Система водного хозяйства населенного пункта с очистными сооружениями физико-химического типа



Система водного хозяйства населенного пункта с очистными сооружениями физико-химического типа
Система водного хозяйства населенного пункта с очистными сооружениями физико-химического типа

 


Владельцы патента RU 2466103:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания хозяйственно-бытовых сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод малых населенных пунктов, коттеджных и вахтовых поселков, образовательных и лечебных учреждений, в том числе инфекционных и туберкулезных больниц, а также населенных пунктов, находящихся в зоне вечной мерзлоты. Система включает отстойник с тонкослойными модулями, скорый фильтр с зернистой загрузкой, плазмохимический реактор с генератором высоковольтных импульсов с частотой следования 0,1-0,2 Гц, колодцы, соединенные с трубопроводами, коллектором и канализационной насосной станцией, решетки, песколовку, каталитический электрохимический реактор, биопруд с компрессором и ботанической площадкой с высшей водной растительностью, насосную станцию перекачки очищенных вод, коллектор, подающий очищенные воды в фильтрующие траншеи. Каталитический электрохимический реактор представляет собой классический скорый фильтр с распределительной и сборной системой, в котором в качестве загрузки использованы чередующиеся и разделенные сетками электроотрицательный каталитический гранулированный материал, например алюмомарганцевый катализатор АОК-7541, и электроположительный углеродсодержащий гранулированный материал, например активный уголь АГ-3. Задачей изобретения является создание замкнутой системы водного хозяйства без сброса очищенных вод, уменьшение затрат электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания хозяйственно-бытовых сточных вод физико-химическими методами и может быть использовано для очистки сточных вод малых населенных пунктов, коттеджных поселков, вахтовых поселков, образовательных и лечебных учреждений, в том числе инфекционных и туберкулезных больниц, а также населенных пунктов, находящихся в зоне вечной мерзлоты.

Известно устройство для очистки и обеззараживания сточных вод, включающее насосную станцию, приемную емкость, вибрационный грохот, дуговое сито и барабанный или дисковый вакуум-фильтр, насос для подачи механически очищенной воды, механический дезинтегратор-активатор, насос, эжектор, механический аэротенк, аппарат электро-химической очистки, электро-химический дезинтегратор-активатор, гидродинамический активатор, аппарат электро-химической очистки и электрической обработки воды, насос, аппарат для обработки воды в электрическом поле, вакуум-фильтр кислой воды, вакуум-фильтр фильтрации щелочной воды, эжектор, озонатор, контактную камеру, вакуум-фильтр, приемную емкость очищенной воды, насосную станцию второго подъема, ленточный фильтр, насос (Патент РФ №2094394, МПК C02F 9/00, опуб. 27.10.1997).

Недостатками устройства являются необходимость сброса очищенной воды, высокие затраты энергии, большая металлоемкость.

Наиболее близким техническим решением является устройство для очистки и обеззараживания сточных вод, включающее последовательно соединенные накопитель сточных вод с погружным насосом, систему аэрации, плазмохимический фильтр с гранулированной загрузкой, отстойник, фильтр с зернистой загрузкой, ультрафиолетовые лампы, резервуар чистой воды (Патент на полезную модель РФ №97126, МПК C02F 9/12, опуб. 27.08.2010).

Недостатками устройства являются необходимость сброса очищенной воды, высокие затраты энергии.

Задачей изобретения является создание замкнутой системы водного хозяйства без сброса очищенных вод, уменьшение затрат электроэнергии.

Поставленная задача решается тем, что система водного хозяйства населенного пункта с очистными сооружениями физико-химического типа, включающая отстойник с тонкослойными модулями, скорый фильтр с зернистой загрузкой, плазмохимический реактор с генератором высоковольтных импульсов, согласно изобретению дополнительно содержит колодцы, соединенные с трубопроводами, коллектором и канализационной насосной станцией, решетки, песколовку, каталитический электрохимический реактор, биопруд с компрессором и ботанической площадкой с высшей водной растительностью, насосную станцию перекачки очищенных вод, коллектор, подающий очищенные воды в фильтрующие траншеи, причем частота следования высоковольтных импульсов равна 0,1-0,2 Гц, а каталитический электрохимический реактор представляет собой классический скорый фильтр с распределительной и сборной системой, в котором в качестве загрузки использованы электроотрицательный каталитический гранулированный материал, например алюмомарганцевый катализатор АОК-7541, и электроположительный углеродсодержащий гранулированный материал, например активный уголь АГ-3, при этом электроотрицательный и электроположительный материалы чередуются, разделены сетками, создают электрохимические источники тока, под действием которых происходят окислительно-восстановительные реакции. В электроотрицательном материале дополнительно к каталитическим окислительным процессам происходят окислительные реакции, а в электроположительном материале происходит дополнительно сорбция органических веществ. В качестве высшей водной растительности использована элодея, тростник, камыш, рогоз.

На фигуре 1 приведена замкнутая система водоснабжения населенного пункта с физико-химическими очистными сооружениями канализации, на фигуре 2 - каталитический электрохимический реактор.

Система содержит последовательно соединенные колодцы 1, соединенные с самотечными трубопроводами 2 и коллектором 3. Коллектор 3 соединен с приемной камерой канализационной насосной станции 4, подающей сточную воду к очистным сооружениям. Узел механической очистки включает решетки 5 и песколовку 6. Узел физико-химической очистки включает реагентное хозяйство 7, отстойник с тонкослойными модулями 8, фильтр с зернистой загрузкой 9, компрессор 10, плазмохимический реактор 11 с генератором высоковольтных импульсов, каталитический электрохимический реактор 12. Узел биологической доочистки включает биопруд 13 с компрессором 14. Биопруд 13 состоит из нескольких секций, последняя из которых является ботанической площадкой с высшей водной растительностью. Очищенная вода с помощью насосной станции 15 по коллектору 16 подается в фильтрующие траншеи 17, расположенные на приусадебных участках и газонах населенного пункта. Система обратной промывки фильтров включает промывной насос 18, отстойник промывной воды 19. Осадочная часть песколовки 6 соединена с песковой площадкой 20, отстойников 8 и 19 - со шламонакопителем 21, дренаж которой оборудован дренажным насосом 22.

Каталитический электрохимический реактор 12 содержит распределительную 23 и сборную 24 системы, разделительные сетки 25. Между разделительными сетками расположены гранулированные каталитические материалы с электроотрицательными свойствами 26 и гранулированные фильтрующие материалы с электроположительными свойствами 27, причем материалы чередуются.

Система работает следующим образом. Хозбытовые сточные воды от жилых зданий накапливаются в колодцах 1, поступают в самотечные трубопроводы 2, затем в коллектор 3, накапливаются в приемной камере канализационной насосной станции 4, перекачиваются на очистные сооружения, состоящие из узла механической очистки, узла физико-химической очистки и узла биологической доочистки. Узел механической очистки включает решетку 5 для извлечения крупных механических примесей и песколовку 6, осадок из которой отводится на песковую площадку 20. Узел физико-химической очистки включает следующие устройства. В воду дозируют коагулянт с помощью реагентного хозяйства 7 и отстаивают в отстойнике с тонкослойными модулями 8. Глубокая очистка сточных вод от взвешенных веществ осуществляется фильтрованием в скором фильтре с зернистой минеральной загрузкой 9, в качестве которой может быть использован кварцевый песок или другой известный фильтрующий материал. Затем воду насыщают кислородом с помощью компрессора 10. Очистка сточных вод от растворенных органических веществ происходит в плазмохимическом реакторе 11 и каталитическом электрохимическом реакторе 12. Плазмохимический реактор 11 представляет собой цилиндрическую камеру, в которой расположены два полусферических электрода. На электроды подаются высоковольтные импульсы от генератора высоковольтных импульсов напряжением 100-110 кВ с частотой следования 0,1-0,2 Гц. Под действием высокого напряжения происходят искровые разряды большой энергии, под действием которых в воде образуются окислительные частицы, такие как озон, атомарный кислород, пероксид водорода, радикал ОН. Окислители вступают в реакцию с растворенными органическими веществами, снижая значение БПК и ХПК, а также обеззараживают воду от вирусов и бактерий. Каталитический электрохимический реактор 12 усиливает окислительное действие окислительных частиц. Каталитический электрохимический реактор 12 представляет собой классический скорый фильтр с распределительной 23 и сборной 24 системой, отличающийся от скорых фильтров типом загрузки. В качестве загрузки использованы электроотрицательный каталитический гранулированный материал 26, например алюмомарганцевый катализатор АОК-7541, и электроположительный углеродсодержащий гранулированный материал 27, например активный уголь АГ-3. Электроотрицательный и электроположительный материалы чередуются, разделены сетками 25, создают электрохимические источники тока, под действием которых происходят окислительно-восстановительные реакции. В электроотрицательном материале 26 дополнительно к каталитическим окислительным процессам происходят окислительные реакции, а в электроположительном материале 27 происходит дополнительно сорбция органических веществ. Материалы 26, 27 загружают таким образом, чтобы при обратной промывке каталитического электрохимического реактора происходило разбухание загрузки на 30%. Таким образом, в узле физико-химической очистки происходит извлечение взвешенных веществ, окисление растворенных органических веществ до воды и углекислого газа, обеззараживание сточных вод.

В узле биологической доочистки происходит доочистка воды от оставшихся механических примесей, тяжелых металлов, солей жесткости. Узел биологической доочистки включает биопруд 13 с компрессором 14, подающим воздух в первую секцию биопруда для интенсификации аэробных процессов самоочищения водоемов. Количество секций может быть различным, но не меньше трех, в зависимости от исходного качества сточных вод, определяемого показателями минерализации, жесткости, концентрации тяжелых металлов и биогенных элементов. Последняя секция 15 представляет собой ботаническую площадку, заселенную высшей водной растительностью (элодея, тростник, камыш, рогоз). Извлекать биогенные элементы до ПДК нет необходимости, т.к. очищенная вода используется для почвенного орошения, а азот- и фосфорсодержащие вещества являются удобрениями.

Очищенная вода насосной станцией 16 подается в фильтрующие траншеи 17, расположенные на приусадебных участках и в зеленой зоне населенного пункта. Фильтрующие траншеи выполнены в соответствии с указаниями СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

Промывка фильтров 9 и 12 производится обратным током воды промывным насосом 18. Промывная вода осветляется в отстойнике промывных вод 19, после чего возвращается в «голову» сооружений. Осадок из отстойников 8 и 19 подается в шламонакопитель 21 для обезвоживания и стабилизации. Дренажная вода удаляется насосом 22, подается в «голову» сооружений.

Изобретение позволяет создать источник технической воды и систему почвенного орошения зеленых насаждений, что актуально в условиях дефицита питьевой воды.

Уменьшение затрат электроэнергии по сравнению с прототипом произошло за счет уменьшения частоты следования импульсов и за счет отказа от ламп ультрафиолетового излучения.

Изобретение позволяет уменьшить капитальные затраты на строительство реагентного блока доочистки воды от биогенных элементов, таких как азот- и фосфорсодержащие вещества, необходимых для питания растений при поливе зеленых насаждений. Реагентный блок доочистки, как правило, включает реагентное хозяйство для дозирования коагулянта и зернистые скорые фильтры.

Пример 1. Проводили очистку сточной воды населенного пункта по прототипу и по изобретению. Результаты приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 следует, что при высокой степени обеззараживания получен достаточно высокий эффект очистки сточных вод от взвешенных веществ, БПК5, азота аммонийного и фосфатов. Однако остаточное содержание азота аммонийного выше ПДК водоемов рыбохозяйственного назначения (ПДКрх=0,5 мг/л), фосфатов - также выше (ПДКрх=0,2 мг/л), что указывает на целесообразность использования очищенных вод в системе почвенного орошения зеленых насаждений.

Таблица 1
Загрязняющие вещества Концентрация загрязняющих веществ, мг/л
по прототипу по изобретению
исходная после очистки исходная после очистки
БПК5 186 4,5 186 2,6
Азот аммонийный 44 0,8 44 8,5
Фосфаты 16 1,4 16 13
Общее микробное число 104 отсутствие 104 отсутствие
Взвешенные вещества 260 3 260 3

Пример 2. Проводили опыты по очистке модели сточной воды, содержащей растворенные органические вещества. Модель готовили на воде питьевого качества добавлением молочной сыворотки, содержащей растворенные белки и сахара. Воду пропускали в плазмохимическом реакторе со скоростью 20 м/ч. Импульсы напряжением 100 кВ подавали с частотой следования 0,05-0,5 Гц. Концентрацию растворенного кислорода поддерживали за счет аэрации на уровне 8 мг/л. После плазмохимического реактора воду пропускали в каталитическом реакторе, загруженном промышленным алюмомарганцевым катализатором АОК-7541 (по прототипу), и в каталитическом электрохимическом реакторе, выполненном по изобретению, со скоростью 10 м/ч. Результаты опытов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Показатели
качества
воды
Частота следования импульсов, Гц Концентрация органических веществ, мг/л
по прототипу по изобретению
исходная после очистки исходная после очистки
БПК5 0,05 367 6,4 367 4,1
0,10 367 4,8 367 2,8
0,20 367 4,5 367 2,6
0,50 367 4,4 367 2,5
ХПК 0,05 560 9,8 560 6,3
0,10 560 7,6 560 4,2
0,20 560 7,3 560 3,9
0,50 560 7,1 560 3,5

Из таблицы 2 следует, что создание электрохимических источников в теле каталитического реактора увеличивает эффект очистки сточных вод от растворенных органических загрязнений по сравнению с прототипом.

Оптимальным значением частоты следования импульсов следует считать 0,1-0,2 Гц, так как уменьшение частоты менее 0,1 Гц приводит к ухудшению эффекта очистки, а увеличение частоты более 0,2 Гц практически не изменяет эффект очистки воды, но приводит к увеличению затрат электроэнергии в 2,5 раза.

1. Система водного хозяйства населенного пункта с очистными сооружениями физико-химического типа, включающая отстойник с тонкослойными модулями, скорый фильтр с зернистой загрузкой, плазмохимический реактор с генератором высоковольтных импульсов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит колодцы, соединенные с трубопроводами, коллектором и канализационной насосной станцией, решетки, песколовку, каталитический электрохимический реактор, биопруд с компрессором и ботанической площадкой с высшей водной растительностью, насосную станцию перекачки очищенных вод, коллектор, подающий очищенные воды в фильтрующие траншеи, причем частота следования высоковольтных импульсов равна 0,1-0,2 Гц, а каталитический электрохимический реактор представляет собой классический скорый фильтр с распределительной и сборной системой, в котором в качестве загрузки использованы электроотрицательный каталитический гранулированный материал, например алюмомарганцевый катализатор АОК-7541, и электроположительный углеродсодержащий гранулированный материал, например активный уголь АГ-3, при этом электроотрицательный и электроположительный материалы чередуются, разделены сетками.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве высшей водной растительности использована элодея, тростник, камыш, рогоз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания хозяйственно-бытовых сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод малых населенных пунктов, коттеджных поселков, вахтовых поселков, образовательных и лечебных учреждений, в том числе инфекционных и туберкулезных больниц, а также населенных пунктов, находящихся в зоне вечной мерзлоты.

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к способам многостадийной биологической очистки, и может быть использовано для очистки концентрированных по органическим загрязнениям хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод.
Изобретение относится к охране окружающей среды. .

Изобретение относится к способу очистки сточных вод, содержащих сульфаты и тяжелые металлы. .

Изобретение относится к насыщению различных газовых, жидких, гелеобразных, твердых, в том числе порошкообразных, и смешанных сред ингредиентами, выделяемыми вегетирующими растениями, и может быть использовано для улучшения экологии офисов, жилищ, водоемов, а также в пищевой промышленности, фармацевтике, рыбном и сельском хозяйстве, в том числе для улучшения качества воздуха в помещениях, для приготовления напитков, пищевых продуктов и добавок, лекарств, парфюмерно-косметических продуктов, для ингаляций, приема ванн, повышения устойчивости и продуктивности рыб, других полезных животных и микроорганизмов, а также для приготовления средств обработки растений.
Изобретение относится к способам получения органоминеральных удобрений из осадков сточных вод, получаемых в процессе очистки сточных вод на биологических очистных сооружениях канализации.

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано для обеззараживания бытовых сточных вод биологическим способом. .
Изобретение относится к области очистки концентрированных сточных вод, в частности сточных вод предприятий кондитерской промышленности. .

Изобретение относится к очистке бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод и может быть использовано в небольших населенных пунктах и отдельно расположенных объектах.

Изобретение относится к устройствам биологической очистки хозяйственно-бытовых и близких по составу промышленных сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях
Изобретение относится к области очистки сточных вод аэрацией и может быть использовано при биологической и физико-химической очистке сточных вод или в области промышленного водоснабжения

Изобретение относится к способам биологической очистки бытовых и производственных сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве городов, промышленных комплексов

Изобретение относится к области многоступенчатой обработки воды, в частности к рециркуляционной, и может быть использовано для очистки питьевых вод в быту и пищевой промышленности, а также технических и сточных вод промышленных предприятий

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано для очистки промышленных и бытовых сточных вод от широкого спектра растворенных и взвешенных органических соединений, в том числе в водоемах с большим диапазоном колебаний уровня сточных вод

Изобретение относится к системам очистки сточных вод. Система очистки сточных вод содержит жироуловитель, пневмофлотатор, электрохимический модуль очистки, сорбционный фильтр и биореактор. Жироуловитель содержит железобетонный корпус, выполненный в виде параллелепипеда, имеющего наклонное днище и вертикальные стенки, сверху которых смонтирован съемный настил, который снимается при удалении всплывшей массы. Под верхним настилом на расстоянии не менее 30 см смонтирован съемный нижний настил для проведения профилактических работ или устранения аварийной ситуации в случае залповых выбросов. К одной из вертикальных стенок примыкает бокс для регенерации жироуловителя горячей водой, или паром, или механическим средством, причем противоположно боксу на вертикальной стенке расположен трубопровод для подачи сточных вод, а заборное отверстие для выпуска сточных вод расположено в нижней части корпуса рядом с аварийным клапаном для выпуска стока, при этом на одной из вертикальных стенок и днище корпуса смонтированы вибраторы, выходы которых соединены с блоком управления. Технический результат - повышение надежности работы и улучшение условий эксплуатации в аварийных ситуациях. 5 ил.

Изобретение относится к способам биологической очистки хозяйственно-фекальных сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве при очистке городских и промышленных сточных вод. Способ включает процеживание воды, отстаивание, усреднение ее расхода, обработку сточных вод сообществами гидробионтов от бактерий до зоопланктона, доочистку воды и последующее обеззараживание очищенных стоков. В ступени биореактора многоиловой системы очистки сточных вод воздух подают по программе, составляемой предварительно на основе данных значений показателей: содержание растворенного кислорода, взвесей, pH, Eh, окисляемость и содержание азота аммонийного и нитратного, обновляемых ежедневно. При этом величину Eh среды в ершовой насадке импульсной подачей воздуха в барботеры поддерживают на этапе денитрификации и ведения процесса anammox на уровне +50…+120 мВ, а на этапе завершения нитрификации не ниже +300 мВ. Рециркуляционный поток возврата нитрифицированного стока назначают по соотношению (N-NH4 +)вх/10. Величину pH стока на этапе завершения нитрификации поддерживают не ниже 7. Вынос взвесей из ступени доочистки сточных вод не допускают выше 3 мг/л, а концентрацию N-NH4 + не выше 0,4 мг/л. Изобретение позволяет повысить стабильность работы очистных станций и регламентировать их эксплуатацию. 1 ил.

Изобретение относится к обработке заводских сточных вод. Способ обработки заводских сточных вод, содержащих органические соединения, включает стадию предварительной обработки, на которой сточные воды 11, содержащие органические соединения, подают в бескислородный резервуар 1. В заводские сточные воды 11 добавляют соединения 12, содержащие азот и фосфор, и выполняют анаэробную биологическую обработку. Обработанную воду подают в резервуар 2 анаэробной биологической очистки. На второй стадии обработки воду подают в резервуар 3 аэробной биологической очистки и выгружают обработанную таким образом воду через устройство разделения твердой и жидкой фаз как вторично обработанную воду. На третьей стадии вторично обработанную воду подают в сепаратор 4 мембранного разделения способом обратного осмоса и разделяют вторично обработанную воду на прошедшую через обратноосмотическую мембрану воду 16 и концентрированный способом рассол 17. По меньшей мере часть концентрированного рассола 17 рециркулируют в бескислородный резервуар 1. Изобретение позволяет уменьшить стоимость очистки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к удалению органических и неорганических веществ, которые присутствуют в загрязненных водотоках. Модульная система с изменяемым непрерывным потоком для обработки водотоков выполнена с возможностью проведения обработки загрязненного водотока (СА), который находится или не находится в процессе кислородного обеднения (0), на основе проведения аэробного биологического процесса (1) с как минимум одной станцией аэрации для восстановления уровней кислорода, растворенного в воде (СА), с последующим проведением физико-химического процесса (2), считающегося процессом флотации, включающим стадии добавления флокулирующего или коагулирующего вещества в определенный участок водотока, подвергаемого обработке, с целью агрегирования частиц в суспензии, образования хлопьев большего размера и плотности, которые определяют бассейн флокуляции (F1) ниже по течению водотока (СА), подачи совокупности частиц большего размера и плотности на как минимум одну стадию микроаэрации (M1) с микропузырьками, которая определяет бассейн флотации (Fo1) вдоль водотока (СА), где происходят агломерация, концентрация и уплотнение флотированных материалов; а также обеспечения удаления (R) сконцентрированного флотирующего материала посредством процесса удаления загрязняющих материалов и/или веществ, содержащихся в водотоке, за которым проводится биологический процесс (3) с аэрацией и оксидацией водотока (СА) и повторно - физико-химический процесс (4). Модульная система может быть быстро и легко адаптирована к любому виду водотока, ее легко построить, эксплуатировать и поддерживать в рабочем состоянии в условиях изменения нагрузки загрязнения, уровней оттока и водотока. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к комбинированным устройствам для очистки и обеззараживания сточных вод. Устройство состоит из блока предварительной очистки, содержащего отстойник 2 и фильтр 1, блока коагуляции-флотации, содержащего высоконапорный насос 4, гидродинамический кавитатор 5, расходную емкость коагулянта 6 и флотатор-коагулятор, и блока доочистки и обеззараживания, содержащего фильтр 19 и агрегат ультрафиолетового облучения 20 с ультразвуковым излучателем. Флотатор-коагулятор выполнен в виде корпуса, состоящего из концентрически расположенных круглых в плане обечаек, одна из которых является камерой флотации 15, конической перегородки 11 в верхней части аппарата которой между наружной и внутренней обечайками организованы камера сбора и удаления пены 10, а также емкость сбора, отстоя и накопления очищенной воды 13. Внутри центральной обечайки образована реакционная емкость 9, оснащенная тангенциальным вводом 8 для подачи смешанной с коагулянтом обрабатываемой воды из гидродинамического кавитатора 5. Блок доочистки и обеззараживания оснащен вторым гидродинамическим кавитатором 18, предназначенным для смешивания воды с озоно-воздушной смесью, генерируемой агрегатом ультрафиолетового облучения с ультразвуковым излучателем. Технический результат - повышение эффективности обработки воды при снижении энергопотребления и упрощении конструкции. 1 ил.
Наверх