СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к области очистки сточных вод, а именно к станциям глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащим корпус, в котором размещены - двухкамерный отстойник, биореактор с погруженной загрузкой, ламинарный отстойник, система коагуляции, система обеззараживания осадка, насосы для чистой воды гидравлическая система сбора и возврата осадка и может быть использована для полной биологической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод отдельно стоящих зданий, объектов инфраструктуры и прочих автономных (децентрализованных) систем канализации.
Здесь везде термин верх и низ используются как указания направления, параллельные силе тяжести, соответственно, «вниз» - направленные вдоль силы тяжести, «вверх» - против.
Уровень техники.
Известна из уровня техники станция глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащая корпус, в котором размещены -двухкамерный отстойник, биореактор с погруженным загрузочным материалом, содержащий аэрационный элемент, ламинарный отстойник, система коагуляции, система обеззараживания осадка, систему удаления чистой воды, гидравлическая система сбора и возврата осадка (см. описание с сайта производителя станций глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод «Альта Аир Мастер» http://www.alta-group.ru/altaairmasterpro.html)
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели.
Недостатком данного устройства является невысокие технические характеристики станции, связанные с тем, что материал, из которого она изготовлена, - тяжелый, обладает невысокими теплоизоляционными свойствами, подвержен деформации. Кроме того, биозагрузочный материал станции также обладает невысокими техническими характеристиками.
Раскрытие полезной модели.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить станцию глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод, позволяющую как минимум сгладить по меньшей мере один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение технических характеристик станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод.
Для достижения этой цели конструктивные элементы и детали станции, контактирующие со сточными водами, выполнены из коррозийно-стойкого материала, в качестве которого используется полипропилен.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность облегчить вес станции, так как полипропилен - материал легкий, также он обладает высокими теплоизоляционными свойствами, и практически не подвержен деформации. К нему очень просто крепить или приваривать внутренние перегородки, и он хорошо варится феном или экструдером.
Кроме того загрузочный материал биореактора выполнен из биологического материала, в качестве которого используются биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать как прикрепленные, так и свободно плавающие микроорганизмы, адаптированные к действию как в аэробных, так и в анаэробных условиях, что позволяет повысить технические характеристики биологического материала.
Существует вариант полезной модели, в котором биологический материал в качестве которого используются биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях включает в себя автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать как автотрофные, так и гетеротрофные микроорганизмы, что позволяет повысить технические характеристики биологического материала.
Существует вариант полезной модели, в котором биореактор, содержащий аэрационный элемент, расположен в верхней части корпуса станции, над аэрационным элементом, который в свою очередь расположен над гидравлической системой сбора и возврата осадка.
Такое расположение обеспечивает оптимальную концентрацию микроорганизмов в биореакторе, которая автоматически поддерживается на определенном уровне, причем этот уровень в несколько раз выше концентрации микроорганизмов у прототипа. Именно благодаря такому расположению, восходящие потоки воздуха отрывают легкие микроорганизмы и поднимают их вверх, а тяжелые опускаются вниз и попадают в гидравлическую систему сбора и возврата осадка, где они смешиваются с илом, который возвращается в первичную камеру.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 схематично изображает функциональную схему станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод, вид сверху, согласно полезной модели.
- фигура 2 схематично изображает взаимное расположение биореактора, аэрационного элемента, гидравлической системой сбора и возврата осадка, в виде сбоку согласно полезной модели
Согласно фигурам 1 и 2 станция глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод включает в себя корпус 1, в котором размещены - двухкамерный отстойник 2, биореактор 3 с погруженным загрузочным материалом 4, содержащий аэрационный элемент 5, ламинарный отстойник 6, система коагуляции 7, система обеззараживания осадка, система удаления чистой воды, гидравлическая система сбора и возврата осадка.
Преимущественно более детальное устройство станции следующее.
Двухкамерный отстойник 2 состоит из 2-х отдельных секций с переливом. Перелив в отстойнике 2 расположен таким образом, чтобы сточные воды протекали с наименьшей скоростью, благодаря чему в каждой камере происходит оседание грубодисперсных взвешенных частиц на дно, перелив организован в центре объема камеры для обеспечения перетока максимально очищенной воды. Одновременно с перетоком стока организовано противоточное движение осадка.
Двухкамерный отстойник 2 оборудован системой обеззараживания осадка. Специальный овицидный препарат Alta дозируется в первую камеру отстойника 2 строго в соответствии с реальной производительностью станции и полностью уничтожает яйца гельминтов в течении 6-ти часов с момента последнего поступления стоков.
Биореактор (биофильтр) 3 - модуль, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал 4, покрытый биологической пленкой (биопленкой), образованной колониями микроорганизмов. В биореакторе 3 установлен аэрационный элемент 5, предназначенный для принудительного насыщения воды кислородом из воздуха. Сюда же из системы коагуляции 7 подается осаждающий химикат (коагулянт) Alta в жидкой фракции. Коагулянт значительно увеличивает скорость осаждения взвешенных веществ из стока, а так же посредствам химической реакции способствует связыванию фосфора. Коагулянт дозируется в биореактор 3 строго в соответствии с реальной производительностью станции.
Ламинарный отстойник 6 оборудован ламелями, при этом отстой в ламинарном отстойнике до 4-х раз эффективнее чем в обычном.
В состав станции входит также колодец сбора и возврата осадка 8.
Дополнительно на фигуре 1 показаны колодец обслуживания 9, отсек оборудования 10, насос колодец сбора и возврата осадка 11, насос чистой воды 12, система вентиляции 13.
Для оповещения и дистанционного управления работой очистных сооружений и для своевременного предупреждения аварийных ситуаций, станцию можно оборудовать системой SMS оповещения и дистанционного управления работой очистных. Система осуществляет контроль наличия внешнего электропитания, наличия химикатов, контроль температурного режима, оповещает о необходимости откачки осадка, осуществляет защиту отсека оборудования 10 от протечки и затопления. Система осуществляет дистанционное управление электропитанием системы, включение/отключение аварийного и резервного насосов, включение/отключение звуковой/световой сигнализации. На фигурах не показана.
Станция может также снабжаться системой аварийной сигнализации. Указанный контроль осуществляется посредством установленных в станции датчиков уровня. Датчики устанавливаются в приемной камере 2, в камере биореактора 3 и камере с чистой водой 14. При достижении верхнего порога срабатывания датчиков уровня на пульте сигнализации, размещенном в помещении операторной, загораются сигнальные индикаторы аварийного превышения уровня жидкости в соответствующей емкости и производится подача предупреждающего сигнала.
Все конструктивные элементы и детали станции, контактирующие со сточными водами, выполнены из коррозийно-стойкого материала, в качестве которого используется полипропилен.
Загрузочный материал биореактора выполнен из биологического материала, в качестве которого используются биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях.
Биологический материал в качестве которого используются биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях включает в себя автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы.
Такое разнообразие микроорганизмов особенно важно для того, чтобы повысить качество очистки сточных вод. Повышая разнообразие видов микроорганизмов, которые питаются содержащимися в сточных водах примесями, повышаются параметры очищения сточных вод.
Стрелками на фигуре 1 обозначено направление движения сточных вод.
Согласно фигуре 2 биореактор 3 с погруженным загрузочным материалом 4, содержащий аэрационный элемент 5, расположен в верхней части корпуса 1 станции, над аэрационным элементом 5, который в свою очередь расположен над гидравлической системой сбора и возврата осадка. На фигуре 2 показаны только эти элементы для облегчения понимания их взаимного расположения. Дополнительно обозначено: - труба гидравлической системы сбора и возврата осадка 15, через которую осажденный ил попадает в колодец сбора и возврата осадка 8, в котором расположен насос 11. Пузырьки воздуха обозначены как 16. Стрелками на фигуре 2 обозначено направление втягивания осаждающегося ила.
Осуществление полезной модели.
Станция глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод работает следующим образом. Располагают все элементы станции под землей.
Хозяйственно-бытовые сточные воды подаются на вход станции.
Взвешенные частицы сточных вод осаждаются в двухкамерном первичном отстойнике 2, который состоит из 2-х отдельных секций с переливом. Перелив в отстойнике расположен таким образом, чтобы сточные воды протекали с наименьшей скоростью, благодаря чему в каждой камере происходит оседание грубодисперсных взвешенных частиц на дно, перелив организован в центре объема камеры для обеспечения перетока максимально очищенной воды. Одновременно с перетоком стока организовано противоточное движение осадка.
Специальный овицидный препарат Alta дозируется в первую камеру отстойника строго в соответствии с реальной производительностью станции и полностью уничтожает яйца гельминтов в течении 6-ти часов с момента последнего поступления стоков.
Далее происходит доочистка сточных вод в биореакторе 3. После отстойника 2 осветленные сточные воды самотеком поступают биореактор 3 и равномерно распределяются по всей площади загрузочного материала 4. В момент распределения сточные воды насыщаются кислородом.
Биологический фильтр (биофильтр) - сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой (биопленкой), образованной колониями микроорганизмов.
В биофильтре установлен аэрационный элемент, предназначенный для принудительного насыщения воды кислородом из воздуха. Сюда же подается осаждающий химикат (коагулянт) Alta в жидкой фракции. Коагулянт значительно увеличивает скорость осаждения взвешенных веществ из стока, а так же посредствам химической реакции способствует связыванию фосфора. Коагулянт дозируется в биореактор строго в соответствии с реальной производительностью станции.
Фильтруясь через загрузку 4 биореактора 3, загрязненная вода оставляет в ней нерастворимые примеси, не осевшие в первичном отстойнике 2, а так же коллоидные и растворенные органические вещества, сорбируемые биологической пленкой. Под термином «фильтрация» не следует упрощенно понимать только процессы механического процеживания сквозь толщу загрузочного материала.
Биореактор 3 - это сооружение биологической очистки с фиксированной биомассой, закрепленной на поверхности среды-носителя (загрузочного материала 4), которая осуществляет процессы извлечения и сложной биологической переработки загрязнений из сточных вод. Микроорганизмы биопленки в процессе ферментативных реакций окисляют органические вещества, получая при этом питание и энергию, необходимые для своей жизнедеятельности. Часть органических веществ микроорганизмы используют как материал для увеличения своей массы. Таким образом, в процессе метаболических реакций происходит преобразование загрязнений в простые соединения (вода, минеральные соединения и газы), в результате из сточной воды удаляются органические загрязнения, проходят процессы денитрификации и увеличивается масса активной биологической пленки в теле биофильтра. Отработавшая и омертвевшая пленка смывается и выносится из тела биореактора 3 на дно камеры. Далее она удаляется гидравлической системой сбора и возврата осадка в приемную камеру отстойника 2. Необходимый для биохимического процесса кислород поступает в толщу загрузки путем подачи воздуха через аэрационный элемент 5.
Окончательный отстой стока происходит в отстойнике оборудованным ламелями, отстой в ламинарном отстойнике до 4-х раз эффективнее чем в обычном.
Очищенная вода удаляется из станции с помощью дренажных насосов, объединенных в группу. Работа насосов организована таким образом, что бы обеспечить равномерную выработку ресурса насосов.
Станция запрограммирована на суточный цикл работы и в периоды наименьшего поступления стока с помощью гидравлической системы сбора и возврата осадка, обеспечивает стабильное поступления питательных элементов для поддержания жизнедеятельности биомассы посредствам рециркуляции ила. Загрузки биофильтров после выработки ресурса подлежат замене и направляются на утилизацию.
В процессе работы биореактора 3 отработавшая и омертвевшая биопленка (избыточный ил) смывается и выносится из тела биофильтра на дно камеры, а так же осаждается на дне ламинарного отстойника 6. Далее избыточный ил удаляется с помощью гидравлической системы сбора и возврата осадка в камеру стабилизации избыточного ила, где происходит аэробный процесс его стабилизации и минерализации. Необходимый для биохимического процесса кислород поступает в толщу камеры путем подачи воздуха через аэратор 5. Стабилизированный ил возвращается в приемную камеру очистного сооружения 2.
Благодаря гидравлической системе сбора и удаления осадка в станции реализован самобалансирующийся механизм поддержания концентрации активного ила в аэротенке-биофильтре. Сбор и удаление осадка работает по программе, учитывающей суточную неравномерность поступления стока. Собранный осадок поступает в камеру аэробной стабилизации осадка, где происходит его окончательное разложение и минерализация.
Промышленная применимость.
Предлагаемая станция глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод имеет ясное предназначение, может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели.
В соответствии с предложенной полезной моделью по поручению заявителя ООО «Альта Групп» был изготовлен опытный образец станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод на базе выпускаемой станции Alta Air Master.
Все конструктивные элементы и детали станции, контактирующие со сточными водами, были выполнены из коррозийно-стойкого материала, в качестве которого был использован полипропилен
Загрузочный материал биореактора был выполнен из биологического I материала, в качестве которого были использованы биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях и включали в себя также автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы.
Дополнительно биореактор 3, содержащий аэрационный элемент 5, был расположен в верхней части корпуса 1 станции, над аэрационным элементом 5, который в свою очередь был расположен над гидравлической системой сбора и возврата осадка.
Опытная эксплуатация данной полезной модели показала:
- повышение технических характеристик станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод за счет того, что материал корпуса выполнен из полипропилена, а именно:
- обладает лучшими теплоизоляционными свойствами;
- хорошо гнется при этом не деформируется сам материал;
- он хорошо варится феном или экструдером;
- допускается возможность легко приваривать все что угодно внутри корпуса-перегородки, трубы, профили и т.д.
- повышение технических характеристик станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод за счет разнообразия загрузочного материала биореактора, который питается большим количеством видом взвешенных частиц;
- повышение в целом и поддержание оптимальной концентрации микроорганизмов в биореакторе, которая автоматически поддерживается на определенном уровне. Этот уровень составляет 10-15 мг/л.
Таким образом, рекомендуется использовать станцию глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод для очистки стока от жилых комплексов, гостиниц, пансионатов, санаториев, комплексов жилых зданий, коттеджных поселков, микрорайонов, населенных пунктов и т.д.