Установка для комплексной фиторемедиации и вермифильтрации сточных вод и донных осадков
INSTALLATION FOR COMPLEX PHYTOREMEDIATION AND VERMIFILTRATION OF WASTEWATER AND BOTTOM SEDIMENTS

Изобретение относится к устройствам для биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод и донных осадков. Установка предназначена для комплексной очистки естественных и искусственных водоемов (пруды, отстойники, накопители), включая очистку как толщи вод, так и донных отложений и осадков от загрязняющих веществ. Установка может использоваться в малых формах хозяйствования в сельском хозяйстве, в различных отраслях промышленности. Кроме того, установка может быть использована при очистке бытовых стоков отдельно расположенных объектов и индивидуальных жилых домов. Также установка может найти широкое применение в научно-исследовательской деятельности в области экологии, а именно, может применяться с целью подбора оптимального биоценоза для комплексной биологической очистки водных объектов и береговой линии водоемов от конкретных типов загрязнителей. Изобретение относится к конструктивным решениям биологических очистных установок.
Биологическая очистка сточных вод предполагает нейтрализацию загрязнений за счет естественных природных процессов, протекающих в экосистемах. Так, для обработки сточных вод активно используются водоросли и высшие водные растения, поскольку и те, и другие способны эффективно удалять из воды биогенные элементы (азотные, фосфорные соединения) и тяжелые металлы [Денисов А.А., Жуйков В.Ю. Очистка сточных вод в открытых водоемах от органических и минеральных загрязнений с помощью водорослей. Журнал «Достижения науки и техники АПК», №12,2007. С. 54-56, URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ochistka-stochnyh-vod-v-otkrytyh-vodoemah-ot-organicheskih-i-mineralnyh-zagryazneniy-s-pomoschyu-vodorosley/viewer; C.A. Марков. Водоросли: водород, биодизельное топливо, углекислый газ и очистка воды. Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», №4 (72), 2009. С. 10-11. URL: https://www.researchgate.net/profile/Sergei-Markov/publication/281750849_ALGAE_HYDROGEN_BIODIESEL_CARBON_DIOXIDE_AND_WATER_CLEANUP/links/55f76b2608aeba1d9ef91954/ALGAE-HYDROGEN-BIODIESEL-CARBON-DIOXIDE-AND-WATER-CLEANUP.pdf; Диренко А.А., Коцарь E.M. Использование высших водных растений в практике очистки сточных вод и поверхностного стока. URL: https://prof-vodochistka.ru/info/ispolzovanie-vysshikh-vodnykh-v-praktike-ochistki-stochnykh-vod-i-poverkhnostnogo-stoka]. Особенно эффективна комплексная биологическая очистка, предполагающая переработку загрязненных стоков в несколько этапов, с использованием различных видов и сообществ живых организмов, что позволяет повысить эффективность утилизации загрязняющих веществ, обеспечить наиболее полную очистку сбросов, сохраняя экологически чистой окружающую среду. Важно уделять внимание не только очистке жидких стоков и сбросов, но и переработке осажденных взвесей и отложений, загрязняющих дно водоемов. Здесь перспективным решением представляется использование вермикультуры (популяций червей), что позволяет не только полноценно очищать и перерабатывать загущенные осадки сточных вод (к примеру, шлам-лигнин), но и получать на выходе экономически ценный продукт - биогумус.
Известен ряд технических решений, относящихся к комплексной очистке промышленных и бытовых сточных вод и отстоя сточных вод. Так, известна установка для переработки и использования жидких отходов животного происхождения, включая метанизацию, культивирование микроскопических водорослей и макрофитов и вермикультивирование (патент РФ на изобретение №2684594, МПК C02F 3/32 (2006.01), C02F 3/28 (2006.01), C02F 11/04 (2006.01), C05F 17/00 (2006.01), С12М 1/107 (2006.01)). Установка содержит блок для метанизации жидких отходов, когенерационный блок, систему сепарирования, блок для гидропонического культивирования микроскопических водорослей, блок для культивирования макрофитов и блок вермикультивирования.
Согласно способу очистки сточных вод животноводческих комплексов, ферм и птицефабрик с помощью адаптированного комплекса микроводорослей, высшей водной растительности, зоопланктона и рыбы (патент №2140735, МПК A01K 61/00 (1995.01), C02F 3/32 (1995.01)), предлагается использование замкнутой системы очистки стоков в рыбоводно-биологических прудах, при этом предусматривается прохождение сточной жидкости через водорослевые пруды, в которые вносят адаптированный альгологический комплекс из диатомовых зеленых и протококковых водорослей при контактном режиме работы, затем жидкость очищают в рачковых прудах, которые инокулируют культурой Daphnia magna; после 30-40 дней биологической очистки сточные воды используют для выращивания рыбопосадочного материала, для чего производят одновременное зарыбление прудов, также сточная жидкость проходит через ботаническую площадку с высшей водной растительностью, размещенную между рачковыми и рыбоводными прудами.
Известно устройство для обработки бытовых стоков (патент РФ на изобретение №2327648, МПК C02F 3/32 (2006.01), C02F 11/04 (2006.01)) состоящее из обогреваемого помещения и размещенных в нем фильтра-усреднителя, анаэробного биофильтра, внутреннего почвенно-растительного фильтра, промежуточной емкости, трубопроводов подачи воды на почвенно-растительные фильтры, а также наружного почвенно-растительного фильтра и водоема с посадками водных растений, связанного дренажным каналом с анаэробным биофильтром, отличающееся тем, что обогреваемое помещение является теплоизолированным, в нем размещены также компостер, приемник жидкой фракции черного стока и сообщающиеся резервуары для аквакультуры, один из которых соединяет анаэробный биофильтр с фильтром-усреднителем, соединенным через промежуточную емкость с разделенным на сектора наклонным наружным почвенно-растительным фильтром. Наружный почвенно-растительный фильтр содержит загрузку, приготовленную из почвы с улучшенными агротехническими и микробиологическими характеристиками, на которой выращивают специально подобранные растения, утилизирующие воду и примеси. Переработка идет в прикорневой зоне, в пределах которой формируется биологическое экосообщество, включающее корни растения и почвенные микроорганизмы, активно взаимодействующие с примесями. Растения в водоеме и накопителе воды также являются мощным дополнительным фактором, перерабатывающим примеси из сточной воды. Компостер может иметь разные конструкции. В частности, он может быть снабжен дополнительными поворотными лотками для промежуточных циклов компостирования, например, в присутствии красного калифорнийского червя.
Известен комплекс переработки животных и органических отходов (патент РФ на полезную модель №125992, МПК C02F 1/00 (2006.01)), включающий участок для получения компостов, участок вермикультивирования с технологической установкой для получения биогумуса из компоста посредством земляных червей и участок для получения белкового продукта из червей, причем комплекс дополнительно содержит участок биологической очистки сточных вод, выход которого соединен со входом участка компостирования, цех термической утилизации боенских отходов, выход которого соединен со входом участка компостирования, участок переработки биогазов, оборудованный камерой дожигания отходящих газов с экономайзером, выход которого соединен со входом участка биологической очистки сточных вод, турбодетандер, выход которого соединен с установкой производства сухого льда и скруббером, выход которого соединен с входом системы выветривания и рассеивания очищенных газов. Участок биологической очистки сточных вод включает систему сбора и очистки ливневых стоков, биологический пруд, рессиверную емкость и последовательно соединенные флотатор, метатенк, аэротенк и биооранжерею с водяным гиацинтом эйхорнией. Берега биологического пруда, разделенного на секции, засажены рогозом и тростником, в пруд высажен водяной гиацинт эйхорния - Eichomia crassipes, биопруд по периметру засажен ивами Salix alba, в первой секции биопруда установлен плавающий аэратор.
Таким образом, из уровня техники известен ряд конструктивных технических решений, предназначенных для комплексной биологической обработки стоков и сбросов промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также бытовых стоков жилых домов с помощью сообществ различных организмов. Как можно отметить, известные технические решения обычно включают в состав конструкции отдельные блоки (резервуары, пруды), предназначенные для культивирования водорослей либо высших водных растений, а также отдельные блоки (технологические участки, резервуары, компостеры) для иных сообществ живых организмов (например, популяций червей). Общими недостатками выявленных технических решений, аналогичных предлагаемому изобретению по назначению (комплексная биологическая обработка сточных вод и отходов), являются громоздкость, сложность конструкций, сложность и трудоемкость в эксплуатации и обслуживании.
Задача изобретения состоит в разработке устройства, предназначенного для комплексной биологической обработки сточных вод и донных осадков.
Технический результат - расширение арсенала технических средств, предназначенных для комплексной биологической обработки сточных вод и донных осадков.
Из уровня техники не выявлено конструктивных решений, содержащих совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения.
Изобретение иллюстрируется чертежом (фиг. 1), где:
1 - аквариум,
2 - крышка аквариума,
3, 4 - нижние поперечные уголки,
5, 6 - верхние поперечные уголки,
7 - подающий электронасос,
8 - выходная труба подающего электронасоса,
9 - вентиль выходной трубы подающего электронасоса,
10 - электрогомогенизатор подающего электронасоса,
11 - входная труба электрогомогенизатора подающего электронасоса,
12 - сетчатый фильтр входной трубы электрогомогенизатора,
13 - передающий электронасос,
14 - входная труба передающего электронасоса,
15 - вентиль входной трубы передающего электронасоса,
16 - электрогомогенизатор передающего электронасоса,
17 - шланг передающего электронасоса,
18 - емкость подачи удобрений и суспензий микроорганизмов,
19 - крышка емкости подачи удобрений и суспензий микроорганизмов,
20 - трубка емкости подачи удобрений и суспензий микроорганизмов,
21 - вентиль трубки емкости для подачи удобрений и суспензий микроорганизмов,
22 - аэратор аквариума,
23 - трубка аэратора аквариума,
24 - распылитель аэратора аквариума,
25 - донные осадки сточных вод в аквариуме,
26 - водоросли, высаженные в аквариум,
27 - опорная платформа аквариума,
28 - емкость для вермикультуры,
29 - верхняя крышка емкости для вермикультуры,
30 - шарнирная петля крышки емкости для вермикультуры,
31 - рукоятка крышки емкости для вермикультуры,
32 - нижняя крышка емкости для вермикультуры для сброса биогумуса после обработки вермикультурой,
33 - шарнирная петля нижней крышки емкости для вермикультуры,
34 - щеколда нижней крышки емкости для вермикультуры,
35 - трубка для подачи донных осадков от передающего электронасоса в емкость для вермикультуры,
36 - трубка слива жидкости из емкости для вермикультуры,
37 - шланг слива жидкости из емкости для вермикультуры,
38 - электрообогреватель емкости для вермикультуры,
39 - шнур электрообогревателя емкости для вермикультуры,
40 - вилка шнура электрообогревателя емкости для вермикультуры,
41 - пластинчатый фильтр емкости для вермикультуры,
42 - верхнее крепление пластинчатого фильтра,
43 - нижнее крепление пластинчатого фильтра,
44 - опорная платформа емкости для вермикультуры,
45, 45.1 - болты опорной платформы емкости для вермикультуры.
Установка для комплексной фиторемедиации и вермифильтрации сточных вод и донных осадков содержит аквариум (1) с крышкой (2) и поперечными уголками, при этом нижние (3, 4) и верхние поперечные уголки (5, 6) содержат отверстия для стационарного закрепления оборудования аквариума; при этом аквариум (1) снабжен: подающим электронасосом (7) с выходной трубой (8), несущей вентиль (9), при этом указанная выходная труба (8) впаяна в отверстие нижнего поперечного уголка (3), указанный подающий электронасос (7) оборудован электрогомогенизатором (10), снабженным входной трубой (11) с сетчатым фильтром (12); аквариум (1) также оборудован передающим электронасосом (13) с входной трубой (14), снабженной вентилем (15) и впаянной в отверстие нижнего поперечного уголка (4), указанный передающий электронасос (13) также снабжен электрогомогенизатором (16) и шлангом (17); на верхнем поперечном уголке (5) закреплена емкость (18) подачи удобрений и суспензий микроорганизмов с крышкой (19) и впаянной в отверстие в указанном верхнем поперечном уголке (5) трубкой (20) с вентилем (21); на противоположном верхнем поперечном уголке (6) закреплен аэратор (22) с трубкой (23), которая впаяна в отверстие данного верхнего поперечного уголка (6), и с распылителем (24), при этом аквариум (1) с оборудованием несъемно закреплен на опорной платформе (27); установка также включает емкость (28) для вермикультуры, которая оборудована: верхней крышкой (29) с шарнирной петлей (30) и рукояткой (31), нижней крышкой (32) с шарнирной петлей (33) и щеколдой (34), также емкость для вермикультуры оборудована трубкой (35) для подачи донных осадков от передающего электронасоса (13), которая соединена со шлангом (17) передающего электронасоса (13), также емкость для вермикультуры снабжена трубкой (36) слива жидкости со шлангом (37) слива жидкости, электрообогревателем (38), оборудованным шнуром (39) с вилкой (40), также емкость для вермикультуры содержит пластинчатый фильтр (41), имеющий верхнее (42) и нижнее крепление (43); емкость для вермикультуры несъемно закреплена на опорной платформе (44) болтами (45, 45.1).
Установка для комплексной фиторемедиации и вермифильтрации сточных вод и донных осадков работает следующим образом: открывают крышку (19) емкости (18) подачи удобрений и суспензий микроорганизмов и в нее вносят необходимые суспензии микроорганизмов и удобрения для их развития, далее входную трубу (11) с сетчатым фильтром (12) опускают в водоем (пруд, отстойник, шламонакопитель, и т.п.), затем открывают вентиль (9) выходной трубы (8) подающего электронасоса (7), далее включают электрогомогенизатор (10) подающего электронасоса и подающий электронасос (7); после заполнения аквариума (1) субстратом (сточными водами, шламлигнином с надшламовой водой, и т.п.) до определенного уровня подающий электронасос (7) отключают, а вентиль (9) выходной трубы (8) закрывают; далее, после осаждения взвесей в аквариуме размещают необходимые водоросли и/или высшие водные растения, в том числе селекционные, после чего включают аэратор (22), далее открывают вентиль (21) трубки (20) емкости (18) подачи удобрений и суспензий микроорганизмов и в аквариум (1) поступает содержимое данной емкости; происходит перемешивание сточных вод и суспензии микроорганизмов и удобрений вследствие работы аэратора (22); после расчетного периода очистки сточных вод селекционными высшими водными растениями, водорослями и микроорганизмами открывают крышку (2) аквариума и из него изымают водную растительность, далее открывают вентиль (15) входной трубы (14) передающего электронасоса (13), далее включают электрогомогенизатор (16) передающего электронасоса и передающий электронасос (13), после чего сточные воды и донные осадки (25) подаются посредством шланга (17) передающего электронасоса и трубки (35) для подачи донных осадков в емкость (28) для вермикультуры; после отфильтровывания посредством пластинчатого фильтра (41) производят сброс жидкости из емкости (28) для вермикультуры посредством трубки (36) слива жидкости в шланг (37) слива жидкости, далее в емкость (28) для вермикультуры вносят необходимую популяцию червей и необходимые для развития червей ингредиенты; при уменьшении влажности субстрата в емкости для вермикультуры открывают верхнюю крышку (29) емкости для вермикультуры и увлажняют субстрат водой, после чего крышку (29) закрывают; после расчетного периода переработки и очищения вермикультурой внесенных в емкость (28) для вермикультуры донных осадков сточных вод открывают щеколду (34) нижней крышки (32) емкости (28) для вермикультуры и полученный в результате очистки биогумус изымают из емкости (28) для вермикультуры.