УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Устройство для биологической очистки сточных вод Полезная модель на «Устройство для биологической очистки сточных вод» относится к области коммунального хозяйства и используется для биологической очистки активным илом городских и близких к ним по составу производственных сточных вод средних и крупных объемов с высокой неравномерностью поступления загрязнений.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является устройство для биологической очистки сточных вод, включающее аэротенк с продольной рециркуляцией иловой смеси, образованный выполненным в корпусе циркуляционным окислительным каналом с размещенными в нем управляемой системой аэрации и мешалкой горизонтального потока с электродвигателем, узел впуска сточных вод, узел впуска активного ила, узел выпуска очищенной жидкости. (1)
Основными недостатками известного устройства для биологической очистки сточных вод является то, что в процессе работы при управлении системой аэрации возникает достаточно большой диапазон разброса скоростей потока в корпусе циркуляционного окислительного канала, что приводит к повышенным затратам электроэнергии и, как следствие, к снижению качества очистки.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в снижении энергозатрат при одновременном сохранении требуемого качества очистки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для биологической очистки сточных вод, включающем аэротенк с продольной рециркуляцией иловой смеси, образованный выполненным в корпусе циркуляционным окислительным каналом с размещенными в нем управляемой системой
аэрации и мешалкой горизонтального потока с электродвигателем, узел впуска сточных вод, узел впуска активного ила, узел выпуска очищенной жид кости, установлена система для поддержания постоянными скоростей потока иловой смеси в аэротенке с продольной рециркуляцией иловой смеси, состоящей из размещенного в циркуляционном окислительном канале перед мешалкой горизонтального потока с электродвигателем по ходу движения иловой смеси узла измерения параметров, контроллера и узла регулирования скорости вращения электродвигателя мешалки горизонтального потока, настроенного на пороговую величину скорости в диапазоне 0,25-0,4 м/с. Узел измерения параметров, контроллер и узел регулирования скорости вращения электродвигателя мешалки горизонтального потока электрически соединены между собой. Узел измерения параметров может быть выполнен в виде датчика контроля скорости горизонтального потока. Контролер может иметь пороговую уставку скорости в диапазоне 0,25-0,4 м/с. Узел измерения параметров может быть выполнен в виде датчика контроля концентрации веществ. Узел регулирования скорости вращения электродвигателя мешалки горизонтального потока может быть выполнен в виде преобразователя частоты тока.
Такое конструктивное выполнение устройства для биологической очистки сточных вод позволяет обеспечить в процессе его работы условия, при которых обеспечена возможность поддержания скоростей потока в аэротенке с продольной рециркуляции иловой смеси постоянными на уровне пороговых величин.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображено устройство для биологической очистки сточных вод, в плане, схема.
Устройства для биологической очистки сточных вод 1 содержит аэротенк 2 с
продольной рециркуляцией иловой смеси, образованный выполненным в корпусе циркуляционным окислительным каналом 3, размещенными в нем управляемую систему аэрации 4 и мешалку 5 горизонтального потока с электродвигателем 6, узел 7 впуска сточных вод, узел 8 впуска активного ила, узел 9 выпуска очищенной жидкости. Систем для поддержания постоянными скоростей потока иловой смеси в аэротенке 2, состоит из размещенного в циркуляционном окислительном канале 3 перед мешалкой 5 горизонтального потока с электродвигателем 6 по ходу движения иловой смеси узла 10 измерения параметров, контроллера 11 и узла 12 регулирования скорости вращения электродвигателя 6 мешалки 5 горизонтального потока, настроенного на пороговую величину скорости в диапазоне 0,25-0,4 м/с. Узел 10 измерения параметров, контроллер 11 и узел 12 регулирования скорости вращения электродвигателя мешалки горизонтального потока электрически соединены между собой. В качестве узла 10 измерения параметров можно использовать датчик контроля скорости горизонтального потока, а контроллер может иметь пороговую уставку скорости в диапазоне 0,25-0,4 м/с (на чертеже не показана).
Устройства для биологической очистки сточных вод работает по известной схеме следующим образом. Узел 7 впуска сточных вод обеспечивает подачу исходного субстрата, каковым являются концентрации загрязнений сточных вод в аэротенк 2. Узел 8 впуска активного ила обеспечивает подачу возвратного активного ила (комплекса микроорганизмов), обеспечивающих деструкцию органических веществ состава сточных вод. Узел 9 выпуска очищенной жидкости обеспечивает отвод иловой смеси во вторичные отстойники на илоразделение (на чертеже не показаны).
Состав сточных вод, исходные концентрации загрязнений и поступающий расход в узле 7 впуска сточных вод подвергаются значительным колебаниям и изменениям в течение суток и посезонно. При этом управляемая система аэрации 4 частично способна компенсировать колебания исходной нагрузки и состава сточных вод своим неравномерным и управляемым режимом работы. В часы пик повышенных технологических нагрузок управляемая система аэрации 4 обеспечивает подачу повышенного количества кислорода воздуха на окисление загрязнений, а в часы пониженных технологических нагрузок, например в ночное время, она обеспечивает подачу пониженное количество кислорода воздуха на окисление загрязнений. Мешалка 5 горизонтального потока с электродвигателем 6 обеспечивает циркуляцию иловой смеси и ее поддержание во взвешенном состоянии в корпусе циркуляционного окислительного канала 3 аэротенка 2 с продольной рециркуляцией иловой смеси. Ввод кислорода воздуха управляемой системой аэрации (4) это не только химико-биологический процесс его растворения и потребления. Это также физический процесс всплытия массы пузырьков воздуха, который препятствует силам горизонтального потока в аэротенке 2 с продольной рециркуляцией иловой смеси, поскольку ориентирован в вертикальном направлении. При этом результат работы управляемой системой аэрации 4 является значительной преградой или сопротивлением, которые требуется преодолеть силой горизонтальных потоков, образованных работой мешалки 5 горизонтального потока.
Обеспечением работоспособности аэротенка 2 с продольной рециркуляцией иловой смеси является грамотный подбор мешалки 5 горизонтального потока и мощности ее электродвигателя (6). Этот подбор осуществляется, исходя из максимальной производительности управляемой системы аэрации 4, в противном случае, силы горизонтальных потоков будет недостаточно, чтобы преодолеть вертикально- ориентированные силы всплытия массы пузырьков воздуха от управляемой системы аэрации (4) и аэротенк 2 с продольной рециркуляцией иловой смеси в данном случае не сможет обеспечить такую рециркуляцию, т.е. выйдет из строя. В условиях динамической работы управляемой системой аэрации (4) для компенсации ее влияния и устанавливается в аэротенке 2 система для поддержания постоянными скоростей потока иловой смеси, состоящая из контроллер 11, узла 12 регулирования скорости вращения электродвигателя 6 мешалки 5 горизонтального потока и узла 10 измерения параметров, который установлен в циркуляционном окислительном канале 3 перед мешалкой 5 горизонтального потока с электродвигателем 6 по ходу движения иловой смеси и обеспечивает последовательные электрические связи с контроллером 11, затем с узлом 12 регулирования скорости вращения электродвигателя 6 мешалки 5 горизонтального потока, настроенного на пороговую величину скорости в диапазоне 0,25-0,4 м/с. Это позволит добиться существенной экономии электроэнергии, поскольку в часы пониженных технологических нагрузок, например в ночное время, требуется пониженная потребляемая электродвигателем 6 мощность, в отличие от ее максимальной, например пиковой - дневной,
производительности. Узел 10 измерения параметров может быть выполнен в виде датчика контроля скорости горизонтального потока, определяющего текущую величину скорости в аэротенке 2 с продольной рециркуляцией иловой смеси. Текущая величина скоростного замера посредством электрической связи передается на контроллер (11), который в свою очередь, сравнивает текущую величину скорости с пороговой уставкой в диапазоне 0,25-0,4 м/с. Пороговая уставка обосновывается [В.И.Баженов, Прикидочный расчет процессов нитриденитрификации для аэротенков карусельного типа, табл.1, В сборнике науч ных трудов МосводоканалНИИпроект, выпуск 7, - М, 2007, стр.128-134] наличием (или отсутствием) перед аэротенком 2 с продольной рециркуляцией иловой смеси решеток, песколовок, первичных отстойников, при этом уставка должна быть определенной конкретной величиной из указанного диапазона. В случае отклонения реальных скоростей потока от указанной пороговой уставки контроллер (11) посылает сигнал посредством электрической связи на узел 12 регулирования скорости вращения, в качестве которого может быть использован преобразователь частоты тока, как наиболее часто используемое в технике устройство. Хотя существуют и другие устройства, например управляемые редуктора. Задачей преобразователя частоты тока является понижение или повышение частоты тока в рабочем диапазоне от 10 до 60 Гц, приложенных к электродвигателю 6, что существенно изменит тягу (или силу осевого давления) мешалки 5 горизонтального потока. Таким образом, аэротенк с продольной рециркуля цией иловой смеси (2) настраивается на конкретную пороговую уставку скорости в диапазоне 0,25-0,4 м/с. Скоростной поток менее пороговой уставки недопустим, поскольку иловая смесь начнет расслаиваться на активный
ил и осветленную воду, или иначе - прекратиться перемешивание. Скоростной поток более пороговой уставки нерационален, поскольку приводит к излишним энергозатратам. А иногда даже вреден, поскольку излишнее продольное перемешивание в аэротенке 2 с продольной рециркуляцией иловой смеси уничтожает процессы денитрификации, что сказывается ухудшением качества очистки сточных вод от соединений азота.
Взамен датчика контроля скорости горизонтального потока может быть установлен датчик контроля концентрации веществ, например, кислорода, форм азота: аммонийного, нитритов, нитратов. Данные вещества содержатся в иловой смеси и резкое изменение их концентрации послужит пороговым сигналом, направляемым на контроллер 11, о том, что продольные рециркуляционные потоки иловой смеси аэротенка (2) прекратились, то есть устройство для биологической очистки сточных вод перешло в неработоспособную фазу. В этом случае контроллер 11 по электрической связи направит сигнал узлу 12 регулирования скорости вращения, например, преобразователю частоты тока, который в свою очередь, повысит обороты электродвигателя (6) мешалки 5 горизонтального потока.
Заявленная полезная модель на «Устройство для биологической очистки сточных вод» при работе обеспечивает экономию расходуемой электроэнергия электродвигателя 6 мешалки 5 горизонтального потока за счет поддержания постоянных скоростей потока в аэротенке 2 с продольной рециркуляцией иловой смеси (2) на уровне пороговых величин.
Источники информации:
1. «Проекты развития инфраструктуры города». Технологии развития городского водохозяйственного комплекса. ВЫПУСК 7, Сборник научных трудов, ГУЛ г.Москвы «Институт МосводоканалНИИпроект, Москва, 2007, с.122-127