Способ очистки сточных вод транспортных средств и санитарно-техническое устройство для его осуществления
Изобретение может быть использовано для очистки бытовых сточных вод на любых транспортных средствах: железнодорожных, водных, воздушных и автобусных. Санитарно-техническое устройство для очистки сточных вод на транспортных средствах содержит приемник 2 сточных вод, трубопровод 3, накопительную емкость 4 с регулятором уровня 6, систему подачи сжатого воздуха, средство переработки отходов, выполненное в виде расположенной вертикально внутри дополнительной емкости 8 по центру трубы, в которой расположены биологическая загрузка 11 и мелкопузырчатый аэратор 12. Дополнительная емкость 8 снабжена, по крайней мере, двумя парами эрлифтов 14, 15, трубопроводом 25 с клапаном 24 для выпуска очищенной воды, и трубопроводом 23 с клапаном 22 для выпуска ила. Устройство снабжено взаимодействующими между собой блоком управления 7, компрессором 18, переключающим клапаном 19, распределителем 21 с регулятором 20. Устройство предусматривает два способа работы, обеспечивающих перемещение пузырьков воздуха вниз и перемещение пузырьков воздуха вверх в средстве переработки отходов. Технический результат: повышение эффективности переработки сточных вод на транспортных средствах, повышение экономичности и удобства эксплуатации устройства очистки воды. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способу и санитарно-техническим устройствам очистки бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых на любых транспортных средствах, железнодорожном, водном, воздушном и автобусном.
Известны целый ряд технических решений по патентам РФ №2220112, 2228915, 2279407, 2282597, по кл. С02F 3/02, в которых очистка сточных вод производится биологически активным илом во всех резервуарах по пути перетекания сточных вод из одного резервуара в другой, а на выходе обеспечивается получение очищенной воды, пригодной к использованию для сельскохозяйственных и технических нужд. Данные технические решения нашли широкое применение в жилищном хозяйстве, в индивидуальных небольших домах, коттеджах, гостиничных комплексах, т.е. там, где жилищные строения находятся обособленно.
Известно техническое решение по патенту РФ №2109649, 1996 г., кл. В61D 35/00, которое используется на транспортных средствах, в котором туалетная система содержит унитаз, бак-накопитель, транспортирующие трубопроводы, систему смыва, блок управления, при этом бак-накопитель выполнен в виде биореактора, т.е. в данном устройстве также производится частичная переработка сточных вод, но переработка минимальная, в связи с чем переработанные сточные воды полностью удаляются в канализационные системы.
Известно техническое решение по патенту РФ №2243916, кл. В61D 35/00, 2003 г. «Устройство для сбора и переработки отходов в туалетах транспортных средств», содержащее приемник отходов, соединенный посредством отводящей трубы с накопителем, снабженный регулятором уровня, измельчитель твердых отходов, расположенный на выходе сточных вод из накопителя, емкостью с водой для системы смыва отходов, размещенной под крышей вагона, системой подачи сжатого воздуха, при этом для обработки сточных вод в воду добавляют марганцовокислый калий, после чего, частично переработанные сточные воды, на станциях со специально оборудованными путями, сточные воды спускают в канализацию, либо выпускают в пути следования без ущерба для окружающей среды.
Однако это устройство не обеспечивает достаточно надежную переработку сточных вод, требует всегда наличие емкости с чистой водой для смыва и не отвечает современным требованиям экологии, так как сточные воды сбрасываются на рельсовые пути или требуют специального оборудования рельсовых путей на станциях.
Задачей настоящего изобретения является создание более эффективного способа переработки сточных вод на транспортных средствах, более экономичного устройства, в части использование очищенной воды этим же устройством, а следовательно, повышение его экономичности и удобства эксплуатации.
Поставленная задача достигается тем, что в предложенном санитарно-техническом устройстве для очистки сточных вод на транспортных средствах, включающем приемник сточных вод, трубопровод, накопительную емкость с регулятором уровня, средство переработки отходов, систему подачи сжатого воздуха, при этом накопительная емкость снабжена насосом для перекачки сточных вод в средство переработки отходов, установленное в дополнительной емкости, причем средство переработки отходов выполнено в виде расположенной вертикально внутри дополнительной емкости по ее центру трубы, в которой расположены биологическая загрузка и мелкопузырчатый аэратор, установленный с возможностью перемещения вдоль трубы и его фиксации в установленном положении, при этом дополнительная емкость снабжена, по крайней мере, двумя парами эрлифтов, выходные патрубки которых расположены по внутреннему периметру вертикальной трубы тангенциально, трубопроводом с клапаном для выпуска очищенной воды, и трубопроводом для выпуска ила.
Устройство снабжено взаимодействующими между собой блоком управления, компрессором, переключающим клапаном, распределителем с регулятором. Подающий трубопровод выполнен с несколькими приемниками сточных вод. Дополнительная емкость выполнена с расширяющейся нижней частью.
Поставленная задача в части способа достигается тем, что в предложенном способе, характеризующемся тем, что сточные воды перекачивают из накопительной емкости в вертикальную трубу, установленную с зазором относительно дна в дополнительной емкости, при этом вертикальную трубу снабжают вертикальной биологической загрузкой, и расположенным в центре трубы и перемещаемым по ее длине, мелкопузырчатым аэратором, воздух в который подают импульсно, а дополнительную емкость снабжают, по крайней мере, двумя парами эрлифтов, перекачивающими воду из дополнительной емкости в трубу, причем выходные патрубки эрлифтов располагают по внутреннему периметру трубы тангенциально, а в работу включают все эрлифты, при этом суммарную производительность эрлифтов выбирают из условия, что скорость поступления переливаемой воды больше скорости перемещения пузырьков воздуха, образованных мелкопузырчатым аэратором, вследствие чего обеспечивается перемещение пузырьков воздуха вниз.
Поставленная задача в части способа достигается тем, что в предложенном способе, характеризующимся тем, что сточные воды перекачивают из накопительной емкости в вертикальную трубу, установленную с зазором относительно дна в дополнительной емкости, при этом вертикальную трубу снабжают вертикальной биологической загрузкой и, расположенным в центре трубы и перемещаемым по ее длине, мелкопузырчатым аэратором, воздух в который подают импульсно, а дополнительную емкость снабжают, по крайней мере, двумя парами эрлифтов, перекачивающими воду из емкости в трубу, причем выходные патрубки эрлифтов располагают по внутреннему периметру трубы тангенциально, а в работу включают пару эрлифтов, причем суммарную производительность эрлифтов выбирают из условия, что скорость поступления переливаемой воды меньше скорости перемещения пузырьков воздуха, образованных мелкопузырчатым аэратором, вследствие чего обеспечивается перемещение пузырьков воздуха вверх.
Изобретение поясняется следующим чертежом, на котором изображено санитарно-техническое устройство очистки сточных вод на транспортном средстве.
Санитарно-техническое устройство для очистки сточных вод на транспортном средстве 1 состоит из приемника 2 сточных вод, соединенного подающим трубопроводом 3 с накопительной емкостью 4. Подающий трубопровод 3 может иметь несколько входов сточных вод, например от умывальника, душа или туалета (на чертеже не показано). Накопительная емкость 4 снабжена насосом 5, датчиком 6 уровня сточных вод, взаимодействующих с блоком управления 7. Насос 5 перекачивает сточные воды в вертикальную трубу 9 дополнительной емкости 8. Дополнительная емкость 8 в своей нижней части выполнена расширенной для более удобного оседания ила и его выпуска. Внутри дополнительной емкости 8 установлена вертикальная труба 9, расположенная в центре емкости, причем труба 9 установлена в емкости 8 с зазором 10 между дном емкости 8 и нижним торцом трубы 9. Внутри трубы 9 установлена биологическая загрузка 11, которая может быть выполнена либо плоской, проходящей через центр трубы, либо крестообразной (на чертеже не показано), как пересечение двух плоских, причем центр пересечения совпадает с центром трубы. Внутри трубы расположен мелкопузырчатый аэратор 12, в который по трубопроводу 13 импульсно подается воздух от компрессора 18. Мелкопузырчатый аэратор 12 установлен с возможностью перемещения вдоль трубы 8 по вертикали и его фиксации в требуемом месте. Дополнительная емкость 8 снабжена эрлифтами 14, 15, которые перекачивают воду из емкости 8 в трубу 9, при этом загнутые патрубки 16, 17 эрлифтов в трубе 9 расположены тангенциально по внутреннему ее периметру. Количество эрлифтов выбирается в зависимости от поступления сточных вод, но обязательно четное количество и равномерно распределяются по периметру трубы 9. Устройство снабжено блоком 7 управления, взаимодействующим как с компрессором 18, так и с переключающим клапаном 19, который взаимодействует посредством регулятора 20 с распределителем 21, откуда воздух по трубопроводам 26, 27 подается соответственно в эрлифты 16, 17. Переключающий клапан 19 посредством блока управления 7 взаимодействует с насосом 5, клапаном 22, открывающим трубопровод 23 для выпуска ила, и клапаном 24, открывающим трубопровод 25 для выпуска очищенной воды, которая может повторно использоваться для смыва сточных вод и фекалий в приемнике 2.
Устройство работает следующим образом. Сточные воды из приемника 2 через трубопровод 3 поступают в накопительную емкость 4, откуда насосом 5 перекачиваются в вертикальную трубу 9 дополнительной емкости 8. Из емкости 8 вода перекачивается эрлифтами 13, 14 через патрубок 16, 17 поступают в вертикальную трубу 9, где она разбавляет поступившие сточные воды, обрабатываемые посредством активного ила в присутствии кислорода воздуха, поступающего из мелкопузырчатого аэратора 12, при этом воздух в аэратор подают импульсно. По мере переработки воды ил выходит из вертикальной трубы через зазор 10 оседает, растекаясь в расширенной части дополнительной емкости 8, а очищенная вода при необходимости выпускается через клапан 24 и может повторно использоваться для смыва в приемнике 2.
Данное устройство предусматривает два способа очистки сточных вод в зависимости от количества поступления сточных вод.
При работе устройства по первому способу мелкопузырчатый аэратор устанавливают в верней зоне трубы 9 и фиксируют его. Затем включают все эрлифты, которыми вода из емкости 8 перекачивается в трубу 9, т.е. заливается сверху, а так как патрубки установлены тангенциально, то вода, закручиваясь по трубе, опускается вниз, при этом напор воды, дополнительно регулируемый регулятором 20, создается сильный поток воды, такой, что мелкие пузырьки воздуха потоком воды опускаются вниз, тем самым воздух пронизывает весь столб жидкости в трубе 9, воздух взаимодействует с илом, находящимся во взвешенном состоянии в воде. В емкости 8 в ее верхней зоне вода находится в успокоенном состоянии, а ил оседает в нижнюю зону емкости, а весь бурлящий процесс взаимодействия воды, ила и воздуха происходит в трубе 9.
При работе устройства по второму способу мелкопузырчатый аэратор 9 устанавливают в нижней зоне трубы 9, включают только часть эрлифтов, например два, но обязательно противоположно расположенных относительно центра трубы, для лучшего создания процесса закручивания воды по периметру трубы. Пузырьки воздуха при меньшем потоке воды поднимаются вверх, но медленно, так как вода, заливаемая сверху, тормозит их подъем, тем самым способствует лучшему контакту воздуха с илом, вода очищается илом в этом бурлящем потоке. Так как мелкопузырчатый аэратор установлен в нижней зоне трубы, то воздух тоже пронизывает весь столб жидкости в трубе.
Предложенные два способа и санитарно-техническое устройство являются энергосберегающими, надежными в работе, а устройство простым по конструктивному выполнению, дешевым в изготовлении и в эксплуатации. Предложенные два способа работы устройства позволяют в зависимости от поступления сточных вод регулировать работу устройства, тем самым экономично расходовать энергию и смывную воду.
1. Санитарно-техническое устройство для очистки сточных вод на транспортных средствах, включающее приемник сточных вод, трубопровод, накопительную емкость с регулятором уровня, средство переработки отходов, систему подачи сжатого воздуха, отличающееся тем, что накопительная емкость снабжена насосом для перекачки сточных вод в средство переработки отходов, установленное в дополнительной емкости, причем средство переработки отходов выполнено в виде расположенной вертикально внутри дополнительной емкости по ее центру трубы, в которой расположены биологическая загрузка и мелкопузырчатый аэратор, установленный с возможностью перемещения вдоль трубы и его фиксации в установленном положении, при этом дополнительная емкость снабжена, по крайней мере, двумя парами эрлифтов, выходные патрубки которых расположены по внутреннему периметру вертикальной трубы тангенциально, трубопроводом с клапаном для выпуска очищенной воды и трубопроводом с клапаном для выпуска ила.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено взаимодействующими между собой блоком управления, компрессором, переключающим клапаном, распределителем с регулятором.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подающий трубопровод выполнен с несколькими приемниками сточных вод.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительная емкость выполнена с расширяющейся нижней частью.
5. Способ очистки сточных вод на транспортных средствах, включающий перекачку сточных вод из накопительной емкости и их переработку, отличающийся тем, что сточные воды перекачивают из накопительной емкости в вертикальную трубу, установленную с зазором относительно дна в дополнительной емкости, снабженную вертикальной биологической загрузкой и мелкопузырчатым аэратором, расположенным в центре трубы с возможностью перемещения по ее длине, причем воздух в аэратор подают импульсно, а дополнительную емкость снабжают, по крайней мере, двумя парами эрлифтов, перекачивающих воду из дополнительной емкости в трубу, причем выходные патрубки эрлифтов располагают по внутреннему периметру трубы тангенциально, а в работу включают все эрлифты, при этом суммарную производительность эрлифтов выбирают из условия, что скорость поступления переливаемой воды больше скорости перемещения пузырьков воздуха вниз.
6. Способ очистки сточных вод на транспортных средствах, включающий перекачку сточных вод из накопительной емкости и их переработку, отличающийся тем, что сточные воды перекачивают из накопительной емкости в вертикальную трубу, установленную с зазором относительно дна в дополнительной емкости, снабженную вертикальной биологической загрузкой и мелкопузырчатым аэратором, расположенным в центре трубы с возможностью перемещения по ее длине, причем воздух в аэратор подают импульсно, а дополнительную емкость снабжают, по крайней мере, двумя парами эрлифтов, перекачивающих воду из дополнительной емкости в трубу, причем выходные патрубки эрлифтов располагают по внутреннему периметру трубы тангенциально, а в работу включают пару эрлифтов, причем суммарную производительность эрлифтов выбирают из условия, что скорость поступления переливаемой воды меньше скорости перемещения пузырьков воздуха, образованных мелкопузырчатым аэратором, вследствие чего обеспечивается перемещение пузырьков воздуха вверх.
