УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
PLANT FOR BIOLOGICAL TREATMENT OF WASTE WATER

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод с использованием активного ила во взвешенном состоянии, в частности к установкам биологической очистки, и предназначено для очистки стоков жилых и промышленных зданий.
Известна установка для биологической очистки сточных вод, содержащая приемную камеру для поступления сточных вод, оснащенную аэратором, как минимум двумя поплавковыми переключателями, каждый из которых настроен на заданный уровень жидкости в этой камере, и главным насосом для перекачки жидкости из приемной камеры в аэротенк, оснащенный аэратором для биологической очистки поступающей жидкости за счет окисления органических соединений аэробным активным илом, выходом для слива очищенной жидкости и размещенным в полости аэротенка вторичным отстойником в виде емкости с наклонными стенками для сбора оседающего ила в конусообразной донной части из жидкости, поступающей на выход, а также емкость, выполняющую функцию отстойника ила, оснащенную аэратором и насосом для откачки жидкости с илом из аэротенка в эту емкость, по крайней мере два компрессора, первый из которых выполнен с возможностью подачи воздуха в аэраторы аэротенка и емкости, выполняющие функцию отстойника ила, а второй выполнен с возможностью подачи воздуха в аэратор приемной камеры, блок управления, выполненный с функцией включения первого компрессора при срабатывании поплавкового переключателя, расположенного на верхнем уровне отметки жидкости в приемной камере, и с функцией включения второго компрессора при срабатывании поплавкового переключателя при нижнем уровне отметки жидкости в приемной камере и выключения первого компрессора (RU 64024. A01K 63/04, опубликован 27.06.2007).
Недостаток данной установки заключается в том, что с увеличением притока сточных вод количество циклов перекачки значительно снижается, таким образом, снижая уровень денитрификации, дополнительное снижение времени задержки подачи сточных вод в аэротенк приводит к последующему снижению уровня нитрификации, ограничивающей в последний момент эффективность удаления органических загрязнений. Образуются наслоения в застойных зонах, ликвидация которых аэрационным способом не всегда дает требуемый результат, так как только при снижении притока сточных вод проявляется увеличение эффективности процесса очистки вплоть до денитрификации воды.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении качества очистки сточных вод за счет исключения застоялых зон скопления ила.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для биологической очистки сточных вод содержит приемную камеру для поступления сточных вод, оснащенную аэратором, как минимум двумя поплавковыми переключателями, один из которых настроен на нижний и верхний уровни жидкости в этой камере, и главным насосом для перекачки жидкости из приемной камеры в аэротенк, оснащенный аэратором для биологической очистки поступающей жидкости за счет окисления органических соединений аэробным активным илом, выходом для слива очищенной жидкости и размещенным в полости аэротенка вторичным отстойником в виде емкости с наклонными стенками для сбора оседающего ила в конусообразной донной части из жидкости, поступающей на выход, по крайней мере два компрессора, первый из которых выполнен с возможностью подачи воздуха в аэратор аэротенка, а второй выполнен с возможностью подачи воздуха в аэратор приемной камеры, блок управления, выполненный с функцией включения первого компрессора при срабатывании указанного поплавкового переключателя при его расположении на верхнем уровне отметки жидкости в приемной камере и выключения второго компрессора и с функцией включения второго компрессора при срабатывании этого же поплавкового переключателя при его расположении на нижнем уровне отметки жидкости в приемной камере и выключения первого компрессора, при этом установка дополнительно снабжена емкостью, выполняющей функцию аэробного стабилизатора, связанной каналом с аэротенком, вторичный отстойник также связан с аэротенком, каналом, предназначенным для удаления плавающих во вторичном отстойнике веществ в аэротенк, а также каналом подвода воздуха от второго компрессора в жироуловитель для удаления плавающих во вторичном отстойнике веществ и обдувки поверхности вторичного отстойника с целью улучшения сбора этих веществ, при этом аэратор емкости, выполняющей функцию аэробного стабилизатора ила, сообщен с первым компрессором.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 изображена схема установки для биологической очистки сточных вод (продольный разрез), работающей в режиме прямой очистки;
фиг. 2 - то же, что на фиг. 2, в режиме рециркуляции.
Согласно настоящему изобретению рассматривается конструкция установки для биологической очистки сточных вод с использованием активного ила во взвешенном состоянии, в частности установка биологической очистки, предназначенная для очистки стоков жилых и промышленных зданий.
При биологической очистке сточных вод используется активный ил, который представляет собой смесь различных бактерий и мелких микроорганизмов. Этому илу необходимы для жизни питательные вещества, содержащиеся в сточных водах, он очищает сточные воды посредством потребления указанных питательных веществ.
Для очистки сточных вод используются как микроорганизмы, прикрепленные к инертной полимерной загрузке, так и активационные системы с илом во взвешенном состоянии, где хлопья ила перемешиваются со сточной водой и воздухом.
Известные до сих пор активационные очистительные установки сточных вод с илом во взвешенном состоянии можно разделить на системы с непрерывным протеканием сточных вод через активационные резервуары и на системы с прерывистым протеканием.
Заявленная установка относится к устройству очистки с прерывистым протеканием процесса очистки.
В общем случае данная установка (фиг. 1 и 2) содержит приемную камеру 1 с входом 2 для поступления сточных вод, оснащенную аэратором 3, как минимум двумя поплавковыми переключателями 4 и 5, первый из которых настроен на нижний и верхний уровни жидкости в этой камере. Второй поплавковый переключатель - аварийный, сигнализирует о превышении уровня. Первый поплавковый переключатель 4 настроен на верхний уровень 6 жидкости в приемной камере 1, и этот же поплавковый переключатель 4 настроен на нижний уровень 7 жидкости в приемной камере 1. Оба поплавковых переключателя 4 и 5 обратной связью связаны с блоком управления 8. В приемной камере также размещен по крайней мере один погружной главный насос 9 (эрлифтный насос) для перекачки жидкости из приемной камеры 1 по каналу 10 в аэротенк 11.
Аэротенк 11 предназначен для биологической очистки поступающей жидкости за счет окисления органических соединений аэробным активным илом, оснащен аэратором 12, выходом 13 для слива очищенной жидкости и размещенным в полости аэротенка вторичным отстойником 14 в виде емкости с наклонными стенками для сбора оседающего ила в конусообразной донной части из жидкости, поступающей на выход.
В установке имеется емкость 15, выполняющая функцию аэробного стабилизатора (отстойника) ила. Эта емкость оснащена аэратором 16. Перекачка жидкости с илом из аэротенка в эту емкость осуществляется посредством эрлифтного насоса. Установка также содержит по крайней мере два компрессора 17 и 18, первый 17 из которых выполнен с возможностью подачи воздуха в аэраторы 12 аэротенка и 16 емкость, выполняющую функцию аэробного стабилизатора ила, а второй 18 выполнен с возможностью подачи воздуха в аэратор 3 приемной камеры 1. Кроме того, воздух подается в эрлифты главного насоса, аэротенка и жироуловитель.
Блок управления 8 выполнен с функцией включения первого компрессора 17 при достижении уровня жидкости верхней отметки в приемной камере 1 и выключения второго компрессора 18 и с функцией включения второго компрессора 18 при срабатывании этого же поплавкового переключателя, расположенного на нижнем уровне 7 отметки жидкости в приемной камере 1, и выключения первого компрессора 17.
Емкость 15, выполняющая функцию аэробного стабилизатора ила, связана каналом с аэротенком 11. Кроме того, вторичный отстойник 14 также связан с аэротенком 11 каналом, предназначенным для перекачки плавающих веществ во вторичном отстойнике в аэротенк.
В установке имеются канал 19 подвода воздуха от второго компрессора 18 в жироуловитель для удаления плавающих во вторичном отстойнике веществ, и канал 20 на обдувку поверхности вторичного отстойника для улучшения их сбора, и канал 21 подачи воздуха на насос эрлифта для откачки жидкости и ила в емкость 15.
Аэратор 16 емкости 15, выполняющей функцию аэробного стабилизатора ила, сообщен с первым компрессором 17.
Установка работает в двух режимах-фазах («прямая фаза» - прямая очистка и «обратная фаза» - рециркуляция).
Подача воздуха осуществляется компрессорами разной мощности, в зависимости от производительности станции, а также их количество может быть различным. Распределение воздуха осуществляется через воздушные распределители.
«Прямая фаза». Сточная вода поступает в приемную камеру 1, в которой происходит предварительное удаление органического углерода (БПК), денитрификация (биохимическое восстановление денитрифицирующим активным илом в анаэробных условиях нитратов и нитритов до газообразного азота). Происходит седиментация (осаждение осадка). Для поддержания смеси биомассы и поступающей воды в гомогенном виде в приемной камере 1 предусмотрена аэрация (включается в «обратной фазе»).
При верхнем положении поплавкового переключателя 4 в приемной камере 1 блок управления 8 подает напряжение на розетку №1, к которой подключен первый компрессор 17. От первого компрессора воздух подается в распределитель воздуха 1-го цикла («прямой фазы»), к которому подводятся воздушные магистрали соответствующих узлов.
После приемной камеры 1 смесь воды и ила перекачивается главным насосом 9 (эрлифтным насосом, защищенным фильтром грубой очистки) в аэротенк 11, где иловая смесь прерывно аэрируется, происходит удаление углерода (БПК), нитрификация (удаление аммонийного азота при его биохимическом окислении нитрифицирующим активным илом в аэробных условиях до нитратов и нитритов). Далее вода поступает во вторичный отстойник 14, где происходит отделение активного ила от биологически очищенной воды. Активный ил под воздействием гравитации оседает на дно вторичного отстойника и возвращается через нижнее отверстие в конусе вторичного отстойника в пространство аэротенка 11, а очищенная осветленная вода самотеком (или принудительно) отводится из установки через выход 13. Активный ил возвращается (через нижнее отверстие в конусе отстойника) в пространство аэротенка 11 и удаляется эрлифтом аэротенка в емкость 15 (отстойник-аэробный стабилизатор), в который подается воздух для крупнопузырчатой аэрации. В установке удаление аэробно стабилизированного избыточного ила из системы производится встроенным насосом откачки ила (эрлифтом) или дренажным насосом.
«Обратная фаза». При понижении уровня воды в приемной камере 1 поплавковый переключатель 5 (поплавковый датчик) опускается и блок управления 8 подает напряжение на розетку №2, к которой подключен второй компрессор 18. От этого компрессора воздух подается в распределитель воздуха 2-го цикла («обратная фаза»), к которому подводятся воздушные магистрали соответствующих узлов.
Во время «обратной фазы» отключается аэрация в аэротенке 11 и емкости 15, включается аэрация в приемной камере 1. Также на этом этапе в установке в приемной камере 1 происходит первичная биологическая очистка воды, а в аэротенке 11 - осаждение загрязнений и активного ила. Из аэротенка 11 смесь оседающего без подачи воздуха ила и воды перекачивается эрлифтом аэротенка в емкость 15, выполняющую функцию аэробного стабилизатора, где происходит отделение активного ила от воды и стабилизация осадка кислородом воздуха.
Ил остается в емкости 15, а надиловая вода через переливное отверстие поступает в приемную камеру 1, замыкая цикл.
Уровень сточной воды в приемной камере 1 повышается до верхнего уровня 6 (рабочего уровня) из-за перетекания определенной порции содержимого емкости 15, выполняющей функцию аэробного стабилизатора, в приемную камеру 1, или из-за подачи сточной воды в приемную камеру 1, или, возможно, из-за комбинации указанных выше случаев. Таким образом, система продолжает работать как обычная очистительная установка с непрерывным протеканием вплоть до момента повторного понижения уровня в приемной камере 1 ниже установленного минимального уровня (нижний уровень 7).
Удаление аэробно стабилизированного избыточного ила из системы производится встроенным насосом откачки ила (эрлифтом) или дренажным насосом в среднем раз в квартал.
Кроме того, воздух от второго компрессора 18 подается в жироуловитель для удаления плавающих в отстойнике веществ и на обдувку поверхности отстойника для улучшения их сбора.
Сущность изобретения заключается в том, что при понижении уровня сточных вод в приемной камере 1 ниже установленного минимального уровня автоматически прерывается активационный процесс, и после этого откачивают избыточный ил из аэротенка 11. Если уровень сточных вод в приемной камере 1 повышается выше установленного рабочего уровня, перекачка ила прерывается, активационный процесс начинается снова. После прерывания активационного процесса целесообразно откачивать избыточный ил после установленной временной выдержки.
Преимущества согласно настоящему изобретению заключаются в том, что при нерегулярном притоке сточных вод происходит равномерная загрузка приемной камеры 1 и вторичного отстойника 14, размеры которых можно, таким образом, установить на средний дневной приток. Оно способствует использованию мелкопузырчатой активации, которая является наилучшей биологической очисткой сточных вод с точки зрения потребления энергии и функциональных качеств, используемых даже для источников сточных вод с минимально возможными значениями мощности. Поэтому необходимые размеры очистительной установки могут быть значительно снижены. Следующее преимущество заключается в том, что при недостаточном притоке сточных вод существенно ограничивается дневной период аэрации, вызванный быстрым его прерыванием, в результате чего понижается опасность автолиза ила, который происходит в результате недостатка питательных веществ в активационном резервуаре. В таком случае питательные вещества при попеременном качании очищаемой воды из приемной камеры в аэротенк и наоборот поступают в активацию из разлагающегося ила в приемную камеру. Приостановление действия очистительной установки после длительного прерывания притока сточных вод может быть поддержано более высоким значением минимального уровня воды в приемной камере, поддерживая поплавок несколько выше, таким образом вызывая увеличение скорости перекачивания и снижение общего времени аэрации в день.
Существенным в установке является способность активационной системы денитрифицировать сточные воды, включая частичное биологическое удаление фосфора биологическим путем, что было невозможно или очень сложно у существующих малых очистительных установок. Денитрификация обеспечивается в установке посредством прерывания непрерывного активационного процесса и последующего перекачивания нитрифицированной сточной воды в бескислородную или анаэробную среду приемной камеры. Впоследствии из приемной камеры в аэротенк перекачивается смесь воды очищенной - денитрифицированной и сырой воды. Таким образом, эффективность процесса очистки автоматически увеличивается посредством системы, зависящей от объема притока сточных вод. В течение периода низкого притока удаление органических загрязнений и азота осуществляется посредством нитрификации и последующей денитрификации. С увеличением притока сточных вод количество циклов перекачки значительно снижается, таким образом, снижая уровень денитрификации, дополнительное снижение времени задержки подачи сточных вод в активационный резервуар приводит к последующему снижению уровня нитрификации, ограничивающей в последний момент эффективность удаления органических загрязнений. Снижение притока сточных вод вызывает автоматически увеличение эффективности процесса очистки вплоть до денитрификации воды. В этом случае установка влияет на объем притока сточных вод, при этом максимальное прохождение осуществляется с помощью объема воздушного насоса сырой воды (или объемом другого используемого насоса), который обычно в два или три раза больше, чем дневной объем поступающих сточных вод. Обеспечение денитрификации сточных вод возможно всегда посредством подходящего определения размеров резервуаров очистительной установки так, чтобы в ходе ее эксплуатации более часто достигался минимальный уровень очищаемой воды в уравнивающем резервуаре и тем самым увеличение частоты процесса активации прерывается.