Устройство механико-биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и способ его использования
APPARATUS FOR MECHANICAL AND BIOLOGICAL PURIFICATION OF HOUSEHOLD WASTE WATER AND METHOD FOR USE THEREOF

Область техники
Устройство может быть использовано для очистки хозяйственно-бытовых или приравненных к ним по составу сточных вод от одного или нескольких жилых объектов, отдаленных от систем канализации, в том числе для очистки сточных вод коттеджей, дач, турбаз, придорожных кафе и гостиниц.
Уровень техники
Известно устройство для биологической очистки сточных вод (патент RU 189767 МПК C02F 3/02 опубликован 03.06.2019  Бюл. № 16), содержащее корпус, разделенный перегородками на первичную приемную камеру, оснащенную мелкопузырчатым аэратором и патрубком для подачи сточных вод, выполненным в верхней части стенки первичной приемной камеры, вторичную приемную камеру, выполняющую функции первичного отстойника, стабилизатор ила, аэротенк и вторичный отстойник, причем первичная приемная камера оснащена Г-образной трубой перелива, малый элемент которой введен в нижнюю часть вторичной приемной камеры, а больший элемент направлен вертикально вверх и оснащен на конце тройником для регулировки залива в зависимости от уровня установки патрубка для подачи сточных вод, а также патрубком для ввода в нее самотеком активного ила, подаваемого по трубе из стабилизатора ила, вторичная приемная камера, выполняющая функции первичного отстойника, оснащена крупнопузырчатым аэратором и аэролифтовыми насосами, для подачи сточных вод в аэротенк, оснащенный мелкопузырчатым аэратором и аэролифтовым насосом для подачи сточных вод через успокоитель во вторичный отстойник, оснащенный иловым аэролифтовым насосом для подачи активного или из нижней части вторичного отстойника в аэротенк и в стабилизатор ила, при этом вторичный отстойник снабжен отсеком сбора чистой воды, соединенный со вторичным отстойником перегородкой, обеспечивающей перелив в него самотеком очищенной воды из верхней части вторичного отстойника, причем в верхней части вторичного отстойника установлена труба вывода чистой воды из вторичного отстойника и отсека сбора чистой воды.
Недостатком известного устройства является недостаточно эффективная очистка хозяйственно-бытовых сточных вод.
Известен способ биологической очистки сточных вод (патент RU 2489366 МПК C02F 3/02 опубликован 10.08.2013 Бюл. № 22), согласно которому осуществляют подачу сточных вод посредством патрубка подачи в аэрационную камеру с направляющей трубой, в которую посредством диффузора аэратора подают воздух для смешивания его со сточной водой, осажденный при обработке активный ил удаляют посредством стояка для откачки избыточного активного ила, а очищенную воду самотеком удаляют через выходной патрубок кольцевого водослива, причем аэрационную камеру выполняют с глухим днищем, а диффузор аэратора размещают вблизи глухого днища, направляющую трубу выполняют в форме обратного конуса по отношению к нижней части аэрационной камеры, нижний торец направляющей трубы размещают над глухим днищем аэрационной камеры и выше этого торца направляющей трубы в конической части аэрационной камеры выполняют отверстия для выхода очищенной воды и активного ила, при этом осуществляют предварительное отделение твердых включений от мелких фракций, после которого в зону разделения подают воздух посредством диффузора аэратора, где смешивают его с поступившей сточной водой, причем перед сбросом в грунт очищенной воде проводят доочистку на песчано-щебёночном фильтре, а предварительное отделение твердых включений от мелких фракций осуществляют с помощью полимерной загрузки для прикрепленного активного ила, посредством которой образуют биологический фильтр для предварительной очистки.
Недостатком известного объекта является недостаточно эффективная очистка хозяйственно-бытовых сточных вод.
Наиболее близким объектом является устройство для глубокой биологической очистки сточных вод (патент RU 64617 МПК C02F 3/02 опубликован 10.07.2007 Бюл. № 19) в виде цилиндрического корпуса с коническим днищем, включающее камеру аэрации с пневматическими аэраторами, сегментные камеры-денитрификаторы, оснащенные модулями с плоскостной загрузкой, отстойники в виде желобов с нижней продольной перепускной щелью и илосборниками, эрлифты циркулирующего и избыточного активного ила, причем в центре камеры аэрации оборудована аэрационная колонна, эрлифт вывода избыточного активного ила перенесен из конусной части корпуса в илосборник.
Недостатком наиболее близкого устройства является недостаточно эффективная очистка хозяйственно-бытовых сточных вод.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом патентуемого решения является повышение эффективной очистки хозяйственно-бытовых сточных вод.
Настоящий технический результат достигается в устройстве механико-биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, включающем корпус с днищем в виде боковой поверхности и малого основания перевернутого усеченного конуса, который содержит патрубки подвода сточной воды и отвода очищенной воды, горловину корпуса закрытую крышкой, анаэробную камеру, аэробный биореактор с пневматическими аэраторами, эрлифт циркуляции активного ила, отсек сбора чистой воды со входом и выходом, причем корпус устройства выполняют перевернутым усеченным конусом, аэробный биореактор исполняют внутри анаэробной камеры с пропорциональными геометрическими размерами корпуса устройства и внутреннего корпуса, наклонные гравитационные трубчатые фильтры выполнены для восходящего проникновения частично осветленных стоков во внутренний конус, который поделен на две части с помощью перфорированной проницаемой перегородки, покрытой полимерным сетчатым покрытием, в верхней части внутреннего конуса исполняют аэраторы мелкопузырчатой аэрации с подачей компрессором воздуха регулируемого с помощью крана из отдельного отсека вне корпуса устройства, создавая аэрационный биореактор с плавающей полимерной биозагрузкой с прикрепляющей способностью для активации ила, установленный воздушный эрлифт перекачивает активный ил из нижней части внутреннего корпуса во внешнюю анаэробную камеру, на исходящем потоке очищенных стоков из аэрационного биореактора устанавливают фильтр-успокоитель с расположенным в нем пористым фильтром для подачи стоков в камеру принудительной откачки, в которой посредством пористого биофильтра дополнительно подвергают очистке и стоки через выпускную трубу самотеком покидают устройство либо дренажным насосом перекачивают к месту слива;
способе механико-биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, включающем подачу сточных вод в емкость с активным илом, осаждение ила, перетекание сточных вод в другую емкость с активным илом, аэрацию стоков, осаждение насыщенного активного ила, после подъема воды в отстойнике выше среза патрубка с фильтром, самотеком верхним перетеканием выведение очищенной воды за предела устройства, причем способ осуществляют в устройстве по п.1, и осаждение ила и транспортировку его самотеком в анаэробную камеру в наклонных гравитационных трубчатых фильтрах выполняют за счет гравитационного естественного угла оплывания флоккул.
Отличительными признаками являются
корпус устройства выполняют перевернутым усеченным конусом, аэробный биореактор исполняют внутри анаэробной камеры с пропорциональными геометрическими размерами корпуса устройства и внутреннего корпуса, такая конструкция при уменьшающейся площади поперечного сечения корпуса и внутреннего корпуса по высоте вниз способствует сближению частиц ила и смыканию их;
наклонные гравитационные трубчатые фильтры выполнены для восходящего проникновения частично осветленных стоков во внутренний конус, который поделен на две части с помощью перфорированной проницаемой перегородки, покрытой полимерным сетчатым покрытием,  что позволяет на нижних трубчатых стенках осаждаться и сползать обратно в приемный конус взвеси, а также способствует сепарации и более эффективному осветлению стоков в нижней части внутреннего конуса за счет конусной формы камеры и эрлифтному удалению активного ила, свободно проникающего через перфорированную перегородку;
в верхней части внутреннего конуса исполняют аэраторы мелкопузырчатой аэрации с подачей компрессором воздуха регулируемого с помощью крана из отдельного отсека вне корпуса устройства, создавая аэрационный биореактор с плавающей полимерной биозагрузкой с прикрепляющей способностью для активации ила, такая обработка повышает эффективность очистки стоков;
установленный воздушный эрлифт перекачивает активный ил из нижней части внутреннего корпуса во внешнюю анаэробную камеру, для повышения очистки входящего потока стоков;
на исходящем потоке очищенных стоков из аэрационного биореактора устанавливают фильтр-успокоитель с расположенным в нем пористым фильтром для подачи стоков в камеру принудительной откачки, в которой посредством пористого биофильтра дополнительно подвергают очистке и стоки через выпускную трубу самотеком покидают устройство либо дренажным насосом перекачивают к месту слива, такое исполнение повышает эффективную очистку хозяйственно-бытовых сточных вод;
осаждение ила и транспортировку его самотеком в анаэробную камеру в наклонных гравитационных трубчатых фильтрах выполняют за счет гравитационного естественного угла оплывания флоккул, это дает эффективную очистку хозяйственно-бытовых сточных вод.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Краткое описание рисунка
На Фиг. приведен схематичный разрез устройства механико-биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, включающий: 1 – анаэробную камеру внешнего корпуса устройства в виде перевернутого усеченного конуса; 2 - патрубок подвода сточной воды; 3 - наклонный гравитационный трубчатый фильтр; 4 – вертикальный разгрузочный стоковод наклонного гравитационного трубчатого фильтра; 5 – разгрузочное отверстие в нижней части стоковода; 6 - перфорированная проницаемая перегородка, делящая внутренний корпус на две части; 7 -  нижняя часть внутреннего корпуса в виде камеры-отстойника; 8 - верхняя часть внутреннего корпуса в виде аэрационного биореактора; 9 - аэраторы мелкопузырчатой аэрации; 10 – компрессор, расположенный в отдельном отсеке вне корпуса устройства; 11 - трубопровод подачи воздуха; 12 – кран регулирования подачи воздуха; 13 - плавающая полимерная биозагрузка; 14 - воздушный эрлифт; 15 - кран регулирования воздушного эрлифта; 16 - фильтр-успокоитель;  17 - пористый фильтр; 18 - камера принудительной откачки; 19 - выпускная труба.
Осуществление изобретения
Устройство механико-биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод работает следующим образом. Подачу сточных вод в анаэробную камеру внешнего корпуса 1 в виде перевернутого усеченного конуса выполняют через патрубок 2. В анаэробной приемной камере происходит первичная фильтрация стоков, осаждение взвесей и твердых включений в нижней части конуса, этому способствует наклонная форма стенок конусного днища. Более осветленные стоки проникают в наклонные гравитационные трубчатые фильтры 3, на стенках которых взвеси осаждаются и сползают обратно в анаэробную камеру внешнего корпуса 1. Поднявшись до центральной части фильтра 3, стоки опускаются по вертикальной разгрузочной трубе 4 в нижнюю часть 7 внутреннего корпуса  через разгрузочное отверстие 5. Внутренний корпус поделен на две части с помощью перфорированной проницаемой перегородки 6, покрытой полимерным сетчатым покрытием. В нижней части внутреннего конуса 7 происходит сепарация и осветление стоков, этому способствует конусная форма камеры. Стоки из нижней части корпуса проникают через перфорированную перегородку 6 в верхнюю часть внутреннего корпуса 8. В верхней части корпуса 8 стоки подвергаются насыщению кислородом посредством расположенных в ней аэраторов мелкопузырчатой аэрации 9. Подача воздуха на аэраторы осуществляется при помощи компрессора 10  расположенного в отдельном отсеке вне корпуса системы, либо воздуходувки в верхней его части под крышкой устройства через трубопровод подачи воздуха 11, регулируемого с помощью крана 12. В верхней части внутреннего корпуса 8 загрязнения подвергаются аэрации, окислению и деструкции как в биореакторе. В данный аэрационный биореактор помещают плавающую полимерную биозагрузку 13 с высокой прикрепляющей способностью для активного ила в виде пленки из бактерий [4], который способствует биологической обработке хозяйственно-бытовых сточных вод. Под воздействием воздушно-водяных струй от аэраторов 9 плавающая биозагрузка 13 находится в постоянном движении среди сточных вод, усиливая поверхностное соприкосновение с очищающей средой.  Насыщенный активный ил через перфорированную перегородку 6 попадает в нижнюю часть внутреннего корпуса 7, выполняющую функцию камеры-отстойника. Осажденный шлам вместе с активным илом перекачивается из камеры-отстойника во анаэробную камеру внешнего корпуса 1 применением воздушного эрлифта 14, регулируемого посредством крана 15. Благодаря такой рециркуляции происходит первичная обработка входящих стоков активным илом в приемной камере. Очищенные стоки из аэрационной камеры через фильтр-успокоитель 16 с расположенным в нем пористым фильтром 17 поступают в камеру принудительной откачки 18, откуда перекачиваются посредством дренажного насоса к месту слива, либо дополнительно подвергаются очистке посредством пористого биофильтра и самотеком покидают систему через выпускную трубу 19. Удаление осадка из анаэробной камеры внешнего корпуса 1 осуществляют при помощи насоса или ассенизаторской машины через технологическое отверстие. Удаление осадка из внутреннего корпуса происходит с помощью эрлифта 14 либо через технологическое отверстие в вертикальной разгрузочной трубе 4. Такое конструктивное исполнение устройства повышает эффективную очистку хозяйственно-бытовых сточных вод.
Способ механико-биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод работает следующим образом. Осаждение ила в анаэробной камере 1 внешнего корпуса устройства выполняют с увеличенной скоростью образования флоккул за счет конструкции корпуса устройства по п. 1.  Технологическое уменьшение площади поперечного сечения очищаемого потока сточных вод по высоте вниз способствует сближению частиц ила и смыканию их и оседанию. Осаждение насыщенного активного ила после обработки в аэрационном биореакторе 8 плавающей полимерной биозагрузкой 13 с высокой прикрепляющей способностью выполняют с увеличенной скоростью образования флоккул за счет конструкции внутреннего корпуса устройства по п. 1. Технологическое уменьшение площади поперечного сечения окисляемого потока сточных вод мелкопузырчатой аэрацией по высоте вниз способствует сближению частиц ила, смыканию их, оседанию и проникновение через перфорированную  перегородку 6 в зону действия воздушного эрлифта 14. Осаждение ила и транспортировку его самотеком в анаэробную камеру 1 в наклонных гравитационных трубчатых фильтрах 3 выполняют за счет гравитационного естественного угла оплывания флоккул по дуге в нижней части трубы. Приведенная последовательность технологических действий повышает эффективную очистку хозяйственно-бытовых сточных вод.
Источники информации
1. патент RU 189767, МПК C02F 3/02, опубликован 03.06.2019 Бюл. № 16;
2. патент RU 2489366, МПК C02F 3/02, опубликован 10.08.2013 Бюл. № 22;
3. патент RU 64617, МПК C02F 3/02, опубликован 10.07.2007 Бюл. № 19;
4. https://russian.pet/stati/naznachenie-i-otlichiya-plavayushchey-i-tonushchey-biozagruzki/.