КОМПЛЕКСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки и обеззараживания промышленных и бытовых сточных вод от различных по виду и характеру загрязнений, в том числе азота и фосфора, путем многостадийной обработки сточных вод и фактически относится к охране окружающей среды.
Уже известна комплексная установка для очистки сточных вод от загрязнений, включающая резервуар, разделенный перегородками на секции и отсеки многоступенчатых биореакторов, состоящих из нитрификатора, денитрификатора и блока доочистки, имеющих на первой ступени секции аэротенк с двумя коридорами с негерметичными перегородками, системы коммуникаций для подвода, распределения и отвода сточных вод, подвода и отвода промывных вод, рециркуляции иловых смесей эрлифтами, емкость очищенных сточных вод, подвода воздуха от воздуходувок, аэраторы отвода газов, эжекторы, шиберы, волокнистую насадку для фиксирования биомассы, устройство для приготовления и внесения в очищаемую воду реагентов, отстойники для выделения твердой фазы и узел стабилизации твердой фазы. При этом установка дополнительно снабжена усреднителем со встроенным первичным отстойником. В коридорах биореактора первой ступени смонтированы негерметичные перегородки, проницаемые для сточной жидкости и иловой смеси, выполненные преимущественно из сетчатых носителей, закрепленные на неподвижной штанге, подвижные в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Над усреднителем, биореакторами и узлом стабилизатора выполнены газосборные зонты, связанные через эжекторы с воздухопроводами и аэраторами, биореактор доочистки имеет трехслойную загрузку носителей иммобиллизованной микрофлоры, причем последняя по ходу движения жидкости загрузка содержит ионы серебра, и трубопроводы ввода реагентов соединены с трубопроводом подачи исходных сточных вод на механическую очистку и трубопроводом подачи вод на биореактор доочистки. / Патент РФ №47002, C02F 3/02, опубл. 2005 г. /
Указанная известная комплексная установка для очистки сточных вод от загрязнений позволяет довольно эффективно очищать сточные воды от загрязнений. Однако управление установкой не обладает достаточным быстродействием из-за отсутствия автоматизации процессов очистки, а также показывает недостаточную эффективность очистки из-за несвоевременного регулирования режимных параметров,
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности глубокой очистки хозяйственно-бытовых водных сред от токсических загрязнений и патогенной микрофлоры при снижении трудоемкости очистки. Технический результат, который совпадает с поставленной задачей, достигается путем введения автоматизированного управления установкой, со своевременной регулировкой технологических процессов очистки.
Для решения поставленной задачи с достижением заявляемого технического результата известная комплексная установка для очистки сточных вод от загрязнений, содержащая по меньшей мере один корпус и очистное оборудование, размещенное в нем и включающее резервуар-усреднитель и сообщенные с ним, расположенные в отдельных отсеках денитрификатор, нитрификатор, два отстойника и блок доочистки, разделенные между собой негерметичными перегородками, а также включающие емкость для очищенных сточных вод установки, обеззараживающее устройство, и нагнетающее очищенную воду и воздухонагнетающее энергосиловое оборудование и системы коммуникаций для подвода и распределения сточных вод и отвода чистой воды, эрлифты, обеспечивающие рециркуляцию иловых смесей, трубопроводы подвода воздуха от воздухонагнетающего оборудования к азраторам нитрификатора, при этом, по меньшей мере, нитрификатор и фильтр блока доочистки снабжены загрузками носителей иммобилизованной микрофлоры, согласно предлагаемой полезной модели, очистное оборудование каждого корпуса установки дополнительно снабжено анаэробным реактором, сообщенным с денитрификатором по ходу движения сточной жидкости, а установка дополнительно снабжена коллектором передачи сточных вод в анаэробный реактор из резервуара-усреднителя, контрольно-измерительными приборами, выполненными в виде расходомеров воды и датчиков ее уровня, установленными с возможностью определения качества очистки в очистном оборудовании каждого корпуса-модуля, исполнительными регулирующими механизмами, выполненными в виде приводов и управляющих клапанов, и единым автоматизированным устройством, включающим персональный компьютер, подключенный к нему пульт управления, включающий блок управления с программным пакетом, панель управления и контроллер, подключенный своей системой «ввода» к контрольно-измерительным приборам и системой «вывода» подключенный к исполнительным регулирующим механизмам очистного оборудования установки, а энергосиловое оборудование установки выполнено в виде отдельного отсека, включающего, по меньшей мере один счетчик-расходомер и обеззараживающее устройство, и блок доочистки дополнительно снабжен фильтром-адсорбером, при этом резервуар-усреднитель, анаэробный реактор и денитрификатор дополнительно снабжены погружными насосами, установленными с возможностью перемешивания активного ила, аэраторы дополнительно установлены в придонной зоне первичного отстойника и денитрификатора, а вторичный отстойник сообщен с резервуаром-усреднителем аварийным трубопроводом перелива воды, причем установка выполнена в виде трех корпусов-модулей коридорного типа, параллельно размещенных и разделенных между собой, из которых два боковых корпуса-модуля снабжены одинаковым очистным оборудованием, и в центральном корпусе-модуле размещен резервуар-усреднитель, выполненный общим для очистных систем обеих корпусов-модулей и сообщенный посредством коллектора передачи сточных вод с анаэробным реактором очистного оборудования каждого бокового корпуса-модуля, и размещен отсек с энергосиловым оборудованием и обеззараживающим устройством, установленный с возможностью подключения к очистному оборудованию обоих боковых корпусов-модулей.
Подключение датчиков контрольно-измерительных приборов выполнено посредством внутренней шины «Х2Х».
Каждый боковой корпус-модуль может быть снабжен последовательно расположенными по длине его коридора сообщающимися между собой отсеками очистного оборудования, включающего последовательно установленные анаэробный реактор, денитрификатор, первичный отстойник, нитрификатор, вторичный отстойник и биореактор доочистки, снабженный фильтром с загрузкой носителей иммобиллизованной микрофлоры и фильтром-адсорбером.
В качестве загрузки носителей иммобиллизованной микрофлоры установка может содержать загрузку, представляющую собой перфорированно-гофрированные трубчатые элементы, например, марки «Каркас».
В качестве обеззараживающего устройства может быть использована ультрафиолетовая установка.
В качестве адсорбента в фильтре-адсорбере может быть взят активированный уголь.
Аэраторы в придонной зоне первичного отстойника могут быть выполнены в виде трубчатых мелкопузырчатых, например, марки «Полипор».
Комплексная установка для очистки сточных вод от загрязнений может содержать узел для выделения из отстойников и стабилизации твердой фазы.
Предлагаемую установку изготавливают в контейнеро-блочном исполнении полной заводской готовности с установленным технологическом оборудованием трубопроводами расходной и запорно-регулирующей арматурой и блоком автоматики. Корпус установки изготовлен конструкционной стали с антикоррозионной обработкой. Загрузочный материал "КАРКАС" представляет собой перфорированно-гофрированные трубчатые элементы заданной длины. Трубчатая форма элементов, их перфорация и гофрирование обеспечивают значительное развитие контактных поверхностей. За счет этого увеличивается эффективность очистки сточных вод и повышается надежность работы сооружений.
Применение биологической загрузки "КАРКАС" позволяет увеличить окислительную мощность сооружений на 25…35% за счет лучших условий поступления кислорода к биологической пленке и отвода продуктов метаболизма;
1. Большая пористость в сочетании с высокой поверхностью адгезии;
2. Антикоррозийная стойкость;
3. Высокая механическая прочность;
4. Простота монтажа.
Технические характеристики элементов "КАРКАС":
- Длина, мм - до 2000±5
- Диаметр описанной окружности, мм - (20…60)±1
- Диаметр вписанной окружности, мм - (16…55)±2
- Пористость, % - 83÷93
- Вес 1 п.м. элемента, кг - 0,05÷0,250
2
3
- Удельная поверхность, м/м - не менее 100
Сущность предлагаемой комплексной установки для очистки сточных вод от загрязнений поясняется графически.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой комплексной установки для очистки сточных вод от загрязнений.
На фиг.2 схематично представлен вид сверху на предлагаемую комплексную установку для очистки сточных вод от загрязнений.
На фиг.3 схематично представлен продольный разрез бокового корпуса-модуля предлагаемой комплексной установки для очистки сточных вод от загрязнений по « а-а»/ через резервуар-усреднитель центрального корпуса-модуля /.
На фиг.4 представлен продольный разрез трех корпусов-модулей предлагаемой комплексной установки для очистки сточных вод от загрязнений с ее технологической схемой.
Предлагаемая установка, как показано на фиг.1, выполнена в виде трех корпусов-модулей 1, 2 и 3 корпусного типа, параллельно установленных и разделенных между собой.
Согласно фиг.2, в центральном корпусе-модуле 2 размещен отсек 4 с энергетическим оборудованием и устройством 5 для обеззараживания воды и отсек в виде резервуара-усреднителя 6, причем отсек 4 с энергетическим оборудованием включает центробежные насосы 7 и компрессоры 8, а резервуар-усреднитель 6 выполнен общим для очистного оборудования обоих боковых корпусов-модулей 1 и 3 и содержит общий коллектор 9 передачи сточных вод из резервуара-усреднителя 6 в очистное оборудование каждого бокового корпуса-модуля 1 и 3.
Оба боковых корпуса-модуля 1 и 3 снабжены одинаковым очистным оборудованием, включающим последовательно расположенные по длине коридора каждого корпуса-модуля анаэробный реактор 10, динитрификатор 11, первичный отстойник 12, нитрификатор 13, вторичный отстойник 14, выполненный с возможностью отделения воды от активного ила, сообщенный с резервуаром-усреднителем 6 аварийным трубопроводом 15 перелива воды и блок 16 доочистки, снабженный фильтром 17 с плавающей загрузкой носителей иммобиллизованной микрофлоры, например, марки «Каркас», представляющей собой перфорированно-гофрированные трубчатые элементы, и фильтром-адсорбером 18, который может быть снабжен, например, активированным углем.
Причем анаэробный реактор 10 подключен с одной стороны к резервуару-усреднителю 6, ас другой стороны сообщен с денитрификатором 11, т.е. расположен между резервуаром-усреднителем 6 и денитрификатором 11, считая по ходу движения самотеком сточной воды в установке. Отдельные отсеки разделены негерметичными перегородками 19, выполненными проницаемыми для сточных вод.
Очистное оборудование каждого корпуса-модуля содержит также аэраторы 20, выполненные трубчатыми мелкопузырчатыми, например, марки «Полипор». Аэраторы 20 установлены в придонной зоне первичного отстойника 12, динитрификатора 11 и нитрификатора 13 и подключены к компрессорам 8 посредством воздухоподающего трубопровода 21. Установка содержит емкость 22 для очищенных вод.
Резервуар-усреднитель 6, анаэробный реактор 10 и динитрификатор 11 дополнительно снабжены погружными насосами 23, установленными с возможностью перемешивания активного ила. Очистное оборудование каждого корпуса-модуля также содержит эрлифты 24, предназначенные для рециркуляции иловой смеси.
Система коммуникаций для подвода, отвода и распределения сточных вод показана в виде подающего в установку сточную воду трубопровода 25 и трубопровода 26 отвода чистой воды.
В установке предусмотрен аварийный перелив посредством трубопровода 29 перелива воды от второго отстойника 14 в резервуар-усреднитель 6.
Предлагаемая установка содержит по меньшей мере один счетчик-расходомер 27 и контрольно-измерительные приборы, выполненные в виде датчиков 28 уровня вод, установленные с возможностью определения качества очистки и уровня воды в очистном оборудовании каждого корпуса-модуля, и содержит исполнительные регулирующие механизмы, выполненные, например, в виде приводов и управляющих клапанов/ не показаны/. Установка содержит единое автоматизированное устройство, содержащее пульт 30 управления, включающий блок 31 управления с программным пакетом, панель 32 управления и контроллер 33, имеющий свою систему «ввода» и систему «вывода». Контроллер 33 подключен системой «ввода» к выводам датчиков контрольно-измерительных приборов, выполненным в виде расходомеров 27 и датчиков 28 уровня вод, и системой «вывода» подключенный к исполнительным механизмам, предусмотренным в очистном оборудовании установки. Подключение датчиков контрольно-измерительных приборов выполнено посредством внутренней шины 34 «Х2Х».
Предлагаемая установка может содержать узел для выделения из отстойников и стабилизации твердой фазы /не показан/.
Работа предлагаемой комплексной установки для очистки сточных вод осуществляется следующим образом.
Сточная вода последовательно проходит следующие этапы очистки:
- усреднение поступающих на очистку сточных вод по составу и по расходу,
- биологическая очистка сточных вод (анаэробный, аноксидный и двухступенчатый аэробный процессы, включая илоотделение и удаление избыточного ила из системы),
- доочистка сточных вод до норм сброса в водоем рыбохозяйственного назначения,
- обеззараживание очищенной воды.
Сточная вода из канализационной насосной станции поступает в камеру гашения напора предлагаемой установки через решетчатый контейнер. В решетчатом контейнере задерживаются взвешенные вещества размером более 5 мм.
Очищенная от грубых механических примесей вода поступает в резервуар-усреднитель 6 установки, предназначенный для ликвидации часовой неравномерности поступления сточных вод на биологическую очистку. Для предотвращения осаждения взвешенных веществ, резервуар-усреднитель 6 оборудован системой гидравлического перемешивания, включающей погружной насос 23.
Подачу сточной воды из резервуара-усреднителя 6 в анаэробный реактор 10 осуществляют погружным насосом 23. Коллектор 9 подачи сточных вод в анаэробный реактор 10 проходит через отсек 4 энергосилового оборудования, где происходит учет количества сточных вод, поступающих на очистку, при помощи счетчика-расходомера/не показан/.
В анаэробном реакторе 10 для перемешивания также установлен погружной насос 23. Этим насосом производят сброс избыточного активного ила из зоны анаэробного реактора 10 на дальнейшее обезвоживание вне установки.
Из анаэробного реактора 10 сточная вода самотеком поступает в денитрификатор 11, оборудованный системой аэрации, включающей аэраторы 20 и воздухоподающие трубопроводы 21, и погружным насосом 23 для перемешивания активного ила. В денитрификаторе 11 связанный кислород нитритов и нитратов под действием микроорганизмов расходуется для окисления органического вещества.
Денитртификация иловой смеси с высоким содержанием нитратов происходит под воздействием ила, закрепленного на загрузке, например, «Каркас»/ не показана/.
Регенерацию / снятие избыточного ила / загрузки динитрификатора 11 осуществляют автоматически со средствами открытия электромагнитных клапанов с помощью трубчатых мелкопузырчатых аэраторов 20, например, марки «Полипор», состоящих из перфорированного трубчатого каркаса с резьбовыми концевиками, имеющими сопрягаемые внутреннюю и наружные резьбы. На поверхности каркаса путем вневмоэкструзии нанесено диспергирующее двухслойное пористо-волокнистое покрытие (внутренний слой - крупнопористый, наружный - мелкопористый), предназначенное для равномерного распределения воздуха, подаваемого в аэрируемую жидкость. Такое сочетание слоев обеспечивает: 1) мелкопузырчатую аэрацию без увеличения гидравлического сопротивления; 2) перераспределение воздуха и выравнивание расходных характкристик по длинне аэрационной плети. Возможность устройства плетей большой длины сводит к минимуму монтаж воздухоразводящей сети, поскольку требуется меньшее количество воздухоподводящих стояков, запорно-регулирующей арматуры.
Из денитрификатора 11 сточная вода самотеком поступает в первичный отстойник 12, где в результате интенсивного перемешивания сточной воды с активным илом и кислородом воздуха происходит биохимическое окисление органических веществ и нитрификация части аммонийного азота. Аэрация и перемешивание иловой смеси производится мелкопузырчатыми трубчатыми аэраторами, например, марки «Полипор».
Иловая смесь из первичного отстойника 12 самотеком поступает в нитрификатор 13, где происходит доочистка и нитрификация иловой смеси. Устойчивость процесса нитрификации обеспечивают илом, закрепленным на загрузке «Контур».
Аэрацию, перемешивание и промывку загрузки в нитрификаторе 13 осуществляют с помощью трубчатых мелкопузырчатых аэраторов 20 «Полипор».
Отделение сточной воды от активного ила /отстаивание биологически очищенной воды / происходит в камере осветления - вторичном отстойнике 14 вертикального типа.
Сточная вода входит в установку по трубопроводу 25, проходит самотеком весь процесс очищения по установке и выходит из установки по трубопроводу 26 чистой водой.
Рециркуляцию ила осуществляют по двум контурам: основному /R 1/ и второму /R 2/.
Осветленная во вторичном отстойнике 14 вода собирается в сборный лоток/ не показан /, из которого поступает для доочистки в блок 16 доочистки, выполненный в виде последовательно установленных фильтров, первый 17 из которых выполнен с плавающей загрузкой, а второй выполнен в виде фильтра-адсорбера 18, в котором в качестве адсорбента может быть использован уголь. В каждой секции блока 16 доочистки находится загрузка «Каркас» и аэраторы 20 из перфорированных труб.
Доочистку осуществляют специфичной, иммобилизированной на загрузке микрофлорой, способной развиваться в условиях низких нагрузок/ по загрязненностям/ на активный ил. По мере образования избыточной биопленки на загрузке, последняя регенерируется воздухом с высокой интенсивностью аэрации.
Из фильтра 17 блока 16 доочистки вода поступает в фильтр-адсорбер 18. Предусмотрена возможность вымывания/ сброса/ угля из отсека и засыпка нового.
Предусмотрена периодическая промывка блока 16 доочистки и фильтра-адсорбера 18. Промывная вода сбрасывается в резервуар-усреднитель 6.
Верхний рабочий уровень воды в надфильтровом пространстве фильтра-адсорбера 18 ограничен аварийным переливом. Для предотвращения переполнения основных емкостей установки в случае выхода из строя фильтра-адсорбера 18 в сборном лотке вторичного отстойника 14 также предусмотрен аварийный перелив посредством трубопровода 29 перелива воды от второго отстойника 14 в резервуар-усреднитель 6.
Отфильтрованная вода по системе трубопроводов поступает в обеззараживающее устройство 5. Предусмотрена возможность перепуска отфильтрованной воды, минуя обеззараживающие устройства, по обводным линиям, непосредственно в емкость 22 очищенной воды. Для обеззараживания воды может быть использована бактерицидная ультрафиолетовая установка, в которой за счет облучения воды ультрафиолетовыми лучами, достигается практически полное уничтожение патогенной микрофлоры.
Очищенная и обеззараженная вода поступает в емкость 22 очищенной воды. Образующийся в процессе очистки мусор и избыточный ил периодически удаляется из установки в илоуплотнитель, а затем на мешковую установку/не показаны / для обезвоживания осадка.
Предлагаемая установка содержит по меньшей мере один счетчик-расходомер 27 и контрольно-измерительные приборы, выполненные, например, в виде датчиков уровня вод 28. Счетчик-расходомер 27 и указанные датчики 28 подключены к «вводам» контроллера 33, а исполнительные регулирующие механизмы / не показаны/, выполненные в виде, например, клапанов или приводов, подключенные к «выводам» контроллера 33.
Единое автоматизированное устройство, содержащее пульт 30 управления, включающий блок 31 управления с программным пакетом, панель управления 32 и контроллер 33, имеющий систему «входов» и «выходов» и подключенный «входами» к счетчику-расходомеру 27 и датчикам, например, 28 контрольно-измерительных приборов, и «выходами» подключенный к исполнительным механизмам, предусмотренным в очистном оборудовании каждого модуля установки и выполненным в виде клапанов или приводов, позволяет регулировать технологический процесс очистки сточных вод. Связь датчиков контрольно-измерительных приборов с панелью управления осуществляется посредством внутренней шины «Х2Х» 34. Связь контроллера 33 с исполнительными регулирующими механизмами осуществляют посредством интерфейсов, например, RS232.
Управление единым автоматизированным устройством производится оператором. Основные показатели качества очищенной сточной воды в предлагаемой установке:
- pH
6,5-8,5
- окраска
20
- взвешенные вещества
-
- фосфаты
-
- аммоний ион
-
- БПК5 /Биохимическая потребность в кислороде/
50
- ХПК /Химическая потребность в кислороде/
- БПКп /Биохимическая потребность в кислороде/
- термотолерантные колиформные бактерии-100 КОЕ/100 мл.
- общие колиформные бактерии
500 КОЕ/100 мл.
- колифаги
10 БОЕ/100 мл.
Основные показатели качества поступающей сточной воды:
- pH
6,5-8,5
- окраска
-
- взвешенные вещества
250 мг/дм3.
- фосфаты
-11 мг/дм3.
- аммоний ион
-16 мг/дм3.
- БПК5 /Биохимическая потребность в кислороде/
50
- ХПК /Химическая потребность в кислороде /
175 мг O2/дм3.
- БПКп
250 мг O2/дм3.
- ХПК
-340 мг O2/дм3.
- термотолерантные колиформные бактерии-.
- общие колиформные бактерии
-
- колифаги
-
Предлагаемая установка успешно прошла испытания и подготовлена к внедрению в производство. Она обладает новизной и промышленной применимостью.
Предлагаемая установка модульная и компактная.
Использование предлагаемой комплексной установки для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от загрязнений позволит повысить эффективность глубокой очистки водных сред от токсических загрязнений и патогенной микрофлоры при снижении трудоемкости очистки путем автоматизированного управления установкой, со своевременной регулировкой технологических процессов очистки.
Представленная на фиг.1 комплексная установка для очистки сточных вод от загрязнений содержит резервуар-усреднитель 1 и сообщенные с ним, размещенные в отдельных отсеках 2 и 3 и разделенные негерметичными перегородками 4 динитрификатор 5, нитрификатор 6, два отстойника 7 и 8 и биореактор 9 доочистки, а также насосы 10 и системы коммуникации 11 для подвода, 12 распределения и 13 отвода сточных, промывных вод и иловой смеси, подвода воздуха для воздуходувок 14 к азраторам 15 и отвода газов, рециркуляции иловых смесей эрлифтами 16 и содержащая отсек 17 с энергосиловым оборудованием 18 и обеззараживающим устройством 19, и узел стабилизации твердой фазы, включающей осадок из отстойников и избыточную иловую смесь, при этом динитрификатор, нитрификатор и биореактор доочистки снабжены загрузками носителей иммобиллизованной микрофлоры, отличающаяся тем, что установка размещена в трех параллельно размещенных модулях коридорного типа, из которых в центральном модуле размещен резервуар-усреднитель и отсек с энергосиловым оборудованием и обеззараживающим устройством, а в каждом из двух боковых модулей, смежных с центральным модулем, последовательно по длине коридора в виде отдельных сообщающихся между собой отсеков расположены анаэробный реактор, денитрификатор, первичный отстойник, нитрификатор, вторичный отстойник и биореактор доочистки, причем каждый из двух боковых модулей дополнительно снабжен анаэробным реактором и коллектором передачи в него сточных вод из резервуара-усреднителя, а биореактор доочистки в каждом из двух боковых модулей дополнительно снабжен фильтром-адсорбером, в качестве загрузки носителей иммобиллизованной микрофлоры взята загрузка «Каркас», содержащая…, анаэробный реактор, денитрификатор, первичный отстойник и нитрифиатор снабжены погружными насосами, установленными с возможностью перемешивания активного ила, первичный отстойник, снабжен в придонной зоне трубчатыми мелкопузырчатыми аэраторами «Полипор», установленными с возможностью перемешивания иловой смеси, и вторичный отстойник, выполненный с возможностью отделения воды от активного ила, дополнительно сообщен с резервуаром-усреднителем аварийным трубопроводом перелива воды.
В качестве обеззараживающего устройства использованы ультрафиолетовая установка. В качестве адсорбента в фильтре-адсорбере взят уголь.