УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к устройствам для биохимической очистки сточных вод и может быть использована для биологической очистки сточных вод.
Известно сооружение для очистки сточных вод, описанное авторами Шальновым В.Н. и Шальновым А.Н. в описании к патенту №967965, (опубл. 23.10.82 г.), содержащее первичные и вторичные горизонтальные отстойники и аэротенки, скомпонованные в единый блок.
Недостатком данного сооружения является низкое качество очистки сточных вод.
Известно устройство для обработки сточных вод, по патенту №835971 (опубл. 10.06.81 г.), содержащее корпус, разделенный не доходящими до дна корпуса перегородками на камеры аэрации и осветления, узел аэрации и технологические трубопроводы.
Недостатком данного устройства является конструкция съемных решеток, в данных решетках возможно заиливание распределителя загрязняющими веществами и как следствие снижение обогащения воды кислородом, что приводит к низкому качеству очистки сточных вод.
Известно учебное пособие «Процессы и аппараты защиты гидросферы», автор Ветошкин А.Г. (Пензенский государственный университет) в котором описан технологический прием увеличения окислительной мощности. Такой прием реализуется в окситенках - герметизированных сооружениях, оборудованных системами механических перемешивающих устройств (аэраторами) и циркуляции кислорода. Конструктивно окситенк выполнен в виде резервуара круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, отделяющей зону аэрации от зоны илоотделения. В средней части цилиндрической перегородки устроены окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; в нижней части - для поступления возвратного ила в зону аэрации. Недостатком данного устройства является то, что окситенки расчитаны на очистку сточных вод с высоким содержанием загразняющих веществ и используются преимущественно при наличии собственного источника получения технического кислорода. Применение окситенков для очистки хозяйственно бытовых сточных вод со средним содержанием загрязняющих веществ экономически не выгодно, эксплуатационные расходы на очистку сточных вод будут выше в 2,5-3 раза по сравнению с заявляемой моделью
Известно устройство для биохимической очистки сточных вод по патенту №1219531 (опубл. 1984 г.), содержащее резервуар с днищем, разделенный продольными перегородками на камеру аэрации с псевдосжиженной насадкой, с системой пневматической аэрации и камеры отстаивания, узел подачи исходной воды и сборные лотки очищенной воды, а также трубопроводы для отведения избыточного ила.
Недостатком данного устройства для очистки сточных вод является то, что камера отстаивания не расположена по торцевым стенкам аэротенка, это способствует потерям тепловой энергии сточных вод и не рациональному расположению камер аэрации и отстаивания, что, в общем, ведет к снижению качества очистки сточных вод и удорожанию себестоимости очистки сточных вод.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения качества очистки сточных вод и снижения себестоимости очистки за счет поддержания оптимального температурного режима в аэротенке без дополнительных затрат.
Технический результат заключается в реализации этого назначения, в повышении качества очистки сточных вод, поддержании благоприятной температуры для жизнедеятельности активного ила, и скорости нитрификации.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для биохимической очистки сточных вод, содержащем резервуар с днищем, систему пневматической аэрации, камеру отстаивания, узел подачи исходной воды, сборный лоток очищенной воды, а также трубопроводы для отведения избыточного ила, вертикально расположенный отстойник расположен по периферии вокруг аэротенка, причем высота отстойника равна 1/2-1/1,5 высоты аэротенка, а сам отстойник выполнен в виде конуса, нижний угол равен 50-60° градусам, а верхняя часть стенки аэротенка, соприкасающаяся с отстойником, отклонена от вертикали к центру на 20-25° градусов, а соотношение площадей зеркал отстойника к аэротенку равно (5÷6):1.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что отстойник расположен по периферии вокруг аэротенка, причем высота отстойника равна 1/2-1/1,5 высоты аэротенка, а сам отстойник выполнен в виде конуса, нижний угол равен 50-60° градусам, а верхняя часть аэротенка, соприкасающаяся с отстойником отклонена от вертикали к центру на 20-25° градусов.
Благодаря наличию этих признаков теплообмен между аэротенком и окружающей средой снижается в три раза, процесс биологической очистки проходит в оптимальном режиме, исключаются затраты на обогрев аэротенка при низких температурах окружающего воздуха.
На чертеже изображена технологическая схема установки, которая состоит из резервуара 1, аэротенка 2, камеры отстаивания (отстойника) 3, узла подачи исходной воды 4, сборного лотка очищенной воды 5, патрубков вывода очищенных сточных вод 6, трубопроводов для отведения избыточного ила 7, системы пневматической аэрации 8.
Устройство для биохимической очистки сточных вод работает следующим образом.
Неочищенные сточные воды через узел подачи исходной воды 4 попадают в аэротенк 2, на дне аэротенка расположена система пневматической аэрации 8, благодаря которой сточные воды обогащаются кислородом воздуха. Биологически очищенная вода поступает в камеру отстаивания 3, где происходит разделение смеси на активный ил и чистую воду. Активный ил оседает в нижней конусной части отстойника, откуда периодически удаляется через трубопроводы для отведения избыточного ила 7. Чистая вода собирается в сборных лотках очищенной воды 5 и выводится из устройства для биохимической очистки сточных вод через патрубки вывода очищенных сточных вод 6.
Отстойник расположен вокруг аэротенка в верхней его части, высота отстойника равна 1/2-1/1,5 высоты аэротенка, а сам отстойник выполнен в виде конуса, нижний угол равен 50-60° градусам, а верхняя часть аэротенка, соприкасающаяся с отстойником отклонена от вертикали к центру на 20-25° градусов, соотношение площадей зеркал отстойника к аэротенку равно (5÷6):1.
Отличие данной модели от других состоит в следующем. Для того, чтобы получить высокие показатели очистки сточных вод необходимо создать благоприятные условия для жизнедеятельности активного ила. Одним из основных факторов, обеспечивающих жизнедеятельность микроорганизмов активного ила, является температура сточных вод в аэротенке. В данной модели для оптимизации температурного режима и снижения затрат на обслуживание, используется месторасположение и форма отстойника и аэротенка. Отстойник расположен вертикально по периферии вокруг аэротенка, высота отстойника равна 1/2-1/1,5 высоты аэротенка, а сам отстойник выполнен в виде конуса, нижний угол равен 50-60° градусам, а верхняя часть аэротенка, соприкасающаяся с отстойником отклонена от вертикали к центру на 20-25° градусов, а соотношение площадей зеркал отстойника к аэротенку равно (5÷6):1.
Такое расположение отстойника позволило снизить площадь зеркала аэротенка в 2,6-2,7 раза и снизить теплопотери сточных вод в 1,5-2 раза Снижение теплопотерь происходит за счет уменьшения испарения воды в несколько раз, но в то же время в стоках протекают благоприятные для биологической очистки процессы нитрификации. Для уменьшения площади зеркала аэротенка, верхняя часть аэротенка, соприкасающаяся с отстойником отклонена от вертикали к центру на 20-25° градусов. Данный угол отклонения стенки позволяет уменьшить площадь поверхности аэротенка и интенсифицирует перемешивание сточной воды с активным илом. Сточные воды поднимаются в аэротенке снизу вверх, отражаются от наклонной стенки и снова отходят вниз, образуя вращательное движение воды. При этом повышается окислительная мощность аэротенка, что ведет к оптимизации температурного режима воды аэротенка.
Угол отстойника 50-60° необходим для того, чтобы между наклонной стенкой аэротенка и внешней средой был буферный слой воды отстойника. Буферный слой снижает теплопотери воды аэротенка, т.к. при вращательном движении стоков от дна аэротенка вверх, поток будет отражаться как раз от верхней наклонной стенки аэротенка. При величине угла отстойника 50-60° масса воды отстойника препятствует теплообмену аэротенка с окружающей средой, а интенсивного теплообмена между отстойником и окружающей средой не происходит ввиду того, что вода отстойника постоянно пополняется теплой водой из аэротенка. Благодаря наличию всех этих признаков, теплообмен между аэротенком и окружающей средой снижается в три раза, процесс биологической очистки проходит в оптимальном режиме, исключаются затраты на обогрев аэротенка при низких температурах окружающего воздуха, показатели очищенных сточных вод соответствуют требуемым нормативам.
При величине угла верхней части аэротенка менее 20°, увеличивается площадь зеркала аэротенка и уменьшается интенсивность циркуляции воды в аэротенке, это ведет к потерям тепловой энергии сточных вод, удорожанию себестоимости очистки и снижению качества очистки.
При величине угла верхней части аэротенка более 25° снижаются процессы нитрификации, что также ведет к снижению качества очистки стоков.
При величине угла отстойника менее 50-60° уменьшается объем отстойника и увеличивается теплообмен с окружающей средой, что приведет к снижению показателей очистки.
При большей величине угла увеличиваются капитальные затраты и обслуживание устройства.
В таблице представлены данные, характеризующие эффективность работы прототипов и заявляемой полезной модели при прочих равных условиях. Для улучшения показателей очистки сточных вод прототипов необходимо увеличение себестоимости очистки в несколько раз за счет затрат на обогрев стоков аэротенка до оптимального режима биологической очистки.
В заявленной полезной модели температура сточных вод в аэротенке не подвержена резким колебаниям окружающей среды, т.к. масса воды отстойника через стенки резервуара первой воспринимает температуру внешнего воздуха. Температура воды отстойника не успевает охладиться вследствие того, что постоянно пополняется новыми порциями из аэротенка.
Благодаря стабилизации температурного режима в аэротенке, затраты на обогрев сточных вод аэротенка снижаются в несколько раз, процесс биологической очистки идет благоприятно.
Предложенное устройство применяется для биохимической очистки сточных вод на очистных сооружениях.
Показатели очищенных сточных вод
Прототип 835971
Прототип 1219531
Заявляемая модель
Биохимическое потребление кислорода, мг/л
100-90
30-20
10-6
Химическое потребление кислорода, мг/л
140-110
70-50
30-20
Взвешенные вещества, мг/л
140-110
70-50
10-6
Азот аммонийный NH4, мг/л
16-13
7-5
<2