Установка для очистки сточных вод

Полезная модель относится к области очистки бытовых сточных вод, в частности к очистной установке - станции биологической очистки, и предназначена для комплексной очистки бытовых сточных вод.
Из уровня техники известен патент РФ №152745 на полезную модель «Установка для очистки сточных вод» по заявке № 2014132198 от 05.08.2014 г., МПК C02F 3/02, опубликовано 20.06.2015 г.
Установка для очистки бытовых сточных вод содержит вертикальный прямоугольный цельнолитой полиэтиленовый корпус с входным отводом и выходной трубой, расположенную внутри корпуса аэрационную камеру с переливными отверстиями, а также ребра жесткости, выполненные по боковым сторонам корпуса, при этом аэрационная камера образована цельнолитой полой прямоугольной вставкой с треугольными выступами для ее фиксации в ответных пазах вертикального прямоугольного корпуса. В частности, вставка разделяет корпус на три камеры - приемную, аэрационную и выходную камеру - отстойник. При этом аэрационная камера содержит плавающую загрузку и цилиндрический аэратор в держателе; выходная камера содержит еще одну вставку - биофильтр и эрлифт, а сверху в защитном кожухе - воздушный компрессор, который подает воздух к аэратору и эрлифту через шланги. Кроме того, корпус снабжен откидывающейся крышкой, на которой выполнены ребра жесткости.
Известен также патент РФ №155237 на полезную модель «Устройство для очистки бытовых сточных вод» по заявке № 2015103040 от 30.01.2015 г., МПК C02F 3/00, опубликовано 27.09.2015 г. Данное устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками и две горловины, при этом внутренняя полость корпуса разделена перегородками с переливными отверстиями на три камеры, причем в горловине установлен воздушный компрессор, соединенный с аэратором во второй камере корпуса и поддерживающий работу установленного в третьей камере эрлифта, гидравлически соединенного с первой камерой, причем корпус выполнен с вертикальными по его длинным сторонам и горизонтальными по торцам ребрами жесткости.
Известен также патент РФ №167039 на полезную модель «Установка для очистки сточных вод», заявка 2016106078 с пр. 24.02.2016, МПК E03F 5/04, C02F 11/02, C02F 1/52, C02F 3/28, опубликовано 20.12.2016.
Установка содержит корпус из полимерного материала с входным и выходным патрубками, горловину с крышкой и ребра жесткости, а также внутреннюю колбу с переливными отверстиями, выполненную во всю ширину корпуса, боковые стенки которой плотно соприкасаются со стенками корпуса, причем корпус выполнен цельнолитым с горловиной, имеет с ней общие ребра жесткости в поперечном и продольном направлениях.
За прототип принят патент РФ № 191965 на полезную модель «Установка для очистки сточных вод» по заявке №2019105415 от 26.02.2019 г., МПК E03F 5/04; E03F 5/14; C02F 3/12, опубликовано 28.08.2019 г.
Данная установка содержит корпус из полимерного материала с входным и выходным патрубками, горловину с крышкой и ребра жесткости, выполненные на корпусе и горловине, внутреннюю колбу с переливными отверстиями, боковые стенки которой плотно соприкасаются со стенками корпуса, выполненного цельнолитым с горловиной, имеющей общие ребра жесткости с корпусом и выполненной во всю ширину корпуса, ребра жесткости которого имеют поперечное и продольное направление, причем горловина снабжена распорным элементом. Недостатком является отсутствие конкретных требований по степени прилегания внутренней колбы к боковым стенкам и дну корпуса, что может привести к увеличению срока выхода установки на рабочий режим.
Задачей заявленной полезной модели является создание установки для очистки сточных вод - станции биологической очистки, обладающей как высокими прочностными характеристиками, так и повышением удобства эксплуатации за счет гарантированного ее выхода на рабочий режим.
Задача решается за счет того, что установка для очистки бытовых сточных вод содержит горизонтально ориентированный корпус из полимерного материала с входным и выходным патрубками, выполненный цельнолитым с вертикально ориентированной горловиной во всю ширину корпуса, и общие ребра жесткости на боковых и верхней поверхностях корпуса и горловине, а также выполненную во всю ширину корпуса внутреннюю колбу, боковые стенки которой вписаны в ребристый контур боковых стенок корпуса и делящую внутреннее пространство корпуса на три секции: приемную камеру, камеру биохимической очистки и выходную камеру, причем стенки колбы со стороны приемной камеры и со стороны выходной камеры выполнены с возможностью перелива сквозь них стоков (отверстий, участков с перфорацией и т.п.), при этом согласно полезной модели, внутренняя колба делит внутреннее пространство корпуса на три секции за счет того, что противоположные стенки колбы, расположенные поперек корпуса, образуют с боковыми стенками корпуса щель, не превышающую 15 мм, а дно колбы отстоит от дна корпуса не более чем на 20 мм.
При сборке установки внутренняя колба устанавливается в корпус через горловину, что подразумевает наличие зазоров между стенками колбы и корпуса. С учетом свойств полимерного материала, из которого изготавливаются корпус, горловина и колба, например, из линейного полиэтилена низкого давления, возможна установка колбы с так называемым натягом - за счет упругой деформации материала стенок, что не исключает наличия зазоров между стенками колбы и корпуса на отдельных участках стенок. При этом при заглублении собранной установки в землю, на ее стенки будут действовать усилия сжатия грунта снаружи и одновременно усилия распирания от давления жидкости изнутри, что приводит к обжатию стенок колбы и корпуса, обеспечивая тем самым достаточно плотное их прилегание друг к другу в штатном режиме работы установки для очистки бытовых сточных вод..
Экспериментально было установлено, что в случае, если стенки внутренней колбы образуют с боковыми стенками корпуса щель, не превышающую 15 мм, это, с одной стороны, облегчает технологию сборки установки, а с другой стороны, обеспечивает штатный режим работы при заглублении в землю собранной установки за счет обжатия стенок колбы и корпуса.
Экспериментально также было установлено, что если дно колбы отстоит от дна корпуса не более чем на 20 мм, бытовые сточные воды забивают илом эти щели, как правило, за 3 недели, что обеспечивает практическое образование внутри корпуса 3-х секций, т.е. обеспечивает выход установки на рабочий режим по очистке в гарантированный срок - не более 3-х недель.
Таким образом, благодаря выполнению установки для очистки сточных вод, содержащей все указанные существенные признаки, обеспечивается повышение удобства сборки и эксплуатации установки за счет гарантированного ее выхода на рабочий режим.
В частном случае выполнения установки для очистки бытовых сточных вод горловина снабжена крышкой. Это повышает жесткость горловины, а также предохраняет установку от попадания внутрь осадков и препятствует распространению из нее запаха.
В частном случае выполнения установки для очистки бытовых сточных вод внутренняя колба прикреплена к цельнолитому корпусу в области горловины посредством сварки, что повышает прочность горловины и установки в целом.
В частном случае выполнения стенки внутренней колбы для возможности перелива сточных вод внутри установки выполнены со стороны приемной и выходной камер в виде переливных отверстий с фильтрами.
При переливе стоков из приемной камеры в камеру биохимической очистки внутри колбы фильтр отделяет крупные твердые фракции в стоках от жидких стоков, а при переливе их из камеры биохимической очистки в выходную камеру - фильтр разбивает крупные органические фракции стоков на более мелкие, способствуя улучшению их дальнейшей переработки.
В частном случае выполнения установки для очистки бытовых сточных вод горловина снабжена распорным элементом, например, в виде трубы, плоской решетки и т.д., что обеспечивает равномерное распределение внешних нагрузок в горловине, исключает деформацию установки и дополнительно повышает прочность конструкции в целом. В частности, распорный элемент выполнен в виде короба, закрепленного внутри горловины при помощи удерживающих опор, предохраняющих его от смещения и падения. Указанное выполнение распорного элемента позволяет разместить в нем электрооборудование.
В частном случае выполнения установки для очистки бытовых сточных вод внутренняя камера биохимической очистки содержит плавающую загрузку, аэратор и еще одну вставку - биофильтр. Плавающая загрузка увеличивает в камере количество микроорганизмов; аэратор обеспечивает насыщение жидких стоков кислородом для поддержания благоприятных условий для аэробных микроорганизмов, что повышает скорость и эффективность очистки сточных вод; биофильтр обеспечивает дополнительную очистку и осветление сточных вод за счет фильтрующей загрузки.
В частном случае выполнения установки для очистки бытовых сточных вод выходная камера содержит эрлифт, соединенный шлангом с приемной камерой. С помощью эрлифта смесь воды и ила перекачивается из выходной камеры обратно в приемную для дальнейшей непрерывной очистки. Указанные дополнения увеличивают эффективность работы установки.
В частном случае выполнения установки в распорном элементе в виде короба, закрепленного внутри горловины, установлен воздушный компрессор в защитном кожухе, соединенный шлангами с аэратором в камере биохимической очистки и с эрлифтом в выходной камере, что обеспечивает бесперебойную работу системы аэрации и циркуляции активного ила при условии постоянной подачи электроэнергии.
При этом обеспечивается удобный доступ через горловину для монтажа и обслуживания электрооборудования, находящегося в коробе. При необходимости консервации установки распорный элемент вместе с электрооборудованием легко демонтировать и, в последующем, также установить в горловине конструкции. Преимуществом такого исполнения конструкции является обеспечение безопасности работы установки. При аварийном затоплении станции, распорный элемент с электрооборудованием всегда остается выше уровня затопления, благодаря чему обеспечивается сохранность электрооборудования и токоподводящих путей.
В частном случае выполнения установки для очистки бытовых сточных вод корпус и горловина установки выполнены из линейного полиэтилена низкой плотности высокого давления, что придает установке дополнительную прочность, обеспечивая возможность ее использования при пониженных и повышенных температурах.
Заявляемая полезная модель - установка для очистки бытовых сточных вод поясняется следующими чертежами.
На Фиг. 1 представлен общий вид установки для очистки сточных вод в общем случае выполнения: а) продольный вертикальный разрез; б) фрагмент вида сверху;
на Фиг. 2 представлен общий вид в разрезе установки для очистки сточных вод во всех частных случаях выполнения.
Заявленная установка для очистки бытовых сточных вод в общем случае выполнения (Фиг. 1) содержит горизонтально ориентированный корпус 1 из полимерного материала с входным 2 и выходным 3 патрубками, выполненный цельнолитым с вертикально ориентированной горловиной 4 во всю ширину корпуса 1, и общие ребра жесткости 5 на боковых и верхней поверхностях корпуса 1 и горловине 4, а также выполненную во всю ширину корпуса 1 внутреннюю колбу 6, боковые стенки которой вписаны в ребристый контур боковых стенок корпуса 1 и делят внутреннее пространство корпуса 1 на три секции: приемную камеру 7, камеру биохимической очистки 8 и выходную камеру 9, причем стенки колбы 6 со стороны приемной камеры 7 и со стороны выходной камеры 9 выполнены с возможностью перелива сквозь них стоков (в частности, в виде отверстий 10 и 11, участков с перфорацией и т.п.), при этом противоположные стенки 12 колбы 6, расположенные поперек корпуса 1, образуют с его боковыми стенками щель, не превышающую 15 мм (Фиг. 1б), а дно 13 колбы 6 отстоит от дна корпуса 1 на расстояние не более чем 20 мм (Фиг. 1а).
Заявленная установка для очистки бытовых сточных вод в частных случаях выполнения, кроме элементов, указанных для общего случая выполнения, дополнительно содержит следующие конструктивные элементы (Фиг. 2): крышку 14, переливное отверстие 10 с фильтром твердых фракций 15 на стенке внутренней колбы 6 со стороны приемной камеры 7, переливное отверстие 11 с фильтром органических фракций 16 на стенке внутренней колбы 6 со стороны выходной камеры 9, в камере биохимической очистки 8 содержит плавающую загрузку 17, аэратор 18, а также еще одну вставку - биофильтр 19 с переливным отверстием 20 в него из выходной камеры 9 и отверстием 21 под выходной патрубок 3 установки; выходная камера 9 дополнительно содержит эрлифт 22, соединенный шлангом с приемной камерой 7 (не показано). Кроме того, установка дополнительно содержит закрепленный внутри горловины 4 распорный элемент в виде короба 23 с установленным в нем в защитном кожухе воздушным компрессором 24, соединенным шлангами с аэратором 18 в камере биохимической очистки 8 и с эрлифтом 22 в выходной камере 9 (не показано). Корпус 1 с горловиной 4 выполнены из линейного полиэтилена низкой плотности высокого давления.
Производство установки и сборка ее деталей осуществляются в заводских условиях, на современном оборудовании, способом ротоформования.
Заявленная установка для очистки бытовых сточных вод в общем случае выполнения работает следующим образом (см. Фиг. 1).
После монтажа установки, ее засыпки землей на заданной глубине и заполнением сточными водами, щели между стенками 12 колбы 6 и боковыми стенками корпуса 1, не превышающие 15 мм, обжимаются, обеспечивая штатный режим работы.
Бытовые сточные воды по канализационному трубопроводу (не показано) через входной патрубок 2 корпуса 1 поступают в приемную камеру 7 корпуса 1, где происходит их брожение и разделение на органические и неорганические части и осаждение на дно тяжелых неорганических веществ в виде твердого осадка, не поддающегося разложению. Далее осветленные стоки через переливное отверстие 10 самотеком поступают в камеру биохимической очистки 8 внутренней колбы 6, где под воздействием аэробных микроорганизмов происходит интенсивное окисление стоков за счет процесса минерализации растворенных органических веществ. Далее самотеком через переливное отверстие 11 колбы 6 стоки попадают в выходную камеру 9, в которой очищаемая жидкость находится в состоянии покоя и где происходит осаждение активного ила. После чего очищенная вода самотеком выводится через выходной патрубок 3 корпуса 1 в поле орошения, где происходит окончательная очистка стоков за счет естественной фильтрации через почву. При этом бытовые сточные воды забивают илом щель между дном 13 колбы 6 и дном корпуса 1, не превышающую 20 мм, как правило, за 3 недели, что обеспечивает практическое образование внутри корпуса 3-х секций, т.е. обеспечивает выход установки на рабочий режим очистки в гарантированный срок - не более 3-х недель. При этом общие ребра жесткости 5 на боковых и верхней поверхностях корпуса 1 и горловине 4 надежно удерживают установку в грунте и распределяют внешние нагрузки, что повышает ее прочность. Через горловину 4 осуществляют обслуживание установки, в частности откачку активного ила, образующегося в процессе ее эксплуатации.
Заявленная установка для очистки бытовых сточных вод с использованием в ней всех дополнительных конструктивных элементов, в частных случаях выполнения работает в целом, как в общем случае выполнения, с учетом следующих дополнений и особенностей (см. Фиг. 2).
Бытовые стоки из приемной камеры 7 корпуса 1 самотеком поступают в камеру биохимической очистки 8 внутренней колбы 6 через переливное отверстие 10 с фильтром твердых фракций 15, который отделяет твердые неорганические фракции от жидких стоков. Затем стоки из камеры биохимической очистки 8 внутренней колбы 6 самотеком поступают в выходную камеру 9 через переливное отверстие 11 с фильтром органических фракций 16, который разбивает крупные органические фракции стоков на более мелкие, способствуя улучшению их дальнейшей переработки.
На плавающей загрузке 17 в камере биохимической очистки 8 образуется биопленка, которая существенно увеличивает количество микроорганизмов в камере и повышает скорость и эффективность очистки сточных вод.
С помощью аэратора 18, установленного в камере биохимической очистки 8, происходит насыщение сточных вод кислородом воздуха, обеспечивающего жизнедеятельность микроорганизмов и ускоряющего процесс минерализации растворенных органических веществ.
С помощью эрлифта 22 в выходной камере 9, соединенного шлангом с приемной камерой 7, осевший активный ил перекачивается в приемную камеру 7 для дальнейшей очистки, обеспечивая непрерывный замкнутый цикл работы, благодаря чему происходит глубокое очищение сточных вод.
За счет наличия в камере биохимической очистки 8 еще одной вставки-биофильтра 19, осветленные воды из выходной камеры 9 поступают через переливное отверстие 20 внутрь биофильтра 19, с фильтрующей загрузкой в виде полимерных наполнителей в картриджах, где происходит их дополнительная очистка и осветление, после чего очищенные воды через отверстие 21 и трубу выходного патрубка 3 выводятся наружу.
При этом дополнительно установленный внутри горловины 4 распорный элемент в виде короба 23 с установленным в нем в защитном кожухе воздушным компрессором 24, обеспечивает работу аэратора 18 в камере биохимической очистки 8 и аэроциркуляционного насоса эрлифта 22 в выходной камере 9. При этом обеспечивается удобный доступ для монтажа и обслуживания электрооборудования 24, находящегося в коробе 23 горловины 4.
При необходимости консервации установки распорный элемент 23 вместе с электрооборудованием 24 легко демонтировать и, в последующем, также установить в горловине 4 конструкции. При аварийном затоплении станции, распорный элемент с электрооборудованием всегда остается выше уровня затопления, благодаря чему обеспечивается сохранность электрооборудования и токоподводящих путей. Наличие крышки 14, закрывающей горловину 4, повышает ее жесткость, а также предохраняет установку от попадания внутрь осадков и препятствует распространению запаха при эксплуатации установки. Прикрепление внутренней колбы 6 к корпусу 1 с горловиной 4 в области горловины 4 с помощью сварки повышает прочность горловины и конструкции установки в целом при ее транспортировке и эксплуатации. Изготовление корпуса 1 с горловиной 4 из линейного полиэтилена низкой плотности высокого давления придает дополнительную прочность установке, обеспечивая возможность ее использования при пониженных и повышенных температурах.
Таким образом, заявленная установка для очистки сточных вод обладает высокими прочностными характеристиками, повышенным удобством эксплуатации, а также обеспечивает гарантированный ее выход на рабочий режим.