КОМПЛЕКТНЫЙ БЛОК ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ КАНАЛИЗАЦИИ ЗАКРЫТОГО ТИПА

Полезная модель относится к устройствам для очистки бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод и может быть использована в коммунальном хозяйстве сел, небольших городов при необходимости доведения качества очищенных сточных вод до нормативов выпуска в водоемы рыбохозяйственного значения, либо может быть использована для технических нужд промышленных предприятий.
Известно использование комплектных блоков очистных станций канализации закрытого типа в виде круглых железобетонных сооружений с двухуровневым расположением реакторов для очистки сточных вод и оборудования, а также вспомогательных помещений очистной станции [1]. Недостатком известной конструкции является несоответствие параметров качества очищенных сточных вод нормативам выпуска их в рыбохозяйственные водоемы.
Наиболее близкой по набору комплектующих процесс очистки сточных вод и переработки осадков является комплкетно-блочная модульная очистная станция [2], включающая резервуары биологической очистки сточных вод сообществами микроорганизмов, прикрепленных на волокнистой ершовой насадке и в составе свободноплавающего активного ила, устройства, обезвоживающие осадки сточных вод, системы коммуникаций для подвода и отвода сточных вод, подачи воздуха, отвода накапливающихся осадков, этажную компоновку резервуаров, оборудования и помещений для работы и пребывания обслуживающего персонала очистной станции, снабжена илоотделителями и илоуплотнителями, воздуходувками, размещенными на нижнем этаже и сообщенными воздухозаборными каналами с вентиляционной камерой, проходящей снизу доверху через все этажи очистной станции и оборудованной поэтажными вентканалами, оборудована вентиляторами, отводящими влажный воздух, отработанный в биореакторах за пределы здания блока через очищающие и обеззараживающие устройства, снабжена биокомпостерами для переработки в биокомпост обезвоженных осадков сточных вод, дозревания и сушки их за счет использования теплоты нагретого в воздуходувках воздуха.
В основу полезной модели поставлены задачи: сокращение длины коммуникаций и энергозатрат на перекачку сточных вод и осадков, уменьшение материалоемкости конструкций блока; улучшение условий для строительства канализационных очистных станций по очередям вследствие наличия в блоке законченного цикла очистки сточных вод и обработки выделенных осадков.
Решаются поставленные задачи тем, что комплектный блок очистной станции канализации закрытого типа, включающий резервуары биологической очистки сточных вод сообществами микроорганизмов, прикрепленных на волокнистой ершовой насадке и в составе свободноплавающего активного ила, устройства, обезвоживающие осадки сточных вод, системы коммуникаций для подвода и отвода сточных вод, подвода воздуха, отвода накапливающихся осадков, снабженный тонкослойными илоотделителями, воздуходувками, оборудованная вентиляторами, отводящими влажный воздух, отработанный в биореакторах за пределы здания блока через очищающие и обеззараживающие устройства, выполнен круглым в плане с взаимным расположением отдельных ступеней биореакторов и оборудования, обеспечивающим минимальные длины коммуникаций по подаче воздуха, подаче и отводу сточных вод, отводу выделенных осадков на обезвоживание и соответствует по производительности кратной или равной первой очереди строительства канализационной очистной станции с законченным циклом глубокой очистки сточных вод и обезвоживания осадков.
Преимущества, которые достигаются, свидетельствуют о том, что задачи, которые решаются, выполнены на изобретательском уровне, поскольку они не вытекают, очевидно, из известных в данной области техники решений и поэтому отвечают критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Предлагаемый «комплектный блок очистной станции канализации закрытого типа» поясняется чертежами (Фиг.1-4), где на Фиг.1 приведена технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков. Фиг.2 - план блока на отметке 0,00; Фиг.3 - блан блока на отметке - 8,0; Фиг.4 - поперечные разрезы технологических емкостей.
Обозначения на чертежах следующие:
1. Комбинированная установка процеживания.
Бункер приема отбросов.
Бункер приема песка.
2. Распределительная камера.
Перфорированная система взмучивания распределительной камеры.
Электрошиберная заслонка.
3. Денитрификатор.
Погружная пропеллерная мешалка.
4. Аэротенк.
Мелкопузырчатая система аэрации.
5. Тонкослойный илоотделитель.
Погружной насос рециркуляции и отвода избыточного активного ила.
6. Ерщово-антрацитовый фильтр (ЕАФ).
Система аэрации ЕАФ.
Ершовая загрузка ЕАФ.
Антрацитовая загрузка ЕАФ.
Дренажная загрузка ЕАФ.
Электрошиберная заслонка ЕАФ.
7. Емкость сбора промывных вод фильтра.
Насос отвода промывных вод.
Система взмучивания резервуара промывных вод.
8. Насос отвода фильтрата.
9. Установка УФ обеззараживания.
10. Резервуар чистой воды (РЧВ).
Погружной насос промывки фильтра
Перфорированная система взмучивания (РЧВ).
11. Воздуходувки основных технологических процессов.
12. Вентилятор отвода влажного отработанного в биореакторах воздуха.
13. Илоуплотнитель.
Насос откачки осадка из илоуплотнителя.
14. Промежуточный бак.
15. Шнековый насос подачи осадка на обезвоживание.
16. Центрифуга.
Бункер.
17. Комплекс приготовления и дозирования раствора коагулянта.
18. Комплекс приготовления и дозирования раствора флокулянта.
19. Комплекс дозирования раствора гипохлорита натрия.
20. Станция измерения БПК5.
21. Станция измерения мутности.
22. Станция измерения азота.
23. Станция измерения фосфора.
24. Узел очистки и обеззараживания воздуха, выпускаемого за пределы здания блока.
25. Цилиндрическая стенка блока.
К1Н - Трубопровод подачи сточных вод на механическую очистку.
К1.1. - Трубопровод узла механической очистки сточных вод.
К1.2. - Трубопровод очищенных сточных вод.
К1.3.Н - Трубопровод очищенных и обеззараженных сточных вод.
K1.4.H - Трубопровод подачи воды на промывку фильтров.
К5.1.Н - Трубопровод рециркуляции активного ила.
К5.2.Н - Трубопровод избыточного активного ила.
К5.3.Н - Трубопровод подачи уплотненного активного ила в промежуточный бак.
K18H - Трубопровод отвода надиловой воды в приемную камеру.
К19Н - Трубопровод подачи уплотненного активного ила на центрифугу.
К20 - Трубопровод отвода фугата в приемную камеру.
Г1 - Воздуховод.
P1 - Трубопровод подачи раствора коагулянта.
Р2 - Трубопровод подачи раствора флокулянта.
Р3 - Трубопровод подачи раствора гипохлорита натрия.
В1 - Водопровод.
Комплектный блок очистной станции канализации закрытого типа размещается внутри цилиндрического корпуса с ограждающей стенкой (25). Внутри блока расположен узел механической очистки с комбинированной установкой (поз.1) процеживания, включающий бункер (1.1) приема отбросов и бункер (1.2) приема песка. Далее сточные воды проходят в распределительную камеру (поз.2), оснащенную перфорированной системой (поз.2.1) взмучивания воды и электрошиберной заслонкой (2.2) и поступают по трубопроводам (К1.1) на узел биологической очистки, который включает 4 шт. резервуаров-денитрификаторов (поз.3), 4 резервуара аэротенков нитрификаторов (поз.4) с встроенными тонкослойными илоотделителями (поз.5). В денитрификаторах (3) массообмен осуществляют погружные пропеллерные мешалки (поз.3.1), а в аэротенках - мелкопузырчатая система аэрации (поз.4.1) сообщенная воздуховодами (поз.Г1) с воздуходувками (поз.11). Из тонкослойных илоотделителей (5) осветленная сточная вода по трубопроводам (К1.2) на ершовоантрацитовые фильтры (поз.6), оснащенные системой аэрации (поз.6.1), ершовой загрузкой (поз.6.2), антрацитовой загрузкой (поз.6.3), дренажной загрузкой (поз.6.4) и электрошиберной заслонкой (поз.6.5), емкостью 7 сбора промывных вод фильтра, насосом (7.1) отвода промывных вод, системой взмучивания емкости (7) промывных вод, насосом (поз.8) отвода фильтра по трубопроводу (К1.2Н) на обеззараживание, трубопроводом (поз.К1.4Н) подачи воды из резервуара чистой воды (поз.10) погружным насосом (10.1) на промывку фильтров. В ершовоантрацитовые фильтры (поз.6) предусмотрена подача по трубопроводу (Р1) раствора коагулянта из комплекса (поз.17) приготовления и дозирования раствора коагулянта.
Из тонкослойного илоотделителя (поз.5) погружным насосом (поз.5.1) предусмотрен возврат по трубопроводу (поз.5.1Н) активного ила в денитрификатор (поз.17), а по трубопроводу (К5.2Н) избыточного активного ила на илоуплотнитель (поз.13). Из илоуплотнителя (поз.13) посредством насоса (поз.13.1) осадок откачивается в промежуточный бак (поз.14) по трубопроводу (поз.К5.3Н), а надиловая вода по трубопроводу (поз.К18Н) возвращается в приемную камеру узла механической очистки сточных вод. Из промежуточного бака (поз.14) по трубопроводу (К19Н) уплотненный активный ил шнековым насосом (поз.15) осадок подается на обезвоживание в центрифугу (поз.16). При этом в промежуточный бак (поз.14) предусмотрена подача по трубопроводу (поз.Р2) раствора флокулянта из комплекса (поз.18) приготовления и дозирования раствора флокулянта. От центрифуги (поз.16) кек выгружается в бункер (поз.16.1), фугат по трубопроводу (поз.К20) отводится в приемную камеру обеззараживания очищенной воды после фильтров (поз.6) производится на установке (поз.9) УФ-обеззараживания, куда сток поступает по трубопроводу (поз.К1.2Н), а отводится очищенный и обеззараженный сток по трубопроводу (поз.К1.3Н) в резервуар (поз.10) чистой воды. Периодически в резервуар (поз.10) чистой воды дозируется по трубопроводу (Р3) раствор гипохлорита натрия, приготовленный в комплексе (поз.19) приготовления и дозирования раствора гипохлорита натрия. Комплектный блок очистной станции канализации оборудован лабораторией контроля качества воды, куда предусмотрена подача по водопроводу (В1) чистой воды. Кроме того, предусмотрен автоматический контроль станций (поз.20) измерения БПК5, станцией (21) измерения мутности, станцией (22) измерения содержания в очищенной воде азота, станцией (23) измерения содержания в воде фосфора. В комплектном блоке очистной станции канализации закрытого типа установлен узел (24) очистки и обеззараживания воздуха выпускаемого посредством вентиляторов (12) за пределы здания блока.
На Фиг.1 представлена технологическая схема очистки сточных вод и обезвоживания осадков. На Фиг.2 показан план блока на нулевой отметке. На Фиг.3 приведен план блока на отметке 8,0. На Фиг.4 показан разрез блока по резервуарам очистки сточных вод.
В технологии очистки предусмотрены следующие технологические процессы.
Механическая очистка.
- Отделение грубых примесей.
- Отделение песка и всплывающих веществ.
Биологическая очистка.
- Денитрификатор.
- Аэротенк - нитрификатор.
- Тонкослойный илоотделитель.
Доочистка.
- Ершово-антрацитовый фильтр.
Обеззараживание.
- Ультрафиолетовое облучение (основное).
- Хлорирование (гипохлоритом натрия - периодическое)
Сточные воды поступают на комплектный блок очистной станции с цилиндрической ограждающей стенкой 25 по напорному коллектору К1Н через узел учета. Далее вода поступает на комбинированное устройство (поз.1) процеживания сточной жидкости RSK-B160-1500-F, состоящее из механической решетки, аэрируемой песколовки и жироловки. На решетке тонкой очистки происходит отделение твердых механических частиц из сточной воды. В шнековом промывочном прессе отсев отмывается, обезвоживается и прессуется. Обработанный отсев выгружается в бункер (поз.1.1). Песок, который не задержался на решетке, оседает в песколовке. Песколовка укомплектована системой аэрации и жироловкой. Песок транспортируется горизонтальным транспортером к транспортеру выгрузки, где песок обезвоживается и выгружается в бункер песка (поз.1.2). Работа песколовки регулируется таймерами.
Отбросы и песок вывозятся в места утилизации с помощью автомобильного транспорта.
После комбинированного устройства процеживания сточных вод по трубопроводу К1.1 очищенная от механических примесей и крупных отбросов сточная жидкость в самотечном режиме поступает в распределительную камеру (поз.2). Для предотвращения оседания взвешенных частиц распределительная камера оборудована перфорированной системой взмучивания (поз.2.1). Взмучивание осуществляется периодически с помощью резервных воздуходувок (поз.11). Распределение сточных вод на четыре параллельно работающие линии технологических емкостей осуществляется с помощью электрифицированных шиберных заслонок (поз.2.2) с водосливами. Каждая линия технологических емкостей состоит из следующих сооружений:
- денитрификатор (поз.3);
- аэротенк - нитрификатор (поз.4);
- тонкослойный илоотделитель (поз.5);
- ершово-антрацитовый фильтр (поз.6);
- емкость чистой воды (поз.7).
Далее приведено описание работы одной линии очистки.
Сточные воды из распределительной камеры (поз.2) изливаются в денитрификатор (поз.3). Денитрификатор работает в режиме «смесителя», в который с помощью погружных насосов рециркуляции (поз.5.1) подается возвратный ил из вторичного отстойника (поз.5). Для перемешивания и поддержания ила во взвешенном состоянии денитрификатор оборудован погружными пропеллерными мешалками (поз.3.1).
Далее иловая смесь поступает в аэротенк - смеситель (поз.4), работающий в режиме «нитрификации». Перемешивание и насыщение иловой смеси кислородом воздуха в аэротенке - смесителе осуществляется с помощью системы трубчатых аэраторов (поз.4.1). Данный вид аэратора относится к мелкопузырчатой системе аэрации. Подача воздуха в систему аэрации аэротенка - смесителя осуществляется по воздуховодам (Г1) центробежными воздуходувками (поз.11).
Иловая смесь из нитрификатора (аэротенк - смеситель) поступает в тонкослойный отстойник (поз.5), где происходит разделение иловой суспензии, на возвратный ил по трубопроводу К5.1Н и осветленную сточную жидкость по трубопроводу К 1.2. Сточная вода подается в пространство между двумя погружными перегородками, направляющими поток воды вниз. Днище отстойника выполнено в виде четырех конусов, каждый из которых соединен с иловой камерой посредством трубопроводов. Для удаления из отстойников осевшего активного ила и создания рециркуляционного контура в системе денитрификатор-аэротенк (нитрификатор) - в иловой камере предусмотрен погружной насосный агрегат (поз.5.1).
Избыточный активный ил (влажностью 99,3-99,4%) отбирается из трубопровода рециркуляционного контура каждой линии очистки и подается по трубопроводу К5.2Н в илоуплотнитель (поз.13). Илоуплотнитель предназначен для сбора избыточного активного ила их двух параллельных линий очистки, всего илоуплотнителей два.
После вторичного отстойника осветленная сточная жидкость по лоткам поступает в безнапорный ершово-антрацитовый фильтр (поз.6), который предназначен для биологической доочистки сточных вод, задержания выносимых из вторичного отстойника активного ила и взвешенных веществ. Фильтрация в ершово-антрацитовом фильтре осуществляется сверху-вниз.
Для улучшения процесса осветления и для удаления из воды фосфоросодержащих загрязнений перед входом воды на фильтр вводится по трубопроводу Р1 раствор коагулянта, который приготавливается в специальной установке (поз.17) и подается насосами-дозаторами. Благодаря системе аэрации (поз.6.1), уложенной под ершовой загрузкой (поз.6.2), и воздуходувкам (поз.11) обеспечивается смешение раствора реагента со сточной водой и дополнительное удаление органических веществ. Антрацитовая загрузка фильтра (поз.6.3) обеспечивает глубокую очистку сточных вод от взвешенных веществ.
Сбор фильтрованной воды осуществляется дренажной системой (поз.6.4), расположенной в нижнем фильтрующем слое. К дренажной системе подключена группа насосов (поз.8), которая создает разряжение в фильтре. Насосы оборудованы частотным преобразователем для регулирования производительности. Данное технологическое решение позволяет поддерживать высокую скорость фильтрации и увеличить продолжительность фильтроцикла.
По мере задержания взвешенных веществ повышается гидравлическое сопротивление фильтра и в нем увеличивается уровень воды. По достижению максимально допустимого уровня осуществляют регенерацию антрацитовой и ершовой загрузки фильтра при закрытой электрошиберной заслонке 6.5.
Регенерация производится периодически, в часы минимального притока сточных вод (как правило, в ночное время), водовоздушной промывкой. Продолжительность регенерации составляет 15-20 минут интенсивностью 10 л/с.м2 воды и 20 л/с.м2 воздуха. Вода на промывку подается из резервуара чистой воды (поз.10) по трубопроводу К1.4Н с помощью погружного насоса (поз.10.1). Зашламленная вода отводится в резервуар промывных вод (поз.7). Из резервуара промывных вод с помощью погружного насоса (поз.7.1) регенерационная вода равномерным расходом перекачивается в голову аэротенка (поз.4). На дне резервуара промывных вод уложена система взмучивания из перфорированных труб (поз.7.2) для предотвращения осаждения взвешенных веществ.
После ершово-антрацитового фильтра доочищенная сточная вода подается насосами (поз.8) по трубопроводу К1.2Н на лампы ультрафиолетового обеззараживания (поз.9), и далее по трубопроводу К1.3Н под остаточным напором отводится к установленному месту сброса. Часть обеззараженных сточных вод подается в резервуар накопления очищенных сточных вод (поз.10), из которого происходит отбор технической воды для внутренних нужд комплекса очистных сооружений. В резервуар очищенных сточных вод периодически дозируется по трубпопроводу Р3 гипохлорит для обеззараживания с помощью установки автоматического дозирования (поз.19). На дне резервуара очищенных сточных вод уложена система взмучивания из перфорированных (поз.10.2) для предотвращения осаждения взвешенных веществ.
Воздух на технологические нужды подается воздуходувками. В станции очистки установлены группа воздуходувок - для обеспечения основных технологических нужд (поз.11). Для снижения уровня шума воздуходувки располагаются в шумозащитных кожухах.
Обвязка технологического оборудования и сооружений, лотки, корпус кассет с ершовой загрузкой производятся из нержавеющей стали. Для обеспечения равномерного сбора воды, водосборные кромки лотков оборудованы треугольными водосливами.
Описание технологической схемы обработки осадка.
Уплотненный до влажности 99% избыточный активный ил из илоуплотнителя (поз.13) периодически перекачивается по трубопроводам К5.3Н насосами (поз.13.1) в промежуточный бак (поз.14). Из промежуточного бака с помощью шнековых насосов (поз.15) осадок подается по трубопроводу К19Н на узел обезвоживания, который состоит из центрифуги (поз.16) и установки для приготовления флокулянта (поз.18). Флокулянт подается по трубопроводу Р3. Доза флокулянта определяется в процессе пусконаладочных работ. Надиловая вода по трубопроводам К18Н возвращается в приемную камеру.
Обезвоженный осадок (влажностью 75-80%) направляется в бункер (поз.16.1) и далее вывозится на сжигание или на захоронение. Фугат по системе опорожнения трубопроводы К20 сбрасывается в приемную камеру.
После очистки и обеззараживания очищенная вода проходит через измерительный резервуар, в котором размещены датчики измерительных приборов для БПК5 (поз.20), мутности (поз.21), азотов (поз.22), фосфатов (поз.23). Автоматические анализаторы следят за качеством очищенной воды и записывают основные свойства в заранее установленные промежутки времени. Результаты измерений передаются на центральный компьютер системы управления. Остальные требуемые показатели качества очищенной воды получаются путем проведения лабораторных физико-химических анализов проб воды, выполненных лабораторией, оснащенной водопроводом В1.
Воздух, прошедший биореакторы очистки сточных вод собирается вентиляторами 12 и пропускается через узел 24 очистки и обеззараживания отработанного воздуха.
После очистки показатели сточных вод соответствуют параметрам, приведенным в таблице 1.
Таблица 1.
№ п/п
Показатели
Единица измерения
Численное значение
1
2
3
4
1
Реакция среды
рН
6,5-8,5
2
Запах
Баллы
<2
3
БПК<sub>5</sub>
мгO<sub>2</sub>/л
2,0
4
ХПК
мгO<sub>2</sub>/л
15,0
5
Взвешенные в-ва
мг/л
3,0
6
Азот аммонийный
мг/л
0,39
7
Азот нитритов
мг/л
0,02
8
Азот нитратов
мг/л
9,1
9
Фосфаты
мг/л
0,46
10
Нефтепродукты
мг/л
0,05
11
СПАВ
мг/л
0,5
Выполнение ограждающей стенки комплектного блока очистной станции канализации в форме круга практически в 2 раза позволяет уменьшить ее толщину, а, следовательно, материалоемкость сооружения, что существенно сказывается на стоимости и объеме капиталовложений в строительство.
Взаимное расположение тонкослойных илоотделителей внутри нитрификаторов вплотную к денитрификаторам в центре круга, а также размещение оборудования по очистной станции по обезвоживанию осадков и подаче воздуха над ними позволяет почти в 3 раза в сравнении с прототипом уменьшить длины коммуникаций по подаче воды, воздуха и осадков внутри комплектного блока, что также снижает затраты на трубопроводы и потребляемую электроэнергию.
Поскольку в каждом комплектном блоке очистной станции канализации закрытого типа законченные циклы очистки и обеззараживания сточных вод, обезвоживания осадков и обезвреживания отработанного воздуха перед выпуском в окружающую природную среду, то это создает удобство строительства очистной станции канализации по очередям путем добавления новых блоков одинаковой конструкции и комплектности без выполнения большого объема проектных работ, а привязкой на площадке дополнительных блоков работающей конструкции.