Установка для очистки сточных вод

 

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод в анаэробных и аэробных условиях, в частности к биохимической очистке от органических, азотсодержащих и фосфорсодержащих веществ, и может быть использовано для биохимической очистки и глубокой доочистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод. Устройство содержит камеру гашения напора воды, расположенную в усреднителе потока воды, выполненном в виде анаэробного реактора, связанного посредством регулируемого обратного первого перетока через первую перегородку с денитрификатором. Денитрификатор связан через регулируемый прямой второй переток во второй перегородке с аэротенком первой ступени, который через прямой третий переток в третьей перегородке связан с аэротенком второй ступени. Аэротенк выполнен в виде нитрификатора с загрузкой и связан посредством прямого четвертого перетока в четвертой перегородке с отстойником, который связан через пятый прямой переток в пятой перегородке с фильтром, связанным с обеззараживателем. Аэротенк первой ступени и нитрификатор оборудованы системой аэрации, а усреднитель потока воды, денитрификатор и отстойник оборудованы системами гидравлического перемешивания и рециркуляции. Технический эффект - повышение степени очистки сточных вод от азотсодержащих и фосфорсодержащих веществ. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод в анаэробных и аэробных условиях, в частности к биохимической очистке от органических, азотсодержащих и фосфорсодержащих веществ, и может быть использовано для биохимической очистки и глубокой доочистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод.

Известна установка для обработки сточных вод [1], содержащая аэротенк, аэробный стабилизатор и центрально расположенный вторичный отстойник, илоловушки с водоотводящими лотками, установленными в илоловушке аэробного стабилизатора с возможностью перемещения вокруг горизонтальной оси, наклонный щит с шарниром, а также горизонтально расположенный в верхней части установки трубопровод, соединяющий водоотводящий лоток аэробного стабилизатора и аэротенк.

Недостатком такой установки является низкая эффективность очистки сточных вод.

Известна установка для очистки сточных вод и обработки осадков [2], содержащая первичный отстойник с трубопроводами подачи сточной воды и отвода осветленной воды и осадка, аэротенки первой и второй ступеней с аэраторами, каркасы с наполнителем, выполненным из капронового волокна и стекловолокна в виде "ершей", сетчатым коробом с загрузкой, тонкостенные модули, а также трубопроводы подачи сжатого воздуха, аэраторы аэротенков расположены вдоль и поперек коридоров последних, каркасы с наполнителем размещены в первичном отстойнике с примыканием к аэраторам в аэротенке второй ступени, сетчатые коробы размещены над аэраторами аэротенка первой ступени, а тонкослойные модули - в отстойнике второй ступени, при этом отстойник второй ступени соединен трубопроводом с первичным отстойником.

Недостатком такой системы очистки сточных вод также является недостаточная эффективность очистки сточных вод и большой объем оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является известное очистное сооружение для глубокой биологической обработки хозяйственно-бытовых сточных вод [3], содержащее приемно-распределительную камеру с приемным коллектором, камеру с приемным коллектором, камеру гашения напора, соединенную с блоками гидроциклонов, соединенными с передвижными емкостями для сбора песка, воздуходувную станцию с компрессорами, насосную станцию технологических цепей, хлораторную станцию с электролизерами, соединенную трубопроводами с сетью водопровода и контактным резервуаром, арматуру, магистральные трубопроводы и воздуховоды, усреднитель, биореакторы первой и второй ступеней, каждая из которых состоит из секций, блок обработки осадков с фильтрующим устройством, поддон и сборник обезвоженного осадка, насос и блок илоуплотнителя, при этом вход усреднителя в его верхней части соединен трубопроводом сточной воды, прошедшей механическую очистку с магистральным трубопроводом блоков гидроциклонов и трубопроводом подачи надиловой воды из блока обработки осадка, в нижней части усреднителя, в секции биореакторов и контактного резервуара введены воздуховоды от воздуховодной станции, выход усреднителя с одной стороны через насосную станцию подключен к входам верхних частей первых секций биореакторов, а с другой стороны - к напорному трубопроводу иловой воды блока обработки осадков, вход первой секции биореактора первой ступени дополнительно подключен всасывающим трубопроводом к усреднителю, первые и вторые секции обоих биореакторов соединены всасывающими трубопроводами через насосную станцию с напорным трубопроводом регенерационной воды, а блок обработки осадка соединен в нижней своей части с всасывающим трубопроводом надиловой воды и минерализованного осадка.

Недостатком такой установки является сложность очистного сооружения, обусловленная большим количеством оборудования, а также недостаточная степень очистки сточных вод от азотсодержащих и фосфорсодержащих веществ.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков, достигается в предлагаемой установке для очистки сточных вод, содержащей камеру гашения напора воды, усреднитель потока воды, денитрификатор с загрузкой, аэротенки первой и второй ступени, отстойник, фильтр с загрузкой и обеззараживатель, трубопроводы, насосы, при этом трубопровод подвода стоков соединен со входом усреднителя потока воды, а трубопровод отвода очищенной воды соединен с выходом обеззараживателя тем, что в ней камера гашения напора воды расположена в усреднителе потока воды, выполненном в виде анаэробного реактора, связанного посредством регулируемого обратного первого перетока через первую перегородку с денитрификатором, связанным через регулируемый прямой второй переток во второй перегородке с аэротенком первой ступени, который, в свою очередь, связан через прямой третий переток в третьей перегородке с аэротенком второй ступени, выполненным в виде нитрификатора с загрузкой, связанного посредством прямого четвертого перетока в четвертой перегородке с отстойником, который связан через пятый прямой переток в пятой перегородке с фильтром, связанным с обеззараживателем, при этом аэротенк первой ступени и нитрификатор оборудованы системой аэрации, а усреднитель потока воды, денитрификатор и отстойник оборудованы системами гидравлического перемешивания и рециркуляции с насосами и соответствующими коллекторами и трубопроводами, причем в первой системе гидравлического перемешивания вход первого насоса соединен со всасывающим трубопроводом отбора сточной воды из усреднителя, а выход первого насоса соединен через первый напорный коллектор с трубопроводом возврата части сточной воды в усреднитель и трубопроводом подачи сточной воды в денитрификатор, а во второй системе гидравлического перемешивания и рециркуляции вход второго насоса подключен к всасывающему коллектору, к которому подведены трубопровод отбора ила из отстойника, трубопровод отбора ила из денитрификатора и трубопровод отвода промывной воды из фильтра, а выход второго насоса через второй напорный коллектор соединен с трубопроводом подачи возвратного ила в денитрификатор и с трубопроводом сброса избыточного ила.

Технический результат достигается также тем, что система аэрации содержит компрессор, выход которого соединен через соответствующие трубопроводы с аэраторами, размещенными в аэротенке первой ступени, нитрификаторе и фильтре.

В предлагаемой установке загрузка денитирификатора и нитрификатора выполнена в виде кассет, а загрузка фильтра выполнена плавающей, что улучшает условия эксплуатации.

Кроме того, в предлагаемой установке обеспечивается улучшение условий эксплуатации и повышается эффективность очистки за счет того, что на трубопроводах системы гидравлического перемешивания и системы рециркуляции возвратного ила установлены счетчики, в камере гашения напора воды установлен решетчатый контейнер, между фильтром и обеззараживателем установлено циклонное устройство, усреднитель потока воды содержит песколовку, третий переток между аэротенком первой ступени и нитрификатором образован в нижней части третьей перегородки, а в нитрификатор введена полупогружная перегородка, установленная перед кассетами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена технологическая блок-схема установки.

Предлагаемая установка для очистки сточных вод содержит усреднитель 1 потока воды, денитрификатор 2, аэротенк 3 первой ступени, аэротенк 4 второй ступени, являющийся нитрификатором, отстойник 5, фильтр 6, обеззараживатель 7 и систему трубопроводов.

В усреднителе потока воды 1 расположены камера 8 гашения напора воды и песколовка 9.

Трубопровод 10 подвода стоков соединен со входом усреднителя 1 потока воды, а трубопровод 11 отвода очищенной воды соединен с выходом обеззараживателя 7.

Усреднитель 1 потока воды и денитрификатор 2 оборудованы системой гидравлического перемешивания, включающей первый насос 12 (циркуляционный), первый напорный коллектор 13 (изображен двойной линией), всасывающий трубопровод 14 отбора сточной воды из усреднителя 1, трубопровод 15 возврата части сточной воды в усреднитель 1 и трубопровод 16 подачи сточной воды в денитрификатор 2. Вход первого насоса 12 соединен со всасывающим трубопроводом 14, а выход насоса 12 соединен через первый напорный коллектор 13 с трубопроводами 15 и 16.

Денитрификатор 2 и отстойник 5 оборудованы системой рециркуляции возвратного ила и сброса избыточного ила, включающей второй насос 17 (рециркуляционный), всасывающий коллектор 18, трубопровод 19 отбора ила из отстойника 5, трубопровод 20 отбора ила из денитрификатора 2 и трубопровод 21 отвода промывной воды из фильтра 5, второй напорный коллектор 22, трубопровод 23 подачи возвратного ила в денитрификатор 2 и трубопровод 24 сброса избыточного ила. Вход второго насоса 17 подключен к всасывающему коллектору 18, к которому подведены трубопроводы 19, 20 и 21, а выход насоса 17 через второй напорный коллектор 22 соединен с трубопроводами 23 и 24.

Система аэрации содержит компрессор 25, коллектор 26, соединенный с воздуховодами 27, 28 и 29, связанных с аэраторами 30, 31 и 32, расположенных соответственно в аэротенке 3, нитрификаторе 4 и фильтре 6 и выполненных, например, в виде труб с отверстиями.

Усреднитель 1 потока воды связан посредством регулируемого обратного первого перетока 33 через первую перегородку 34 с денитрификатором 2, связанным через регулируемый второй переток 35 во второй перегородке 36 с аэротенком 3 первой ступени, который, в свою очередь, связан через прямой третий переток 37 в третьей перегородке 38 с нитрификатором 4.

При этом направление потока "слева-направо" считается прямым, а "справа-налево" - обратным. Для регулировки расхода воды в потоке предназначены элементы 39 и 40 (например, регулируемые задвижки).

Нитрификатор 4 связан посредством четвертого перетока 41 с отстойником 5, который связан через пятый переток 42 с фильтром 6.

Выход фильтра 6 соединен посредством трубопровода 43 с циклонным устройством 44, связанным через трубопровод 45 с обеззараживателем 7.

Денитирификатор 2 и нитрификатор 4 содержат загрузку 46 и 47, которая выполнена в виде кассет. Загрузка 48 фильтра 6 выполнена плавающей.

В системе гидравлического перемешивания и в системе рециркуляции возвратного ила и сброса избыточного ила установлены счетчики 49 и 50, предназначенные для контроля количества прошедшей жидкой среды, и вентили 51, 52, 53, 54 и 55, предназначенные для регулировки потоков жидких сред в соответствующих трубопроводах.

На трубопроводе 43 установлен вентиль 56, предназначенный для регулировки потока воды, поступающей от фильтра 6 в циклонное устройство 44.

На трубопроводе 24 установлен вентиль 57, предназначенный для регулировки количества сбрасываемого ила в илонакопитель (не показан).

В системе аэрации на воздуховодах 27, 28 и 29 установлены вентили 58, 59 и 60, предназначенные для регулировки количества воздуха, подаваемого в аэраторы 30, 31 и 32.

В камере 8 гашения напора воды установлен решетчатый контейнер 61, предназначенный для сбора мусора, а в песколовке установлена перегородка 62, изменяющая направление потока поступающей в установку сточной воды.

В нитрификаторе 4 установлена полупогружная перегородка 63, установленная перед кассетами загрузки 47 и предназначенная для задания необходимого направления потока воды в загрузку 47. Перегородка 63 крепится к боковым стенкам нитрификатора 4 (не показано).

В отстойнике 5 размещена центральная вертикальная распределительная труба 64, связанная с четвертым перетоком 41, водосборный элемент 65 (например, лоток с отверстиями), связанный с пятым перетоком 42, и элемент 66 для отвода отстоявшегося ила.

В фильтре 6 над плавающей загрузкой 48 расположена удерживающая решетка 67, а в нижней части закреплена дренажная труба 68 с отверстиями, соединенная с отводным трубопроводом 43 через вентиль 56.

На трубопроводе 20 установлен вентиль 69.

Установка работает следующим образом.

Сточная вода от канализационной насосной станции (не показана) или самотеком поступает по трубопроводу 10 в камеру 8 гашения напора воды с размещенным в нем решетчатым контейнером 61, предназначенным для очистки воды от мусора и грубодисперсных примесей, которые периодически удаляются вручную в мусорный контейнер (не показан).

Из камеры гашения напора сточная вода самотеком поступает в песколовки 9 и далее, огибая перегородку 62, в усреднитель 1 потока воды.

Уровень воды во всех резервуарах установки показан на чертеже пунктирной линией, а направление циркуляции жидкой среды показано дугообразными стрелками.

Песок из бункеров песколовки 9 под действием гидростатического давления периодически сбрасывается (помечено стрелкой 69) на песковые площадки.

Вместе с тем в усреднитель 1 через обратный регулируемый первый переток 33 поступает часть денитрифицированной иловой смеси из денитрификатора 2, где происходит его анаэробная обработка в условиях отсутствия растворенного и связанного (в нитратах) кислорода, что способствует созданию анаэробных условий.

Предотвращению оседания ила способствует система гидравлического перемешивания, работающая от первого (циркуляционного) насоса 12 через всасывающий трубопровод 14 и трубопровод 15 возврата части сточной воды.

Одновременно обработанная в анаэробных условиях денитрифицированная смесь с очищенной от мусора сточной водой через первый напорный коллектор 13 и водосчетчик 49 по трубопроводу 16 подается в денитрификатор 2. Туда же по трубопроводу 23 насосом 17 (рециркуляционным) из отстойника 5 через всасывающий коллектор 18 подается рециркулирующая иловая смесь с высоким содержанием нитратов. Под действием денитрифицирующего ила, находящегося на загрузке 46, нитраты переводятся в газообразный азот, который удаляется естественным путем.

Процессу денитрификации и предотвращению оседания ила способствует гидравлическое перемешивание под действием струй от трубопроводов 16 и 23.

Из денитрификатора 2 иловая смесь самотеком через регулируемый прямой второй переток 35 поступает в аэротенк 3 первой ступени аэрации, в котором происходит аэробная биохимическая очистка воды от основной части органических загрязнений.

Далее сточная вода поступает в аэротенк-нитрификатор 4 через прямой третий переток 37, выполненный в виде окон в нижней части перегородки 38. В аэробных условиях под воздействием нитрифицирующих бактерий, находящихся на загрузке 47, происходит биохимическое окисление аммонийного азота и части растворенных органических веществ.

В аэротенке 3 и нитрификаторе 4 перемешивание иловой смеси и предотвращение оседания ила обеспечивается барботированием смеси с помощью системы аэрации путем подачи воздуха от компрессора 25 через коллектор 26 и воздуходводы 27 и 28 к аэраторам 30 и 31.

Из нитрификатора 4 иловая смесь самотеком через прямой четвертый переток 41 поступает в центральную вертикальную распределительную трубу 64 отстойника 5.

Отстоявшаяся вода отбирается с поверхности отстойника 5 с помощью водосборного элемента 65 и самотеком через прямой пятый переток 42 поступает в надфильтровое пространство фильтра 6, откуда нисходящим потоком проходит через загрузку 48, где происходит глубокая доочистка воды от взвешенных частиц ила, органических загрязнений, азота и фосфора.

Прошедшая через фильтр 6 вода через дренажную трубу 68, трубопровод 43 и вентиль 56 поступает в циклонное устройство 44, в котором происходит ее насыщение кислородом воздуха, и далее в обеззараживатель 7, где происходит окончательное обеззараживание воды, которая по трубопроводу 11 поступает на выход установки в очищенном и обеззараженном состоянии в водоприемник (не показан).

Промывка фильтра 6 осуществляется периодически насосом 17 через дренажную трубу 68,трубопроводы 21, 43 и коллектор 18.

Преимуществами установки являются: - уменьшение габаритов за счет совмещения усреднителя потока воды с анаэробным реактором и размещения в нем камеры гашения напора с песколовками; - глубокое биохимическое окисление органических и азотсодержащих соединений; - глубокая очистка от фосфатов и полифосфатов.

- отсутствие необходимости в использовании расходных материалов - химических реагентов; Установка изготавливается в заводском исполнении в виде металлического контейнера, малогабаритна, имеет небольшую массу, что облегчает ее монтаж, и может перевозиться автомобильным, железнодорожным и морским транспортом.

Источники информации: 1. Патент РФ 785225, М.Кл. C 02 F 3/12, опублик. 1980.

2. Патент РФ 1710525, М.Кл. С 02 F 3/30, опублик. 1992 г.

3. Патент РФ 1794060, М.Кл. С 02 F 3/28, опублик. 1993 г.

Формула изобретения

1. Установка для очистки сточных вод, содержащая камеру гашения напора воды, усреднитель потока воды, денитрификатор с загрузкой, аэротенки первой и второй ступени, отстойник, фильтр с загрузкой и обеззараживатель, трубопроводы, насосы, при этом трубопровод подвода стоков соединен со входом усреднителя потока воды, а трубопровод отвода очищенной воды соединен с выходом обеззараживателя, отличающаяся тем, что в ней камера гашения напора воды расположена в усреднителе потока воды, выполненном в виде анаэробного реактора, связанного посредством регулируемого обратного первого перетока через первую перегородку с денитрификатором, связанным через регулируемый прямой второй переток во второй перегородке с аэротенком первой ступени, который, в свою очередь, связан через прямой третий переток в третьей перегородке с аэротенком второй ступени, выполненным в виде нитрификатора с загрузкой, связанного посредством прямого четвертого перетока в четвертой перегородке с отстойником, который связан через пятый прямой переток в пятой перегородке с фильтром, связанным с обеззараживателем, при этом аэротенк первой ступени и нитрификатор оборудованы системой аэрации, а усреднитель потока воды, денитрификатор и отстойник оборудованы системами гидравлического перемешивания и рециркуляции с насосами и соответствующими коллекторами и трубопроводами, причем в первой системе гидравлического перемешивания вход первого насоса соединен со всасывающим трубопроводом отбора сточной воды из усреднителя, а выход первого насоса соединен через первый напорный коллектор с трубопроводом возврата части сточной воды в усреднитель и трубопроводом подачи сточной воды в денитрификатор, а во второй системе гидравлического перемешивания и рециркуляции вход второго насоса подключен к всасывающему коллектору, к которому подведены трубопровод отбора ила из отстойника, трубопровод отбора ила из денитрификатора и трубопровод отвода промывной воды из фильтра, а выход второго насоса через второй напорный коллектор соединен с трубопроводом подачи возвратного ила в денитрификатор и с трубопроводом сброса избыточного ила.

2. Установка для очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что система аэрации содержит компрессор, выход которого соединен через соответствующие трубопроводы с аэраторами, размещенными в аэротенке первой ступени, нитрификаторе и фильтре.

3. Установка для очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что загрузка денитрификатора и нитрификатора выполнена в виде кассет.

4. Установка для очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что загрузка фильтра выполнена плавающей.

5. Установка для очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что на трубопроводах системы гидравлического перемешивания и системы рециркуляции возвратного ила установлены счетчики.

6. Установка для очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что в камере гашения напора воды установлен решетчатый контейнер.

7. Установка для очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что между фильтром и обеззараживателем установлено циклонное устройство.

8. Установка для очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что усреднитель потока воды содержит песколовку.

9. Установка для очистки сточных вод по п.1, отличающаяся тем, что третий переток между аэротенком первой ступени и нитрификатором образован в нижней части третьей перегородки.

10. Установка для очистки сточных вод по п.3, отличающаяся тем, что в нитрификатор введена полупогружная перегородка, установленная перед кассетами.

РИСУНКИ

Рисунок 1