Результат интеллектуальной деятельности: Способ глубокой очистки коммунальных сточных вод и переработки осадков в посёлках с неканализованной территорией

Изобретение относится к способам глубокой очистки коммунальных сточных вод и переработки осадков, предназначенных для биологической очистки бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве отдельно расположенных от жилой застройки объектов канализования.

Способ глубокой очистки сточных вод и переработки осадков включает усреднение часового расхода до среднечасового, измельчение отбросов, имеющихся в сточных водах, до уровня, обеспечивающего незасоряемость коммуникаций по перемещению воды и осадков, снабжение сооружений биологической очистки сточных вод ершовой насадкой, удерживающей биоценоз микроорганизмов от бактерий, в том числе от бактерий анаммокс, до гидробионтов типа моллюсков, накопление осадков сточных вод в анаэробных биореакторах-перегнивателях, обеспечивающих глубокий распад органических примесей сточных вод на 40%, исключение операции процеживания сточных вод. При этом ершовая насадка выполняется из полиамидных супертонких волокон, а в ангаре, где размещаются все сооружения по очистке сточных вод и переработке осадков, поддерживается температура не ниже 15°C.

Известно использование двухъярусных отстойников, септиков, осветлителей-перегнивателей для механической очистки сточных вод, накопления и стабилизации накопленных осадков (СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР, М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986 г, с. 28, 29) [1].

Глубокая очистка сточных вод от примесей достигается в очистных установках, использующих биоценоз прикрепленных на ершовой насадке микроорганизмов (Патент РФ №2339588 Способ глубокой очистки сточных вод, опубл. 27.11.08 г. Патентообладатель Н.И. Куликов) [2].

Задачи изобретения

- Упрощение процесса очистки сточных вод, сокращение количества операций при обслуживании очистной станции;

- Снижение затрат на переработку осадков сточных вод;

- Рациональное использование объемов сооружений биологической очистки сточных вод и сооружений механической очистки сточных вод;

- Получение стабильных параметров качества очищенной воды.

Решаются поставленные задачи тем, что способ глубокой очистки сточных вод включает усреднение расходов сточных вод по часам суток до уровня среднечасового расхода, измельчение отбросов, имеющихся в сточных водах механических примесей, до уровня, обеспечивающего незасорение коммуникаций по перемещению по сооружениям воды и осадков, снабжение сооружений многоступенчатой биологической очистки сточных вод ершовой насадкой, удерживающей биоценоз микроорганизмов от бактерий, в том числе аноммокс, до гидробионтов типа моллюсков, накопление осадков сточных вод в анаэробных биореакторах, обеспечивающих глубокий распад органических примесей сточных вод на 40%, исключение операций процеживания сточных вод.

Поясняется предлагаемый способ глубокой очистки сточных вод в диапазоне производительности от 100 до 5000 м³/сут технологической схемой (Фиг. 1), высотной схемой расположения сооружений внутри закрытого ангара (Фиг. 2), конструкцией биореакторов с ершовой насадкой (Фиг. 3).

На Фиг. 1, 2, 3 используются следующие позиции сооружений, оборудования, коммуникаций:

1 - Усреднители расхода сточных вод

2- Насос подачи среднечасового расхода сточных вод на очистку, снабженный рабочим колесом с режущей кромкой

3 - Ангар для размещения емкостных реакторов, оборудования и коммуникаций

4 - Осветлители с естественной аэрацией сточных вод

4.1 - Центральная труба

4.2 - Камера флокуляции

4.3 - Камера отстаивания

4.4 - Лотки сбора осветленных сточных вод

5 - Ершовая насадка

6 - Барботеры регенерации

7 - Трубопровод отвода осадков сточных вод в перегниватели 8

8 - Перегниватели

8.1 - Поток иловой воды из перегнивателей 8 в усреднители 1

9 - Насос перекачки осевшего в осветлителях 4 осадка на сбраживание в перегниватели 8

10. Насосы иловой воды из обезвоживающих устройств 13

10.1 - Иловая вода из обезвоживающего устройства 13 в усреднитель 1;

11 - Трубопровод перетока осветленных в осветлителях 4 сточных вод в денитрификаторы 12

12 - Денитрификаторы с ершовой насадкой 5

13 - Устройство для обезвоживания осадка

14 - Нитрификатор первой ступени нитрификации

15 - Нитрификатор второй ступени нитрификации

16 - Трубопровод рециркуляции нитрифицированной сточной воды из нитрификаторов второй ступени 15 в денитрификаторы 12

17 - Воздуходувка

18 - Воздуховоды

19 - Барботеры аэрации

20 - Кран-балка

21 - Трубопроводы отвода регенерационной воды из биореакторов доочистки 26 в усреднители 1 расходов сточных вод

22 - Трубопровод забора воздуха для воздуходувки 17

23 - Вентилятор

24 - Трубопровод отвода вентиляционного воздуха на газоочистную установку 25

25 - Газоочистная установка

26 - Биореактор доочистки сточных вод

27 - РЧВ - резервуар чистой воды

28 - Установка УФО - ультрафиолетового обеззараживания очищенной воды

29 - Насос подачи очищенной воды на использование на технические нужды объекта канализования

30 - Трубопровод отвода сброженного осадка на узел 13 обезвоживания

31 - Накопитель обезвоженного осадка

32 - Контейнер для вывоза обезвоженного осадка на с/х поля в качестве органоминерального удобрения

Реализуется предлагаемый способ глубокой очистки сточных вод следующим образом. Сточные воды поступают внутрь ангара (3) в усреднители (1) расходов посредством самотечного или напорного режима в зависимости от места расположения ангара (3) по отношению к объекту канализования. Из усреднителей (1) расходов сточных вод посредством насоса (2) с рабочим колесом, имеющим режущую кромку, сточные воды среднечасовым расходом, который обеспечивает объем емкостей усреднителей (1) расходов, равный для K_общ потока сточных вод при их суточном расходе от 100 до 5000 м³/сут на уровне 2,5 не менее 0,3Q_сут [3, 4].

Насос (2) подает под напором сточные воды в осветлитель (4), в его камеру флокуляции (4.2) по центральной трубе (4.1) со скоростью 0,5…0,7 м/с, при которой поток сточных вод увлекает за собой воздушные пузыри, образующиеся при входе напорного потока в воду, находящуюся в центральной трубе (4.1). При выходе потока сточных вод в нижней части центральной трубы (4.1) в камеру флокуляции (4.2) пузырьки воздуха аэрируют содержимое камеры флокуляции (4.2) и обеспечивают укрупнение частиц взвешенных веществ сточных вод, что приводит к их быстрому оседанию в осадочную зону днища осветлителя и сгущению до влажности 95%. Эффект осветления сточных вод от взвешенных веществ около 70%. При этом БПК_полн сточных вод снижается всего на 15% и оставляет возможность денитрификации гетеротрофным биоценозом бактерий денитрификаторов (12). Однако, ввиду распада беззольного вещества осадков сточных вод в перегнивателях (8) на 40%, в том числе распада белковых веществ, имеющих в своем составе около 15% азота аммония. А продукты распада белков осадков сточных вод поступают в усреднители (1) расходов сточных вод и далее в денитрификаторы (12). Поэтому в денитрификаторах (12) должен быть и биоценоз бактерий анаммокс, который по данным исследований института «Микробиология» им. В.И. Виноградского удерживается только на ершовой насадке (5) из полиамидных супертонких волокон, поэтому ершовая насадка в денитрификаторах (12) должна состоять из полиамидных волокон. Исключение из технологического процесса очистки сточных вод процеживающих устройств, замена их насосом с рабочим колесом, имеющим режущую кромку, сократило эксплуатационные затраты на обслуживание решеток и заботы по вывозу отбросов с решеток.

Распад осадков сточных вод в перегнивателях (8) снизил затраты на обезвоживание и обеззараживание осадков перед утилизацией, да и на транспортировку обезвоженных осадков к местам их утилизации.

Подача сточных вод на очистку среднечасовым усредненным расходом обеспечивает равномерное использование возможностей биоценозов биореакторов и стабильность качества очищенной воды.

В соответствии с технологической схемой, приведенной на Фиг. 1, очищаемые сточные воды после прохождения биореакторов денитрификаторов (12) (Фиг. 3) и нитрификаторов (14) и (15) (Фиг. 1) поступают в биореакторы (26) доочистки сточных вод, а затем в резервуары (27) чистой воды. Размещение биореакторов на чистом полу ангара (3) позволяет осуществлять самотечный режим движения очищаемых сточных вод с минимальными эксплуатационными затратами. Рециркуляция очищаемой воды из нитрификаторов (15) второй ступени в денитрификаторы (12) по трубопроводу (16) позволяет разбавить исходную осветленную воду и обеспечить биоценоз микроорганизмов денитрификаторов (12) нитритами и нитратами - источниками кислорода для окисления органических примесей сточных вод и рационально использовать кислород воздуха, поступающий от воздуходувок (17) по воздуховодам (18) через барботеры (19) (Фиг. 2) и (6) (Фиг. 3).

Регенерация ершовой насадки (5) биореакторов необходима для удаления отмерших гидробионтов и выведения их в усреднитель (1) расходов сточных вод и далее в перегниватели (8). Обеззараженная УФ-облучением в РЧВ (27) очищенная вода посредством насоса (29) направляется на технические нужды объекта канализования, что позволяет снизить потребление воды питьевого качества, а значит затраты на коммунальные платежи объекта.

Пример 1.

Сточные воды магазина «Тандер» суточным расходом 100 м³/сут благодаря усреднительным бакам из полихлорвиниловых труб диаметром 2,5 м, объемом 30 м³ (2 трубы с донышками длиной по 3 м) обеспечивают усреднение расхода сточных вод до среднечасового расхода 4 м³/ч. С помощью насоса (2) они перекачиваются в осветлитель (4) под напором 7 м, где отстаиваются с эффектом удаления взвесей 70%, снижается исходная концентрация взвешенных веществ с 842 до 250 мг/л. Осадок в количестве 58 кг/сут при влажности 95%, объемом около 1,2 м³/сут перекачивается насосом (9) (Фиг. 2) в перегниватели (8) объемом 80 м³ (2 трубы с донышками диаметром 2,5 м и высотой 5 м). Объем найден исходя из допустимой нагрузки (см. [1], табл. 34) на перегниватель при температуре в ангаре (3) на уровне 15°C (W_сут=0,015W_год). Перегниватели (8) дном стоят на полу ангара, поэтому надиловая вода из них самотеком стекает в усреднители расходов, когда новые порции осадка вытесняют ее. А образуется она потому, что влажность осадка снижается до 90% и происходит распад на 40% беззольного вещества осадка. Суммарная длина всех емкостей из труб диаметром 2,5 м составляет 30 м, что обеспечивает стоимость очистной установки не более половины стоимости установки по прототипу [2] вместе с оборудованием, а энергозатраты по новой очистной установке в 3 раза меньше, чем по прототипу.

Таким образом, поставленные в изобретении задачи решены и реализованы на конкретном объекте с экономическим и экологическим эффектом.

Источники информации

1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986 г., с. 28, 29.

2. Патент РФ №2339588. Способ глубокой очистки сточных вод. Опубл. 27.11.08 г. Патентообладатель Н.И. Куликов.

3. Н.И. Куликов и др. Биологическая очистка воды (теория и практика). Сочи, изд-во «Дория», 2013 г., 289 с.

4. Н.И. Куликов и др. Очистка муниципальных сточных вод с повторным использованием воды и переработкой осадков. М.: Логос, 2015 г., 400 с.