КАСКАДНАЯ ФИЛЬТРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Каскадная фильтрующая система, входящая в состав очистных сооружений малой канализации, предназначена для механической, биологической и биогенной очистки сточных вод в объеме до 500 м3, без применения электропривода.
Известны фильтрующие системы, входящие в очистные сооружения (см. Сборник «Канализация», издание пятое, переработанное и дополненное, М. «Стройиздат», 1975 г.), («Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации», Ленинград, «Ленинградское отделение Стройиздата», 1973 г.) с использованием механической, аэробной биологической очистки, включающие в себя отстойники, метантенки, аэротенки и септики.
Недостатками известных устройств являются: громоздкость конструкции, сложность процесса очистки, высокая трудоемкость и большие капитальные затраты на их монтаж и эксплуатацию.
Ближайшим аналогом заявляемого устройства является фильтрующая система в установке малой канализации, защищенная патентом на изобретение РФ №2090709 E 03 F 5/14, E 03 F 11/00.
Установка предназначена для очистки хозяйственно-фекальных сточных вод от индивидуальных строений с числом проживающих 6-10 человек. Установка содержит стальной резервуар с присоединенными к нему подводящим и отводящим трубопроводами. В резервуар помещена съемная корзина (кассета) с сетчатым дном из нержавеющей стали, в которую последовательно уложены три сменных фильтра:
с активированным углем,
с опилками,
с кварцевым песком.
Между сетчатым дном корзины и дном резервуара имеется пространство для сбора отфильтрованных сточных вод. Установка имеет естественную вентиляцию.
Недостатками прототипа являются: низкая производительность и низкая степень очистки.
Заявляемая каскадная фильтрующая система может состоять из двух линий очистки: рабочей и резервной. Резервная линия позволяет осуществлять очистку сточных вод при ремонте, или перезагрузке емкостных кассет-фильтров, очистке отстойников рабочей линии.
Линия очистки данной фильтрующей системы содержит, соединенные между собой трубами: первичный отстойник, фильтры, заполненные различными фильтрующими материалами, вторичный отстойник, иловую площадку
(отстойники, фильтры и иловая площадка установлены таким образом, что каждый последующий резервуар в линии опущен на уровень ниже, чем предыдущий, т.е. - установлен каскадно).
Также имеется иловый трубопровод, соединяющий иловую площадку с первичным отстойником, с фильтрами, с вторичным отстойником через иловые колодцы, в каждом из которых имеется задвижка. По мере необходимости задвижки в колодцах открываются, и ил через них спускается на иловую площадку.
Первичный отстойник представляет собой резервуар, разделенный фронтальной перегородкой, где может быть лоток для отвода масла и жиров в масляный колодец. Тогда в линии устанавливается масляный колодец. Первичный отстойник имеет впускное и выпускное отверстия для пропускания очищаемых стоков и выпускное отверстие, соединенное с иловым трубопроводом, через которое сбрасывается ил при очистке отстойника.
Фильтры выполнены в виде резервуаров с одним впускным и одним выпускным отверстием для пропускания очищаемых стоков, и выпускным отверстием, соединенным с иловым трубопроводом. Внутри резервуаров фильтров установлены сетчатые кассеты, приподнятые над дном резервуара, полученный зазор предназначен для сбора ила и очищенных стоков. Сетчатые кассеты фильтров заполнены фильтрующим материалом, например щебнем, керамзитом, гравием, стружкой, активированным углем, отходами резино-технического производства, песком. В фильтрах впускные и выпускные отверстия расположены на противоположных стенках у верхнего и нижнего края, или наоборот.
В линии отстойники и фильтры, расположенные рядом, установлены так, что-либо соседними являются стенки с отверстиями вверху, либо - стенки с отверстиями внизу.
Вторичный отстойник похож по конструкции на первичный отстойник, только без лотка для отвода масла и жиров в масляный колодец. Вторичный отстойник имеет впускное отверстие и выпускное отверстие, соединенное с иловым трубопроводом, закрываемое задвижкой.
Иловая площадка выполнена в виде резервуара с вставленными вовнутрь сетчатыми кассетами, приподнятыми над дном резервуара и заполненными фильтрующим материалом. Вверху над кассетами расположено впускное отверстие, соединенное с иловым трубопроводом, а выпускное отверстие, расположенное ниже сетчатых кассет, имеет соединение с выпуском в водоем.
Отверстия, расположенные вверху на стенках резервуаров фильтров расположены выше верхнего уровня кассет с фильтрующим материалом, что обеспечивает разрыв струи
в фильтрах, расположенных через ступень, и как следствие - насыщение кислородом струи очищаемой жидкости.
Первичные и вторичные отстойники, иловые площадки и фильтры выполнены в виде резервуаров с естественной вентиляцией для постоянного насыщения фильтруемых стоков кислородом - в верхних частях резервуаров имеются вентиляционные отверстия.
Первичный отстойник соединен с подводящим трубопроводом через впускное отверстие, расположенное у нижнего края, а через выпускное отверстие, расположенное у верхнего края, соединен с первым фильтром, впускное отверстие которого расположено у верхнего края. В соседних фильтрах стенки резервуаров расположены так, что-либо рядом установлены стенки резервуаров с отверстиями вверху, либо - стенки резервуаров с отверстиями внизу. Выпускное отверстие первого фильтра и впускное отверстие второго фильтра располагаются у нижних краев стенок резервуаров, выпускное отверстие второго и фильтра и впускное отверстие третьего фильтра располагаются у верхних краев, и т.д.
Последний фильтр через выпускное отверстие соединяется с впускным отверстием вторичного отстойника, причем соединение может осуществляться через колодец очищенных стоков, далее, через выпускное отверстие может соединяться со следующим колодцем очищенных стоков и далее - с выпуском, из которого стоки попадают в водоем, либо напрямую - с выпуском в водоем.
В системе колодцы очищенных стоков предназначены для контроля качества стоков.
Технический результат заявляемого технического решения заключается в том:
что в системе нет насосов, за счет этого упрощается система, повышается ее надежность, как следствие - низкая стоимость данной фильтрующей системы, определяющаяся ее каскадной конструкцией, т.е. поток воды в ней перемещается самотеком;
что, производится, механическая очистка сточных вод через систему фильтров, заполненных различными фильтрующими материалами,
что, производится биологическая и биогенная очистка сточных вод, вследствие насыщения их кислородом при прохождении через фильтры. При этом сточные воды очищаются от нитратов и нитритов, гнилостных бактерий и фосфатов и т.д. Насыщение кислородом сточных вод обеспечивается за счет различного направления движения очищенных вод: либо сверху вниз, либо снизу вверх, вследствие установки фильтров так, что соседние резервуары фильтров развернуты друг к другу стенками, на которых отверстия расположены либо вверху, либо внизу;
что за счет установки иловых площадок, выполненных в виде резервуаров, имеющих впускное отверстие, расположенное выше, и выпускное отверстие, расположенное ниже сетчатых кассет с фильтрующим материалом - шлаком или керамзитом, стоки дополнительно очищаются от ила.
На чертежах - Фиг.1 - каскадная фильтрующая система-вид сбоку; Фиг.2 - каскадная фильтрующая система - вид сверху, Фиг.3 - конструкция первичного отстойника; Фиг.4 - конструкция фильтра; Фиг.5 - конструкция иловой площадки; Фиг.6 - конструкция вторичного отстойника, где:
1 - Первичные отстойники рабочей и резервной линии.
1.1 - фронтальная перегородка; 1.2 - лоток в первичном отстойнике рабочей и резервной линии; 1.3 - сливная труба из лотка в первичном отстойнике рабочей и резервной линии;
1.4 - впускное отверстие; 1.5 - выпускное отверстие; 1.6 - вентиляционные окна;
1.7 - соединение с иловым трубопроводом.
2 - Вторичные отстойники рабочей и резервной линии:
2.1 - фронтальная перегородка; 2.2 - впускное отверстие;2.3 - выпускное отверстие; 2.4 - вентиляционные окна; 2.5 - соединение с иловым трубопроводом.
3 - Иловые трубопроводы.
4 - Иловые площадки:
4.1 - вентиляционные окна; 4.2 - кассета; 4.3 - пространство между кассетой и дном; 4.4 - впускное отверстие - соединение с иловым трубопроводом;
4.5 - выпускное отверстие; 4.6 - резервуар.
5 - Выпуск.
6 - Фильтры Ф1-ФN:
6.1 - резервуар; 6.2 - кассета; 6.3 - пространство между кассетой и дном;
6.4 - впускное отверстие; 6.5 - выпускное отверстие;
6.6 - соединение с иловым трубопроводом.
6.7 - вентиляционное окно;
7 - Иловые колодцы.
8 - Напорный канализационный колодец.
9 - Масляный колодец.
10 - Колодец очищенных стоков.
Очистные сооружения, в состав которых входит заявляемая каскадная фильтрующая система, работают следующим образом. Имеющаяся в населенном пункте насосная станция через напорный коллектор (на чертеже не показан) собирает и
перекачивает хозбытовые сточные воды в высшую точку рельефа в напорный канализационный колодец 8. Затем стоки, собранные в колодце 8 самотеком попадают в первичный отстойник 1, где производится задержка наиболее тяжелых и крупных взвесей, осаждаемых на дно отстойника. В верхней части боковой поверхности первичного отстойника 1 имеется выпускное отверстие 1.5, связанное трубой с входящим отверстием фильтра Ф1. Стоки попадают в верхнюю часть резервуара фильтра Ф1 и с разрывом струи попадают в кассету 6.2 с фильтрующим материалом - щебнем фракции 20-40, где задерживаются крупные неорганические и органические частицы. В нижней части фильтра Ф1, посредством активного ила, происходит процесс биологической очистки сточных вод - нитрификация с поглощением кислорода из воды. Далее частично очищенные стоки проходят через выпускное отверстие 6.5, расположенное в нижней части резервуара фильтра Ф1 и попадают через впускное отверстие 6.4 в нижнюю часть резервуара фильтра Ф2. В фильтре Ф2 сточные воды, проходя через древесные стружки, очищаются от жировых загрязнений (направление движение сточных вод в фильтре - снизу вверх). Далее, попав в фильтр Ф3 частично очищенные стоки (направление движение сточных вод в фильтре - сверху вниз), с разрывом струи (с целью обогащения кислородом из воздуха), стоки попадают в кассету с активированным углем. Проходя через слой активированного угля, стоки очищаются от коллоидных органических и неорганических загрязнений, поверхностно-активных веществ. Попадая в нижнюю часть фильтра Ф3 стоки, посредством находящегося там активного ила, проходят вторую часть биологической очистки. Далее, пройдя через выходное отверстие Ф3, стоки попадают в фильтр Ф4, где в качестве фильтрующего материала - отходы резино-технического производства. Проходя через фильтр Ф4 (направление движение сточных вод в фильтре - снизу вверх), стоки освобождаются от излишне активного ила и остатков органических и неорганических загрязнений. Далее, через входное отверстие фильтра Ф5 стоки, с разрывом струи, захватывая кислород из воздуха, проходят через керамзит. Стоки, обогащенные кислородом, проходят очистку от нитратов и нитритов, гнилостных бактерий, фосфатов. Далее, стоки по трубопроводу из выпускного отверстия фильтра Ф5 попадают во вторичный отстойник 2, представляющий собой стандартный биопруд, где посредством фотосинтеза, через водоросли, вода обогащается кислородом.
Далее через выпуск, с разрывом струи, (для более полного насыщения кислородом) стоки спускаются в водоем. Количество фильтров устанавливается путем расчета, исходя из объема сточных вод и степени их загрязнения. Сточные воды, прошедшие очистку в заявляемых очистных сооружениях, соответствуют ПДК на сброс в рыбохозяйственные водоемы.
Пример выполнения. Каскадная фильтрующая система входит в состав очистных сооружений малой канализации, предназначена для механической, биологической и биогенной очистки сточных вод в объеме до 500 м3, без применения электропривода. Перепад высот между наивысшей и низшей точками расположения фильтрующей системы составляет около 4 м.
В системе имеется первичный отстойник, выполненный в виде металлической емкости, разделенной фронтальной перегородкой на которой имеется лоток для сбора масла, имеющей впускное отверстие, выпускное отверстие, вентиляционные окна, соединение с иловым трубопроводом, соединение с масляным колодцем. Имеются пять фильтров, имеющих соединение с иловым трубопроводом, выполненных в виде резервуаров с вентиляционными окнами, изготовленных из листовой стали, с установленными вовнутрь кассетами. Кассеты выполнены из угловой стали 50×50 мм, толщиной 4 мм и обтянуты сеткой «рабицей». Кассета первого фильтра заполнена щебнем фракции 20-40. Кассеты последующих фильтров заполнены следующими фильтрующими материалами: активированным углем, опилками, кварцевым песком, отходами резинотехнического производства, активированным углем.
Вторичные отстойники рабочей и резервной линии представляет собой резервуары прямоугольного сечения, выполненные аналогично первичным отстойникам, но без лотка для сбора масла, также имеющие соединения с иловым трубопроводом.
Иловые площадки устраиваются из металлического резервуара, с установленными вовнутрь кассетами, заполненного фильтрующим материалом - котельным шлаком.
Очистку каскадной фильтрующей системы проводят раз в 6 месяцев.
Материалы из фильтров затем можно использовать как строительный материал. Ил с иловых площадок и вторичного отстойника используется в качестве удобрения.
Данные очистные сооружения предусматривают лабораторный контроль за качеством стоков. При неудовлетворительных результатах лабораторных анализов предусматривается переход на резервную линию с заменой фильтрующих материалов в рабочей линии.
Для каждого населенного пункта разрабатывается свой рабочий проект, исходя из объема сточных вод.