УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к системам для биологической очистки бытовых сточных вод с использованием активного ила, в частности, к установкам, применяемым для очистки бытовых канализационных стоков из коттеджей и загородных домов при отсутствии централизованной системы канализации.
Известна установка для биологической очистки сточных вод, выполненная в виде компактного моноблока, представляющего собой прямоугольную, заглубляемую в землю емкость. Емкость разделена, по крайней мере, на четыре неравных по объему отсека, выполняющих функции уравнивающего резервуара с подводом сточных вод, активационного резервуара, отстойника и сборного колодца с выпуском очищенной воды. В сборном колодце происходит окончательное отстаивание взвешенных частиц активного ила. Поскольку отстаивание требует достаточно продолжительного промежутка времени, объем отстойника и сборного колодца выбирается большим объема активационного резервуара, а объем уравнивающего резервуара - несколько меньшим, чем объем активационного резервуара. Уравнивающий резервуар имеет смежные перегородки с активационным резервуаром и со сборным колодцем. Устройство для подачи воздуха в активационный резервуар выполнено подвижным, например, в виде реактивной газовой небольшой турбины, что обеспечивает интенсификацию окислительного процесса. Предусматривается подача воздуха в активационный резервуар в пульсирующем режиме, а также магнитная обработка стоков. Установка обеспечивает повышение качества очистки (конкретные сведения о качестве очистки не приводятся), но оно достигается за счет усложненной конструкции установки, что также делает ее весьма дорогостоящей (патент России RU 2233247 С2, C02F 3/12, опубл. 2004 г.).
Опыт эксплуатации небольших очистительных установок показал достаточность в составе установки трех отсеков, выполняющих функции уравнивающего резервуара с подводом сточных вод, активационного резервуара, снабженного средствами для подвода воздуха и отвода воды в отстойник, и отстойника с выпуском очищенной воды. Так, известна установка для биологической очистки сточных вод, выполненная в виде компактного моноблока, представляющего собой прямоугольную, заглубляемую в землю емкость, разделенную перегородками на три отсека, выполняющих функции уравнивающего резервуара, активационного резервуара и отстойника с выпуском очищенной воды. Уравнивающий резервуар снабжен средствами для подвода сточных вод и насосом для подачи очищаемой воды в активационный резервуар, активационный резервуар - средствами для подвода воздуха - аэрационной трубкой, присоединенной к компрессору аэрации, и отвода воды в отстойник. Отстойник снабжен насосом рециркуляции ила, перекачивающим ил после отстаивания в активационный резервуар. Установка также снабжена насосом для перекачивания содержимого активационного резервуара обратно в уравнивающий резервуар в случае, если уровень воды в последнем упадет ниже заданного уровня, что обеспечивает бесперебойную работу установки при незначительном притоке сточных вод, например, в ночное время или при полном прекращении их поступления в течение определенного короткого промежутка времени. В составе установки не предусмотрены какие-либо специальные элементы, способствующие повышению качества очистки (патент России RU 2162062 С2, C02F 3/00, опубл. 2001 г).
Повышенным качеством очистки сточных вод без усложнения аппаратурного оформления и, следовательно, без повышения стоимости, характеризуется установка для биологической очистки сточных вод, предложенная в полезной модели RU 63351 U1, C02F 3/02, опубл. 2007 г., наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению (прототип). Установка по прототипу, предназначенная для очистки сточных вод отдельно стоящих зданий и коттеджей, выполнена в виде моноблока, представляющего собой прямоугольную, заглубляемую в землю, емкость, разделенную перегородками на отсеки, выполняющие функции уравнивающего резервуара, снабженного средствами для подвода сточных вод и последующей их подачи в активационный резервуар, активационного резервуара, снабженного средствами для подвода воздуха, подключенными к компрессору, и средствами для отвода воды и отстойника, снабженного средствами для выпуска очищенной воды и рециркуляции ила в активационный резервуар, причем, каждый из резервуаров имеет смежные перегородки с двумя другими. При этом перегородки, отделяющие активационный резервуар от отстойника и уравнивающий резервуар от отстойника имеют площадь и толщину, которые обеспечивают замедление перетекания тепловой энергии от уравнивающего и активационного резервуаров к отстойнику: в частности, площади перегородок, отделяющих активационный и уравнивающий резервуары от отстойника меньше площади перегородки, отделяющей уравнивающий резервуар от активационного резервуара в 1,5-2,0 раза, а толщины перегородок, отделяющих активационный и уравнивающий резервуары от отстойника, больше толщины перегородки, отделяющей уравнивающий резервуар от активационного резервуара в 1,5-3,0 раза. Выполнение перегородок при соблюдении соотношений площадей и толщин перегородок позволяет уменьшить отток тепла из уравнивающего резервуара и изменить его направленность в сторону активационного резервуара и одновременно сохранить тепло активационного резервуара. Если подача сточных вод не прерывается или перерыв в их подаче носит кратковременный характер, указанный тепловой баланс является стабильным. Сохранение постоянной температуры содержимого активационного резервуара - важный фактор для обеспечения нормальной жизнедеятельности и размножения бактерий и мельчайших микроорганизмов.
Таким образом, сущность полезной модели по прототипу заключается в возможности использования тепла сточных вод для интенсификации окислительного процесса в активационном резервуаре за счет обеспечения определенных соотношений площадей и толщин перегородок.
К недостаткам прототипа можно отнести то, что эти требуемые соотношения могут быть реализованы только при наличии трех резервуаров в установке, отсутствует автоматическое регулирование подачи воздуха, а потребность в листах вспененного полипропилена, из которого изготавливается емкость, необходимых конкретных толщин также создает дополнительные сложности при их приобретении, вследствие ограниченности ассортимента листов требуемой толщины.
Техническая задача разработки - создание экономичной, компактной установки несложной конструкции с улучшенными эксплуатационными характеристиками для очистки сточных вод маломощных источников.
Технический результат, состоящий в разработке более простой - двухсекционной - установки с повышенными надежностью, долговечностью и пониженным энергопотреблением при эксплуатации, обеспечивающей контролируемый, управляемый и высокоэффективный процесс очистки сточных вод, достигается тем, что в установке для биологической очистки сточных вод, выполненной в виде моноблока, представляющего собой заглубляемую в землю емкость, разделенную перегородкой на отсеки, выполняющие функции приемного резервуара, снабженного средствами для подвода сточных вод и последующей их подачи в активационный резервуар, и активационного резервуара, снабженного средствами для подвода воздуха, подключенными к компрессору, и отвода очищенной воды, в отличие от прототипа средства для подачи жидкости из приемного резервуара в активационный резервуар, средства для отвода очищенной воды из активационного резервуара и средства для отвода избыточного активного ила из активационного резервуара обратно в приемный резервуар выполнены в виде трех воздушных пузырьковых насосов - эрлифтов, средство для подвода воздуха в активационный резервуар - в виде сдвоенного аэратора, расположенного в придонной части активационного резервуара, причем эрлифты и аэратор объединены в единый блок прерывистой аэрации, установленный на перегородке между резервуарами, подключенный к компрессору, соединенному с микропроцессорным блоком управления с возможностью включения электромагнитных клапанов в соответствии с заданной программой подачи сжатого воздуха в активационный резервуар.
При этом компрессор, блок управления и электромагнитные клапаны выполнены вынесенными из резервуара.
В качестве материала для изготовления емкости использован полиэтилен.
Уровни всасывания эрлифта подачи жидкости из приемного резервуара в активационный резервуар и эрлифта отвода очищенной воды определены таким образом, что обеспечивают условное деление приемного резервуара на зоны «накопительную» и «буферную» и выделение зоны «чистой воды» после отстоя в активационном резервуаре, тем самым ограничивая количество отсеков в емкости двумя, в то время как до настоящего времени считалось «достаточным» разделение установок для небольших очистительных установок бытовых стоков минимально тремя отсеками.
Устройство, представленное схематично на фиг.1, работает следующим образом: сточные воды поступают в приемный резервуар 1, служащий для накопления стоков и предварительного отстоя (осветления) и улавливания неразлагающихся включений в «накопительной» зоне и последующего перекачивания жидкости эрлифтом 2 (воздушным пузырьковым насосом) в активационный резервуар 3, где стоки перемешиваются и насыщаются кислородом воздуха с помощью сдвоенного аэратора (вантуза) 4 и выводятся наружу эрлифтом 5, а затем избыточный ил перекачивается из активационного резервуара эрлифтом 6 в приемный резервуар. Эрлифты и аэратор объединены в блок, установленный на перегородку 7 между резервуарами, связанный с компрессором 8 и осуществляющий прерывистую аэрацию попеременную подачу сжатого воздуха от компрессора к эрлифтам и аэратору при открытии соответствующих электромагнитных клапанов 9, управляемых микропроцессорным блоком 10, который не только автоматически управляет включением/выключением электромагнитных клапанов по заданной программе, но и осуществляет постоянный контроль и запись параметров во встроенную память о работе всей установки, а также фиксирует и индицирует высвечиванием красной сигнальной лампы и подачей звукового сигнала возможные отклонения в работе.
Для обеспечения электрической безопасности, исключения возможности повреждения электрических устройств при их аварийном затоплении система управления процессом очистки выполнена вынесенной и размещается в шкафу управления для настенного монтажа 11, устанавливаемом в сухом помещении, в котором также размещен компрессор, подключенный к розетке на электронном блоке и воздушным шлангам электромагнитных клапанов.
Установка реализует пятифазный последовательный автоматизированный цикл очистки сточных вод, включающий фазы загрузки и денитрификации, аэрации, отстоя, отвода очищенной воды и отвода избыточного ила, четко разграниченные по времени, при общей продолжительности цикла в 6 часов.
В зимнее время, когда температура смеси сточных вод и активного ила в активационном резервуаре снижается, возможен подогрев воздуха, подаваемого в активационный резервуар.
Установка компактна, т.к. разделена всего на два резервуара и проста в компоновке потому, что все три эрлифта собраны в единую конструкцию вместе с аэратором - моноблок, размещаемый на перегородке между резервуарами.
Использование воздушных пузырьковых насосов интенсифицирует процесс очистки за счет эффективного перемешивания содержимого активационного резервуара.
Количество отведенной воды по окончании очистки примерно соответствует количеству сточных вод, поступивших в активационный резервуар.
Степень очистки сточных вод в установке такова, что очищенная вода может быть выведена на рельеф, использована для полива растений или подведена к системам почвенной доочистки (фильтрующий колодец, поле подземной фильтрации, фильтрующая траншея).
Поскольку компрессор в установке работает в прерывистом режиме, общее электропотребление системы мало и составляет порядка 200 кВт/год при постоянном использовании; при этом существенно (более, чем в 2 раза) увеличивается ресурс работы компрессора (7 лет до замены мембраны против 3-х лет работы в непрерывном режиме).
Емкость, выполненная из полиэтилена, надежна в работе при длительной эксплуатации при температуре от -30 до +50°C, т.к. не содержит элементов, подверженных коррозии, износу и поломке.