БИОЛОГИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД
GRAY WASTE WATER BIOLOGICAL TREATMENT PLANT

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания хозяйственно-бытовых сточных вод биологическими методами и может быть использовано для очистки сточных вод малых населенных пунктов, коттеджных поселков, вахтовых поселков, образовательных и лечебных учреждений, в том числе инфекционных и туберкулезных больниц, а также населенных пунктов, находящихся в зоне вечной мерзлоты.
Известно устройство для очистки и обеззараживания сточных вод, включающее приемную камеру, решетки-дробилки, песколовки, бункеры песка, водоизмерительное приспособление, преаэратор, первичные и вторичные отстойники, аэротенки, фильтры щебеночные, резервуар чистой воды и контактный, иловые площадки, насосную иловую станцию, смесители, системы для изменения направления, скорости, турбулентности или ламинарности потока воды (Патент РФ №2390505, МПК C02F 3/02, C02F 9/00, опубл. 27.05.2010).
Недостатком устройства являются необходимость сброса очищенной воды, применение реагентов, длительное время обработки стоков.
Наиболее близким техническим решением является устройство для очистки и обеззараживания сточных вод, включающее подающий трубопровод сточной воды от населенного пункта, приемную камеру, сливную камеру, решетку, усреднитель расхода, песколовку, первичный отстойник, дисковый биофильтр первой ступени, денитрификатор с плоскостной загрузкой, дисковый биофильтр второй ступени, вторичный отстойник, бак очищенной сточной воды, фильтр с зернистой загрузкой, установку УФ-обеззараживания, выпуск, бак с раствором коагулянта, трубопровод циркуляции сточной воды, резервуар промывной воды, трубопровод подачи промывной воды на фильтр, трубопровод загрязненной промывной воды, трубопровод удаления песка, трубопровод удаления сырого осадка, трубопровод удаления биопленки, песковую площадку, иловую площадку, дренажную насосную станцию (Шувалов P.M., «Очистка бытовых сточных вод малых населенных пунктов на коммунальных очистных сооружениях с применением дисковых биофильтров», а/реф дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук, с.19, Самара, 2010, представлено в библиотеку 14.05.2010).
Недостатками устройства являются необходимость сброса очищенной воды, применение реагентов, необходимость двухступенчатой очистки дисковыми биофильтрами.
Задачей изобретения является создание замкнутой системы водного хозяйства без сброса очищенных вод, исключение коагулянтов, увеличение эффективности биологической очистки сточных вод.
Поставленная задача решается тем, что биологическое сооружение для очистки бытовых сточных вод, включающее подающий трубопровод сточных вод от населенного пункта, решетку, песколовку, первичный отстойник, дисковый биофильтр, вторичный отстойник, узел обеззараживания, песковую и иловую площадки, дренажную насосную станцию, согласно изобретению дополнительно содержит узел дехлорирования, биопруды, ботаническую площадку, насосную станцию для подачи очищенных вод в населенный пункт и фильтрующие траншеи для системы почвенного орошения, причем дисковый биофильтр содержит чередующиеся перфорированные биодиски из электроположительного и электроотрицательного материалов, в качестве электроотрицательного материала использован алюминий, электроположительного - медь, а перфорационные отверстия составляют 10-20% от площади биодиска. Узел обеззараживания выполнен в виде контактного резервуара, перед которым расположен генератор активного хлора.
На фигуре 1 приведена замкнутая система водного хозяйства населенного пункта, на фигуре 2 - биофильтр с биодисками.
Населенный пункт содержит канализационные колодцы 1, соединенные трубами 2 с канализационным коллектором 3 и канализационной насосной станцией (КНС) 4. КНС 4 соединена с биологическим очистным сооружением (БОС), включающим решетки 5, песколовку 6 с песковыми площадками 7, первичный отстойник 8, биофильтр с биодисками 9, вторичный отстойник 10. Осадочная часть отстойников 8 и 10 соединена с иловыми площадками 11, оборудованными дренажной насосной станцией 12. Выход отстойника 10 соединен с контактным резервуаром 13, перед которым расположен генератор активного хлора 14. Далее контактный резервуар 13 соединен с камерой дехлорирования 15, оборудованной компрессором 16. Камера дехлорирования 15 соединена с биологическими прудами 17 с ботанической площадкой 18 и насосной станцией 19, соединенной коллектором с распределительной сетью в виде фильтрующих траншей 20 населенного пункта. Биофильтр с биодисками 9 представляет собой установленные на вращающейся оси перфорированные чередующиеся диски из электроположительного материала 21 и электроотрицательного материала 22.
Сооружение работает следующим образом. Хозбытовые сточные воды накапливаются в колодцах 1, самотечно поступают в трубопроводы 2, коллектор 3 и приемную камеру КНС 4. Технологическая схема БОС включает механическую очистку сточных вод решетками 5, песколовками 6 и первичными отстойниками 8. После механической очистки сточные воды очищаются биологическими сооружениями, в качестве которых использованы биофильтры с биодисками 9. Во вторичных отстойниках 10 происходит извлечение избыточного активного ила. Обеззараживание сточных вод происходит в контактном резервуаре 13, перед которым в воду дозируют активный хлор с помощью генератора активного хлора 14. В качестве генератора целесообразно использовать мембранный электролизер, вырабатывающий гипохлорит натрия.
Доочистку сточных вод производят в биологических прудах 17, перед которыми производят дехлорирование в камере 15 с помощью компрессора 16 за счет отдувки хлора. В биологических прудах 17 происходит доочистка сточных вод за счет природных механизмов самоочищения. Окончательная доочистка от органических веществ и тяжелых металлов происходит на ботанической площадке 18. Очищенная и обеззараженная вода используется для почвенного полива садово-огородных участков населенного пункта. С этой целью насосной станцией 19 вода перекачивается в населенный пункт, поступает в фильтрующие траншеи 20.
Отличительной способностью предложенного решения является то, что нет необходимости глубокой очистки сточных вод от биогенных элементов (азота и фосфора), т.к. эти элементы необходимы для питания зеленых насаждений на приусадебных участках. Следует отметить, что биогенные элементы в классических БОС извлекаются с помощью коагулянтов, которые переходят в осадок, загрязняя его тяжелыми металлами. При этом дальнейшая утилизация осадков сточных вод затрудняется именно из-за наличия в них тяжелых металлов.
Основным элементом БОС является биофильтр с биодисками 9. Биофильтр 9 относится к энергосберегающим аппаратам, т.к. не требует применения устройств аэрации, потребляющих до 70% энергии, потребляемой очистными сооружениями. В биофильтре 9 на оси размещены чередующиеся перфорированные диски из электроположительного материала 21 и электроотрицательного материала 22. Соседние диски образуют электрохимический источник тока, под действием которого вблизи поверхности дисков образуются окислительные и восстановительные зоны. Очищаемая вода, проходящая вдоль оси дисков, последовательно проходит сквозь чередующиеся окислительные и восстановительные зоны, в которых происходит дополнительная очистка воды за счет химических реакций. Кроме того, на биодисках происходит образование биопленки разного видового состава микроорганизмов, что также увеличивает эффект очистки сточных вод.
Пример 1. Проводили очистку бытовых стоков населенного пункта по прототипу и по изобретению. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Остаточное содержание загрязняющих веществ, мг/л
Доза коагулянта, мг/л
Время отстаивания во вторичном отстойнике, ч
БПКз
Азот аммонийный
Фосфаты
По прототипу
5
0,5
0,2
40
1,5
По изобретению
3
6
8
0
1,0
рх
рх
5
Из таблицы 1 следует, что в изобретении не используются коагулянты, уменьшается время отстаивания во вторичном отстойнике. Остаточное содержание азота аммонийного выше ПДК водоемов рыбохозяйственного назначения (ПДК=0,5 мг/л), фосфатов - также выше (ПДК=0,2 мг/л), что указывает на целесообразность использования очищенных вод в системе почвенного орошения зеленых насаждений. По изобретению БПК меньше, чем по прототипу, что указывает на большую эффективность биологических процессов в биофильтре с биодисками, создающими электрохимические источники тока, несмотря на то что в прототипе использованы две ступени биофильтров.