УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к устройствам для очистки сточных вод, в том числе вод, принимаемых в централизованные системы водоотведения, выпускаемых на рельеф или в водные объекты. Например, для очистки дождевых (ливневых) и талых вод, инфильтрационных, поливомоечных, дренажных вод, загрязненных нефтепродуктами. Полезная модель может быть использована преимущественно для очистки сточных вод с селитебных территорий, промышленных предприятий, автостоянок, автозаправочных станций, для очистки сточных вод с автомобильных дорог, мостовых переходов.
Известно устройство для очистки сточных вод (Ливневые очистные сооружения ВЕКСА, цена. Очистка ливневых сточных вод (https://www.veksa.ru/), содержащая корпус, разделенный перегородками на сообщающиеся секции, в котором установлены входной и выпускной патрубки, ряд наклонных пластин, и фильтр с адсорбирующим наполнителем. В известном устройстве происходит последовательная очистка сточных вод от крупнодисперсных взвешенных частиц в первой секции корпуса, очистка от мелкодисперсных взвешенных частиц во второй секции и доочистка сточных вод от нефтепродуктов в третьей секции - в фильтре с адсорбирующим наполнителем.
Недостатком такого устройства является отсутствие на входном патрубке приспособления для снижения скорости потока и распределения поступающего стока в объеме первой секции, что приводит к постоянному взмучиванию осадка со дна корпуса и снижает эффективность осаждения крупнодисперсных взвешенных частиц.
Устройство для очистки сточных вод, известное из патента на полезную модель №115776, опубликованного 10.05.2012 года, содержит корпус, разделенный перегородками на сообщающиеся секции, имеющий входной и выпускной патрубки, и снабженный распределителем потока сточных вод, установленным на входном патрубке, через который сточные воды поступают в корпус, что позволяет снизить скорость поступающего потока сточных вод и улучшить осаждение крупнодисперсных частиц на первом этапе очистки сточных вод, иными словами, стоков. Далее сточные воды поступают на ряд наклонных пластин, где происходит осаждение тонкодисперсных взвешенных частиц и коалесценция нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах, в результате чего тонкодисперсные взвешенные частицы оседают на дно корпуса, а капли нефтепродуктов поднимаются вверх и образуют масляную пленку на водной поверхности в секции. Затем сточные воды поступают на доочистку в фильтр с адсорбирующим материалом.
В данном устройстве нефтепродукты, сконцентрированные на поверхности очищаемого стока, удаляются из корпуса с помощью периодически включаемых малогабаритных погружных насосов. В результате, в устройстве не происходит постоянного сбора нефтепродуктов с поверхности очищаемой жидкости, что снижает эффективность ее очистки. Кроме того, в этом устройстве распределитель потока сточных вод имеет большие габариты, за счет чего увеличиваются габариты первой секции устройства и усложняется его обслуживание.
Задача, решаемая предложенной полезной моделью, заключается в создании устройства для очистки сточных вод, иными словами, стоков, повышенной эффективности.
Технический результат, достигаемый в результате использования полезной модели, заключается в повышении эффективности очистки сточных вод.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус, разделенный перегородками на сообщающие секции, имеющий входной и выходной патрубки, распределитель потока сточных вод, наклонные пластины, установленные параллельно друг другу, и фильтр с адсорбирующим материалом, причем секция, в которой находится входной патрубок, является приемной секцией, и в ней расположен распределить потока жидкости, установленный на входном патрубке, секция, в которой находится выходной патрубок является выходной секцией, и в ней расположен фильтр с адсорбирующим материалом, а наклонные пластины расположены в секции между приемной и выходной секциями, дополнительно снабжено губчатым фильтром.
Корпус устройства может быть изготовлен из различных материалов: металла, бетона, полимерных материалов.
В одном из частных случаев выполнения устройства его корпус может быть изготовлен из полиэтилена.
В другом частном случае выполнения устройства корпус может быть изготовлен из стекловолокна.
В частных случаях выполнения корпус устройства может быть изготовлен из полимерных материалов, обладающих достаточной кольцевой жесткостью для того, чтобы выдерживать давление сточных вод изнутри корпуса и давление окружающих пород при подземном расположении корпуса заявленного устройства, например, из полиэтилена или из стекловолокна. Указанные материалы обладают высокой несущей способностью, высокой коррозионной стойкостью, стойкостью к гидроабразивному износу, стойкостью к гидрокарбонатным отложениям, высокой ударной вязкостью, высокой ремонтопригодностью, длительным сроком эксплуатации, а также являются диэлектриками. Указанные свойства обеспечивают длительную эксплуатацию корпуса и направлены на повышение эффективности очистки жидкости, поступающей в корпус.
Использование полиэтилена является предпочтительным, поскольку этот материал имеет лучшие жесткостные характеристики, лучше сопротивляется воздействию статических, динамических и температурных нагрузок. Лучшие жесткостные характеристики обеспечивают больший срок службы устройства для очистки сточных вод без разрушения, что повышает эффективность очистки.
В заявленном устройстве распределитель потока жидкости может быть выполнен в виде соединенных друг с другом трех или более листов, расположенных под углом друг к другу. Листы распределителя потока жидкости могут быть расположены под одинаковыми углами друг к другу или под разными углами друг к другу. В одном из листов, соединенным со входным патрубком, выполнена прорезь, ширина которой равна диаметру входного патрубка, а высота больше или равна диаметру входного патрубка. Такая конструкция обеспечивает жесткое неразъемное соединение листа с входным патрубком, исключает их взаимное перемещение в процессе работы устройства и исключает вероятное засорение входного патрубка крупными частицами загрязнений, наличие которых возможно в неочищенных сточных водах. В результате, поток сточных вод, поступающий в устройство для очистки, распределяется постоянно, в заданном направлении, что улучшает условия для осаждения взвешенных частиц и повышает эффективность очистки. Прорезь выполнена в месте соединения листа и входного патрубка. Листы распределителя потока жидкости могут быть выполнены из полимерного материала или из металла.
В стенке входного патрубка может быть выполнено отверстие.
Возможно выполнение фильтра с адсорбирующим материалом в виде фильтр-патрона.
Перегородка между приемной секцией и секцией, в которой расположены наклонные пластины, может быть расположена параллельно наклонным пластинам.
Возможно выполнение наклонных пластин из полимерного материала, в том числе из полиэтилена.
Верхняя и нижняя поверхности наклонных пластин могут быть выполнены из различных материалов: олеофильных и/или олеофобных.
В одном из частных случаев выполнения устройства наклонные пластины могут быть гладкими.
В другом частном случае выполнения устройства наклонные пластины могут быть выполнены гофрированными
Губчатый фильтр может быть расположен над наклонными пластинами.
В другом случае выполнения губчатый фильтр расположен выше и рядом с наклонными пластинами.
Губчатый фильтр может быть выполнен из пористого полимерного материала, проницаемого во всех направлениях с открытой пористой структурой, имеющего общую пористость не ниже 50% с размером элементарных пор 10-200 мкм, например из эластичного пенополиуретана.
Фильтр-патрон может быть заполнен керамзитом, угольным сорбентом, активированным глиноземом или иным адсорбирующим материалом, или комбинацией указанных материалов.
Устройство может быть снабжено технологическими колодцами.
Число технологических колодцев может соответствовать числу секций.
На фиг. 1 схематично показана конструкция заявленного устройства в общем случае выполнения.
Заявленное устройство содержит корпус 1, имеющий дно 2. В корпусе 1 установлены перегородки 3.1 и 3.2, которые делят пространство корпуса на секции: 4 - приемная секция, 5 - средняя секция, 6 - выходная секция. Корпус имеет входной патрубок 7 и выходной патрубок 8. На входном патрубке 7 установлен распределитель потока 9, расположенный в приемной секции 4. В средней секции 5 расположен ряд наклонных пластин 10, установленных под острым углом (на фиг. 1 это 45°-60°) ко дну 2 корпуса 1, над которыми расположен губчатый фильтр 12. Позицией 13 показано дополнительное отверстие во входящем патрубке 7. В выходной секции 6 расположен фильтр 11, заполненный адсорбирующим материалом. 14 - технологические колодцы для обслуживания и контроля. 19 - опора для установки фильтра 11.
На фиг. 2 показан частный случай выполнения распределителя потока 9, состоящего из трех листов 15а, 15b и 15с, соединенных под углом друг к другу. В одном из листов 15а, соединенном с входным патрубком 7, выполнена, как показано на фиг. 2, прорезь 16.
На фиг. 3 показан частный случай выполнения заявленного устройства, в котором выполнена система перелива сточных вод при аварийном режиме работы устройства, состоящая из канала 17, который на фиг. 3 показан вертикальным, и трубы 18, которая на фиг. 3 расположена вертикально.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Сточные воды, загрязненные взвешенными частицами и нефтепродуктами, поступают через входной патрубок 7 в приемную секцию 4 корпуса 1 заявленного устройства, как правило, имеющего форму цилиндра, как наиболее устойчивую к воздействию внешнего и внутреннего давления на корпус. Однако, корпус может иметь иную форму, например, форму параллелепипеда или куба. В секции 4 происходит осаждение крупных (иными словами, крупнодисперсных) взвешенных частиц из поступивших сточных вод под действием гравитации.
На выходе патрубка 7 установлен распределитель потока 9, исключающий взмучивание осадка со дна 2 корпуса 1 потоком поступающих сточных вод, обеспечивающий равномерное распределение потока поступающих сточных вод в объеме секции 4 и снижение скорости потока сточных вод для лучшего осаждения взвешенных частиц. Для распределения потока и гашения его скорости может быть использовано известное устройство для распределения потока, например, коническая насадка на патрубок. Но использование специально разработанного устройства, показанного на фиг. 2 повышает эффективность очистки сточных вод. Распределитель потока 9, выполненный как показано на фиг. 2, и состоит из трех листов: 15а, 15b, 15с из полимерного материала или из металла, установленных под углом друг к другу. Угол может составлять 120 градусов для равномерного распределения потока или иную величину. В одном из листов 15а, примыкающем к выходному отверстию патрубка 7 выполнена прорезь 16. Ширина этой прорези равна диаметру входного патрубка, а высота больше или равна диаметру входного патрубка, что необходимо для того, чтобы крупные (иными словами, крупнодисперсные) твердые частицы, находящиеся в сточных водах не перекрывали путь движения сточных вод. В распределителе потока 9 скорость потока сточных вод снижается за счет изменения направления его движения и распределения его в объеме приемной секции 4 посредством использования в конструкции наклонных листов. Распределитель потока 9 также предотвращает взмучивание донного осадка - наклонные листы препятствуют движению стока в донную часть камеры. Все это направлено на повышение эффективности очистки сточных вод.
На выходе из распределителя потока 9 сточные воды снижают скорость, а находящиеся в них крупные взвешенные частицы оседают на дно 2 корпуса 1.
В частном случае выполнения заявленного устройства во входном патрубке 7 выполнено отверстие 13 для выпуска воздуха, обеспечивающее выход воздуха из входного патрубка и минимизацию бурления стока на выходе из патрубка. Такое выполнение патрубка 7 способствует успокоению потока сточных вод и улучшает осаждение взвешенных частиц.
В секции 4 происходит снижение скорости потока сточных вод относительно скорости во входном патрубке 7, задержание плавающего мусора и осаждение крупных взвешенных частиц.
По ходу движения сточных вод от входного патрубка 7 к выходному патрубку 8 расположена перегородка 3.1, отделяющая секцию 4 заявленного устройства от секции 5, в которой расположен ряд наклонных пластин 10, установленных, как показано на фиг. 1. под острым углом ко дну 2 корпуса 1, где происходит очистка от тонких (иными словами, тонкодисперсных) взвешенных частиц и нефтепродуктов. Ряд наклонных пластин 10 образуют тонкослойный блок, где происходит разделение потока сточных вод на тонкие слои за счет внедрения в поток наклонных пластин, установленных параллельно друг другу и под острым углом ко дну. В тонком слое интенсифицируется процесс осаждения тонкодисперсных взвешенных частиц за счет сокращения высоты и времени осаждения и минимизации вымывания частиц. Тонкодисперсные частицы оседают на наклонные пластины 10 и сползают по ним на дно 2 секции 4 корпуса 1 под действием собственного веса. При этом, частицы нефтепродуктов, поднимаясь с потоком вверх, притягиваются к обратной стороне наклонных пластин 10, укрупняются и поднимаются вверх вдоль пластин.
Крупные частицы нефтепродуктов обладают положительной плавучестью за счет меньшей, чем у воды плотности и поднимаются на поверхность зеркала воды в средней секции, формируя нефтяную пленку, которая удерживается в секции 5 за счет перегородок 3.1 и 3.2.
Над тонкослойным блоком (наклонными пластинами 10) для повышения эффективности очистки сточных вод смонтирован губчатый фильтр 12, выполненный из материала, способного хорошо поглощать нефтепродукты с поверхности очищаемых сточных вод, например, поролона или нетканого материала. Эти материалы являются пористыми, проницаемы во всех направлениях, имеют открытую пористую структуру. Такие свойства и структура материала позволяют поглощать поднимающиеся на поверхность очищаемых сточных вод частицы (капли) нефтепродуктов в непрерывном режиме, что повышает эффективность очистки сточных вод. Губчатый фильтр интенсифицирует процесс укрупнения частиц нефтепродуктов за счет прохождения сточными водами с частицами нефтепродуктов через фильтр с большим количеством мелких пор и увеличения частоты соприкосновения частиц нефтепродуктов между собой. При необходимости (по мере загрязнения) губчатый фильтр может быть извлечен и заменен на новый. Губчатый фильтр наиболее эффективно собирает нефтепродукты, если имеет общую пористость не ниже 50% с размером элементарных пор 10-200 мкм.
Такая структура материала обеспечивает выделение из сточных вод частиц загрязнений крупностью 10 мкм и более, обеспечивает накопление и коалесценцию частиц растворенных в сточной воде нефтепродуктов и выход укрупненных капель нефтепродуктов через поры размером до 200 мкм на поверхность зеркала воды в средней секции 5, что повышает эффективность очистки сточных вод.
За счет размещения губчатого фильтра непосредственно над тонкослойным блоком оптимизируются габариты сооружения без снижения эффективности его работы.
Возможен частный случай выполнения заявленного устройства, в котором губчатый фильтр установлен не над наклонными пластинами 10, а рядом с ними, ближе к выходной секции 6. В этом случае губчатый фильтр работает так, как описано выше, но несколько увеличиваются габариты устройства. Это позволяет повысить удобство обслуживания устройства для очистки сточных вод при существенной длине тонкослойного блока (наклонных платин 10) и, следовательно, способствует повышению эффективности очистки сточных вод.
Отверстие 13 расположено в верхней части входного патрубка 7 и предназначено для выпуска воздуха, поступающего в приемную секцию 4 по входному патрубку 7 вместе со сточными водами с целью исключения неконтролируемого барботирования сточных вод в приемной секции 4. В процессе эксплуатации устройства это отверстие расположено выше уровня очищаемой жидкости в корпусе.
Между секцией 5 и секцией 6 предусмотрена перегородка 3.2, расположенная на некотором расстоянии от наклонных пластин 10 и имеющая сквозное отверстие в средней части ниже верхнего края наклонных пластин, обеспечивающее протекание сточных вод из секции 5 в секцию 6, где сточные воды проходят через фильтр 11. Перегородка 3.2 исключает вымывание выделенных в секции 5 нефтепродуктов в секцию 6, снижая тем самым грязевую нагрузку на секцию 6.
Возможно выполнение фильтра 11 с адсорбирующим материалом в виде фильтр-патрона. Фильтр-патрон 11 имеет трехслойную загрузку. Первый слой - нетканый фильтровальный материал, который удерживает сорбционную загрузку в корпусе фильтр-патрона, не давая ей высыпаться через донную решетку фильтр-патрона, и одновременно удерживает мелкие остаточные частицы взвешенных веществ. Второй слой - сорбционная загрузка - очищает сток от остаточных нефтепродуктов за счет сорбции на специальных сорбционных материалах. В качестве сорбционной загрузки используется дробленый керамзит мелких фракций или другие сорбирующие материалы, например, угольный сорбент, или активированный глинозем. Допускается послойная укладка одного материала разных фракций или применение комбинации из нескольких сорбционных материалов с разделительными прокладками из нетканых материалов. Допускается укладка сорбционных материалов, расфасованных в фильтрующие мешки. Третий слой - нетканый материал, который удерживает сорбционную загрузку от вымывания потоком через верхнюю решетку фильтр-патрона.
Крупнодисперсные частицы, осажденные в приемной секции 4 на дно 2 корпуса 1, периодически откачиваются ассенизационной машиной через отверстие в корпусе 1, над которым может быть установлен технологический колодец 14, расположенный в этой секции, и вывозятся в места утилизации.
В средней секции 5 мелкодисперсные частицы, которые скатываются по пластинам 10 и скапливаются на дне 2 также откачиваются ассенизаторской машиной.
Нефтепродукты, которые скапливаются на поверхности очищаемого стока в секции 5, собираются в губчатом фильтре 12, который периодически заменяется. Та часть нефтепродуктов, которая прошла через губчатый фильтр 12 и собралась на поверхности очищаемого стока, удаляется через отверстие в корпусе 1, над которым может быть установлен технологический колодец 14 с помощью ассенизаторской машины.
В выходной секции 6 замену фильтров производят через технологические колодцы 14 в корпусе 1.
Для удаления осадка и замены фильтра используют ближайшие технологические колодцы, смонтированные для удобства проведения операции удаления осадков или нефтяной пленки.
Перегородка 3.1. между приемной секцией 4 и средней секцией 5, в которой расположены наклонные пластины 10, может быть частично или полностью расположена параллельно наклонным пластинам. Это сделано для осаждения взвешенных частиц и сбора нефтепродуктов на перегородке, что повышает эффективность очистки сточных вод.
Возможно выполнение наклонных пластин 10 из полимерного материала, в том числе из полиэтилена, поликарбоната и стеклопластика, а также из металла
Верхняя и нижняя поверхности наклонных пластин могут быть выполнены из различных материалов (олеофильных или олеофобных). Например: из полиэтилена, поликарбоната и стеклопластика, а также из металла. Такое выполнение позволяет повысить эффективность осаждения взвешенных частиц на олеофобной стороне пластины и коалесценцию частиц нефтепродуктов на олеофильной стороне пластины, что повышает эффективность очистки сточных вод.
В одном из частных случаев выполнения устройства наклонные пластины могут быть гладкими.
В другом частном случае выполнения устройства наклонные пластины могут быть выполнены гофрированными.
Выполнение пластин гофрированными увеличивает поверхность, с которой соприкасаются взвешенные частицы и частицы нефтепродуктов, что повышает эффективность очистки при одном и том же объеме секции, в которой расположены наклонные пластины
Для повышения удобства своевременно обслуживания заявленного устройства, удаления осадка, замены фильтров оно может быть снабжено технологическими колодцами 14, установленными над отверстиями корпуса 1. Число смотровых колодцев 14 может соответствовать числу секций. Это также определяется вопросами удобства и качества обслуживания устройства для очистки сточных вод. Чем качественней обслуживается устройство, тем эффективнее очистка стоков.
На фиг. 3 показан частный случай выполнения заявленного устройства, в котором показана система перелива жидкостей при аварийном режиме работы устройства, состоящая из вертикального канала 17 и вертикальной трубы 18.
Если засоряется один из элементов устройства, установленный в секции 5, то очищаемые сточные воды по каналу 17 поступают из секции 4 в секцию 5. Если фильтры 11 в выходной секции 6 работают в нормальном режиме, то очищаемые сточные воды поступают в выходную секцию 6 и проходят через фильтр 11. В случае засорения фильтра 11 сточные воды поступают в выходную секцию 6 через трубу 18 и оттуда в выходной патрубок 8. В этом случае эффективность очистки снижается, но сохраняется целостность корпуса устройства, поскольку система перелива позволяет снизить гидростатическое давление внутри корпуса. При снижении эффективности очитки необходимо провести обслуживание устройства через технологические колодцы и устранить засоры.