Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к устройствам для глубокой очистки бытовых сточных вод от отдельно стоящих зданий типа коттеджей, баз отдыха, больниц, санаториев, и может быть использовано для подготовки сточных вод к повторному использованию для нужд полива растений, моек и других потребностей отдельно расположенного жилья.

Известна установка для биологической очистки сточных вод, включающая резервуар, системы подвода исходной сточной воды, отвода очищенной сточной воды и биофильтр, резервуар выполнен частично открытым с гидравлически сообщенными между собой, закрытыми приемной камерой, камерой-метатенком и осветлительной камерой, а также камерой биофильтра с не менее чем двумя, гидравлически сообщенными между собой секциями, между которыми установлена разделительная продольная перегородка со сливной полкой, выполненной в ее верхней части, при этом камера биофильтра снабжена горловиной, сообщенной с атмосферой, высота горловины камеры биофильтра выполнена из условия расположения ее входного среза над поверхностью грунта при заглубленном в грунт резервуаре (патент РФ 2299863).

В известной установке второй камерой биофильтра является камера аэробной обработки воды. Аэробный метод очистки стоков заключается в культивировании сообщества микроорганизмов, получающих энергию за счет процесса дыхания. Окисление кислородом углеродсодержаших восстановленных соединений - главная особенность аэробного культивирования микроорганизмов активного ила. Для удовлетворения физиологических возможностей микроорганизмов при очистке стоков наиболее простой, надежной и мало энергоемкой является пневматическая аэрация. Для введения в воду кислорода и поддержания активного ила во взвешенном состоянии, его смесь аэрируется (продувается воздухом). В известной установке предполагается естественное насыщение стоков кислородом воздуха за счет сливной полки, установленной между камерами биофильтра. С началом работы установки воздух в горловине будет заменяться газообразными продуктами процесса очистки. Отсутствие подачи воздуха приведет к практически полному прекращению процесса очистки.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип изобретения, является установка микробиологической очистки сточных вод, включающая корпус, последовательно расположенные и разделенные перегородками в корпусе по ходу движения сточной воды камеру гашения потока с трубопроводом подвода исходной сточной воды, камеру анаэробной обработки воды, включающую первую секцию отстаивания с блоком тонкослойного отстаивания, снабженного насадкой в виде рядов параллельных наклонных частей из полимерного материала, камеру аэробной обработки воды, снабженную носителями для иммобилизации микроорганизмов, с системой аэрации, камеру, включающую вторую секцию отстаивания с трубопроводом отвода очищенной сточной воды, причем днища секций отстаивания выполнены конусообразными (патент РФ 2238247).

В этой установке камеры располагаются последовательно в горизонтальном направлении. Такое расположение камер оправдано при производительности установок свыше 50 м³/сутки, а для меньшей производительности установки предпочтительно располагать в сооружениях типа колодцев.

Задача изобретения заключается в обеспечении эффективной работы системы очистки при размещении установки в сооружениях типа колодцев. Техническим результатом является сравнимая с прототипом работоспособность технологической схемы процесса очистки сточных вод при размещении установки в сооружениях типа колодцев.

Технический результат достигается за счет того, что в установке микробиологической очистки сточных вод, включающей корпус, последовательно расположенные и разделенные перегородками в корпусе по ходу движения сточной воды камеру гашения потока с трубопроводом подвода исходной сточной воды, камеру анаэробной обработки воды, включающую первую секцию отстаивания с блоком тонкослойного отстаивания, снабженного насадкой в виде рядов параллельных наклонных частей из полимерного материала, камеру аэробной обработки воды, снабженную носителями для иммобилизации микроорганизмов, с системой аэрации, камеру, включающую вторую секцию отстаивания с трубопроводом отвода очищенной сточной воды, причем днища секций отстаивания выполнены конусообразными, согласно изобретению камеры расположены в корпусе в вертикальном направлении по ходу движения сточной воды сверху вниз, корпус снабжен крышкой с горловиной, установленной над камерой гашения потока и сообщенной с атмосферой, корпус выполняет функцию второй секции отстаивания и составлен, по меньшей мере, из двух частей в виде цилиндра, или усеченного конуса или усеченной пирамиды со спускающимся углом наклона в верхней части, переходящего в конус или пирамиду со спускающимся углом наклона в нижней части, крышка с горловиной и каждая верхняя перегородка установлены с опорой на нижеследующую перегородку, в перегородке, разделяющей камеры анаэробной и аэробной обработки воды выполнены отверстия. Перегородка между камерой гашения потока и камерой анаэробной обработки составлена, по меньшей мере, из трех частей, при этом наружная часть выполнена в виде шайбы, соединенной с верхней частью корпуса, а две другие части выполнены в виде усеченных конусов или усеченных пирамид со спускающимися углами наклона. Перегородка между камерами анаэробной и аэробной обработки может быть составлена, по меньшей мере, из четырех частей, при этом наружная часть выполнена в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды, соединенного с верхней частью корпуса, вторая и третья части выполнены в виде усеченных конусов или усеченных пирамид со спускающимися углами наклона, четвертая часть выполнена в виде конуса или пирамиды со спускающимся углом наклона. Перегородка между камерой аэробной обработки и камерой, включающей вторую секцию отстаивания, может быть составлена, по меньшей мере, из двух частей, выполненных в виде усеченных конусов или усеченных пирамид со спускающимися углами наклона. В первой секции отстаивания может быть расположена система подогрева. Трубопровод подвода исходной сточной воды может быть расположен по касательной к окружности в сечении входа в камеру гашения потока, а перед выходным отверстием трубопровода подвода исходной сточной воды может быть установлен отбойный щиток, выполненный в виде кольца в форме цилиндра или усеченного конуса с поднимающимся углом наклона, при этом кольцо размещено относительно перегородки между камерой гашения потока и камерой анаэробной обработки с образованием щелевого зазора. Корпус может быть выполнен из коррозионностойкой стали или полимерного материала. Перегородки или часть перегородок могут быть выполнены из коррозионностойкой стали или полимерного материала. Камера анаэробной обработки может быть соединена трубопроводом с горловиной, сообщенной с атмосферой. Трубопровод отвода очищенной сточной воды может быть установлен в верхней части корпуса. Корпус может быть окружен бетонной или железобетонной оболочкой или песчаной засыпкой. Оболочка может быть выполнена в виде кольца колодезного типа КС-20-09. Блок тонкослойного отстаивания может включать пакет наклонных элементов, каждый из которых содержит желоба с наклонными боковыми стенками, которые выполнены в виде гофр, при этом верхняя часть каждого гофра или заданной части гофр содержит опорную площадку для нижней части гофр, следующего по высоте наклонного элемента. Носители для иммобилизации микроорганизмов могут включать пакет наклонных перфорированных элементов или элементов, выполненных из жесткой полимерной сетки, каждый из которых содержит желоба с наклонными боковыми стенками, которые выполнены в виде гофр, при этом верхняя часть каждого гофра или заданной части гофр содержит опорную площадку для нижней части гофр, следующего по высоте наклонного элемента.

На фиг.1 показан общий вид (продольный разрез) предложенной установки; на фиг.2 - выносное сечение А на фиг.1; на фиг.3 - фрагмент принципиальной схемы размещения элементов блока тонкослойного отстаивания и элементов носителей для иммобилизации микроорганизмов.

Установка микробиологической очистки сточных вод включает корпус 1, в котором последовательно расположены по ходу движения сточной воды камера 2 гашения потока с трубопроводом 3 подвода исходной сточной воды, камера 4 анаэробной обработки воды, включающая первую секцию отстаивания 5 с блоком тонкослойного отстаивания 6, камера 7 аэробной обработки воды, снабженная носителями 8 ддя иммобилизации микроорганизмов, с системой аэрации 9, камера 10, включающая вторую секцию отстаивания 11 с трубопроводом 12 отвода очищенной сточной воды. Днища секций отстаивания 5 и 11 выполнены конусообразными. Камеры 2, 4, 7 и 10 расположены в корпусе 1 в вертикальном направлении по ходу движения сточной воды сверху вниз. Корпус 1 снабжен крышками 13 и 14. Под крышкой 14 над камерой 2 гашения потока размещена горловина 15, сообщенная с атмосферой с помощью трубопровода 3 подвода исходной сточной воды. Корпус 1 выполняет функцию второй секции отстаивания 11 и составлен, по меньшей мере, из двух частей в виде цилиндра, или усеченного конуса, или усеченной пирамиды со спускающимся углом наклона в верхней части, переходящего в конус или пирамиду со спускающимся углом наклона в нижней части. Между камерой 2 гашения потока и камерой 4 анаэробной обработки расположена перегородка 16, составленная, по меньшей мере, из трех частей, при этом наружная часть выполнена в виде шайбы, соединенной с верхней частью корпуса 1, а две другие части выполнены в виде усеченных конусов или усеченных пирамид со спускающимися углами наклона. Между камерой 4 анаэробной обработки и камерой 7 аэробной обработки расположена перегородка 17, составленная, по меньшей мере, из четырех частей, при этом наружная часть выполнена в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды, соединенного с верхней частью корпуса 1, вторая и третья части выполнены в виде усеченных конусов или усеченных пирамид со спускающимися углами наклона, четвертая часть выполнена в виде конуса или пирамиды со спускающимся углом наклона. Между камерой 7 аэробной обработки и камерой 10, включающей вторую секцию отстаивания 11 расположена перегородка 18, составленная, по меньшей мере, из двух частей, выполненных в виде усеченных конусов или усеченных пирамид со спускающимися углами наклона. Горловина 15 установлена с опорой на перегородку 16 и фиксируется на ней с помощью выступа 19 (фиг.2), жестко связанного с перегородкой 16. По этому принципу (фиг.2) осуществляется соединение каждой верхней перегородки с опорой на нижеследующую перегородку. Такая конструкция обеспечивает последовательную сборку «снизу-вверх» в корпусе 1 всех элементов установки. Разборка элементов установки может проводиться в обратной последовательности. В перегородке 17, разделяющей камеры 4 и 7 анаэробной и аэробной обработки воды выполнены отверстия 20, через которые вода из камеры 4 поступает в камеру 7 и удаляются газообразные продукты аэробной обработки. В камере 2 гашения потока или первой секции отстаивания 5 может быть расположена система подогрева 21. Трубопровод 3 подвода исходной сточной воды расположен по касательной к окружности в сечении входа в камеру 2 гашения потока, а перед выходным отверстием трубопровода 3 подвода исходной сточной воды установлен отбойный щиток, выполненный в виде кольца 22 в форме цилиндра или усеченного конуса с поднимающимся углом наклона. Кольцо 22 размещено относительно перегородки 16 с образованием щелевого зазора 23. Корпус 1 может быть выполнен из коррозионностойкой стали или полимерного материала. Перегородки 16, 17 и 18 могут быть выполнены из коррозионностойкой стали или полимерного материала. Камера 4 анаэробной обработки соединена трубопроводом 24 с горловиной 15, сообщенной с атмосферой. Трубопровод 12 отвода очищенной сточной воды установлен в верхней части корпуса 1. Корпус 1 может быть окружен бетонной или железобетонной оболочкой 25 или песчаной засыпкой. Оболочка может быть выполнена в виде кольца колодезного типа КС-20-09. Между крышкой 13, оболочкой 25 и горловиной 15 размещен блок 26 из утеплительного материала, обеспечивающий работу установки в зимнее время. Блок тонкослойного отстаивания 6 включает пакет наклонных элементов 27 (фиг.3), каждый из которых содержит желоба 28 с наклонными боковыми стенками, которые выполнены в виде гофр, при этом верхняя часть каждого гофра или заданной части гофр содержит опорную площадку для нижней части гофр 29, следующего по высоте наклонного элемента. Носители для иммобилизации микроорганизмов могут включать пакет наклонных перфорированных элементов 27 (фиг.3) или элементов, выполненных из жесткой полимерной сетки, каждый из которых содержит желоба 28 с наклонными боковыми стенками, которые выполнены в виде гофр, при этом верхняя часть каждого гофра или заданной части гофр содержит опорную площадку для нижней части гофр 29, следующего по высоте наклонного элемента.

Установка работает следующим образом.

Сточная вода поступает через трубопровод 3 в камеру 2 гашения потока, где происходит снижение и выравнивание скорости потока, изменение направления его движения и первичное отделение наиболее крупных и тяжелых взвешенных веществ. Далее вода поступает в первую секцию отстаивания 5 для осаждения более крупных взвешенных веществ. Сточная вода, нагретая системой подогрева 21 до необходимой температуры, обеспечивающей оптимальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов, поступает в блок тонкослойного отстаивания 6 для глубокого осветления воды. Скорость проходящего между пластинами блока тонкослойного отстаивания 6 восходящего потока сточной воды резко падает, в результате чего происходит "расслоение" потока и интенсивное осаждение взвешенных веществ на поверхности пластин, при этом благодаря наклонному положению пластин осадок стекает в конусообразное углубление первой секции отстаивания 5. Одновременно в блоке тонкослойного отстаивания 6, где обеспечены оптимальные температурные и другие условия для содержащихся в сточных водах анаэробных микроорганизмов (дрожжей, микроскопических грибов, сульфатредуцирующих и гнилостных бактерий), начинается анаэробный процесс сбраживания растворенной органики и ее частичная деструкция до более простых соединений (аминокислот, фосфор- и азотсодержащих соединений). Дальнейшие процессы деструкции органических веществ происходят в камере 7 аэробной обработки воды с помощью свободноплавающих и иммобилизованных на носителях 8 форм микроорганизмов-деструкторов конкретных видов загрязнений, где происходит более полное разложение растворенной органики до более простых веществ. В частности, нитрифицирующие микроорганизмы свободноплавающих и иммобилизованных на носителях 8 форм разлагают аммонийные азотистые соединения до нитратов и нитритов. При этом из-за отсутствия взвешенных веществ создаются благоприятные условия для биоценоза активного ила (отсутствия заиливания, застойных зон). В камеру 7 аэробной обработки через систему аэрации 9 от источника сжатого воздуха поступает воздух в виде мельчайших пузырьков размером до 100 мкм, что необходимо для обеспечения жизнедеятельности аэробных микроорганизмов и удаления газообразных продуктов распада. Подача воздуха осуществляется компрессором, который располагается в жилом доме (или в специальном строении) и соединяется с установкой шлангом. Над корпусом 1 размещен блок 26 из утеплительного материала, что позволяет поддерживать постоянную температуру воды во всех камерах установки. В установке формируется трофическая цепочка, представленная биоценозом микроорганизмов, завершающим звеном которой являются хищные формы. В камере 7 аэробной обработки воды в последней фазе очистки происходит полная минерализация активного ила, в результате чего он становится неспособным к загниванию, т.е. приобретает стабильные свойства. После камеры 7 аэробной обработки воды очищенная вода поступает в камеру 10, включающую вторую секцию отстаивания 11, где происходит осаждение иловых частиц в конусообразное углубление днища. Очищенную воду отводят через трубопровод 12.

Изготовлен и прошел испытания опытный образец установки производительностью 6 м3/сутки. Размер установки при этом составил: диаметр - 1,9 м; длина - 2,5 м. В установку подавали хозфекальные сточные воды. Установка работала круглосуточно. Расход воздуха составлял 14-15 м3/ч на 1 м3 стоков в сут. Установка устойчиво работала при колебаниях расхода воды от 15 до 150%. Удаление осадка осуществлялась один раз в месяц погружным фекальным насосом.

Эффективность очистки составила 98-99,8%. Очищенная вода соответствовала требованиям, предъявляемым к сточным водам для сброса в водоемы рыбохозяйственного назначения или для использования в системах технического оборотного водоснабжения или полива.

Таким образом, предлагаемая установка обеспечивает осуществление полного цикла очистки сточных вод с различными видами загрязнений с высокой степенью очистки, является компактной, мобильной, удобной и устойчивой в эксплуатации.