ПЕРВИЧНЫЙ ОТСТОЙНИК

Полезная модель относится к устройствам для физико-химической и биологической очистки сточных вод и может быть использована в коммунальном хозяйстве при очистке бытовых и промышленных сточных вод.
Известно использование первичных отстойников для механической очистки сточных вод [1]. Широко используется подача избыточного активного ила аэротенков для биокоагуляции взвешенных веществ в первичных отстойниках и увеличения эффекта отстаивания взвешенных веществ в первичных отстойниках и снижения содержания органических веществ, учитываемых в показателе качества воды, БПК [1]. В регионах земного шара с высокой температурой воздуха, таких, как страны Персидского залива, Северной и центральной Африки, температура сточных вод высока и биологические процессы протекают с большими скоростями, поэтому, если в первичные отстойники поступает избыточный или возвратный активный ил, иловая вода которого содержит нитраты, то в первичных отстойниках из нитратов потребляется кислород, а азот выделяется в виде микропузырков, создавая флотационный эффект как для частиц активного ила, так и для гидрофобных примесей исходного стока. Тяжелые частицы сточных вод, особенно минерального состава в отстойнике выпадают в осадок на дно сооружения. Явление флотации постепенно создает на поверхности воды и отстойнике пенный слон в виде корки.
Известная конструкция первичного отстойника не имеет приспособлений для удаления всплывающих примесей, но имеет устройство для сбора жира и удаления осадка.
Задача полезной модели - повышение эффективности использования емкостного сооружения для очистки сточных вод и сгущения выделяемых осадков сточных вод.
Решается поставленная задача тем, что горизонтальные отстойники, оборудованные трубопроводами подвода исходного стока, отвода отстоянного стока, полупогружной доской перед водоотводящим лотком осветленной воды, жиросборником, илоскребами, приямком для сбора выпавших осадков и трубопроводом от приямка осадков до колодца за пределами отстойника, перемещающейся электроприводом фермой снабжается баком сбора пенного продукта и пеносборным лотком, сообщенным с этим баком, перемещающимися по поверхности отстойника вместе с фермой и оснащенным шнеком, управляющим контактором и трубой выгрузки пенного продукта в пеноприемник за пределами отстойника.
Полезная модель поясняется Фиг.1-4 на которых: Фиг.1 приведена технологическая схема движения потоков воды, иловой смеси, выделенных в отстойнике осадков и пенного продукта, на фиг.2 показан план радиального отстойника, на Фиг.3 - вертикальный разрез отстойника, на Фиг.4 показан бак пеножироприемника с шнеком и трубой выгрузки пенного продукта.
Фиг.1-4 имеют следующие обозначения:
1. Трубопровод исходной сточной воды
2. Распределительная камера
3. Трубопровод возвратного активного ила
4. Трубопровод подвода иловой смеси
5. Трубопровод отвода осадка
6. Центральная труба отстойника
7. Стенка отстойника
8. Днищe отстойника
9. Приямок сбора осадка
10. Водоотводящий лоток
11. Полупогружная доска
12. Ферма со скребками и штангами их крепления
13. Электропривод фермы
14. Рельс по стенке отстойника 7
15. Колесо фермы
16. Пеножиросборный бак
17. Пеножиросборный лоток
18. Шнек пеножиросборного бака с электроприводом
19. Бак накопления пенного продукта
20. Труба oтвода отстоянной воды
21. Канализационная насосная станция сырого осадка
22. Смотровой колодец трубопровода осадка с запорной арматурой
23. Смотровой колодец трубопровода отвода осветленной воды
24. Камера осветленной воды
25. Контактное устройство управления электроприводами фермы и шнека
26. Труба выгрузки ценного продукта
Комбинированное сооружение - первичный отстойник, денитрификатор, илоуплотнитель Фиг.1-4 состоит из вертикальной стенки 7, днища 8, центральной трубы 6 отстойника, фермы 12 со скребками и штангами их крепления, электропривода 13 фермы 12, колеса 15 фермы, пеножиросборного бака 16 с шнеком 18 выгрузка пенного продукта, пеносборного лотка 17. Нa днище 8 отстойника имеется приямок 9 сбора осадка, на стенке 7 закреплен водоотводящий лоток 10.
Сточная вода поступает на отстаивание но трубопроводу 1 исходной сточной воды в распределительную камеру 2 и далее по трубопроводу 4 совместно с возвратным активным илом поступающим в распределительную камеру 2, поступает иловая смесь в центральную трубу 6 отстойника.
Осадок сточных вод, сдвинутый скребками фермы 12 к приямку 9 можно удалить из отстойника по трубопроводу 5 отвода осадка. Осветленная в отстойнике сточная вода переливается к водоотводящий лоток 10 и по трубе 20 отстоянной воды направляется на последующее сооружения очистки сточных вод, протекая смотровые колодцы 23 и камеру 24. Осадок, отведенный по трубе 5 отвода осадка поступает через смотровые колодцы 22 в канализационную насосную станцию 21 сырого осадка.
Вследствие подачи сточных вод на отстаивание совместно с возвратным активным илом, имеющем микроорганизмы-денитрификаторы и нитраты очищенной воды, в аноксидных условиях отстойника начинаются процессы денитрификации с выделением микропузырьков газа азота. Наличие в отстаиваемой зоне иловой смеси поверхностно-активных веществ (ПАВ), жира и частиц активного ила обуславливает образование пенного продукта на поверхности зеркала воды отстойника в виде корки с объемным весом меньше объемного веса вода за счет микропузырьков газа азота, удерживаемых названными примесями. Корка всплывающих примесей не перетекает в водосборный лоток 10, так как перед переливной стенкой 7 отстойника имеется полупогружная доска 11. К ферме 12 прикреплен пеножиросборный бак 16, в который пенный продукт перетекает при вращении фермы 12 вокруг центральной трубы 6 отстойника по пеносборному лотку 17.
В определенном положении фермы 12 электропривод ее 13 отключается контактором 25 и ферма 12 останавливается на заранее заданный промежуток времени. В это же время включается электропривод шнека 18 пеножиросборного бака и накопленный пенный продукт отводится по трубе 26 шнека 18 за пределы отстойника в бак 19 накопления пенного продукта, который при заполнении может быть выведен ассенизационной машиной в место для последующей утилизации в органоминеральное удобрение.
Работает комбинированное сооружение первичный отстойник, денитрификатор, илоуплотнитель следующим образом.
3
-
3
Сточные воды, пройдя процеживание в решетках и отстаивание в песколовках поступают в распределительную камеру 2 первичных отстойников. Согласно информации (Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга. Санкт-Петербург. Стройиздат СПб. 1999 с.290-304) расчетная продолжительность отстаивания сточных вод в первичных отстойниках 1,8-2,2 ч, эффект задержания взвешенных веществ 45-65%, БПК до 30-40%. Отбирается осадок, выпавший в отстойниках 6-8 часов в сутки. Если в исходную сточную воду, поступающую по трубопроводу 1 в распределительную камеру 2 первичных отстойников, добавлять по трубопроводу 3 возвратный активный ил, а в сооружениях биологической очистки сточных вод задействован нитриденитрифицирующий активный ил, то в возвратном иле присутствуют нитраты в количестве до 40 г/м по NО . При поступлении в распределительную камеру 2 возвратного активного ила в количестве, равном количеству поступающей сточной воды, то исходный сток будет разбавлен вдвое но БПК, но количество взвешенных веществ увеличится до 2,0-2,5 г/л и в первичном отстойнике в апоксидных условиях при температуре выше 15°С обязательно будет происходить процесс денитрификации с выделением газа азота. Кроме того, при повышении температуры сточных вод до 30°С начинается распад углеводов по типу спиртового брожения с выделением газообразной углекислоты. Вода в отстойнике кипит и на поверхности отстойника вследствие флотационного эффекта образуется пенный слой частиц активного ила, жира и ПАВ. Тяжелые минеральные частицы, гидрофильные по своему физическому состоянию, оседают на днище 8 отстойника, а гидрофобные с различной эффективностью всплывают к поверхности воды в отстойнике и даже выдвигаются из воды в виде пенного продукта. Пенный продукт не выносится из отстойника благодаря наличию возле водоотводящего лотка 10 полупогружной доски 11. Трубопровод 4 подвода иловой смеси выполнен в радиальном отстойнике в виде дюкера и иловая смесь поступает в центральную трубу 6 отстойника, из которой равномерно распределяется в радиальном направлении. Осевшие частицы скапливаются у днища 8, а большая часть взвешенных веществ находится во взвешенном состоянии. Всплывшие гидрофобные или гидрофобизированные посредством ПАВ частицы находятся у поверхности воды. При включении электропривода 13, ферма 12 начинает движение и скребки у дна сдвигают к приямку 9 осадок и при открывании запорной арматуры в смотровом колодце 22 могут быть выдавлены по трубе 5 отвода осадка в канализационную насосную станцию 21. Отстоянная сточная вода, двигаясь в радиальном направлении дотекает до стенки 7 переливается в водоотводящий лоток 10 и далее по трубе 20 отвода отстоянной воды поступает в смотровой колодец 23 осветленной воды и далее в камеру 24 осветленной воды и распределяется по секциям сооружений биологической очистки сточных вод. При движении фермы 12 пеносборный лоток 17 срезает выдавленный из воды пенный продукт и последний падает в пеножиросборный бак 16. При наезде колеса 15 фермы 12 на контактор управления 25 в рельсе 14, уложенном по стенке 7 отстойника, электропривод 15 фермы 12 отключается на короткий промежуток времени, но включается привод шнека 18, размещенного в пеножиросборном баке 16 и пенный продукт выдавливается по трубе 26 в бак 19 накопления пенного продукта, расположенный за пределами отстойника. Влажность ценного продукта ниже 90%, поэтому сгущение активного ила в комбинированном сооружении - первичном отстойнике, денитрификаторе, илоуплотнителе существенно выше, чем в традиционном илоуплотнителе. В новой конструкции полезной модели не разлагается белок активного ила и не обогащается сточная вода азотом аммония. Пенный продукт пористый и в него легко поступает кислород воздуха, поэтому в нем не идут процессы аммонификации. Осадок, осевший на дно, минеральный и он тоже не загнивает. А повышенный вынос взвешенных веществ из первичного отстойника не опасен, так как частицы взвесей являются активным илом и в аэротенке он будет работать, осуществляя биологическую очистку сточных вод. Пенный продукт, отведенный из сточных вод в сооружении, содержит избыточный активный ил, сорбировавший загрязнения исходной сточной воды, поэтому задача, поставленная при конструировании полезной модели выполнена. Примеси сточных вод, выделенные в комбинированном сооружении, имеют низкую влажность, т.е. уплотняются лучше, чем в прототипе. Приспособления, введенные в конструкцию, обеспечивают выполнение поставленной задачи при добавке в первичные отстойники повышенного количества возвратного активного ила.
Расчеты флотационного илоуплотнителя
В соответствии со СНиП 2.04.03-85 (стр.31, 32) потребность в воздухе, л на 1 кг извлекаемых загрязнений при исходной концентрации Сen=1000 мг/л - 20 литров, при Сen=3-4 г/л - 15 литров.
mnd
Объем пены W при влажности 94-95% определяется,
mnd
en,
W=1,5C
en
где C - исходная концентрация примесей г/л.
en
При С=1 г/л,
mnd
упл
W=1.5·1=1.5%Q;
mnd
3
3
W=(10000 м·1,5)/100=150 m.
сут
3
Для Q=200000 м/сут -
mnd
cyт
3
W =150·20=3000 м/сут.
3
3
-
возвр.
исх.
3
2
Для концентрации нитратов в возвратном активном иле 50 г/м и 100% денитрификации с расходом возвратного активного ила О=Q Концентрация нитратов в смеси составит 25 г/м. Из 25 г NО  выделится N (по пропорции 60·х/25 г·12) около 0,5 г/моль, 1 моль имеет объем 22,4 л, а 0,5 - 10 литров.
3
3
Такого объема мало для флотации большей части активного ила, но с углекислотой, выделяющейся за счет разложения углеводов, которых в исходной сточной воде с БПК не менее 300 г/м около 60 г/м.
При распаде углеводов выделяется не менее 0,5 г/моль углекислоты, т.е. дополнительно 10 л газа.
3
Суммарно газа из азота и углекислоты достаточно для флотации примесей (активного ила, жира и СПАВ). При высоком содержании активного ила в возвратной иловой смеси (до 10…12 г/л) в первичных отстойниках можно получить выведение всего избыточного активного ила, учитывая, что прирост ила достигает 300…500 г/м.