ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2199493

СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Имя изобретателя: Лукьянов В.И.; Лукьянов Е.В. 
Имя патентообладателя: Вологодский государственный технический университет
Адрес для переписки: 160008, г.Вологда, ул. Ленина, 15, ВоГТУ, ПИО
Дата начала действия патента: 2001.01.09 

Изобретение относится к станциям глубокой очистки сточных вод с изменяющимися во времени входными характеристиками и содержащим в своем составе преимущественно трудноокисляемые вещества, болезнетворные (патогенные) бактерии и вирусы. Станция глубокой очистки сточных вод, включающая соединенные между собой посредством трубопроводов решетку, песколовку, реактор, отстойник, повысительный насос, озонатор, эжектор, сатуратор, флотатор, дозатор реагента, фильтр, промывной насос, электрифицированные задвижки, датчики давления и блок управления, дополнительно содержит бактерицидную установку, резервуар-накопитель промывной воды, кран с поплавковым приводом, гидромониторную систему промывки фильтра, два концентратомера остаточного растворенного озона в воде, два задающих устройства, два сравнивающих устройства, два следящих привода, два вентиля, датчики положения электрифицированных задвижек. Песколовка выполнена аэрируемой. Флотатор содержит камеру смешения и камеру флокуляции. Фильтр размещен под острым углом к горизонту. Технический результат: повышение эффективности очистки сточных вод при изменяющихся во времени входных характеристиках и содержащих в своем составе трудноокисляемые вещества, болезнетворные бактерии и вирусы, а также экологической безопасности станции очистки.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к станциям глубокой очистки сточных вод с изменяющимися во времени входными характеристиками и содержащих в своем составе преимущественно трудноокисляемые вещества, болезнетворные /патогенные/ бактерии и вирусы.

Известна станция очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных сооружениях, включающая решетку, песколовку, песковую площадку, отстойник, аэротенк, фильтр, резервуар-накопитель промывной воды и промывной насос [Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении /А.М. Когановский, Н. А. Клименко, Т.М. Лезченко и др. - М.: Химия, 1983, с. 238, рис. IХ-1].

Недостатками известной станции очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных сооружениях являются низкая эффективность очистки сточных вод, особенно при изменяющихся во времени характеристиках входного потока жидкости, и недостаточная экологическая безопасность станции очистки.

Известна станция очистки сточных вод, выбранная в качестве прототипа, включающая последовательно соединенные между собой посредством трубопроводов отстойник, флотатор, камеру смешения, камеру флокуляции, фильтр, озонатор, соединенный с помощью трубопровода с флотатором, дозатор реагента, соединенный с помощью трубопровода с камерой смешения, и пеноотделитель, соединенный с помощью трубопроводов с отстойником [Орлов В.А. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1984, с. 45, рис. 26].

Недостатками известной станции очисткисточных вод являются недостаточная эффективность очистки сточных вод, особенно при изменяющихся во времени характеристиках входного потока жидкости, и недостаточная экологическая безопасность станции очистки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить эффективность очистки сточных вод при изменяющихся во времени входных характеристиках и содержащих в своем составе трудноокисляемые вещества, болезнетворные бактерии и вирусы, а также экологическую безопасность станции очистки.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: станция глубокой очистки сточных вод, включающая последовательно соединенные между собой посредством трубопроводов отстойник, флотатор, камеру смешения, камеру флокуляции, фильтр, озонатор, соединенный с помощью трубопровода с флотатором, дозатор реагента, соединенный с помощью трубопровода с камерой смешения, и пеноотделитель, соединенный с помощью трубопровода с отстойником, дополнительно содержит решетку, аэрируемую песколовку, реактор, повысительный насос, эжектор, сатуратор, бактерицидную установку, резервуар-накопитель промывной воды, кран с поплавковым приводом, промывной насос, гидромониторную систему промывки фильтра, два концентратомера остаточного растворенного озона в воде, два задающих устройства, два сравнивающих устройства, два следящих привода, два вентиля, датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и блок управления, причем фильтр размещен под острым углом к горизонту, вход аэрируемой песколовки соединен с выходом решетки, выход аэрируемой песколовки соединен со входом реактора, выход реактора соединен с подводящим трубопроводом отстойника, всасывающий патрубок повысительного насоса соединен с отстойником, напорный патрубок повысительного насоса соединен со входным патрубком эжектора, выход озонатора соединен с воздухораспределителем аэрируемой песколовки, со входом реактора и со всасывающим патрубком эжектора, выходной патрубок эжектора соединен с сатуратором, реакционная зона флотатора соединена с сатуратором и дозатором реагента, выход флотатора соединен со входом фильтра, выход фильтра соединен с напорным патрубком промывного насоса, с гидромониторной системой промывки фильтра и через бактерицидную установку - с объектом использования очищенной сточной воды, всасывающий патрубок промывного насоса соединен с резервуаром-накопителем промывной воды, кран с поплавковым приводом соединен с трубопроводом очищенной сточной воды и резервуаром-накопителем промывной воды, первый концентратомер остаточного растворенного озона в сточной воде установлен на подводящем трубопроводе отстойника и соединен с блоком управления и вычитающим входом первого сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с первым задающим устройством, выход первого сравнивающего устройства соединен со входом первого следящего привода, выход первого следящего привода соединен с запорно-регулирующим органом первого вентиля, второй концентратомер остаточного растворенного озона в сточной воде установлен на выходе фильтра и соединен с блоком управления и вычитающим входом второго сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен со вторым задающим устройством, выход второго сравнивающего устройства соединен со входом второго следящего привода, выход второго следящего привода соединен с запорно-регулирующим органом второго вентиля, а датчики давления, электрифицированные задвижки и датчики положения электрифицированных задвижек соединены с блоком управления.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить эффективность очистки сточных вод при изменяющихся во времени входных характеристиках и содержащих в своем составе трудноокисляемые вещества, болезнетворные бактерии и вирусы, а также экологическую безопасность станции очистки.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

При проведении дополнительного поиска известных решений не были выявлены признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемой станции глубокой очистки сточных вод. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательный уровень".

На чертеже схематически изображена станция глубокой очистки сточных вод.

Станция глубокой очистки сточных вод содержит решетку 1, аэрируемую песколовку 2, реактор 3, отстойник 4, озонатор 5, повысительный насос 6, эжектор 7, сатуратор 8, напорный флотатор 9, дозатор реагента 10, фильтр 11, удерживающие решетки 12 и 13, бактерицидную установку 14, первый концентратомер остаточного растворенного озона в сточной воде 15, первое задающее устройство 16, первое сравнивающее устройство 17, первый следящий привод 18, первый вентиль 19, второй концентратомер остаточного растворенного озона в сточной воде 20, второе задающее устройство 21, второе сравнивающее устройство 22, второй следящий привод 23, второй вентиль 24, промывной насос 25, резервуар-накопитель промывной воды 26, кран с поплавковым приводом 27, датчики давления 28-32, электрифицированные задвижки 33-42, датчики положения электрифицированных задвижек 43-52, лоток для сбора пены 53, гидромониторную систему промывки фильтра 54, иловую трубу 55, трубопроводы 56-68 и блок управления 69.

СТАНЦИЯ ГЛУБОКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Сточная вода проходит через решетку 1, освобождается от крупных включений и поступает на вход аэрируемой песколовки 2. Открывается электрифицированная задвижка 33, и при разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 43 сточная вода, пройдя через аэрируемую песколовку 2, по трубопроводу 58 поступает снизу на вход реактора 3. Открывается электрифицированная задвижка 34, а первый следящий привод 18 открывает первый вентиль 19. При разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 44 от озонатора 5 по трубопроводам 56 и 59 поступает озонированный воздух соответственно в воздухораспределитель аэрируемой песколовки 2 /на чертеже он условно не показан/ и в реактор 3 сверху. В аэрируемой песколовке 2, благодаря постоянной скорости движения сточной воды, обеспечивается непрерывное поддержание во взвешенном состоянии органических загрязнений, что положительно сказывается на химическом взаимодействии озона с загрязнениями. Под действием озонированного воздуха происходит быстрое и качественное отделение органических загрязнений от песка, который выпадает в осадок, а затем по трубопроводу 57 удаляется из аэрируемой песколовки 2. В реакторе 3 сточная вода тщательно перемешивается с озонированным воздухом, озон интенсивно потребляется в связи с активным окислением органических веществ, концентрация растворенного озона в сточной воде увеличивается. Обработанная в реакторе 3 сточная вода по трубопроводу 60 поступает в отстойник 4. В отстойнике 4 интенсивно протекают два процесса: биологическое окисление органических веществ и осветление очищенной сточной воды. Образующийся в отстойнике 4 осадок посредством иловой трубы 55 и трубопровода 68 отводится на утилизацию. Первый концентратомер остаточного растворенного озона в сточной воде 15 фиксирует концентрацию остаточного растворенного озона в сточной воде в трубопроводе 60 и в виде электрического сигнала передает ее на вычитающий вход первого сравнивающего устройства 17, суммирующий вход которого соединен с первым задающим устройством 16. На первом задающем устройстве 16 устанавливается определенная величина концентрации остаточного растворенного озона в сточной воде, при которой достигается наибольшая активность микроорганизмов. Первый следящий привод 18, с входом которого соединен выход первого сравнивающего устройства 17, будет воздействовать на запорно-регулирующий орган первого вентиля 19 до тех пор, пока не наступит равенство величин: концентрации растворенного озона в сточной воде в трубопроводе 60 и установленном ее значении на первом задающем устройстве 16. Таким образом, автоматически поддерживается требуемый расход озонированного воздуха, необходимого для эффективного окисления органических примесей сточной воды. Это особенно важно в условиях, когда входные характеристики потока сточной воды изменяются во времени.

По истечении заданного на пульте блока управления 69 времени включается в работу электродвигатель повысительного насоса 6. Когда повысительный насос 6 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 28 на блок управления 69 поступает сигнал, по которому открывается электрифицированная задвижка 35, а второй следящий привод 23 открывает второй вентиль 24. При разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 45 повысительный насос 6 забирает осветленную сточную воду из отстойника 4 и подает ее во входной патрубок эжектора 7, всасывающий патрубок, которого соединен с озонатором 5. Эжектор 7 подсасывает озонированный воздух и смешивает его с осветленной сточной водой. Образовавшаяся смесь поступает в сатуратор 8 и сжимается. Под действием давления озонированный воздух в сатураторе 8 растворяется в осветленной сточной воде. В эжекторе 7 газообразный озон атакует наиболее крупные трудноокисляемые взвешенные вещества, а в сатураторе 8 растворенный озон активно воздействует на растворенные в сточной воде загрязнения. Когда давление в сатураторе 8 достигает расчетной величины, от датчика давления 29 на блок управления 69 поступает сигнал, по которому электрифицированные задвижки 38-39 открываются, и при разрешающих сигналах от датчиков положения электрифицированных задвижек 46-49 сжатая смесь по трубопроводу 61 из сатуратора 8 поступает в напорный флотатор 9 сверху, а снизу от дозатора реагента 10 по трубопроводу 62 поступает реагент /коагулянт, активированный уголь и др./, который тщательно перемешивается с осветленной сточной водой и вступает с ней в химическую реакцию. Скорость сжатой смеси резко снижается, а освободившийся газ в виде мельчайших пузырьков флотирует загрязнения сточной воды. Эти загрязнения в виде пены скребком /он на чертеже условно не показан/ сдвигаются в лоток для сбора пены 53 и по трубопроводу 67 удаляются из напорного флотатора 9 для дальнейшей обработки или утилизации. Обработанная в напорном флотаторе 9 сточная вода по трубопроводу 63 поступает во входной патрубок фильтра 11, например, с плавающей фильтрующей загрузкой, размещенной между удерживающими решетками 12 и 13, проходит через фильтрующую загрузку и, освободившись от загрязнений, по трубопроводу 64 поступает на бактерицидную установку 14, где она подвергается обеззараживанию с помощью ультрафиолетового излучения. После этого очищенная вода по трубопроводу 65 поступает потребителю для повторного использования или сбрасывается в открытый водоем. На трубопроводе 64 установлен второй концентратомер остаточного растворенного озона в сточной воде 20, который фиксирует концентрацию остаточного растворенного озона в сточной воде в трубопроводе 64 и в виде электрического сигнала передает ее на вычитающий вход второго сравнивающего устройства 22, суммирующий вход которого соединен со вторым задающим устройством 21. На втором задающем устройстве 21 устанавливается определенная величина концентрации остаточного растворенного озона в очищенной сточной воде, обусловленная, например, бактерицидным эффектом. Второй следящий привод 23, со входом которого соединен выход второго сравнивающего устройства 22, будет воздействовать на запорно-регулирующий орган второго вентиля 24 до тех пор, пока не наступит равенство величин: концентрации растворенного озона в очищенной сточной воде в трубопроводе 84 и установленном ее значении на втором задающем устройстве 21. Таким образом, автоматически поддерживается расход озона, необходимый как для эффективного доокисления трудноокисляемых примесей в сточной воде в напорном флотаторе 9, так и для минимально необходимого содержания растворенного озона в очищенной сточной воде перед ее повторным использованием или перед выпуском ее в водоем.

При эксплуатации станции глубокой очистки сточных вод возможны перебои в подаче озонированного воздуха. Если первый 15 и /или/ второй 20 концентратомеры остаточного растворенного озона в воде зафиксируют его отсутствие, то через определенную выдержку времени, которая устанавливается на пульте блока управления 69, по сигналу с блока управления 69 закрываются электрифицированные задвижки 33-42, первый 18 и второй 23 следящие приводы закрывают соответственно первый 19 и второй 24 вентили, и при разрешающих сигналах от датчиков положения электрифицированных задвижек 43-52 станция очистки прекращает свою работу.

При работе фильтр 11 засоряется, его гидравлическое сопротивление увеличивается, а вместе с тем увеличивается и разность давлений, в точках присоединения датчиков давлений 30 и 31. При достижении этой разности заданной величины блок управления 69 переводит станцию глубокой очистки сточных вод в режим регенерации плавающей фильтрующей загрузки фильтра 11. По команде с блока управления 69 электрифицированные задвижки 33-39 закрываются, а электрифицированные задвижки 41 и 42 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения электрифицированных задвижек 43-49, 51 и 52 запускается в работу электродвигатель промывного насоса 25. Когда промывной насос 25 выйдет на нормальный режим работы, датчик давления 32 на блок управления 69 подает сигнал на открывание электрифицированной задвижки 40. Электрифицированная задвижка 40 открывается, и при разрешающем сигнале от датчика положения электрифицированной задвижки 50 промывной насос 25 забирает воду из резервуара-накопителя промывной воды 26 и подает ее в выходной патрубок фильтра 11, а также в гидромониторную систему его промывки 54. Под действием перекрестных струй воды плавающая фильтрующая загрузка фильтра 11 интенсивно перевешивается, загрязнения быстро оттираются от зерен загрузки, загрязненная вода по трубопроводу 66 отводится, например, на иловые площадки. По истечении заданного на пульте блока управления 69 времени промывной насос 25 выключается, электрифицированное задвижки 33-39 открываются, первый 18 и второй 23 следящие приводы открывают первый 19 и второй 24 вентили, а электрифицированные задвижки 40-42 закрываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения электрифицированных задвижек 43-52 повысительный насос 6 забирает осветленную сточную воду из отстойника 4, подает ее во входной патрубок эжектора 7, и процесс очистки сточной воды продолжается. Пополнение израсходованного запаса промывной воды в резервуаре-накопителе промывной воды 26 производится через кран с поплавковым приводом 27.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить экономический эффект за счет рационального использования озона для эффективной очистки сточных вод с изменяющимися во времени входными характеристиками и содержащих в своем составе трудноокисляемые вещества, болезнетворные бактерии и вирусы, а также за счет высокого качества очищенной сточной воды и экологической безопасности станции очистки.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Станция глубокой очистки сточных вод, включающая соединенные между собой посредством трубопроводов решетку, песколовку, реактор, отстойник, повысительный насос, озонатор, эжектор, сатуратор, флотатор, дозатор реагента, фильтр, промывной насос, электрифицированные задвижки, датчики давления и блок управления, причем вход песколовки соединен с выходом решетки, выход песколовки со входом в реактор, выход реактора соединен с подводящим трубопроводом отстойника, который в свою очередь соединен с всасывающим патрубком повысительного насоса, напорный патрубок повысительного насоса и выход озонатора соединены соответственно с входным и всасывающим патрубком эжектора, выходной патрубок эжектора соединен с сатуратором, реакционная зона флотатора соединена с сатуратором и дозатором реагента, выход флотатора соединен со входом фильтра, выход фильтра соединен с напорным патрубком промывного насоса, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бактерицидную установку, резервуар-накопитель промывной воды, кран с поплавковым приводом, гидромониторную систему промывки фильтра, два концентратомера остаточного растворенного озона в воде, два задающих устройства, два сравнивающих устройства, два следящих привода, два вентиля, датчики положения электрифицированных задвижек, при этом песколовка выполнена аэрируемой, флотатор содержит камеру смешения, камеру флокуляции, фильтр размещен под острым углом к горизонту, выход озонатора соединен с воздухораспределителем песколовки и со входом реактора, выход фильтра соединен с гидромониторной системой промывки фильтра и через бактерицидную установку с объектом использования очищенной сточной воды, всасывающий патрубок промывного насоса соединен с резервуаром-накопителем промывной воды, кран с поплавковым приводом соединен с трубопроводом очищенной сточной воды и резервуаром-накопителем промывной воды, первый концентратомер остаточного растворенного озона в воде установлен на подводящем трубопроводе отстойника и соединен с блоком управления и вычитающим входом первого сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с первым задающим устройством, выход первого сравнивающего устройства соединен со входом первого следящего привода, выход первого следящего привода соединен с запорно-регулирующим органом первого вентиля, второй концентратомер остаточного растворенного озона в сточной воде установлен на выходе фильтра и соединен с блоком управления и вычитающим входом второго сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен со вторым задающим устройством, выход второго сравнивающего устройства соединен со входом второго следящего привода, выход второго следящего привода соединен с запорно-регулирующим органом второго вентиля, а датчики положения электрифицированных задвижек соединены с блоком управления.

Версия для печати
Дата публикации 26.02.2007гг


вверх