УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к биологической очистке сточных вод от взвешенных и растворенных органических веществ с применением микрофлоры и может быть использована в сельском и коммунальном хозяйствах при очистке бытовых сточных вод.
Биологический метод очистки сточных вод применяется для очистки производственных и бытовых сточных вод от органических и неорганических загрязнителей. Этот процесс основан на способности некоторых микроорганизмов использовать вещества, загрязняющие сточные воды для питания в процессе своей жизнедеятельности.
Основной процесс, протекающий при биологической очистке сточных вод - биологическое окисление. Этот процесс осуществляется биоценозом, состоящим из множества различных бактерий, простейших водорослей, грибов и др., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). Очистка сточных вод биологическим методом проводится в аэробных и в анаэробных условиях. При очистке в анаэробных условиях сообщество микроорганизмов представлено одними бактериями. При очистке в аэробных условиях в сообществе микроорганизмов развиваются простейшие.
Известны биологические пруды для биологической очистке сточных вод, представляющих собой искусственные водоемы с глубиной обычно не превышающей 1 м. В окислительных процессах, протекающих в биологических прудах, существенную роль играет водная растительность, которая способствует снижению концентрации биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема, см. Кривошеий Д.А. и др. «Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков», Учебн. пособие, М., Высшая школа, 2003 г. 241-248.
Недостатком указанных сооружений является низкая окислительная способность, сезонность работы, потребность в больших территориях и др.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип полезной модели, является установка для биологической очистки сточных вод, включающая резервуар, системы подвода исходной воды, отвода очищенной воды и биофильтр в виде сетеобразной загрузки, см. RU №1731739 М. Кл. С 02 F 3/00, 89 г.
При работе этой установки сточная вода омывает биофильтр в виде неподвижного материала
загрузки, например, сетки с наросшей на ней пленкой слизистых обрастании, состоящей из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов.
Недостатком этого аналога является невысокая степень очистки, обусловленная сравнительно малой удельной рабочей поверхностью и, соответственно, малой скоростью массообмена.
Технической задачей, решаемой полезной моделью является увеличение степени очистки за счет повышения удельной рабочей поверхности для заселения микроорганизмов и улучшения массообмена.
Решение указанной задачи обеспечено тем, что установка для биологической очистки сточных вод, включающая резервуар, системы подвода исходной воды, отвода очищенной воды и биофильтр в виде сетеобразной загрузки, согласно полезной модели, резервуар выполнен частично открытым и снабжен, сообщенными между собой, закрытыми приемной камерой, камерой - метатенком и осветлительной камерой, а также открытой камерой биофильтра, оборудованной горловиной и продольной перегородкой, разделяющей эту камеру на две секции, в которых размещены каркасные блоки с закрепленной на них сетеобразной загрузкой биофильтра, при этом одна из секций камеры биофильтра, сообщена с камерой - метатенком и выполнена входной, а другая секция, выполненная выходной, сообщена с входной секцией, посредством перелива в виде сливной полки на верху разделительной перегородки, и сообщена также с осветлительной камерой.
В предпочтительных вариантах выполнения, высота горловины камеры биофильтра выполнена из условия расположения ее входного среза над поверхностью грунта при заглубленном в грунт резервуаре; каркасные блоки выполнены в виде прямоугольных пластиковых рамок с полимерной сеткой, скрепленных между собой в параллелепипед, при этом, внутри параллелепипеда, в плоскостях, перпендикулярных его продольной оси и вдоль этой оси с шагом не менее 15 мм. закреплены поперечные сетки; величина ячеек полимерной сетки составляет не более 10 мм. -10 мм; в ячейках полимерной сетки закреплены пучки полимерных волокон, длина пучков которых составляет не более шага закрепления поперечных сеток в каркасных блоках; приемная камера, камера - метатенк, открытая и осветлительная камеры сообщены между собой посредством перфорированных участков, выполненных в нижних частях
стенок между смежными камерами; перфорированный участок стенки между смежными камерой - метатенком и открытой камерой выполнен в виде вертикальных щелей с шириной не менее 20 мм и высотой до 0,5 м; горловина открытой камеры оборудована паронепроницаемой утепленной крышкой; резервуар выполнен из пластика, например, гомогенного полипропилена.
Техническим результатом от использования предложенной полезной модели является обеспечение создания компактной и простой в изготовлении и обслуживании моноблочной установки очистки бытовых сточных вод для обезвреживания стоков хозяйственно-фекального происхождения и доведения их качества до требований, предусмотренных санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
На фиг.1 и 2 показаны общий вид предложенной установки (продольный разрез) и вид в плане (поперечный разрез);
на фиг.3 - каркас для сетеобразной загрузки;
на фиг.4, 5 - общий вид и вид в плане блока сетеобразной загрузки.
Установка для биологической очистки сточных вод состоит из частично открытого резервуара 1 с патрубком 2 подвода исходной сточной воды и патрубком 3 отвода очищенной воды. Резервуар 1 выполнен с, сообщенными между собой и закрытыми приемной камерой 4, камерой - метатенком 5 и осветлительной камерой 6, а также открытой двухсекционной камерой 7 с секциями биофильтра 8 и 9, соответственно прямого (сверху-вниз) и обратного (снизу-вверх) потоков сточной воды, отделенных друг от друга разделительной перегородкой 10, установленной между секциями 8 и 9 биофильтра. Биофильтр в секции 9 обратного потока размещен выше чем биофильтр в секции 8, при этом разделительная перегородка 10 снабжена сливной полкой 11, выполненной в ее верней части, с ориентацией слива полки по центру биофильтра в секции 8. Биофильтры в секциях 8 и 9 выполнены в виде блоков из соединенных между собой в параллелепипед каркасных прямоугольных пластиковых рамок 12 (см. фиг.3 и 4) с закрепленной на них сетеобразной загрузкой в виде полимерной сетки 13, при этом внутри параллелепипеда, в плоскостях, перпендикулярных его продольной оси и вдоль этой оси, с шагом не менее 15 мм. закреплены поперечные полимерные сетки 14. Величина ячеек
продольных и поперечных сеток составляет не более 10 мм. Поперечные сетки прикреплены узлами к продольным сеткам, как показано на фиг.4. В ячейках продольных и поперечных сеток закреплены пучки 15 полимерных волокон, длина которых должна быть не более шага закрепления поперечных сеток в каркасных блоках. Каждый биофильтр 8 и 9 может быть сформирован или одним блоком, или несколькими (меньшими по высоте) блоками с сетеобразной загрузкой. Камера 4 сообщена с камерой 5 посредством перфорированного участка 16, выполненного в нижней части стенки камеры 5. Секция 9 камеры 7 выполнена входной и сообщена посредством перфорированного участка 17, выполненного в ее нижней части, с камерой - метатенком 5, а верхним переливом в виде сливной полки 11, с секцией 8, выполненной выходной и сообщенной с осветлительной камерой 6 посредством перфорированного участка 18, выполненного в ее нижней части. Перфорированный участок стенки между смежными камерой - метатенком и открытой камерой выполнен в виде вертикальных щелей с шириной не менее 20 мм и высотой от дна резервуара, составляющей до 0,5 м, что исключает возможные засорения осадком и крупными механическими загрязнениями. В связи с тем, что в рабочем положении резервуар 1 заглублен в грунт, длина горловины 19, сообщенной с атмосферой, выполнена из условия расположения ее верхнего среза над поверхностью грунта. В целом предложенная установка представляет собой моноблок в виде цельного, прямоугольного, самонесущего резервуара с горловиной и перегородками, выполненного из листового пластика, например гомогенного полипропилена, с толщиной листов, составляющей 5-20 мм. Гомогенный полипропилен не гниет, имеет длительный (не менее 50 лет) срок службы, легко обрабатывается и имеет вполне достаточные механические характеристики.
Работа установка осуществляется следующим образом.
Обрабатываемая сточная вода по патрубку 2 самотеком поступает в приемную камеру 4, где происходит осаждение из стоков грубых механических примесей. Из камеры 4 сточная вода, самотеком (через отверстия в перфорированном участке 16 в нижней части стенки между камерами 4 и 5) поступает в камеру - метатенк 5, в которой происходит анаэробное разложение, содержащихся в воде, органических веществ. Затем сточная вода, через перфорационные отверстия в участке 17 в нижней части перегородки между камерами 5 и 7, поступает в секции 8 и 9 вступая в с контакт с биофильтрами открытой двухсекционной камеры 7. В результате
контакта загрузки со сточной водой на ее поверхности образуется биопленка из иммобилизованных микроорганизмов. Высокая физиологическая активность прикрепленных микроорганизмов связана с интенсивной сорбцией на погруженных в сточную воду поверхностях сетеобразной загрузки органических веществ, ферментов, бактерий и особым расположением микроорганизмов на границе раздела фаз, выгодным с точки зрения энергетических затрат бактерий. Все вышеперечисленное приводит к увеличению стойкости прикрепленных микроорганизмов к неблагоприятным условиям среды, пролонгации действия и ускорению их метаболической деятельности. Обрабатываемая жидкость свободно обтекает нити сетки и закрепленные на ней пучки волокон, чем достигается необходимый массообмен между сточной водой и прикрепленными на поверхности сетеобразной загрузки микроорганизмами. При чрезмерном обрастании поверхности сетки и пучков, налет отделяется от загрузки под действием гравитации и движения воды, чем обеспечивается саморегенерация сетеобразной загрузки. За счет организации обратного и прямого токов движения сточной воды по биофильтру и перелива через сливную полку 11 перегородки 10, сточная вода (в выходной секции 8) аэрируется в степени, достаточной для протекания биологических окислительных процессов, а также достигается необходимая (для очистки сточной воды) длительность и степень массообмена. Количество полотнищ сетеобразной загрузки в блоках биофильтра зависит от величины исходных показателей загрязнений сточных вод, гидравлической нагрузки на установку, требуемой величины показателей загрязнений сточных вод на выходе из установки. Сточная вода, прошедшая стадию очистки в биофильтре, через перфорацию участка 18 в нижней части стенки между камерами 7 и 6, поступает в осветлительную камеру 6, где окончательно отстаивается от взвешенного ила и по патрубку 3 выводится из установки.
Целесообразно, чтобы очистная установка была оборудована аварийной сигнализацией засоров отводящего трубопровода. Кроме того, горловина открытой камеры установки должна быть оборудована паронепроницаемой утепленной крышкой 20, что позволяет размещать установки вблизи жилых зданий и работе в зимних условиях. В этом варианте выполнения, из установки не выделяется неприятный запах, т.к. отвод выделяемых газов осуществляется в подводящий канализационный трубопровод. Для вентиляции внутренней канализационной сети, над каждым стояком необходимо обустройство вытяжки, которая должна
быть выведена на кровлю, на высоту не менее 0,3 м.
Таким образом, в предложенной установке обеспечивается полное окисление сточных вод аэробно-анаэробной микрофлорой. Применение сетеобразной загрузки с пучками волокон, позволяет достичь очистки сточной воды по БПК более 95%, по взвешенным веществам более 93%, по нитратам и фосфатам более 60% независимо от исходных величин показателей загрязнения сточных вод.
Монтаж установки осуществляется в котлован на утрамбованный подстилающий слой с последующей обсыпкой. В зависимости от конкретных условий, очищенные стоки фильтруются в грунте или отводятся на рельеф после этапа очистки в песчано-гравийном фильтре или УФ обеззараживателе. Особенностью предложенной установки является простота технологии, экологичность, минимальная стоимость и отсутствие потребности в электроснабжении при благоприятных местных гидрологических условиях. При неблагоприятных гидрологических условиях осветлительная камера 6 выполняет функцию накопителя-отстойника очищенной воды, при этом отведение воды производится принудительно с помощью погружного дренажного насоса в распределительную сеть фильтрационной траншеи (условно не показаны).
Работа установки осуществляется в автоматическом режиме и не требует ежедневного обслуживания. Визуальный контроль правильности работы установки осуществляется не чаще одного раза в две недели при открытой крышке. Удаление ила из установки выполняется раз в год, при этом демонтируется загрузка биофильтра, после чего откачивается содержимое резервуара. Установка обеспечивает очистку бытовых и производственных биологически очищаемых сточных вод от органических примесей до уровня требования нормативных документов, действующих на территории России.