Биологический реактор для очистки сточных вод

Заявляемая полезная модель относится к очистке хозяйственно бытовых и промышленных сточных вод и предусматривает их очистку до установленных нормативных показателей.
Известен комплекс очистки сточных вод [патент на полезную модель RU 140888, опубл. 20.05.2014г], который содержит последовательно подающую магистраль, приемные улавливающие решетки, гидравлически связанные между собой накопительную емкость и блок основной очистки сточной воды, который выполнен в виде одного или нескольких биологических реакторов циклического действия. Биологический реактор снабжен плавающим поверхностным турбинным аэратором (турбоаэратором), размещенным на плавающей платформе. Плавающая платформа (понтон) с турбоаэратором подвижно связаны с вертикальными стойками, установленными внутри полости биологического реактора так, что обеспечивает возможность их совместного перемещения в вертикальном направлении в зависимости от изменения уровня воды во внутренней полости реактора. Для отвода осветленной воды биологический реактор снабжен поворотным поверхностным декантиром, отбирающим поверхностную воду. Нижняя часть полости биологического реактора заполнена биологически активным илом. Для отбора излишков биологически активного ила (прироста) в биологическом реакторе установлен насос. На крышке биологического реактора размещаются вентиляционные и газоочистительные установки.
Наличие в известном биологическом реакторе устройства для удаления очищенной воды, которое выполнено в виде поворотного механизма с приемным трубопроводом, приводит к ряду недостатков, а именно: негерметичность узла поворота; увеличенный вес конструкции, что, как результат, ведет к повышенному износу тросового механизма, перекосу конструкции во время работы; трудоемкость монтажа и обслуживания устройства.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение конструкции биологического реактора.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в биологическом реакторе для очистки сточных вод, содержащем емкость, снабженную входным и выходным отверстиями, внутри которой установлены перемешивающее устройство, устройство для отвода избыточного активного ила, согласно настоящей полезной модели, снаружи емкости на выходном отверстии установлено устройство отбора очищенной воды, выполненное в виде шиберного затвора обратного действия, закрепленного на емкости.
Возможны варианты развития основного технического решения, которые заключаются в том, что:
- перемешивающее устройство может быть выполнено в виде поверхностной турбины, установленной по центру емкости на плавучем понтоне;
- устройство для отвода избыточного активного ила может быть выполнено в виде насосного механизма или трубопровода с запорной арматурой;
- в емкости может быть установлено дополнительное устройство отбора очищенной воды, расположенное в одной вертикальной плоскости с основным устройством отбора очищенной воды, но на более низком или высоком уровне;
- в емкости может быть установлен контрольный измерительный датчик;
- в качестве датчика может быть применен датчик кислорода, установленный в емкости;
- в качестве датчика может быть применен ультразвуковой или гидростатический датчик уровня, установленный в емкости.
Таким образом, за счет совокупности существенных признаков заявляемой полезной модели удалось упростить конструкцию биологического реактора, благодаря замене декантерного устройства на шиберный затвор, который позволил упростить монтаж устройства отбора очищенной воды, его обслуживание, исключить риски связанные с поломкой устройства (потеря биологически активного ила), обеспечить возможность декантации очищенной воды в ручном режиме.
Более подробно заявляемая полезная модель поясняется с помощью фигур и нижеследующего описания.
На Фиг. 1 изображена схема биологического реактора (шиберный затвор в закрытом положении).
На Фиг. 2 изображена схема биологического реактора (шиберный затвор в открытом положении).
На Фиг. 3 изображена схема биологического реактора с дополнительным устройством отбора очищенной воды (шиберные затворы в закрытом положении).
На Фиг. 4 изображена схема биологического реактора с дополнительным устройством отбора очищенной воды (шиберные затворы в открытом положении).
Биологический реактор (Фиг. 1, 2) для очистки сточных вод содержит емкость 1, снабженную входным отверстием 2 и выходным отверстием 3, внутри которой установлены перемешивающее устройство 4, устройство 5 для отвода избыточного активного. Снаружи емкости 1 на выходном отверстии 3 установлено устройство 6 отбора очищенной воды, выполненное в виде шиберного затвора обратного действия, закрепленного на емкости 1.
Перемешивающее устройство 4 выполнено в виде плавающего поверхностного аэратора, а именно в виде поверхностной турбины, установленной по центру емкости 1 на плавучем понтоне 7 для обеспечения равномерного перемешивания и насыщения кислородом. При этом плавучий понтон 7 зафиксирован по центру емкости 1 с помощью направляющих стоек (на фигуре не показано), которые крепятся к дну и крышке (при ее наличии) емкости 1.
Устройство 5 для отвода избыточного активного ила выполнено в виде насосного механизма или трубопровода с запорной арматурой и закреплено на дне емкости 1 с помощью автоматической трубной муфты и может быть извлечен из емкости 1 по направляющим (на фигуре не показано).
Устройство 6 отбора очищенной воды выполнено в виде шиберного затвора обратного действия (для обеспечения удаление слоя чистой воды и исключения выноса биологически активного ила вместе с очищенной водой), закрепленного на емкости 1. Очищенная вода образуется сверху, поэтому шибер должен работать сверху вниз (шибер обратного действия). Привод шибера может быть пневматическим либо электрическим в зависимости от расположения емкости 1. Устройство 6 крепится к стенке емкости 1 с наружной стороны при помощи анкерных болтов (на фигуре не показано). Стык между стенкой емкости 1 и устройством 6 герметизируется уплотнением.
В емкости 1 с помощью неподвижного кронштейна может быть установлен по меньшей мере один контрольный измерительный датчик, в качестве которого может быть применен датчик 8 кислорода, ультразвуковой или гидростатический датчик 9 уровня. Датчик 8 кислорода может быть установлен вдоль любой из стенок емкости 1. Крепежные элементы под датчик 8 подбираются таким образом, чтобы он был размещен в толще массы биологически активного ила.
Датчики передают значения на вторичный преобразователь (на фигуре не показано), а затем в виде сигнала 4-20 мА измерительные данные передаются в контроллер (на фигуре не показано) управления.
В емкости 1 может быть установлено дополнительное устройство 10 отбора очищенной воды (Фиг. 3, 4), расположенное в одной вертикальной плоскости с основным устройством 6 отбора очищенной воды, но на более низком или высоком уровне. Уровень установки устройства 10 выбран с учетом глубины и объема емкости 1. Дополнительное устройство 10 устанавливается с целью соблюдения времени декантации очищенной воды (по нормативным документам не более 2 часов). Устройство 10 закрепляется также с помощью анкерных болтов (на фигуре не показано). Уровень установки устройств 6 и 10 должен обеспечивать декантацию очищенной воды до уровня 40-50% от общего объема емкости 1.
Емкость 1 может быть снабжена крышкой (на фигуре не показано).
Заявляемый биологический реактор применяется в составе комплекса (на фигуре не показано) по очистке сточных вод. Такой комплекс обычно включает последовательно установленное, связанное между собой и управляемое единой системой автоматического управления оборудование механической очистки, биологический реактор, частично заполненный биологически активным илом и выполненный с возможностью автоматического отвода очищенной воды и автоматического удаления избыточного активного ила, а также оборудование доочистки, представленное песчаными фильтрами и автоматическими установками ультрафиолетового обеззараживания.
Комплекс с биологическими реакторами конструктивно представляет здание, вспомогательное оборудование размещено внутри здания, которое перекрыто стационарной крышей.
Работа перемешивающего устройства 4 по очистке поступающей сточной воды начинается в процессе заполнения биологического реактора путем создания восходящих потоков жидкости и разбрызгивания жидкости над ее поверхностью, жидкость захватывает воздух (происходит массоперенос «газ-жидкость»). Таким образом, происходит насыщение сточной воды кислородом воздуха. После достижения заданного уровня воды в одном из биологических реакторов подача сточной воды в этот биологический реактор прекращается, и сточная вода начинает подаваться в следующий свободный биологический реактор. После прекращения подачи сточных вод в биологический реактор, перемешивающее устройство 3 переходит на работу в заданном режиме: «жестком» или в зависимости от показаний кислородометра, установленного в биологическом реакторе.
Чередование процессов аэробной очистки при большой скорости перемешивающего устройства 4 и аноксидного пребывания сточной воды - при малой скорости устройства 4, позволяет осуществлять процессы нитри-денитрификации стоков. Измерение скорости потребления кислорода при малой скорости перемешивающего устройства 4 позволяет оценить наличие окисляемой органики, оставшейся в объеме биологического реактора. При достижении заданной скорости потребления кислорода (т.е. окисляемой органики в биологическом реакторе нет) устройство 4 биологического реактора останавливается, при этом осаждается взвешенный в воде ил.
После осветления поверхностного слоя воды постепенно открывается устройство 6 отбора очищенной воды, удаляющее осветленную воду. Количество удаляемой осветленной воды регулируется настройками биологического реактора. После отбора заданного объема очищенной воды устройство 6 поднимается и с помощью устройства 5 для отвода избыточного активного ила производится удаление избыточного, прирощенного за цикл очистки, ила. После этого биологический реактор готов к приему новой порции неочищенных сточных вод.
Осветленная в биологическом реакторе вода проходит последующую тонкую очистку. Откаченный избыточный ил подается в накопительную емкость, а из нее - на обезвоживающее оборудование.
Весь комплекс канализационных очистительных сооружений обеспечивает работу в самотечном режиме при минимальном расходе электроэнергии. Полностью исключается попадание недостаточно очищенных сточных вод в природные источники.