Устройство для обработки серых стоков по месту их формирования
ARRANGEMENT FOR ON-SITE TREATMENT OF GREYWATER EFFLUENT

Данное изобретение относится к способу обработки бытовых серых стоков по месту. Кроме того, изобретение относится к установке для обработки серых стоков по месту их формирования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Под термином «серые стоки» подразумевают стоки (сточные воды), которые образуются при таких бытовых мероприятиях, как стирка, мытье посуды и ванные процедуры. «Серые» стоки отличаются от воды из туалета, которую обозначают как «нечистоты», или «черные стоки», чтобы указать, что она содержит продукты жизнедеятельности человека.
Дома и объекты собственности, которые не присоединены к муниципальной системе бытовой канализации, то есть, в основном, дачи, а также дома в сельской местности, обычно используют систему очистки бытовых серых стоков, в которой сначала поток серых стоков направляют, под действием силы тяжести или с помощью насоса, в септический резервуар. В септическом резервуаре серые стоки осветляют, чтобы отделить, по меньшей мере, существенную часть твердых веществ; при этом отстой оседает на дно, а осветленные серые стоки отделяются над слоем отстоя, чтобы можно было направить их на последующую обработку. Эта обработка в большинстве случаев представляет собой традиционную зону фильтрации, которую также называют зоной выщелачивания или зоной дренирования. Зону фильтрации обычно формируют, заглубляя перфорированные трубопроводы в существующий или специально созданный слой гравия или почвы, чтобы дать возможность серым стокам распределиться и просачиваться в почву.
Традиционный способ обработки с помощью почвенной фильтрации требует от почвы свойств, которые позволяют осуществлять просачивание. Если почва в данном месте непригодна для фильтрации, ее следует поменять на подходящий фильтрующий песок. Если почва не способна абсорбировать, возможно, необходимо будет снова собирать профильтрованные серые стоки с помощью труб-коллекторов, установленных в слое фильтрующего песка под распределительными трубами, и дополнительно выпускать их из труб-коллекторов. Для зоны фильтрации необходима большая поглощающая поверхность, в результате чего под зону фильтрации должен быть отведен участок с большой площадью. Зона фильтрации требует большого расстояния по вертикали до уровня грунтовых вод. В областях, имеющих высокий уровень грунтовых вод, обработку фильтрацией вообще нельзя применять. Также и в каменистых местностях невозможно применять фильтрацию через почву. Фильтрующий материал зоны фильтрации следует обновлять каждые 20-30 лет, что требует проведения земляных работ. Кроме того, качество процесса очистки на почвенной зоне фильтрации трудно отслеживать.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью данного изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом, данное изобретение обеспечивает способ обработки бытовых серых стоков по месту, в котором серые стоки осветляют для отделения, по меньшей мере, существенной части твердых веществ от жидких стоков, а после этого осветленные серые стоки фильтруют через слой торфяного материала, чтобы очистить серые стоки биологически, физически и/или химически.
В соответствии со вторым аспектом, данное изобретение обеспечивает установка для обработки серых стоков по месту, где установка включает септический резервуар, содержащий первое входное отверстие для приема серых стоков от домохозяйства, внутреннее пространство для отделения существенной части твердых веществ от жидких серых стоков путем осаждения, чтобы осветлить подлежащие обработке серые стоки, и первое выходное отверстие для выпуска осветленных серых стоков. Установка дополнительно включает фильтрующее устройство, содержащее контейнер, имеющий второе внутреннее пространство для формирования фильтрующей среды; слой торфяного материала, расположенный во втором внутреннем пространстве для формирования фильтрующей среды, через которую серые стоки могут протекать под действием силы тяжести; второе входное отверстие в верхней части контейнера, выполненное для приема подлежащих очистке серых стоков из первого выходного отверстия септического резервуара; распределительное устройство, которое расположено в верхней части контейнера для приема серых стоков из второго входного отверстия, при этом указанное распределительное устройство выполнено для того, чтобы по существу равномерно распределять серые стоки по площади верхней поверхности слоя торфяного материала; и второе выходное отверстие в нижней части контейнера под слоем торфяного материала для выпуска профильтрованных и очищенных серых стоков, прошедших через слой торфяного материала.
В одном из воплощений данного способа процесс фильтрования в слое торфяного материала осуществляют в аэробных условиях.
В одном из воплощений данного способа процесс фильтрования в слое торфяного материала усовершенствован посредством добавления одной или более добавок с целью улучшения удаления примесей.
В одном из воплощений данного способа процесс фильтрования в слое торфяного материала усовершенствован посредством добавления одной или более добавок с целью улучшения удаления фосфора и/или азота.
В одном из воплощений данного способа одну или более добавок смешивают со слоем торфяного материала.
В одном из воплощений данного способа одну или более добавок организуют в виде слоя на слое торфяного материала, и/или внутри слоя торфяного материала, и/или под слоем торфяного материала.
3
2
4
3
2
4
3
2
4
3
3
2
В одном из воплощений данного способа добавку выбирают из группы, включающей: гидроксид железа (III) (Fe(OH)), сульфат железа (III) Fe(SO), гидроксид железа (II) (Fe(OH)), сульфат железа (II) (FeSO), железистый гипс , шлак сталелитейного производства, гидроксид алюминия (Al(ОН)), сульфат алюминия (Al(SO)), известняк (CaCO), негашеную известь (CaO), гашеную известь (Са(ОН)), полуобожженный доломит .
В одном из воплощений данного способа серые стоки распределяют по существу равномерно по площади верхней поверхности слоя торфяного материала.
В одном из воплощений данного способа отфильтрованные серые стоки, которые прошли через слой торфяного материала, отводят в почву, в слой горных пород или в канаву.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков контейнер включает боковую стенку, верхнюю стенку и нижнюю стенку, которые определяют его внутреннее пространство.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков контейнер включает выполненное в верхней части отверстие люка и крышку для того, чтобы закрывать отверстие люка.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков фильтрующее устройство включает, по меньшей мере, одну вентиляционную трубу для обеспечения аэробных условий и вентиляции вплоть до положения под слоем торфяного материала и/или на поверхности слоя торфяного материала.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков фильтрующее устройство включает переточную трубу для обеспечения обходного пути для избыточного количества стоков.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков фильтрующее устройство включает трубу для вентиляции и перетока, включающую вертикальную трубу, верхний конец которой выходит за пределы контейнера, а нижний конец размещен внутри контейнера, ниже уровня фильтрующей среды, причем вертикальная труба снабжена отверстием перетока в положении выше слоя торфяного материала.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков фильтрующее устройство включает коллекторную зону, расположенную под слоем торфяного материала, для приема стоков, протекающих через слой торфяного материала. Коллекторная зона под слоем торфяного материала может быть свободным пространством, или может быть заполнена соответствующим материалом.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков фильтрующее устройство включает трубу-коллектор, расположенную в коллекторной зоне и снабженную отверстиями, где труба-коллектор расположена на дне контейнера, ниже слоя торфяного материала, чтобы собирать и принимать отфильтрованные и очищенные серые стоки, причем первый конец указанной трубы-коллектора соединен со вторым выходным отверстием.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков второй конец трубы-коллектора соединен с нижним концом вертикальной трубы.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков фильтрующее устройство включает слой материала-коллектора, расположенный на дне контейнера в коллекторной зоне.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков распределительное устройство включает распределительное приспособление лоткового типа, которое расположено внутри контейнера над слоем торфяного материала, причем указанное приспособление лоткового типа содержит желоба, и каждый желоб имеет днище и одно или более отверстий, выполненных на этом днище.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков распределительное устройство включает распределительный канал, соединенный со вторым входным отверстием для приема подлежащих фильтрованию серых стоков, причем распределительный канал проходит над распределительным приспособлением лоткового типа и снабжен выпускными отверстиями, выполненными на нижней его части для выпуска стоков в желоба.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков желоба расположены параллельно друг другу.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков распределительный канал проходит над распределительным приспособлением лоткового типа, в направлении по существу поперечном по отношению к направлению желобов.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков каждое разгрузочное отверстие, расположенное над желобом, выполнено для разгрузки стоков в желоб.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков распределительное приспособление лоткового типа прикреплено к контейнеру первыми фиксирующими элементами, причем один или более первых фиксирующих элементов снабжены механизмом регулирования высоты для регулирования уровня распределительного приспособления лоткового типа.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков распределительный канал прикреплен к контейнеру вторым фиксирующим элементом, снабженным механизм регулирования высоты для регулирования угла наклона распределительного канала.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков днище каждого желоба включает более низкую часть днища, снабженную первыми отверстиями, и снабженную вторыми отверстиями более высокую часть днища, расположенную выше уровня одного или более первых отверстий. Это позволяет, в случае слабого потока стоков распределять стоки на слой торфяного материала только через первые отверстия. В случае сильного потока стоков стоки можно распределять на слой торфяного материала через первые отверстия и через вторые отверстия. В случае забивания первых отверстий стоки по-прежнему можно распределять на слой торфяного материала через вторые отверстия.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков первые отверстия и вторые отверстия в каждом желобе находятся друг от друга на расстоянии, так что стоки через первые отверстия и через вторые отверстия распределяются на различные площади слоя торфяного материала.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков распределительное приспособление лоткового типа выполнено с параллельными желобами, причем ось симметрии проходит перпендикулярно направлению желобов.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков первые отверстия в каждой паре параллельных желобов, расположенных рядом друг с другом, находятся друг от друга на расстоянии на различных сторонах относительно оси симметрии.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков вторые отверстия в каждой паре параллельных желобов, расположенных рядом друг с другом, находятся друг от друга на расстоянии на различных сторонах относительно оси симметрии.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков слой торфяного материала включает одну или более добавок для улучшения удаления примесей.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков слой торфяного материала включает одну или более добавок для улучшения удаления фосфора и/или азота.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков одну или более добавок смешивают со слоем торфяного материала.
В одном из воплощений установки для обработки серых стоков слой торфяного материала содержит слой из одной или более добавок на слое торфяного материала, и/или слой из одной или более добавок внутри слоя торфяного материала, и/или слой из одной или более добавок под слоем торфяного материала.
3
2
4
3
2
4
3
2
4
3
3
2
В одном из примеров воплощения установки для обработки серых стоков добавку выбирают из группы, включающей: гидроксид железа (III) (Fe(OH)), сульфат железа (III) Fe(SO), гидроксид железа (II) (Fe(OH)), сульфат железа (II) (FeSO), железистый гипс , шлак сталелитейного производства, гидроксид алюминия (Al(ОН)), сульфат алюминия (Al(SO)), известняк (СаСО), негашеную известь (CaO), гашеную известь (Са(ОН)), полуобожженный доломит .
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопровождающие чертежи, которые включены для обеспечения более полного понимания данного изобретения и составляют часть данного патентного описания, иллюстрируют примеры воплощения данного изобретения и, совместно с описанием, помогают объяснить принципы данного изобретения. На чертежах:
Фиг. 1 представляет схематичное изображение вида сбоку установки для обработки серых стоков по данному изобретению.
Фиг. 2 представляет схематичное изображение сечения фильтрующего устройства одного из воплощений установки для обработки серых стоков по данному изобретению.
Фиг. 3 представляет аксонометрический вид распределительного устройства одного из воплощений установки для обработки серых стоков по данному изобретению.
Фиг. 4 представляет аксонометрический вид части распределительного приспособления лоткового типа для воплощения, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 5 представляет собой вид сверху распределительного приспособления лоткового типа Фиг. 3, иллюстрирующего распределение стоков через первые отверстия, и
Фиг. 6 изображает распределительное приспособление лоткового типа Фиг. 5, иллюстрирующее распределение стоков через первые и вторые отверстия.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 изображает установку для обработки серых стоков по месту формирования бытовых серых стоков. Установка включает септический резервуар 3 и расположенное вслед за ним по технологической цепочке фильтрующее устройство 7. И септический резервуар 3, и фильтрующее устройство 7 расположены частично ниже уровня земли. И септический резервуар 3, и фильтрующее устройство 7 являются блоками заводского производства. В септическом резервуаре 3 серые стоки сначала осветляют, чтобы отделить, по меньшей мере, существенную часть твердых веществ от жидких стоков, а после этого осветленные серые стоки фильтруют в фильтрующем устройстве 7 через слой 1 торфяного материала, чтобы очистить серые стоки биологически, физически и/или химически.
Фильтрующее устройство 7 представляет собой единый компактный блок, который заменяет традиционную зону почвенной фильтрации. В фильтрующем устройстве 7 фильтрующей средой является слой торфяного материала. Фильтрующее устройство 7 требует только небольшой площади под опорную поверхность, а земляные работы, необходимые для его установки, являются небольшими. Установка для обработки серых стоков пригодна для любых мест и не зависит от почвенных условий. Торф из слоя 1 торфяного материала легко можно заменять каждые 5-10 лет с помощью машины по перевозке отстоя. Удаленный торфяной фильтрующий материал можно использовать для кондиционирования почвы и, таким образом, это позволяет подавать рециклом питательные вещества.
Септический резервуар 3 содержит первое входное отверстие 4, которое принимает серые стоки из домохозяйства 38 по первому трубопроводу 39. Серые стоки могут течь под действием силы тяжести или с помощью насоса (не показан). Септический резервуар 3 имеет внутреннее пространство 5, в котором существенную часть твердых веществ отделяют от жидких серых стоков путем седиментации. Твердые органические отходы оседают на дно внутреннего пространства 5, образуя слой отстоя. Серые стоки образуют слой осветленных стоков над слоем отстоя, и их можно направить на дальнейшую обработку через первое выходное отверстие 6. Стадия осветления в септическом резервуаре 3 является важной, так как она сокращает нагрузку на последующую стадию обработки. Объем септического резервуара 3 выбирают так, чтобы серые стоки имели достаточное время удержания, необходимое для осаждения.
Как показано на Фиг. 1 и 2, установка для обработки серых стоков включает фильтрующее устройство 7. Фильтрующее устройство 7 включает контейнер 8, имеющий второе внутреннее пространство 9. Во втором внутреннем пространстве 9 расположен слой 1 торфяного материала с целью формирования фильтрующей среды, через которую серые стоки могут протекать под действием силы тяжести. Второе входное отверстие 10 выполнено в верхней части контейнера и предназначено для приема подлежащих фильтрованию серых стоков, проходящих через второй трубопровод 40 из первого выходного отверстия 6 септического резервуара 3.
Фильтрующее устройство 7 включает распределительное устройство 11, которое выполнено в верхней части контейнера 8 для приема серых стоков из второго входного отверстия 10. Распределительное устройство 11 предназначено для по существу равномерного распределения серых стоков по площади верхней поверхности слоя 1 торфяного материала. В нижней части контейнера, под слоем 1 торфяного материала, выполнено второе выходное отверстие 12 для выпуска профильтрованных и очищенных серых стоков, которые прошли через слой 1 торфяного материала.
Контейнер 8 имеет боковую стенку 13, верхнюю стенку 14 и донную стенку 15, которые определяют его внутреннее пространство 9. Контейнер 8 снабжен отверстием 16 люка, выполненным в верхней его части 14. Крышка 17 закрывает отверстие 16 люка. Когда крышка 17 открыта, отверстие 16 люка обеспечивает доступ во внутреннее пространство 9 контейнера 8, так что в ходе технического обслуживания можно легко выгрузить и загрузить торфяной материал. Отверстие 16 люка позволяет отслеживать работу распределительного устройства 11 и обеспечивает доступ для его обслуживания.
Фильтрующее устройство 7 дополнительно включает, по меньшей мере, одну вентиляционную трубу 18, 19 для обеспечения аэробных условий и вентиляции вплоть до положения под слоем 1 торфяного материала, и/или над слоем 1 торфяного материала.
Фильтрующее устройство 7 дополнительно включает объединенную трубу 18 для вентиляции и перетока. Труба 18 для вентиляции и перетока включает вертикальную трубу 20, верхний конец 21 которой выходит за пределы контейнера 8. Нижний конец 22 вертикальной трубы 20 расположен внутри контейнера 8, под слоем 1 торфяного материала. Вертикальная труба также имеет отверстие 23 для перетока, расположенное выше слоя 1 торфяного материала. Таким образом, труба 18 также обеспечивает обходной путь для избыточного количества стоков. Если количество серых стоков, поступающих через входное отверстие 10 в фильтрующее устройство 7, в какой-то момент превышает фильтрующую способность слоя 1 торфяного материала, избыток стоков может миновать слой 1 торфяного материала и протечь через отверстие 23 для перетока в вертикальную трубу 20 и далее к выходному отверстию 12.
Отверстие 23 для перетока также служит для вентиляции верхней стороны слоя 1 торфяного материала.
Кроме того, фильтрующее устройство 7 включает трубу-коллектор 24. Труба-коллектор 24 представляет собой перфорированную трубу, имеющую, таким образом, множество отверстий. Труба-коллектор 24 может быть изготовлена из обычной дренажной трубы. Труба-коллектор 24 расположена на дне 15 контейнера, ниже слоя 1 торфяного материала, и предназначена для сбора и приема отфильтрованных и очищенных стоков, которые стекают через нижнюю поверхность слоя 1 торфяного материала. Труба-коллектор 24 имеет первый конец 25 и второй конец 26. Первый конец 25 соединен со вторым выходным отверстием 12, или формирует это выходное отверстие. Второй конец 26 трубы-коллектора 24 может быть соединен с нижним концом 22 вертикальной трубы 20 таким образом, чтобы используемый для вентиляции воздух можно было распределять с помощью трубы-коллектора 24 к нижней части слоя 1 торфяного материала. В некоторых других, не показанных примерах воплощения, труба-коллектор 24 может быть отдельной и не соединенной с вертикальной трубой 20.
Как показано на Фиг. 2, на дне 15 контейнера 8 может быть расположен слой материала-коллектора 27. Материал-коллектор 27 также образует подложку, на которой лежит слой 1 торфяного материала. Материал-коллектор может состоять, например, из гравия, и/или заполнителя. В некоторых других, не показанных примерах воплощения, функции подложки выполняет поддерживающий элемент, например, сетка и т.д., на котором может лежать торфяной материал, на некоторой высоте над дном 15 контейнера. Если используют поддерживающий элемент, например, сетку, то пространство коллектора под поддерживающим элементом может быть оставлено в виде свободного пространства, не содержащего какого-либо материала-коллектора и/или трубы-коллектора.
На Фиг. 2-4 распределительное устройство 11 включает распределительное приспособление 28 лоткового типа. Распределительное приспособление 28 лоткового типа расположено внутри контейнера 8, над слоем 1 торфяного материала. Распределительное приспособление лоткового типа включает желоба 29. Каждый желоб имеет днище 30, 31 и отверстия 32, 33, выполненные в днище 30, 31. Распределительное устройство 11 также включает распределительный канал 34, который соединен со вторым входным отверстием 10 для приема серых стоков, которые должны быть профильтрованы. В показанном примере воплощения распределительный канал 34 представлен трубой. В некоторых других примерах воплощения распределительный канал 34 может представлять собой желоб. Распределительный канал 34 проходит выше распределительного приспособления 28 лоткового типа. Распределительный канал 34 снабжен разгрузочными отверстиями 35 в нижней части распределительного канала 34 для разгрузки стоков в желоба 29. Каждое разгрузочное отверстие 35, расположенное над желобом 29, выполнено для разгрузки стоков в желоб 29.
Желоба 29 проходят параллельно друг другу. Распределительный канал 34 проходит над распределительным приспособлением 28 лоткового типа по существу в поперечном направлении относительно направления желобов 29.
Как лучше всего показано на Фиг. 2, распределительное приспособление 28 лоткового типа прикреплено к контейнеру 8 первыми фиксирующими элементами 36. Один или более первых фиксирующих элементов 36 снабжены механизмом регулирования высоты для регулирования уровня распределительного приспособления лоткового типа. Распределительный канал 34 прикреплен к контейнеру 8 вторым фиксирующим элементом 37, который также снабжен механизмом регулирования высоты для регулирования угла наклона распределительного канала 34.
Как показано на сечении, приведенном на Фиг. 4, днище каждого желоба 29 распределительного приспособления 28 лоткового типа включает более низкую часть 30 днища, снабженную первыми отверстиями 32, и более высокую часть 31 днища, снабженную вторыми отверстиями 33, расположенными выше уровня одного или более первых отверстий 32.
На Фиг. 5 и 6 первые отверстия 32 и вторые отверстия 33 в каждом желобе 29 находятся друг от друга на расстоянии. Стоки через первые отверстия 32 и через вторые отверстия 33 распределяются на различные площади слоя 1 торфяного материала.
Распределительное приспособление 28 лоткового типа может быть выполнено с параллельными желобами 29. Ось симметрии x распределительного приспособления 28 лоткового типа проходит перпендикулярно направлению желобов 29. Первые отверстия 32 в каждой паре параллельных желобов 29, расположенных рядом друг с другом, находятся друг от друга на расстоянии на различных сторонах относительно оси x симметрии. Вторые отверстия 32 в каждой паре параллельных желобов 29, расположенных рядом друг с другом, находятся друг от друга на расстоянии на различных сторонах относительно оси x симметрии. Это позволяет равномерно распределять поток стоков по слою 1 торфяного материала.
Как показано на Фиг. 5, в случае слабого потока стоки могут распределяться по слою 1 торфяного материала только через первые отверстия 32. Первые отверстия 32, через которые протекают стоки в этой ситуации, обведены овалами, изображенными точечно-пунктирной линией.
Как показано на Фиг. 6, в случае сильного потока стоков они могут распределяться по слою 1 торфяного материала как через первые отверстия 32, так и через вторые отверстия 33. Первые отверстия 32 и вторые отверстия 33, через которые протекают стоки в этой ситуации, обведены овалами, изображенными точечно-пунктирной линией.
Естественно, также и в случае забивания первых отверстий стоки по-прежнему можно распределять на слой 1 торфяного материала через вторые отверстия 33.
3
2
4
3
2
4
3
2
4
3
3
2
Слой 1 торфяного материала может содержать добавки для улучшения удаления примесей. Слой 1 торфяного материала может включать добавки для улучшения удаления фосфора и/или азота. Эти добавки могут быть смешаны со слоем 1 торфяного материала. Фиг.2 иллюстрирует, что слой 1 торфяного материала может включать слой 2 из добавок на слое торфяного материала, и/или слой 2’ добавок внутри слоя торфяного материала, и/или слой 2" добавок под слоем торфяного материала. Для удаления азота можно использовать продукт, называемый Envistone (производитель EnvitopOy, Финляндия). Удаление фосфора можно улучшить при выборе одной или более добавок из группы, включающей: гидроксид железа (III) (Fe(ОН)), сульфат железа (III) Fe(SO), гидроксид железа (II) (Fe(OH)), сульфат железа (II) (FeSO), железистый гипс , шлак сталелитейного производства, гидроксид алюминия (Al(ОН)), сульфат алюминия (Al(SO)), известняк (CaCO), негашеную известь (CaO), гашеную известь (Са(ОН)), полуобожженный доломит .
В то время как данное изобретение было описано на примере ряда воплощений, предлагаемое изобретение не ограничено рассмотренным, а охватывает различные модификации и эквивалентные возможности реализации, которые входят в объем приведенной формулы изобретения.