СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к области очистки сточных вод, а именно к станциям глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащим корпус, в котором размещены - трехкамерный отстойник, биореактор с погруженным загрузочным материалом, содержащий аэрационный элемент, ламинарный отстойник, система коагуляции, систему обеззараживания осадка, система удаления чистой воды, гидравлическая система сбора и возврата осадка и может быть использована для полной биологической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод отдельно стоящих зданий, объектов инфраструктуры и прочих автономных (децентрализованных) систем канализации.
Здесь везде термин верх и низ используются как указания направления, параллельные силе тяжести, соответственно, «вниз» - направленные вдоль силы тяжести, «вверх» - против.
Уровень техники.
Известна из уровня техники станция глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащая корпус, в котором размещены - трехкамерный отстойник, биореактор с погруженным загрузочным материалом, содержащий аэрационный элемент, ламинарный отстойник, система коагуляции, система обеззараживания осадка, систему удаления чистой воды, гидравлическая система сбора и возврата осадка (см. описание с сайта производителя станций глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод «Альта Аир Мастер Про» http://www.alta-group.ru/altaairmasterpro.html)
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели.
Недостатком данного устройства является невысокие технические характеристики станции, связанные с тем, что материал, из которого она изготовлена, - тяжелый, обладает невысокими теплоизоляционными свойствами, подвержен деформации. Кроме того, биозагрузочный материал станции также обладает невысокими техническими характеристиками.
Раскрытие полезной модели.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить станцию глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод, позволяющую как минимум сгладить по меньшей мере один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение технических характеристик станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод.
Для достижения этой цели корпус и остальные конструктивные элементы и детали станции, контактирующие со сточными водами, выполнены из коррозийно-стойкого материала, в качестве которого используется полипропилен.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность облегчить вес станции, так как полипропилен - материал легкий, также он обладает высокими теплоизоляционными свойствами, и практически не подвержен деформации. К нему очень просто крепить или приваривать внутренние перегородки, и он хорошо варится феном или экструдером.
Кроме того загрузочный материал биореактора выполнен из биологического материала, в качестве которого используются биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать как прикрепленные, так и свободно плавающие микроорганизмы, адаптированные к действию как в аэробных, так и в анаэробных условиях, что позволяет повысить технические характеристики биологического материала.
Существует вариант полезной модели, в котором корпус выполнен из полипропилена, который представляет собой пористую структуру.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность дополнительно уменьшить вес станции, так как пористый полипропилен легче обычного.
Существует вариант полезной модели, в котором полипропилен корпуса станции содержит добавки, адаптированные к защите от ультрафиолетовых лучей.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность обеспечить защиту от ультрафиолетового воздействия солнечных лучшей на корпус станции.
Существует вариант полезной модели, в котором стенки корпуса составлены встык из отдельных листов полипропилена пористой структуры, соединенных торцами между собой с помощью средства крепления, расположенных в порах полипропилена.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность обеспечить крепление между собой отдельных листов полипропилена.
Существует вариант полезной модели, в котором стенки корпуса составлены из отдельных листов полипропилена пористой структуры, уложенных в ряды, и расположенных со сдвигом соседних рядов друг относительно друга.
Именно такое расположение, которое условно можно назвать укладкой по типу «кирпичной кладки» позволяет повысить прочность корпуса станции, что особенно важно при транспортировке, установке станции, например, при операциях с ней подъемны краном.
Существует вариант полезной модели, в котором в качестве средства крепления отдельных листов полипропилена пористой структуры используются болты с гайками.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность обеспечить крепление между собой отдельных листов полипропилена наиболее простым способом.
Существует вариант полезной модели, в котором биологический материал в качестве которого используются биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях включает в себя автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность использовать как автотрофные, так и гетеротрофные микроорганизмы, что позволяет повысить технические характеристики биологического материала.
Существует вариант полезной модели, в котором биореактор, содержащий аэрационный элемент, расположен в верхней части корпуса станции, над аэрационным элементом, который в свою очередь расположен над гидравлической системой сбора и возврата осадка.
Такое расположение обеспечивает оптимальную концентрацию микроорганизмов в биореакторе, которая автоматически поддерживается на определенном уровне, причем этот уровень в несколько раз выше концентрации микроорганизмов у прототипа. Именно благодаря такому расположению, восходящие потоки воздуха отрывают легкие микроорганизмы и поднимают их вверх, а тяжелые опускаются вниз и попадают в гидравлическую систему сбора и возврата осадка, где они смешиваются с илом, который возвращается в первичную камеру.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 схематично изображает функциональную схему станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод, вид сверху, согласно полезной модели.
- фигура 2 схематично изображает крепление между собой элементов корпуса станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод, согласно полезной модели.
- фигура 3 схематично изображает взаимное расположение биореактора, аэрационного элемента, гидравлической системой сбора и возврата осадка, в виде сбоку согласно полезной модели
Согласно фигурам 1, 2 и 3 станция глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод включает в себя корпус 1, в котором размещены - трехкамерный отстойник, биореактор с погруженным загрузочным материалом, содержащий аэрационный элемент, ламинарный отстойник, система коагуляции, система обеззараживания осадка, система удаления чистой воды, гидравлическая система сбора и возврата осадка.
Преимущественно более детальное устройство станции следующее.
Трехкамерный отстойник состоит из первичной приемной камеры-накопителя 2, который оборудован модулем обеззараживания осадка 3. Специальный овицидный препарат Alta дозируется в первичную приемную камеру-накопитель.
Трехкамерный отстойник состоит также из камеры преаэрации 4. В камере преаэрации 4 инициируются процессы аэробной очистки стока, а так же происходит нитрификация стока. Сюда же подается осаждающий химикат Alta в жидкой фракции. Коагулянт дозируется строго в соответствии с реальной производительностью станции.
В состав станции входит первичный ламинарный отстойник 5. В камере ламинарного отстойника происходит осаждение дополнительного осадка, образование которого вызвано действием коагулянта. Задержанный осадок вместе с предварительно нитрифицированным стоком направляется в первичную приемную камеру-накопитель 2.
Первичный ламинарный отстойник 5 соединен с биореактором 6 с погруженным загрузочным материалом 7. В биореакторе 6 установлен аэрационный элемент 8, предназначенный для принудительного насыщения воды кислородом из воздуха.
В состав станции входит также вторичный ламинарный отстойник 9 и вторичный аэробный-биофильтр 10, а также третичный ламинарный отстойник 11, который предназначен для удержания открепившихся частиц биомассы из биореактора.
В станции применяется высокоэффективная конструкция механического сорбционного фильтра 12. В состав станции входит также камера чистой воды 13 и блок ультрафиолетового обеззараживания 14, содержащий ультрафиолетовую лампу 15. В бактерицидных установках применяются источники непрерывного ультрафиолетового излучения, которые воздействует на водную среду через специальный материал в диапазоне длин волн 180-300 нм.
Станция оборудована двумя высокопроизводительными насосами - основным и резервным, организованными в группу. Насосы работают по очереди, равномерно вырабатывая свой ресурс.
В состав станции входит также напорный фильтр 16, адаптированный для подачи в него воды насосами. Напорный фильтр 16 загружен специальной загрузкой Alta Sorbent, в которой происходит окончательная доочистка воды до значений концентраций веществ в ней, соответствующих требованиям к сбросу в водоемы рыбохозяйственного назначения. На фильтре расположен шестиходовой вентиль для промывки загрузки. Момент промывки определяется значениями на манометре фильтра.
В состав станции входит также камера аэробной стабилизации избыточного ила 17 и колодец сбора и возврата осадка 18.
Дополнительно на фигуре 1 показаны колодец обслуживания 19, отсек оборудования 20, коагулянт 21, компрессор 22.
Для оповещения и дистанционного управления работой очистных сооружений и для своевременного предупреждения аварийных ситуаций, станцию можно оборудовать системой SMS оповещения и дистанционного управления работой очистных. Система осуществляет контроль наличия внешнего электропитания, наличия химикатов, контроль температурного режима, оповещает о необходимости откачки осадка, осуществляет защиту отсека оборудования от протечки и затопления. Система осуществляет дистанционное управление электропитанием системы, включение/отключение аварийного и резервного насосов, включение/отключение звуковой/световой сигнализации.
Станция может также снабжаться системой аварийной сигнализации. Указанный контроль осуществляется посредством установленных в станции датчиков уровня. Датчики устанавливаются в приемной камере 2, в камере биореактора 6 и камере с чистой водой 13. При достижении верхнего порога срабатывания датчиков уровня на пульте сигнализации, размещенном в помещении операторной, загораются сигнальные индикаторы аварийного превышения уровня жидкости в соответствующей емкости и производится подача предупреждающего сигнала.
Корпус станции и остальные конструктивные элементы и детали станции, контактирующие со сточными водами, выполнены из коррозийно-стойкого материала, в качестве которого используется полипропилен.
Преимущественно полипропилен представляет собой пористую структуру, и полипропилен корпуса станции содержит добавки, адаптированные к защите от ультрафиолетовых лучей.
Согласно фигуре 2 стенки корпуса составлены встык из отдельных листов 23 полипропилена пористой структуры, которые имеют углубления 24. Листы 23 соединены между собой с помощью средства крепления, расположенных в порах-углублениях полипропилена. В качестве средства крепления отдельных листов полипропилена пористой структуры используется сварка, место сварки показано на фигуре 2 как 25, а также болты с гайками 26.
Преимущественно стенки корпуса составлены из отдельных листов полипропилена пористой структуры, уложенных в ряды, и расположенных со сдвигом соседних рядов друг относительно друга, что позволяет повысить прочность корпуса станции.
Загрузочный материал биореактора выполнен из биологического материала, в качестве которого используются биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях.
Биологический материал в качестве которого используются биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях включает в себя автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы.
Такое разнообразие микроорганизмов особенно важно для того, чтобы повысить качество очистки сточных вод. Повышая разнообразие видов микроорганизмов, которые питаются содержащимися в сточных водах примесями, повышаются параметры очищения сточных вод.
Согласно фигуре 3 биореактор 6 с погруженным загрузочным материалом 7, содержащий аэрационный элемент 8, расположен в верхней части корпуса 1 станции, над аэрационным элементом 8, который в свою очередь расположен над гидравлической системой сбора и возврата осадка. На фигуре показаны только эти элементы для облегчения понимания их взаимного расположения. Дополнительно обозначено: - труба гидравлической системы сбора и возврата осадка, через которую осажденный ил попадает в колодец сбора и возврата осадка 18, в котором расположен насос 28. Пузырьки воздуха обозначены как 29. Стрелками обозначено направление втягивания осаждающегося ила.
Осуществление полезной модели.
Станция глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод работает следующим образом. Располагают все элементы станции под землей.
Хозяйственно-бытовые стоки поступают в приемную камеру-накопитель 2. В данной камере происходит накопление нерастворимых взвешенных веществ поступающих со сточными водами. Одновременно в данной камере происходят анаэробные процессы денитрификации, цель которых удаление азота из стока. Переливы в камере-накопителе расположены таким образом, чтобы сточные воды протекали с наименьшей скоростью, благодаря чему в каждой камере происходит оседание грубодисперсных взвешенных частиц на дно.
Приемная камера-накопитель 2 оборудована системой обеззараживания осадка. Специальный овицидный препарат Alta дозируется в первую камеру-накопитель в соответствии с реальной производительностью станции и полностью уничтожает яйца гельминтов, находящиеся в осадке, в течение 6-ти часов с момента последнего поступления стока, что обеспечивает безопасность прямого контакта с осадком при обслуживании станции и позволяет в дальнейшем использовать осадок, например, для переработки в удобрения.
В камере преаэрации 4 инициируются процессы аэробной очистки стока, а так же происходит нитрификация стока. Сюда же подается осаждающий химикат Alta в жидкой фракции. Коагулянт 21 дозируется строго в соответствии с реальной производительностью станции. Задача коагулянта провести химическое связывание фосфатов, присутствующих в стоке, а так же улучшить эффективность выпадения осадка в последующей камере ламинарного отстойника.
В камерах ламинарного отстойника 5, 9, 11 происходит осаждение дополнительного осадка, образование которого вызвано действием коагулянта. Задержанный осадок вместе с предварительно нитрифицированным стоком направляется в камеру-накопитель. Осаждение взвешенных частиц в ламинарном отстойнике протекает до 4-х раз эффективнее, чем в обычном отстойнике.
После ламинарного блока 5 осветленные сточные воды самотеком поступают в верхнюю часть биореактора 6 и равномерно распределяются по всей площади биологической загрузки. На Станции реализуется экологически чистая технология глубокой биохимической очистки сточных вод биоценозами прикрепленных и свободно плавающих автотрофных и гетеротрофных микроорганизмов, действующих в аэробных и анаэробных условиях, с автоматическим поддержанием концентрации активного ила в аэротенке и первичном отстойнике 2. Так же в момент распределения сточные воды насыщаются кислородом. Биологический фильтр (биофильтр) - сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой (биопленкой), образованной колониями микроорганизмов. В биофильтре установлен аэрационный элемент 8, предназначенный для принудительного насыщения воды кислородом из воздуха.
Во вторичном ламинарном отстойнике 9 происходит удержание взвешенных частиц содержащихся в стоке, а так же частиц открепленной биомассы наряду с процессами денитрификации стока. Высокая эффективность ламинарного отстойника позволяет достичь высоких показателей по очистке стока от взвешенных частиц.
Вторичный аэробный биофильтр 10 завершает процесс аэробной обработки стока и доводит очистку до требуемых показателей. Биофлора вторичного биофильтра 6 адаптируется к специфическим стойким загрязнениям, находящихся в стоке. При содержании в стоке загрязнителей, для разложения которых требуются специфические культуры бактерий, вторичный биофильтр предназначен для их заселения.
Третичный ламинарный отстойник 11 предназначен для удержания открепившихся частиц биомассы из биореактора 6.
На станции применяется высокоэффективная конструкция механического сорбционного фильтра. Проходя через фильтр вода очищается до требуемых показателей по взвешенным веществам и нефтепродуктам.
Очищенная вода поступает в камеру чистой воды 13, где накапливается необходимый объем предварительно очищенной воды предназначенной для очистки в блоке ультрафиолетового обеззараживания 14.
В напорный фильтр 16 вода подается насосами. Напорный фильтр 16 загружен специальной загрузкой Alta Sorbent, в которой происходит окончательная доочистка воды до значений концентраций веществ в ней, соответствующих требованиям к сбросу в водоемы рыбохозяйственного назначения. На фильтре 16 расположен шестиходовой вентиль для промывки загрузки. Момент промывки определяется значениями на манометре фильтра.
Ультрафиолетовое обеззараживание позволяет практически полностью уничтожить патогенные микроорганизмы.
В процессе работы биореакторов 6 10 отработавшая и омертвевшая биопленка (избыточный ил) смывается и выносится из тела биофильтра на дно камеры, а так же осаждается на дне ламинарных отстойников 5, 9 и 11. Далее избыточный ил удаляется с помощью гидравлической системы сбора и возврата осадка в камеру стабилизации избыточного ила 17, где происходит аэробный процесс его стабилизации и минерализации. Необходимый для биохимического процесса кислород поступает в толщу камеры путем подачи воздуха через аэраторы 8. Стабилизированный ил возвращается в приемную камеру очистного сооружения 2.
Благодаря гидравлической системе сбора и удаления осадка в станции реализован самобалансирующийся механизм поддержания концентрации активного ила в аэротенке-биофильтре. Сбор и удаление осадка работает по программе, учитывающей суточную неравномерность поступления стока. Собранный осадок поступает в камеру аэробной стабилизации осадка, где происходит его окончательное разложение и минерализация.
Промышленная применимость.
Предлагаемая станция глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод имеет ясное предназначение, может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели.
В соответствии с предложенной полезной моделью по поручению заявителя ООО «Альта Групп» был изготовлен опытный образец станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод на базе выпускаемой станции Alta Air Master Pro.
В качестве элементов корпуса были использованы листы ячеистого чешского вспененного полипропилена толщиной 3, 6, 8, 10 и 20 мм.
Сегменты размером 1000×1000×80 мм собирались в короб с помощью болтов из нержавейки, а места соединения дополнительно сваривались экструдером.
Остальные конструктивные элементы и детали станции, контактирующие со сточными водами, были выполнены из коррозийно-стойкого материала, в качестве которого был использован полипропилен
Загрузочный материал биореактора был выполнен из биологического материала, в качестве которого были использованы биоценозы прикрепленных и свободно плавающих микроорганизмов, адаптированных к действию в аэробных и анаэробных условиях и включали в себя также автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы.
Дополнительно биореактор 6, содержащий аэрационный элемент 8, был расположен в верхней части корпуса 1 станции, над аэрационным элементом 8, который в свою очередь был расположен над гидравлической системой сбора и возврата осадка.
Опытная эксплуатация данной полезной модели показала:
- повышение технических характеристик станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод за счет того, что материал корпуса выполнен из полипропилена, а именно:
- за счет пустот он легче;
- обладает лучшими теплоизоляционными свойствами;
- хорошо гнется при этом не деформируется сам материал;
- за счет добавления специальных ультрафиолетовых стабилизирующих присадок он не подвержен отрицательному воздействию солнечных лучей;
- он хорошо варится феном или экструдером;
- корпус получается очень прочным и герметичным;
- допускается возможность легко приваривать все что угодно внутри корпуса-перегородки, трубы, профили и т.д.
- увеличивается крепость конструкции корпуса, за счет сдвига элементов корпуса относительно друг друга.
- повышение технических характеристик станции глубокой биохимической очистки хозяйственно бытовых сточных вод за счет разнообразия загрузочного материала биореактора, который питается большим количеством видом взвешенных частиц;
- повышение в целом и поддержание оптимальной концентрации микроорганизмов в биореакторе, которая автоматически поддерживается на определенном уровне. Этот уровень составляет 10-15 мг/л.
Таким образом, рекомендуется использовать станцию глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод для очистки стока от жилых комплексов, гостиниц, пансионатов, санаториев, комплексов жилых зданий, коттеджных поселков, микрорайонов, населенных пунктов и т.д.