточная вода поступает в головную часть аэротенка, где смешивается с возвратным илом, перекачиваемым эрлифтами по лотку из отстойника. Иловая смесь проходит аэротенк и поступает по наклонной трубе в этот отстойник. Очищенная вода из этого отстойника поступает во вторичный отстойник, а активный ил эрлифтами перекачивается в аэротенк
В этом устройстве соблюдены все необходимые условия для жизнедеятельности микроорганизмов. Однако, это устройство обладает низкой производительностью (низким КПД) и несовершенными формами аэраторов и приямка отстойника, что может приводить к налипанию активного ила к дну аэротенка и к поверхностям отстойника и, соответственно, к уменьшению массы активного ила в системе рециркуляции.
Данное техническое решение принимаем в качестве прототипа полезной модели.
Задачей полезной модели является создание устройства для очистки сточных вод, позволяющее значительно интенсифицировать этот процесс, повысить КПД установки, снизить капитальные и эксплуатационные затраты, исключить потери активного ила в системе рециркуляции.
Эта задача решена за счет того, что в устройстве для биологической очистки сточных вод, содержащем корпус аэротенка, патрубок подвода очищаемой воды и патрубок отвода очищенной воды, систему аэрации, которая соединена с источником сжатого воздуха, например, компрессором, отстойник и эрлифты, перекачивающие иловую смесь в начальный участок аэротенка, при этом система аэрации представляет собой трубу-коллектор, проложенную вдоль продольной стены корпуса на некотором расстоянии от дна, к которой присоединены, например, сваркой перфорированные трубки, параллельные между собой и относительно поперечной стены корпуса, а отстойник выполнен в виде прямоугольного короба с коническим приямком и снабжен пневмоворошителем, состоящим из замкнутых перфорированных труб, соединенных с источником сжатого воздуха, причем в приямке отстойника установлена вертикальная труба эрлифта с газожидкостным эжектором, рабочее сопло которого соединено с источником сжатого воздуха, при этом другой конец этой трубы соединен с начальным участком аэротенка.
Другими отличиями предлагаемого устройства являются:
- перфорированные трубки системы аэрации имеют два ряда отверстий, причем отверстия одного ряда размещены относительно отверстий другого ряда в шахматном порядке, и в эти отверстия вставлены штуцера, наклоненные под углом не более 45° к дну аэротенка и отклоненные в разные стороны;
- устройство снабжено вторым аэротенком, который последовательно соединен с первым, и их конструкции аналогичны;
- в случае использования в устройстве одного аэротенка его отстойник соединяется с узлом обеззараживания очищенной воды;
при использовании в устройстве двух последовательно соединенных аэротенков отстойник второго аэротенка соединяется с узлом обеззараживания очищенной воды.
Технический результат - повышение степени очистки сточных вод, снижение затрат на выполнение процесса.
На фиг.1 изображено устройство для биологической очистки сточных вод (вид сверху); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Устройство (фиг.1) содержит корпус 1 аэротенка, патрубок 2 подвода очищаемой воды и патрубок 3 отвода очищенной воды, систему аэрации 4, которая соединена с источником сжатого воздуха 5, например, компрессором, отстойник 6 и эрлифты 7, перекачивающие иловую смесь в начальный участок аэротенка. Система аэрации 4 представляет собой трубу-коллектор 8, проложенную вдоль продольной стены корпуса 1 на некотором расстоянии от дна 9, к которой присоединены, например, сваркой перфорированные трубки 10, параллельные между собой и относительно поперечной стены корпуса. Отстойник 6 выполнен в виде прямоугольного короба 11 с коническим приямком 12. В коробе отстойника установлен пневмоворошитель 13, состоящий из замкнутых перфорированных труб 14, соединенных с источником сжатого воздуха 5. В приямке 12 отстойника 6 установлена вертикальная труба эрлифта 15 с газожидкостным эжектором 16, рабочее сопло которого соединено с источником сжатого воздуха 5. Другой конец этой трубы соединен с начальным участком аэротенка. Перфорированные трубки 10 (фиг.2) системы аэрации 4 имеют два ряда отверстий 17 и 18, причем отверстия одного ряда размещены относительно отверстий другого ряда в шахматном порядке. В эти отверстия вставлены штуцера 19, наклоненные под углом не более 45° к дну аэротенка и отклоненные в разные стороны.
Устройство снабжено вторым аэротенком 20, который последовательно, через лоток отстойника, соединен с первым, и их конструкции аналогичны. Кроме того, отстойник второго аэротенка соединен с узлом обеззараживания 21 очищенной воды.
На входе в аэротенк установлен сетчатый фильтр 22 (фиг.1).
Работает устройство следующим образом.
Исходная сточная вода, подлежащая очистке, в начале проходит сетчатый фильтр 22, в котором вода освобождается от крупных агломератов, а затем непрерывно поступает в корпус аэротенка 1, в котором она смешивается с активным илом. Одновременно в систему аэрации 4 по трубе-коллектору 8 подается сжатый воздух от источника 5. Воздух, выходя под напором, из отверстий 17 и 18 штуцеров 19 обеспечивает интенсивную очистку сточной воды за счет перемешивания ее с активным илом, в результате образующейся иловой смеси, непрерывно движущейся в направлении отстойника 6 с последующим. непрерывным перетоком из корпуса 1 в отстойник 6. В отстойнике происходит разделение очищенной воды от активного ила за счет разности плотностей активного ила и очищаемой воды. Перекачка активного ила из отстойника 6 на начальный участок аэротенка осуществляется эрлифтом 15. Проходя по трубе эрлифта, активный ил снизу в верх попадает в начальный участок аэротенка, совместно с потоком поступающих на очистку сточных вод. Смешивается с этой водой, образуя иловую смесь. Далее цикл повторяется. Аналогичный процесс имеет место и во втором аэротенке. В целях исключения залипания ила на стенках приямка отстойников из замкнутых труб 14 пневмоворошителя 13 периодически выходит сжатый воздух, который сдувает активный ил со стен короба 11 в конический приямок 12.
Эффективное 100% транспортирование ила эрлифтами из отстойников осуществляется при высокой скорости движения иловоздушной смеси (1-4 м/с), которая обеспечивается за счет подачи большого количества воздуха на эрлифты. Это позволяет сохранить жизненный цикл микроорганизмов ила за счет достаточного времени нахождения его в системе рециркуляции.
Промышленная применимость
Полезная модель найдет применение во вновь проектируемых очистных сооружениях, которые будут обладать высокой эффективностью и экономической выгодой.