ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2111179

УСТАНОВКА АНАЭРОБНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

УСТАНОВКА АНАЭРОБНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Имя изобретателя: Журавлева И.В., Бабкин В.Ф., Журавлев В.Д.
Имя патентообладателя: Воронежская государственная архитектурно-строительная академия
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 26.05.1997

Установка предназначена для использования в очистных сооружениях и решает задачу ускорения биохимических процессов и снижения эксплуатационных и капительных затрат. Установка содержит последовательно соединенные между собой емкость кислого сбраживания и емкости щелочного дображивания, коагулятор в виде емкости, соосно размещенной в сгустителе, аэратор в виде циклонной насадки и приспособление для механического обезвоживания. Трубопровод подачи сырого осадка и ила соединен с резервуаром - накопителем. Резервуар размещен в наружном резервуаре для водяного подогрева осадка. Резервуар соединен трубопроводом с емкостью кислого брожения, которая снабжена автоклавом подачи питательного субстрата. Емкости сбраживания снабжены системой рециркуляции осадка, биогаза и отвода избыточной иловой воды.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемое изобретение относится к анаэробной обработке осадка и избыточного ила сточных вод города и промышленных предприятий.

Известна установка анаэробной стабилизации осадка сточных вод, содержащая метантенк, аэратор, сгуститель, коагулятор (см. Яковлев С.В. и др. Канализация. - М.: Стройиздат, 1976, стр. 298, рис. 4.63).

Однако стабилизация избыточного ила происходит довольно продолжительное время из-за трудностей создания оптимальных параметров для кислотных и щелочных фаз брожения.

Наиболее близким по совокупности признаков является установка анаэробной стабилизации осадка сточных вод (см. авт. свид. СССР N 1576498, C 02 F 3/28, 1990), содержащая метантенк с емкостью сбраживания осадка, коагулятор, сгуститель стабилизированного осадка с лотком для отвода осветленной иловой воды, аэратор и систему трубопроводов для подачи сырого осадка, активного ила, стабилизированного осадка и избыточного биогаза из верхней части емкости.

В известной установке кислое и щелочное сбраживание осадка происходит в одной емкости и поэтому не создаются оптимальные условия для кислой и щелочной фаз сбраживания, низкая скорость биохимических процессов, все это приводит к длительному времени обработки осадка. Известная установка занимает значительные производственные площади из-за раздельного размещения аэратора, сгустителя и коагулятора, требует дополнительных промежуточных емкостей, систем трубопроводов с насосами.

Задачей изобретения является ускорение биохимических процессов обработки осадка путем создания оптимальных условий для кислого и щелочного сбраживания, перемешивания сбраживаемого осадка и активизации процесса сбраживания на каждой стадии сбраживания осадка, а также на последующих стадиях обработки осадка.

Для достижения этого технического результата в установке анаэробной стабилизации осадков сточных вод, содержащей метантенк с емкостью сбраживания осадка, коагулятор, сгуститель стабилизированного осадка с лотком для отвода осветленной иловой воды, аэратор и систему трубопроводов для подачи сырого осадка, активного ила, стабилизированного осадка и избыточного биогаза в верхней части емкости, а также устройство нагрева сбраживаемого осадка.

Отличительными признаками является то, что метантенк выполнен в виде последовательно соединенных между собой посредством подающих трубопроводов емкостей сбраживания, первая из которых со стороны подачи сырого осадка выполнена для кислого сбраживания, а все последующие - для щелочного брожения, и снабжен патрубком, сообщающим подающий трубопровод между емкостями кислого и щелочного сбраживания с резервуаром с негашеной известью, при этом каждая емкость сбраживания снабжена насосно-трубопроводной системой для отбора сбраживаемого в ее полости части осадка и подачи его в подающий трубопровод этой же емкости, а трубопровод отвода избыточного биогаза каждой емкости сообщен через компрессор с нижней частью этой же емкости, причем емкость для кислого сбраживания снабжена автоклавом, сообщенным своим выходом с ее полостью и подающими трубопроводами, а входом - со сгустителем, в полости которого соосно установлен снабженный лопастной мешалкой коагулятор в виде конической емкости с донным отверстием и боковыми перепускными окнами, над которыми смонтированы направляющие обечайки, а под ними - отражательные экраны, при этом в верхней части упомянутой конической емкости размещен аэратор в виде циклонной насадки, сообщенный с нижней частью сгустителя, резервуаром с коагулирующим веществом, атмосферным воздухом и трубопроводом подачи осадка.

Выполнение метантенка в установке анаэробной стабилизации осадков сточных вод в виде емкости для кислого сбраживания и последовательно с ней соединенных емкостей щелочного брожения с введением в осадок, поступающий из емкости кислого сбраживания в емкость щелочного брожения, негашеной извести, а также оснащение каждой емкости системой отбора части сбраживаемого осадка и подачи его в поступающий в эту емкость осадок, тем самым осеменяя поступающий на брожение осадок микрофлорой из емкости, приводит к ускорению биохимических процессов. Оснащение каждой емкости системой рециркуляции биогаза из верхней части емкости в нижнюю обеспечивает перемешивание сбраживаемого осадка, вызывающее также ускорение биохимических процессов и увеличение отвода образующегося биогаза.

Предлагаемая установка анаэробной стабилизации сточных вод иллюстрируется чертежом, где изображена схема установки, общий вид.

Чертеж установки анаэробной стабилизации сточных вод

Установка содержит метантенк в виде последовательно соединенных между собой емкости 1 кислого сбраживания и емкости 2 и 3 щелочного сбраживания, коагулятор в виде емкости 4, соосно размещенной в сгустителе 6, аэратор в виде циклонной насадки 6 и приспособление 7 для механического обезвоживания осадка.

Трубопровод 8 сырого осадка и ила соединен с резервуаром 9 - накопителем. Резервуар 9 размещен в наружном резервуаре 10 для водяного подогрева осадка.

Резервуар 9 соединен подающим трубопроводом 11 с емкостью 1 кислого сбраживания. Верхняя часть емкости 1 снабжена патрубком 12, соединенным с компрессором 13 подачи биогаза в нижнюю часть емкости 1 через трубопровод 14.

Трубопровод 14 снабжен патрубком 15 для отвода избытка биогаза на утилизацию и трубопроводом 16 для подачи биогаза в подающий трубопровод 11.

Внутри емкости 1 размещен автоклав 17, нижняя часть которого снабжена трубопроводом 18 подачи пара и трубопроводом 19 подачи стабилизированного осадка из сгустителя 5 посредством насоса 20.

Выход автоклава 17 соединен трубопроводом 21 подачи питательного субстрата с емкостью 1 через трубку 22, а также в трубопровод 23 подачи осадка из емкости 1 в емкость 2 посредством трубопровода 24 и в трубопровод 11 посредством трубопровода 25, снабженного насосом 26.

Трубопровод 21 соединен также с трубопроводом 27 подачи осадка из емкости 2 в емкость 3 и трубопроводом 23 подачи осадка из емкости 1 в емкость 2 через трубопровод 29, снабженный насосом 30.

Верхняя часть емкости 2 снабжена патрубком 31, соединенным с компрессором 32 подачи биогаза в нижнюю часть емкости 2 через трубопровод 33. Трубопровод 33 снабжен патрубком 34 для отвода избытка биогаза на утилизацию и трубопроводом 35 для подачи биогаза в трубопровод 23. Емкость 2 снабжена также трубопроводом 36 для отвода избытка иловой воды из ее верхней части.

Верхняя часть емкости 3 снабжена патрубком 37, соединенным с компрессором 38 подачи биогаза в нижнюю часть емкости 3 через трубопровод 39.

Трубопровод 39 снабжен патрубком 40 для отвода избытка биогаза на утилизацию и трубопроводом 41 для подачи биогаза в трубопровод 27.

Емкость 3 снабжена также трубопроводом 42 для отвода избытка иловой воды из ее верхней части и трубопроводом 43 для отвода ила на циклонную насадку 6. Трубопровод 43 снабжен трубопроводом 44 для соединения с насосом 45, а насос - трубопроводом 46 для соединения с трубопроводом 27 подачи осадка в емкость 3.

Подающий из емкости 1 в емкость 2 трубопровод 23 соединен патрубком 47 с резервуаром 48 с негашеной известью.

Циклонная насадка 6, установленная в верхней части емкости 4, снабжена также трубопроводом 49 подачи осадка из сгустителя 5 через насос 20.

Насос снабжен заборным патрубком 50.

Циклонная насадка 6 кроме того соединена патрубком 51 с емкостью 52 с коагулирующим веществом.

В емкости 4 установлена лопастная мешалка 53 с электроприводом 54. Нижняя часть емкости 4 выполнена конической и снабжена донным отверстием 55, боковыми перепускными окнами 56, над которыми смонтированы направляющие обечайки 57, а под ними - отражательные экраны 58.

Сгуститель 5 снабжен в верхней части лотком 59 для отвода осветленной иловой воды, соединенным посредством трубопровода 60 с трубопроводом 61 отвода фугата из установки 7 механического обезвоживания. Под установкой 7 размещен бункер 62 обезвоженного осадка.

Трубопровод 19 соединен с установкой 7.

Бункер 62 снабжен патрубком 63 для отвода осадка.

Патрубок 18 подсоединен к паропроводу 64.

Установка работает следующим образом.

Сырой осадок и ил по трубопроводу 8 подают в резервуар-накопитель 9, где производится их нагрев горячей водой от паропровода 64. Далее осадок и ил по трубопроводу 11 подаются в емкость 1 кислого сбраживания. Образующийся при этом биогаз по патрубку 12 подается в компрессор 13, откуда по трубопроводу 14 направляется в нижнюю часть емкости 1, где вместе с паром, подаваемым по трубопроводу 18, вызывает интенсивное перемешивание осадка и ила, обеспечивая повышение интенсивности биохимического процесса. Часть осадка, забираемого трубопроводом 23 из нижней части емкости 1, отсасывается насосом 26 и по трубопроводу 25 подается в трубопровод 11 подачи осадка и ила в емкость 1, что обеспечивает осеменение поступающего осадка микрофлорой кислого брожения с одновременным перемешиванием их. Питательный субстрат, образуемый в автоклаве 17, по патрубку 22 подается также в емкость 1, что повышает скорость биохимических процессов из-за наличия в отваре биологически активных веществ и витаминов.

Осадок, прошедший обработку в емкости 1 кислого сбраживания, по трубопроводу 23 подается в емкость 2 щелочного сбраживания. Биогаз, образующийся в верхней части емкости 2, по патрубку 31 всасывается компрессором 32 и нагнетается по трубопроводу 33 в нижнюю часть емкости 2, что вместе с паром, подаваемым из трубопровода 64, обеспечивает перемешивание осадка в нижней части емкости 2.

Часть осадка из нижней части емкости 2 через трубопроводы 27 и 29 насосом 30 трубопровод 33, подается в трубопровод 23 подачи осадка из емкости 1 в емкость 2, где производится осеменение поступающего осадка микрофлорой метанового брожения в емкость 2, прошедшей обработку микрофлорой, что ускоряет биохимические процессы.

Избыток воды по трубопроводу 36 отводится из емкости 2. Питательный субстрат из автоклава 17 по трубопроводу 21, 24 подается в трубопровод 23 и далее в емкость 2, что интенсифицирует биохимический процесс. Для ускорения перевода из кислой среды в щелочную трубопровод 23 подачи осадка из емкости 1 кислого сбраживания в емкость 2 щелочного сбраживания соединен с помощью патрубка 47 с резервуаром 48 с негашеной известью.

Осадок из нижней части емкости 2 по трубопроводу 27 направляется в емкость 3 щелочного дображивания.

Биогаз, образующийся в емкости 3, через патрубок 37 компрессором 38 через трубопровод 39 подается в нижнюю часть емкости 3. По трубопроводу 64 в нижнюю часть емкости 3 подается пар, что одновременно вызывает нагрев смеси и ее перемешивание, что увеличивает интенсивность биохимического процесса.

Часть осадка из емкости 3 по трубопроводу 43 и 44 насосом 45 через трубопровод 46 подается в трубопровод 27 подачи осадка в емкость 3, что вызывает предварительное осеменение осадка микрофлорой. Это увеличивает скорость биопроцессов. Избыток воды через трубопровод 42 отводится из емкости 3.

Часть биогаза через патрубки 15, 34 и 40 направляется на утилизацию.

Осадок из нижней части емкости 3 через трубопровод 43 подается в циклонную насадку 6, где смешивается с атмосферным воздухом через верхнюю часть насадки, коагулирующим веществом, поступающим по патрубку 51, уплотненным осадком, подаваемым из нижней части сгустителя 5 по патрубку 50, через насос 20, трубопровод 49. Смесь из насадки 6 разбрызгивается в емкость 4 коагуляции, где мешалкой 53 производится перемешивание смеси. Часть уплотненного осадка через донное отверстие 55 направляется на днище сгустителя 5, а часть через окно 56 направляется вверх, проходит взвешенной слой осадка, дополнительно сгущается, происходит его уплотнение и опускание на днище сгустителя 5.

Отражательный экран 58 предотвращает взмучивание осадка, а направляющая коническая обечайка 57 обеспечивает фильтрацию осадка во взвешенном слое по расширяющемуся вверх каналу, что повышает эффективность фильтрации во взвешенном слое.

Осветленная вода из лотка 59 через трубопровод 60 отводится из сгустителя 5.

Уплотненный осадок из нижней части сгустителя 5 через трубопровод 50 и насос 20 направляется на приспособление 7 для механического обезвоживания, откуда обезвоженный стабилизированный осадок подается в бункер 62. Фугат отводится из приспособления 7 по трубопроводу 61.

Технико-экономическая эффективность предложенной установки по сравнению с прототипом заключается в повышении производительности за счет интенсивности биохимических процессов, благодаря раздельной обработке осадка последовательно в емкости кислого и емкостях щелочного сбраживания, а также систем рециркуляции биогаза и ила индивидуально в каждой емкости кислого и щелочного сбраживания, обеспечивающих предварительное осеменение соответствующей микрофлорой поступающего осадка.

Размещение емкости для аэрации в сгустителе исключает дополнительные промежуточные емкости системы трубопроводов с насосами для улучшения качества осадка перед обезвоживанием в приспособлении 7 без дополнительной промывки осадка.

Отвод избытка воды из емкостей щелочного сбраживания позволяет снизить нагрузку на сгуститель 5 и приспособление для механического уплотнения осадка, что позволяет уменьшить их габариты и количество потребляемой электрической энергии на перекачку и обезвоживание.

Это позволяет в целом снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Установка анаэробной стабилизации осадков сточных вод, содержащая метантенк, коагулятор, сгуститель стабилизированного осадка, аэратор и систему трубопроводов для подачи сырого осадка, активного ила, стабилизированного осадка и отвода избыточного биогаза, отличающаяся тем, что метантенк выполнен в виде последовательно соединенных между собой посредством подающих трубопроводов емкостей сбраживания, первая из которых со стороны подачи сырого осадка выполнена для кислого сбраживания, а все последующие - для щелочного сбраживания, и снабжен патрубком, сообщающим подающий трубопровод между емкостями кислого и щелочного сбраживания с резервуаром с негашеной известью, при этом каждая емкость сбраживания снабжена насосно-трубопроводной системой для отбора сбраживаемой в ее полости части осадка и подачи ее в подающий трубопровод этой же емкости, а трубопровод отвода избыточного биогаза каждой емкости сообщен через компрессор с нижней частью этой же емкости, причем емкость для кислого сбраживания снабжена автоклавом, сообщенным своим выходом с ее полостью и подающими трубопроводами, а входом - со сгустителем, в полости которого соосно установлен снабженный лопастной мешалкой коагулятор в виде конической емкости с донным отверстием и боковыми перепускными окнами, над которыми смонтированы направляющие обечайки, а под ними - отражательные экраны, при этом в верхней части упомянутой конической емкости размещен аэратор в виде циклонной насадки, сообщенной трубопроводами с нижней частью сгустителя, резервуаром с коагулирующим веществом, атмосферным воздухом и трубопроводом подачи осадка.

Версия для печати


вверх