УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
WASTEWATER TREATMENT DEVICE

Изобретение относится к области очистки сточных вод, а именно к устройствам очистки сточных вод аэробными способами в сочетании с анаэробными, и может быть использовано для аэробной биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод малых объемов, поступающих от частных домов и коттеджей.
Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство очистки сточных вод, описанное в патенте RU 2489366, которое содержит корпус с смотровой горловиной, внутри которого расположена подводящая труба, которая соединена с аэротенком, который соединен с корпусом и состоит из верхней и нижней емкостей, которые выполнены в виде усеченной пирамиды и перевернутой усеченной пирамиды и вставлены друг в друга с образованием щели между их краями, а также переливной лоток, который соединен с сбросной трубой. Нижняя емкость соединена с подводящей трубой, внутри нижней емкости расположен аэратор, а пространство между стенкой верхней емкости и стенкой нижней емкости является зоной отстаивания. Подводящая труба выполнена с возможностью подвода сточных вод внутрь аэротенка. Аэротенк выполнен с возможностью накопления сточных вод и очистки сточных вод от взвешенных веществ, органических загрязнений и аммонийного азота, с помощью активного ила, накапливающегося в процессе работы устройства, и воздуха, поступающего из аэратора. Щель, под давлением поступающих из подводящей трубы сточных вод, выполнена с возможностью пропускания сточных вод из аэротенка в зону отстаивания. Зона отстаивания выполнена с возможностью очистки сточных вод от активного ила, оседающего на стенки верхней емкости, и затем попадающего через щель обратно в аэротенк. Переливной лоток выполнен с возможностью дополнительной очистки сточных вод от взвешенных веществ, пены и активного ила, а также с возможностью переливания очищенных сточных вод в сбросную трубу. Сбросная труба выполнена с возможностью отвода очищенных сточных вод наружу. Данное устройство очистки сточных вод выбрано в качестве прототипа заявленного изобретения.
Недостатком устройства очистки сточных вод прототипа является низкая эффективность очистки сточных вод, по причине постоянного вымывания активного ила из аротенка и зоны отстаивания через отверстие (13) в стенке зоны отстаивания.
Техническим результатом изобретения является создание устройства очистки сточных вод с улучшенной эффективностью очистки сточных вод, за счет отсутствия отверстий в стенках зоны отстаивания, а также более простого в изготовлении и обслуживании, за счет более простой конструкции, содержащей меньшее количество элементов, а именно за счет совмещения в единой секции зоны аэрации и зоны отстаивания, а также за счет отсутствия насосов и эрлифтов.
Поставленный технический результат достигнут путем создания устройства для очистки сточных вод, содержащего корпус 13 с смотровой горловиной 3, внутри которого расположена подводящая труба 1, которая соединена с аэротенком, который соединен с корпусом 13 и состоит из верхней и нижней емкостей 7 и 12, которые вставлены друг в друга с образованием щели 9 между их краями, а также переливной лоток 4, который соединен с сбросной трубой 5, при этом верхняя емкость 7 соединена с подводящей трубой 1, внутри нижней емкости 12 расположен аэратор 10, а пространство между стенкой верхней емкости 7 и стенкой корпуса 13 является зоной отстаивания 6, причем
- подводящая труба 1 выполнена с возможностью подвода сточных вод внутрь
- аэротенка, который выполнен с возможностью накопления сточных вод и
очистки сточных вод от взвешенных веществ, органических загрязнений и аммонийного азота, с помощью активного ила, накапливающегося в процессе работы устройства, и воздуха, поступающего из аэратора 10,
- щель 9, под давлением поступающих из подводящей трубы 1 сточных вод, выполнена с возможностью пропускания сточных вод из аэротенка в
- зону отстаивания 6, которая выполнена с возможностью очистки сточных вод от активного ила, оседающего на стенки верхней емкости 7, и затем попадающего через щель 9 обратно в аэротенк;
- верхняя часть верхней емкости 7 выступает над поверхностью воды;
- переливной лоток 4 выполнен с возможностью дополнительной очистки сточных вод от взвешенных веществ, пены и активного ила, а также с возможностью переливания очищенных сточных вод в
- сбросную трубу 5, которая выполнена с возможностью отвода очищенных сточных вод наружу.
В предпочтительном варианте осуществления устройства верхняя и нижняя емкости 7 и 12 аэротенка выполнены в виде верхней и нижней усеченных пирамид, у которых отсутствуют основания, причем нижний усеченная пирамида выполнена перевернутой и в нее вставлена верхняя усеченная пирамида с образованием щели 9 между краями усеченных пирамид.
В предпочтительном варианте осуществления устройства верхняя емкость 7 соединена с корпусом 13 с помощью крепежных элементов 8.
В предпочтительном варианте осуществления устройства нижняя емкость 12 герметично соединена с корпусом 13 по периметру верхнего и нижнего основания с образованием герметичного балластного отсека 11 с заливным отверстием, выполненного с возможностью заполнения водой при монтаже устройства для очистки сточных вод.
В предпочтительном варианте осуществления устройства переливной лоток 4 имеет дугообразную форму и расположен горизонтально.
В предпочтительном варианте устройства осуществления аэратор 10 закреплен на днище корпуса 13.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими графическими материалами.
Фиг. 1. Схема варианта устройства очистки сточных вод (общий вид), выполненного согласно изобретению.
Фиг. 2. Схема варианта устройства очистки сточных вод, в котором верхняя и нижняя емкости аэротенка выполнены в виде верхней и нижней усеченных пирамид, выполненного согласно изобретению: a) вид сбоку в разрезе; b) вид сверху в разрезе.
Элементы:
1 - подводящая труба;
2 - ребро жесткости;
3 - смотровая горловина;
4 - переливной лоток;
5 - сбросная труба;
6 - зона отстаивания;
7 - верхняя емкость аэротенка;
8 - крепежные элементы;
9 - щель;
10 - аэратор;
11 - балластный отсек;
12 - нижняя емкость аэротенка;
13 - корпус.
Рассмотрим более подробно варианты выполнения заявленного устройства очистки сточных вод (Фиг. 1, 2). Устройство для очистки сточных вод содержит корпус 13 с вентиляционными отверстиями и смотровой горловиной 3. Внутри корпуса 13 расположен аэротенк, который состоит из верхней и нижней емкостей 7 и 12. Верхняя и нижняя емкости 7 и 12 вставлены друг в друга с образованием щели 9 между их краями. Внутри корпуса 13 также расположена подводящая труба 1, которая соединена с верхней емкостью 7, и переливной лоток 4, который соединен с сбросной трубой 5. Внутри нижней емкости 12 расположен аэратор 10. Пространство между стенкой верхней емкости 7 и стенкой корпуса 13 является зоной отстаивания 6.
В варианте выполнения заявленного устройства очистки сточных вод, показанном на Фиг. 2, верхняя и нижняя емкости 7 и 12 аэротенка выполнены в виде верхней и нижней усеченных пирамид, у которых отсутствуют основания, причем нижний усеченная пирамида выполнена перевернутой и в нее вставлена верхняя усеченная пирамида с образованием щели 9 между краями усеченных пирамид.
Верхняя емкость 7 соединена с корпусом 13 с помощью крепежных элементов 8.
Нижняя емкость 12 герметично соединена с корпусом 13 по периметру верхнего и нижнего основания с образованием герметичного балластного отсека 11 с заливным отверстием, выполненного с возможностью заполнения водой при монтаже устройства для очистки сточных вод. Это позволяет улучшить устойчивость устройства для очистки сточных вод в грунте, а именно избежать выдавливания устройства для очистки сточных вод из грунта, поскольку выдавливанию препятствует балластная вода, находящаяся внутри балластного отсека 11.
Переливной лоток 4 имеет дугообразную форму и расположен горизонтально.
Заявленное устройство очистки сточных вод (Фиг. 1, 2) функционирует следующим образом. Подводящая труба 1 подводит сточные воды внутрь аэротенка, который состоит из верхней и нижней емкости 7 и 12. Аэротенк накапливает сточные воды и очищает их от взвешенных веществ, органических загрязнений и аммонийного азота, с помощью активного ила, накапливающегося в аэротенке процессе работы устройства, и воздуха, поступающего из аэратора 10. Очищенные в аэротенке сточные воды через щель 9, под давлением поступающих из подводящей трубы 1 сточных вод, поступают в зону отстаивания 6. В зоне отстаивания 6 которой сточные воды очищают от активного ила, который оседает на стенки верхней емкости 7 аэротенка, и затем попадает через щель 9 обратно в аэротенк. Верхняя часть верхней емкости 7 выступает над поверхностью воды, что препятствует перетеканию водно-иловой смеси из зоны аэрации в зону отстаивания по любому другому пути кроме щели 9. Очищенные в зоне отстаивания 6 сточные воды поступают переливной лоток 4, при этом дополнительно очищаются от взвешенных веществ, пены и активного ила, за счет того, что борта переливного лотка 4 задерживают эти вещества. Из переливного лотка 4 очищенные сточные воды переливаются в сбросную трубу 5, которая отводит очищенные сточные воды наружу.
Сточная вода подается в верхнюю часть зоны аэрации (которая находится внутри верхней и нижней емкостей 7 и 12 аэротенка), вокруг которой по периметру расположена зона отстаивания 6 связанная с зоной аэрации щелью 9. Находясь в зоне аэрации сточная вода, богатая органическими загрязнениями, служит для формирования биоценоза специфических микроорганизмов называемого активным илом. Время контакта свободноплавающего активного ила и сточной воды обеспечивает полное окисление содержащихся в ней загрязнений. Водно-иловая смесь вытесняется в зону отстаивания 6 очередной партией поступающей сточной воды. В зоне отстаивания 6 происходит гравитационное осаждение активного ила и через нижнюю щель 9 активный ил возвращается в зону аэрации. Очищенная сточная вода отводится через верхний переливной лоток 4 в сборную трубу 5. В зоне аэрации смонтирован сферический аэратор 10, обеспечивающий насыщение-перемешивание водно-иловой смеси, при этом не оказывающий влияния на зону отстаивания 6. Зона отстаивания 6 сконструирована таким образом, чтобы обеспечить транспортировку осевшего ила в зону аэрации и обеспечить его полное смешение с поступающей сточной водой.
Технический результат достигается за счет реализации в малом объеме принципа аэротенка-отстойника, т.е. совмещения в одной емкости зоны аэрации (внутри аэротенка) и зоны отстаивания 6. Зоны связаны между собой щелью 9, которая обеспечивает переток водно-иловой смеси из зоны аэрации в зону отстаивания и возврат осадка активного ила из зоны отстаивания в зону аэрации. Принципиальными моментами при этом являются:
- конструктив днища зоны отстаивания, предотвращающего образование застойных зон.
- подбор и монтаж аэратора, обеспечивающего оптимальное насыщение кислородом и перемешивание водно-иловой смеси при этом не провоцирующего взмучивание в зоне отстаивания;
- организация перемещения водно-иловой смеси между зонами аэрации и отстаивания за счет конструктивных особенностей установки без применения насосов и эрлифтов, что позволяет обеспечить оптимальную производительность компрессора и эффективность работы аэратора 10, т.к. в большинстве моделей, представленных на рынке, компрессоры обеспечивают одновременную работу двух систем: эрлифтов и аэрации, что оказывает значительное влияние на стабильность процесса (потери напора за счет работы эрлифта(ов) приводят к снижению интенсивности аэрации и, как следствие, кислородному голоданию активного ила, снижению его окислительной мощности, ухудшению качества очистки)
Существенным преимуществом является его повышенная надежность, вследствие отсутствия переливных трубок, вентилей, эрлифтов и биозагрузки, что сводит к минимуму число элементов, которые могут выйти из строя, что также многократно упрощает обслуживание устройства, которое сводится только к периодическому (один раз в один - два года) удалению осадка из аэротенка.
Компактный модуль очистки сточных вод обеспечивает, при правильной эксплуатации (постоянном проживании 2-5 человек) и при минимальных вложениях за счет максимальной простоты конструкции, эффективность очистки на уровне технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод, утвержденных ПП РФ №1430 от 15.09.2020 г.
В заявленном устройстве очистки сточных в единой секции аэротенка совмещены зона аэрации (внутри аэротанка) и зона отстаивания 6. Конструкция устройства позволяет отказаться от переливных трубок, вентилей, эрлифтов и загрузки в устройство биологически активных веществ, при этом сохраняя эффективность процесса очистки. Это повышает надежность устройства, поскольку меньшее число элементов может выйти из строя, а также многократно упрощается обслуживание устройства, которое сводится только к периодическому (один раз в один - два года) удалению осадка из аэротенка.
Технологические зоны аэрации (внутри аэротанка) и отстаивания 6 связаны между собой щелью 9, которая обеспечивает переток водно-иловой смеси из одной зоны в другую без использования дополнительного оборудования - эрлифтов. Данное решение также позволяет обеспечить оптимальную производительность компрессора аэратора 10 (в большинстве моделей, представленных на рынке, компрессоры не обеспечивают необходимую производительность, поскольку вынуждены работать на две системы: эрлифты и систему аэрации).
Преимуществами заявленного изобретения являются:
- конструкция днища зоны отстаивания 6, предотвращающая образование застойных зон;
- конструкция аэратора, обеспечивающая оптимальное насыщение кислородом, перемешивание водно-иловой смеси и не провоцирующей взмучивание в зоне отстаивания 6;
- конструкция зоны отстаивания 6, обеспечивающая одновременное отстаивание и естественную транспортировку илового осадка обратно в зону аэрации (внутри аэротанка).
В заявленном изобретении перемещение водно-иловой смеси между зонами аэрации и отстаивания осуществляется без применения насосов и эрлифтов, что позволяет обеспечить оптимальную производительность компрессора и эффективность работы аэратора 10, т.к. в большинстве моделей, известных из уровня техники, компрессоры обеспечивают одновременную работу двух систем: эрлифтов и аэрации, что оказывает значительное влияние на стабильность процесса (потери напора за счет работы эрлифтов) приводят к снижению интенсивности аэрации и, как следствие, кислородному голоданию активного ила, снижению его окислительной мощности, ухудшению качества очистки).
Хотя описанный выше вариант выполнения заявленного изобретения был изложен с целью иллюстрации заявленного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.