ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2151748

СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ

СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ

Имя изобретателя: Вологодский государственный технический университет 
(72) Имя изобретателя: Лукьянов В.И.; Тюкин В.Н.; Лукьянов Е.В.; Несговорова Н.Е. 
Имя патентообладателя: Вологодский государственный технический университет
Адрес для переписки: 160008, г.Вологда, ул.Ленина 15, Вологодский государственный технический университет, ПИО
Дата начала действия патента:  1999.05.05

Изобретение относится к станциям очистки сточных вод и технологических растворов и может быть использовано как в очистке сточных вод, так и в других технологических процессах. Станция очистки сточных вод и технологических растворов снабжена решеткой, песколовкой, первичным и вторичным реакторами, тремя эжекторами, двумя сатураторами, промывным, иловыми и двумя повысительными насосами, датчиками давления, запорными клапанами с электромагнитными приводами, датчиками положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и блоком управления с соответствующими связями, позволяющими осуществить очистку сточных вод и технологических растворов, а также регенерацию фильтрующей загрузки фильтра. Технический результат - повышение степени очистки сточных вод и технологических растворов, увеличение скорости прироста биомассы, производительности и экономичности станций очистки.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к станциям очистки сточных вод и технологических растворов и может быть использовано как в очистке сточных вод, так и в других технологических процессах.

Известна станция очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных сооружениях, включающая решетку, песколовку, первичный отстойник, аэротенк, вторичный отстойник, фильтры, установку для хлорирования и контактный резервуар [Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. А. М. Когановский, Н.А. Клименко, Т.Н. Левченко и др. - М.: Химия, 1983, с. 238, рис. IX-I]. Недостатком известной станции очистки сточных вод с доочисткой на фильтровальных сооружениях является низкая степень очистки сточных вод и невысокая производительность станции.

Известна станция очистки сточных вод с доочисткой, выбранная в качестве прототипа, включающая первичный и вторичный отстойники, озонатор, флотатор, дозатор реагента и фильтр [Орлов В.А. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1984, с. 45, рис. 26]. Недостатком известной станции очистки сточных вод с доочисткой является то, что биологическая очистка осуществляется без воздействия озона на процесс микробиологического окисления. Это снижает степень очистки сточных вод, ведет к удорожанию процесса их обработки, к увеличению объема очистной станции и капитальных вложений на ее строительство.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить степень очистки сточных вод и технологических растворов, увеличить скорость прироста биомассы, производительность и экономичность станции очистки.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: станция очистки сточных вод и технологических растворов, содержащая первичный и вторичный отстойники, озонатор, флотатор, дозатор реагента и фильтр, дополнительно снабжена решеткой, песколовкой, первичным и вторичным реактором, тремя эжекторами, двумя сатураторами, промывным, иловым и двумя повысительными насосами, датчиками давления, запорными клапанами с электромагнитными приводами, датчиками положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и блоком управления, причем первый эжектор соединен с напорным патрубком первого повысительного насоса, озонатором и первым сатуратором, второй эжектор соединен с напорным патрубком второго повысительного насоса, атмосферой и вторым сатуратором, третий эжектор соединен со вторым сатуратором, дозатором реагента и напорным флотатором, вход напорного флотатора соединен с напорным патрубком второго повысительного насоса, всасывающие патрубки повысительных насосов соединены с трубопроводами для отвода осветленной воды из вторичного отстойника, всасывающий патрубок илового насоса соединен с иловой трубой вторичного отстойника и первым сатуратором, с которым также соединены первичный и вторичный реакторы, вход первичного реактора соединен с отводящим трубопроводом песколовки и напорным патрубком илового насоса, выход первичного реактора соединен с подводящим трубопроводом первичного отстойника, вход вторичного реактора соединен с отводящим трубопроводом первичного отстойника и напорным патрубком илового насоса, выход вторичного реактора соединен с подводящим трубопроводом вторичного отстойника, выход напорного флотатора соединен с входом фильтра и с всасывающим патрубком промывного насоса, напорный патрубок промывного насоса соединен с подводящим трубопроводом первичного отстойника, а запорные клапаны с электромагнитными приводами, датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и датчики давления соединены с блоком управления.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить степень очистки сточных вод и технологических растворов, увеличить скорость прироста биомассы, производительность и экономичность станции очистки.

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

На чертеже схематически изображена станция очистки сточных вод и технологических растворов.

СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ

Станция очистки сточных вод и технологических растворов включает решетку 1, песколовку 2, первичный реактор 3, первичный отстойник 4, вторичный реактор 5, вторичный отстойник 6, повысительный насос 7, эжектор 8, озонатор 9, сатуратор 10, повысительный насос 11, эжектор 12, сатуратор 13, эжектор 14, дозатор реагента 15, напорный флотатор 16, иловый насос 17, промывной насос 18, фильтр 19, турбины 20 и 21, отражатели 22 и 23, иловые трубы 24 и 25, электрифицированные задвижки 26 - 30, запорные клапаны с электромагнитными приводами 31 - 35, датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 36 - 40, датчики давления 41 и 42, лоток 43, трубопроводы 44 - 64 и блок управления 65.

СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Сточная вода проходит через решетку 1, песколовку 2 и освобождается от крупных загрязнений и минеральных примесей. Затем она поступает в первичный реактор 3, первичный отстойник 4, вторичный реактор 5 и вторичный отстойник 6, заполняя их. После заполнения сточной водой вторичного отстойника 6 включаются в работу электродвигатели повысительных насосов 7 и 11, илового насоса 17, турбин 20 и 21. Из вторичного отстойника 6 осветленная вода по трубопроводу 44 забирается повысительным насосом 7 и по трубопроводу 63 подается в эжектор 8. Из озонатора 9 во всасывающий патрубок эжектора 8 поступает озоно-воздушная смесь и тщательно перемешивается с осветленной водой. После этого смешанный поток поступает в сатуратор 10, где озоно-воздушная смесь под давлением растворяется в осветленной воде. При достижении в сатураторе 10 расчетного давления (информация поступает с манометра) открываются электрифицированные задвижки 26 - 28. Из сатуратора 10 сжатая смесь по трубопроводам 45 и 46 поступает соответственно в первичный реактор 3, во вторичный реактор 5 и по трубопроводу 47 во всасывающий патрубок илового насоса 17. На вход первичного реактора 3 по трубопроводам 48 и 49 поступают соответственно сточная вода, прошедшая механическую очистку, и активный ил, предварительно тщательно смешанный с озоно-воздушной смесью в иловом насосе 17. Благодаря этому, микроорганизмы биоценоза активного ила становятся в несколько раз подвижнее, чем прежде. Это положительно сказывается на окислении органических веществ сточной воды, увеличении скорости прироста биомассы и производительности станции очистки в целом. Из трубопровода 45 струя сжатой смеси выходит с большой скоростью, встречается с отражателем 22, изменяет свое направление и теряет скорость своего движения. При этом из струи в виде мельчайших пузырьков выделяется озоно-воздушная смесь и с помощью турбины 20 тщательно перемешивается со сточной водой и активным илом. При перемешивании сточная вода дополнительно обогащается кислородом атмосферного воздуха. Благодаря этому, в первичном реакторе 3 происходит эффективное окисление сточной воды, после чего она по подводящему трубопроводу 50 поступает в первичный отстойник 4. В первичном отстойнике 4 из сточной воды выпадает осадок, а осветленная вода по отводящему трубопроводу 51 поступает на вход вторичного реактора 5. Сюда же по трубопроводу 52 поступает активный ил. Осадок из первичного отстойника 4 самотеком через иловую трубу 24 периодически удаляется для дальнейшей его обработки. Во вторичном реакторе 5 сточная вода подвергается аналогичной обработке, как и в первичном реакторе 3, то есть также сверху из трубопровода 46 выходит струя сжатой смеси с большой скоростью, встречается с отражателем 23, изменяет свое направление и теряет скорость своего движения. Выделяющиеся при этом мельчайшие пузырьки озоно-воздушной смеси с помощью турбины 21 тщательно перемешиваются со сточной водой и активным илом. После биологической очистки сточной воды во вторичном реакторе 5 она по подводящему трубопроводу 53 поступает во вторичный отстойник 6. Во вторичном отстойнике 6 сточная вода окончательно отстаивается и осветляется. Выделившийся при этом активный ил через иловую трубу 25 поступает во всасывающий патрубок илового насоса 17, а избыточная его часть периодически удаляется так же, как и из первичного отстойника 4. Осветленная сточная вода по трубопроводу 54 забирается из вторичного отстойника 6 повысительным насосом 11 и по трубопроводу 55 подается в эжектор 12. В эжекторе 12 происходит подсасывание атмосферного воздуха, тщательное перемешивание его с осветленной сточной водой, после чего образовавшаяся смесь направляется в сатуратор 13, где воздух под давлением растворяется в осветленной воде. При достижении в сатураторе 13 расчетного давления (информация поступает с манометра) открываются электрифицированные задвижки 29 и 30. Из сатуратора 13 сжатая смесь поступает в эжектор 14. Во всасывающий патрубок эжектора 14 дозатором реагента 15 подается реагент (коагулянт, активированный уголь и др.), который тщательно перемешивается со сточной водой и вступает с ней в химическую реакцию. Образовавшаяся смесь по трубопроводу 56 сверху поступает в напорный флотатор 16, а снизу на вход напорного флотатора 16 по трубопроводу 64 от повысительного насоса 11 поступает осветленная вода. При встречном движении оба эти потока тщательно перемешиваются, освободившиеся при этом мельчайшие пузырьки воздуха флотируют коагулированные загрязнения, которые затем скребком (на фигуре условно не показан) сдвигаются в лоток 43 и по трубопроводу 57 отводятся для дальнейшей обработки. Очищенная вода из напорного флотатора 16 по трубопроводам 58 и 59 через открытые запорные клапаны с электромагнитными приводами 31 и 33 поступает на вход фильтра 19, например, с плавающей фильтрующей загрузкой, фильтруется и по трубопроводу 60 через открытый запорный клапан с электромагнитным приводом 34 поступает либо для повторного использования, либо в открытый водоем.

При работе фильтр 19 засоряется, его гидравлическое сопротивление увеличивается. При увеличении гидравлического сопротивления до предельной величины верхний датчик уровня воды в надфильтровом пространстве (не показан) подает сигнал на блок управления 65 и фильтр 19 переводится в режим регенерации фильтрующей загрузки. По команде с блока управления 65 запорные клапаны с электромагнитными приводами 31 и 34 закрываются, а запорный клапан с электромагнитным приводом 32 открывается для подачи воды из напорного флотатора 16 в другой фильтр, подобный фильтру 19. При разрешающих сигналах от датчиков положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 36, 37 и 39 включается в работу электродвигатель промывного насоса 18. Когда промывной насос 18 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 42 на блок управления 65 поступает сигнал на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 35. Запорный клапан с электромагнитным приводом 35 открывается и при разрешающем сигнале от датчика положения 40 запорный клапан с электромагнитным приводом 33 закрывается. При разрешающем сигнале от датчика положения 38 промывной насос 18 по трубопроводу 62 откачивает воду из вакуумированной полости трубопровода 61 в первичный отстойник 4. Абсолютное давление в вакуумированной полости трубопровода 61 при этом снижается и при достижении расчетного минимального значения Pmin датчик давления 41 на блок управления 65 подает сигнал на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 33. При разрешающем сигнале от датчика положения 38 запорный клапан с электромагнитным приводом 33 открывается и из фильтра 19 под действием разности абсолютных давлений на свободную поверхность жидкости в фильтре 19 и в вакуумированной полости трубопровода 61 к промывному насосу 18 устремляется вода. Промывной насос 18 откачивает ее в первичный отстойник 4, абсолютное давление в вакуумированной полости трубопровода 61 при этом повышается. При достижении абсолютного давления в вакуумированной полости трубопровода 61 расчетного максимального значения Pmax датчик давления 41 на блок управления 65 подает сигнал на закрывание запорного клапана с электромагнитным приводом 33. При разрешающем сигнале от датчика положения 38 запорный клапан с электромагнитным приводом 33 закрывается, в результате чего в фильтре 19 формируются поочередно волны упругого сжатия и растяжения воды. Под действием волн упругой деформации воды гранулы фильтрующей загрузки быстро освобождаются от загрязнений. Как только абсолютное давление в вакуумированной полости трубопровода 61 вновь снизится до Pmin, датчик давления 41 вновь подает сигнал на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 33 и процесс регенерации фильтрующей загрузки фильтра 19 продолжается до тех пор, пока уровень воды в надфильтровом пространстве не снизится до расчетной величины и на блок управления 65 не поступит сигнал от датчика нижнего уровня воды в надфильтровом пространстве (не показан) на прекращение регенерации фильтрующей загрузки фильтра 19. По этому сигналу блок управления 65 переводит фильтр 19 в режим фильтрования воды, в соответствии с которым электродвигатель промывного насоса 19 отключается, запорные клапаны с электромагнитными приводами 31, 33 и 34 открываются, а запорные клапаны с электромагнитными приводами 32 и 35 закрываются. Процесс фильтрования воды фильтром 19 возобновляется.

Таким образом, в предлагаемой станции очистки сточных вод и технологических растворов озон дифференцировано вводится в первичный и вторичный реакторы и в активный циркуляционный ил, а флотационная обработка воды ведется с использованием атмосферного воздуха. Это позволяет получить экономический эффект за счет повышения степени очистки сточных вод и технологических растворов, увеличения скорости прироста биомассы, производительности и экономичности станции очистки, а также за счет снижения объема станции очистки и капитальных вложений на ее строительство.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Станция очистки сточных вод и технологических растворов, содержащая первичный и вторичный отстойники, озонатор, флотатор, дозатор реагента и фильтр, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена решеткой, песколовкой, первичным и вторичным реакторами, тремя эжекторами, двумя сатураторами, промывным, иловым и двумя повысительными насосами, датчиками давления, запорными клапанами с электромагнитными приводами, датчиками положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и блоком управления, причем первый эжектор соединен с напорным патрубком первого повысительного насоса, озонатором и первым сатуратором, второй эжектор соединен с напорным патрубком второго повысительного насоса, атмосферой и вторым сатуратором, третий эжектор соединен со вторым сатуратором, дозатором реагента и напорным флотатором, вход напорного флотатора соединен с напорным патрубком второго повысительного насоса, всасывающие патрубки повысительных насосов соединены с трубопроводами для отвода осветленной воды из вторичного отстойника, всасывающий патрубок илового насоса соединен с иловой трубой вторичного отстойника и первым сатуратором, с которым также соединены первичный и вторичный реакторы, вход первичного реактора соединен с отводящим трубопроводом песколовки и напорным патрубком илового насоса, выход первичного реактора соединен с подводящим трубопроводом первичного отстойника, вход вторичного реактора соединен с отводящим трубопроводом первичного отстойника и напорным патрубком илового насоса, выход вторичного реактора соединен с подводящим трубопроводом вторичного отстойника, выход напорного флотатора соединен с входом фильтра и с всасывающим патрубком промывного насоса, напорный патрубок промывного насоса соединен с подводящим трубопроводом первичного отстойника, а запорные клапаны с электромагнитными приводами, датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и датчики давления соединены с блоком управления.

Версия для печати
Дата публикации 26.02.2007гг


вверх