EA029646B1

EA029646B1 - Биохимический реактор для очистки сточных вод

Info

Publication number: EA029646B1
Application number: EA201500889A
Authority: EA
Inventors: Ладислав Пензес; Юрай Цсефалваы
Original assignee: Юрай Цсефалваы
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2018-04-30
Also published as: SK500172013U1; PL2879997T3; ES2616861T3; EP2879997A1; HUE033715T2; LT2879997T; RS55719B1; UA103831U; WO2014137298A1; HRP20170261T1; EA201500889A1; EP2879997B1

Abstract

Биохимический реактор, предназначенный для очистки сточных вод, поступающих от незначительных источников загрязнений, использующий процесс активации с активным илом в восходящем потоке и/или с растущими микробными культурами, при этом все процессы биохимической очистки с использованием процесса активации протекают в биохимическом реакторе, содержащем один резервуар, в котором функциональные зоны механической предочистки, аэрации и отделения активного ила пространственно отделены друг от друга. Биологический реактор включает резервуар (1), в центральной части которого размещена разделительная камера (4), область между корпусом (5) разделительной камеры (4) и корпусом (2) резервуара (1) разделена на две части двумя вертикальными разделительными стенками A (7) и B (8), проходящими от дна (3) резервуара до дна выпускного патрубка (29), а именно на камеру (11) механической предочистки и аэрируемую камеру (12). Рециркуляция активной смеси из аэрируемой камеры (12) с высоким содержанием кислорода в камеру (11) механической предочистки осуществляется за счет того, что камера (11) механической предочистки и аэрируемая камера (12) соединены отверстиями (19, 22), расположенными в верхних частях обеих вертикальных разделительных стенок A (7) и B (8), при этом аэрирующие элементы A (36) и B (37), расположенные у дна аэрируемой камеры (12) перед разделительными стенками A (7) и B (8), расположены таким образом, что высота водяного столба под аэрирующим элементом A (36) меньше, чем высота водяного столба под аэрирующим элементом B (37), и/или регуляторы (42, 43) потока воздуха в аэрирующие элементы A (36) и B (37) обеспечивают регулирование потока воздуха таким образом, что количество воздуха, подаваемого в аэрирующий элемент A (36), больше, чем количество воздуха, подаваемого в аэрирующий элемент B (37), что позволяет создать горизонтальную циркуляцию поверхностного слоя с активной смесью вокруг верхней части корпуса (5) разделительной камеры (4), а именно из отверстия (19) разделительной стенки A (7) через камеру (11) механической предочистки к отверстию (22) в разделительной стенке B (8) и через отверстие (22) в разделительной стенке B (8) в аэрируемую камеру (12) и далее - к отверстию (19) в разделительной стенке A (7).

Description

изобретение относится к биохимическому реактору для очистки сточных вод, поступающих от незначительных источников загрязнений, в котором используется процесс активации.

Предпосылки создания изобретения

Модульные бытовые очистные станции и небольшие водоочистные станции используются для очистки сточных вод, загрязненных стоками от источников, которые невозможно соединить с коллектором канализационной сети.

Модульные бытовые водоочистные станции находят все более широкое применение, они изготавливаются из пластика с использованием литьевого формования, литья или сварки готовых блоков, поскольку они являются относительно легкими, водонепроницаемыми, подлежат переработке и имеют значительный срок службы.

Одной из наиболее широко используемых систем очистки воды в сегменте бытовых водоочистных станций является процесс активации, в особенности система активации с низкой нагрузкой с активным илом в восходящем потоке и/или с культурой микроорганизмов на носителе биомассы.

Конструкция бытовой водоочистной станции должна выполнять следующие основные функции: задерживать крупные неразлагаемые загрязнения, такие как пластик, дерево, кости и т.п.; задерживать и обрабатывать крупные разлагаемые загрязнения, такие как пищевые отходы, туалетная бумага и т.п.;

перемешивать и аэрировать зону активации, в которой происходят разложение органических примесей, нитрификация или денитрификация при использовании активного ила либо в восходящем потоке, либо когда он находится в неподвижном состоянии на носителе биомассы, либо используя комбинированную систему;

отделять активный ил от очищенной осветленной воды и возвращать отделенный активный ил в процессе очистки в виде возвратного активного ила;

накапливать и стабилизировать избыточный активный ил, образующийся в процессе очистки сточных вод до последующего удаления активного ила.

Эти основные функции могут сочетаться наилучшим образом в биохимическом реакторе, имеющем оптимальную форму и размеры, которые обеспечивают осуществление указанных выше процессов, а также соответствуют критериям полезности. Биохимические реакторы, с точки зрения современного состояния технологии, делятся по крайней мере на три функциональные зоны: зону механической предочистки, зону активации и зону разделения. Согласно этой классификации биохимические реакторы могут состоять из одного или трех резервуаров, в которых соответствующие зоны отделяются друг от друга при помощи разделительных стенок (\УО 92/03386). В этом случае становится чрезвычайно важным, чтобы циркуляция, перемешивание и осаждение внутри биохимического реактора происходили во всех функциональных зонах реактора в условиях, оптимальных для происходящих в них процессов, и чтобы циркуляционные потоки соответствовали последовательности очистки сточных вод, которая необходима в соответствии с технологией, а перемешивание и циркуляция должны осуществляться с высоким кпд по энергии.

Циркуляция и перемешивание являются важнейшей задачей при задержании, разрушении и биохимической обработке крупных разлагаемых примесей в зоне механической предочистки. Согласно современному уровню техники (И8 2003/0183572 А1, §К 283582) наиболее предпочтительным является перемешивание при помощи пневмонасоса, который подает смесь воздушных пузырьков с активированной смесью на фильтр грубой очистки, который задерживает крупные примеси; а гидродинамическая сила поступающей жидкости с биологически активной смесью, состоящей из сточных вод и активного ила, производит постепенное разрушение и биохимическую обработку наиболее трудноразлагаемых субстанций таких, как скопление жира, бумага и т.п. Активная смесь, подающаяся с использованием пневмонасоса в выполненное в форме корзины сито для крупных примесей, обычно выходит через решётчатые стенки корзины вместе с поступающими сточными водами, несущими частицы, стертые с крупных примесей, непосредственно в следующие функциональные зоны биохимического реактора; либо в зону механической предочистки, либо в неаэрируемую или аэрируемую зону активации. Поток смеси из корзины можно направлять при помощи вертикальных стенок, которые могут направлять активную смесь ко дну; вертикальные стенки можно сгруппировать в виде последовательности таким образом, чтобы они направляли поток вниз и вверх. Подобное внутреннее устройство неаэрируемой активации или зоны механической предочистки является эффективным с точки зрения обработки трудноразлагаемых органических продуктов и достижения более высокой эффективности процесса. Однако оно увеличивает сложность устройства, затрудняет удаление ила, при этом устройство становится тяжелее и дороже. Узел механической предочистки, включающей фильтр в виде корзины, регулятор потока и т.д., монтируются часто без возможности демонтажа за исключением корзины для крупных примесей.

Циркуляция и перемешивание также являются очень важными для обеспечения того, чтобы данное устройство не создавало запаха в особенности в зоне механической предочистки, где находятся непереработанные сырые вещества и остатки и где накапливается избыточный активный ил. При современном уровне техники состояние, при котором отсутствует запах, чаще всего достигается путем хорошей гер- 1 029646

метизации неаэрируемой зоны механической предочистки и очистки воздуха (ΥΘ 2009/082237 А1) или путем вентилирования этой зоны на высоту, большую высоты верхнего этажа присоединенного здания, при этом оба эти способа являются сравнительно дорогостоящими мерами.

Кроме того, циркуляция и перемешивание являются важными для уменьшения количества плавающих субстанций и пены на поверхности воды в очистных станциях для бытовых сточных вод. Плавающие вещества и пена представляют собой не только неэстетичный фактор, но, поскольку плавающие вещества и пена не вовлекаются в достаточной мере в процессе очистки, они могут привести к проблемам с запахом, размножению мелких насекомых и отрицательно влиять на эффективность очистки вследствие протечек в зону разделения. Эту проблему можно решить, используя дополнительные пневмонасосы, которые либо откачивают пену и плавающие вещества в корзину для механической предочистки (δΚ 6782002 А3, И8 3709363, υδ 005785854 А), либо путем непрерывного перекачивания из одной зоны в другую поверх разделительной стенки и создания постоянной циркуляции между зонами биохимического реактора по крайней мере через одну стенку, что очистит поверхность воды от пены и плавающих веществ. Помимо того, что такое решение требует еще одного пневмонасоса, разделение внутреннего пространства биохимического реактора стенками может создать сложности при опорожнении и заполнении такого реактора водой или сточными водами.

Хорошо известно, что поддержание условий с очень высоким содержанием кислорода в аэрируемой аэробной зоне при одновременном поддержании среды с очень низким содержанием кислорода в неаэрируемой, аэробной зоне активации, а также эффективной циркуляции между этими зонами для чередования аэробных и анаэробных условий является очень важной для повышения эффективности очистки с точки зрения разложения аммонийного азота (нитрификации) или общего азота (денитрификация). Рециркуляция активной смеси между анаэробной и аэробной зонами, которая обеспечивает удаление азота посредством процесса денитрификации, создается в случае бытовых и небольших установок для очистки сточных вод при помощи гидропневматических эйрлифтных насосов, которые вызывают меньшее разрушение хлопьев активного ила, чем механические насосы, и в то же время являются более экономичными с точки зрения как капиталовложений, так и эксплуатации. Рециркуляция посредством пневмонасоса требует регулирования содержания воздуха либо при помощи ручного воздушного клапана, либо при помощи электромагнитного клапана, это делает работу более сложной, а устройство более дорогим. Рециркуляцию активной смеси между различными функциональными зонами активации также можно осуществить при помощи горизонтального циркуляционного потока, который можно создать механической мешалкой (υδ 4452700) или пневматическим способом (υδ 3879284); однако это всегда влечет перемешивание всего поперечного сечения резервуара.

Целью данного изобретения является разработка устройства для очистки сточных вод, поступающих от мелких источников загрязнения, отличающегося высокой эффективностью очистки и параллельным биохимическим удалением азота, устранением запахов, уменьшенным образованием ила и минимальными затратами на капиталовложения и эксплуатацию для рециркуляции активного ила.

Сущность изобретения

Эта проблема решается и недостатки предшествующих устройств в значительной мере устраняются в биохимическом реакторе, предназначенном для очистки сточных вод, поступающих от мелких источников загрязнения, посредством процесса активации, в котором используется активный ил входящем потоке и/или культура микроорганизмов на носителе биомассы, в котором биохимическая очистка посредством системы активации происходит в биохимическом реакторе, содержащем один резервуар с пространственно отделенными друг от друга функциональными зонами: зоной механической предочистки, зоной анаэробного ила для уменьшения образования ила, анаэробной неаэрируемой зоной для денитрификации, аэробной аэрируемой зоной для нитрификации и зоной разделения, предназначенной для отделения активного ила от очищенной осветлённой воды, согласно данному изобретению, который основан на принципе устройства с одним резервуаром, имеющим полезную площадь в форме круга, и содержащим разделительную камеру, имеющую полезную площадь в форме круга. Пространство между корпусом разделительной камеры и корпусом резервуара биохимического реактора разделено на две камеры двумя вертикальными разделительными стенками А и В, проходящими от дна биохимического реактора и выступающими над поверхностью воды внутри резервуара биохимического реактора, а именно: на камеру механической предочистки с зоной анаэробного ила в нижней части механической предочистки и с анаэробной неаэрируемой зоной в верхней части камеры механического предочистки и аэрируемую камеру. Камера механической предочистки и аэрируемая камера соединены при помощи отверстий в верхней части обеих вертикальных разделительных стенок А и В. Рециркуляция активной смеси из аэрируемой камеры с высоким содержанием кислорода в анаэробную неаэрируемую зону камеры механической предочистки обеспечивается путем размещения аэрирующих элементов таким образом, что высота водяного столба над аэрирующим элементом А была меньше, чем высота водяного столба над аэрирующим элементом В, и/или поток воздуха в аэрирующие элементы регулируется посредством регулятора воздушного потока таким образом, чтобы большее количество воздуха проходило в аэрирующий элемент А, чем в аэрирующий элемент В, что вследствие большего количества воздушных пузырьков, поднимающиеся вдоль разделительной стенки А, чем вдоль разделительной стенки В, вызывает

- 2 029646

снижение плотности воды около разделительной стенки А по сравнению с плотностью воды около разделительной стенки В, и приводит к возникновению потока из места с более высокой плотностью в место с более низкой плотностью, что вызывает горизонтальную циркуляцию поверхностного слоя с активной смесью вокруг верхней цилиндрической части корпуса разделительной камеры.

В предпочтительном варианте выполнения нижний край отверстий в разделительных стенках А и В расположен не более чем на 15 см ниже поверхности воды, что обеспечивает циркуляцию только поверхностного слоя воды с максимальной толщиной 15 см с растворенным кислородом и активным илом в аэробном состоянии; помимо рециркуляции активной смеси между камерой механической предочистки и аэрируемой камерой, это обеспечивает отсутствие запаха в камере механической предочистки и снижает образование пены на поверхности воды. Горизонтальный поток переносит пахучие газы и органические молекулы, которые смешиваются с потоком, в то время, как пахучие вещества поглощаются в регенерированном активном иле, который связывает их за счет адсорбции и абсорбции и осуществляет их аэробное разложение. Ниже горизонтально протекающей активной смеси в камере механической предочистки поддерживаются анаэробного-бескислородные условия, поэтому анаэробные процессы могут непрерывно разлагать избыточный ил, а азот может частично восстанавливаться в результате биохимических процессов.

В предпочтительном варианте выполнения аэрирующие элементы А и В образованы аэрирующим элементом в виде трубы. На дне биохимического реактора в аэрируемой камере имеется аэрирующий элемент в виде трубы, имеющей перфорацию по всей длине, расположенный под углом не менее 1° относительно дна биохимического реактора таким образом, что перфорированная часть аэрирующего элемента А расположена выше, чем перфорированная часть около разделительной стенки В.

В предпочтительном варианте выполнения сточные воды после механической предочистки перемешиваются с рециркулированным илом, который подается с помощью пневмонасоса со дна разделительной камеры, и поток такой активной смеси направляется посредством трубы ко дну камеры механической предочистки с анаэробными условиями, которые обеспечивают разложение первичных осаждаемых органических веществ и разлагающегося избыточного ила, откуда он течет наверх сквозь слой осевшего ила к поверхности, где он встречается с горизонтальным потоком рециркулированного активного ила, создавая анаэробные условия для биохимического разложения азота (денитрификации) ниже поверхности воды.

Предпочтительно, чтобы резервуар был круглым в плане с нижней частью в форме сужающегося книзу конуса, что обеспечивает пространственное устройство, способствующее осаждению и концентрации необработанного ила и избыточного ила на дне камеры механической предочистки. Если вынимаемую собранную внутреннюю конструкцию устанавливают в пустой резервуар, то резервуары с коническим дном можно вставлять один в другой и тем самым экономить место во время транспортировки многих изделий.

При устранении недостатков, присущих современному уровню техники, согласно данному изобретению, была разработана такая конструкция биохимического реактора для очистки сточных вод, поступающих от мелких источников загрязнений, которая обеспечивает эффективное удаление органических загрязнений из сточных вод при параллельном биохимическом восстановлении азота, устранении запаха, уменьшении образования ила и при минимальных затратах на капиталовложения и эксплуатацию, связанных с рециркуляцией активного ила.

Краткое описание фигур на чертежах

Принципиальные положения изобретения будут далее разъяснены на примерах его осуществления, которые описываются на основании прилагаемых чертежей, на которых показано

фиг. 1 а, Ь, с: биохимический реактор для очистки сточных вод при помощи активного ила в восходящем потоке согласно данному изобретению;

фиг. 2 а, Ь: биохимический реактор для очистки сточных вод при помощи активного ила в комбинированной системе с восходящим потоком и носителем биомассы согласно данному изобретению;

фиг. 3 а, Ь: биохимический реактор для очистки сточных вод при помощи активного ила в восходящем потоке согласно данному изобретению.

Примеры выполнения изобретения

Пример 1

Биохимический реактор для очистки сточных вод, поступающих от мелких, источников загрязнений, использующий процесс активации при помощи активного ила в восходящем потоке, согласно данному изобретению (фиг. 1 а, Ь, с) включает резервуар 1 с корпусом 2 и дном 3, имеющим коническую, сужающуюся книзу форму. В резервуаре 1 имеются впуск 9 и выпуск 10. Резервуар 1 биохимического реактора содержит расположенную в центральной части разделительную камеру 4, которая ограничена внутри резервуара 1 корпусом 5 и дном 6 разделительной камеры 4, при этом корпус 5 имеет цилиндрическую форму в верхней части и коническую, сужающуюся книзу форму в нижней части, при этом угол между конической частью корпуса 5 и дном 3 резервуара 1 биохимического реактора составляет не менее 60°. Пространство между корпусом 2 биохимического реактора и корпусом 5 разделительной камеры 4 разделено вертикальными разделительными стенками А7 и В8 на две части, которые на стороне 9

- 3 029646

впуска образуют камеру 11 механической предочистки, а на стороне 10 выпуска образуют аэрированную камеру 12. Камера 11 механической предочистки содержит крупное сито 13 в форме корзины с перфорированной решеткой 14. Под перфорированной решеткой расположено сплошное воронкообразное дно 25 имеющего форму корзины сита 13, которое после грубой предочистки направляет сточные воды в неподвижное и водонепроницаемо соединенное входное отверстие 24 вертикального приемного патрубка 15, который используется для того, чтобы направить поток активной смеси, т.е. смеси поступающих сточных вод после грубой предочистки и активного ила, перекачиваемого с помощью пневмонасоса 16, ко дну камеры 11 механической предочистки.

Труба пневмонасоса 16, предназначенная для всасывания осажденного ила со дна камеры 4, входит в приемный патрубок 15. Всасывающее отверстие 17 пневмонасоса 16 расположено у дна разделительной камеры 4. Труба пневмонасоса 16 проходит аксиально внутри вертикального приемного патрубка 15 для активной смеси и заканчивается отверстием 18 насоса под перфорированной решеткой 14 имеющего форму корзины сита 13. Приемный патрубок 15 кончается отверстием 28, расположенным выше дна камеры 11 механической предочистки, с тем, чтобы активная смесь могла свободно протекать.

Разделительные стенки А7 и В 8 крепятся к корпусу 5 разделительной камеры 4, корпусу 2 и дну 3 резервуара 1 биохимического реактора, и они проходят от дна 3 резервуара 1 биохимического реактора до поверхности воды внутри биохимического реактора, т.е. выше уровня дна выпускного патрубка 29. Обе разделительные стенки А7 и В 8 имеют отверстия 19, 22 в форме окошек, при этом нижние края 20, 23 отверстий 19, 22 расположены на 5 см ниже нижнего края выпускного патрубка 29.

На дне аэрируемой камеры 12 имеется аэрирующий элемент 21. Аэрирующий элемент 21, выполненный в форме трубы, имеет перфорацию по всей длине для того, чтобы создавать аэрацию в виде мелких пузырьков. Трубчатый аэрирующий элемент 21 крепится ко дну аэрируемой камеры 12 в наклонном положении таким образом, что его часть, находящаяся на стороне разделительной стенки А7, расположена выше, чем часть, находящаяся на стороне разделительной стенки В 8 с тем, чтобы аэрация на стороне стенки А7 происходила более интенсивно, чем на стороне разделительной стенки В 8. Над частью аэрирующего элемента 21, расположенной около стенки А 7, водяной столб ниже, чем над частью около стенки В 8; при более низком давлении водяного столба около стенки А7 выделяется большее количество воздушных пузырьков, чем около стенки В 8; находящиеся в воде пузырьки снижают плотность воды сильнее около стенки А 7, чем около стенки В 8, при этом вода течет из места с более высокой плотностью в место с более низкой плотностью, поэтому вода перемещается из аэрируемой камеры 12 через отверстие 19 в камеру 11 механической предочистки, а затем через отверстие 22 в аэрируемую камеру 12, и на этом цикл циркуляции заканчивается. Таким образом создается циркуляция воды вокруг цилиндрической части корпуса 5 разделительной камеры 4, которая ограничена верхним слоем воды, определяемым глубиной расположения нижних краев 20, 23 отверстий 19, 22, а также устанавливается направление потока через отверстия 22 и 19 в биохимическом реакторе.

Нижняя коническая часть корпуса 5 разделительной камеры 4 содержит отверстие 26, через которое активная смесь протекает из аэрированной камеры 12 в разделительную камеру 4. Перед отверстием 26 имеется дефлектор 27, который направляет поток аэрированной активной смеси, созданной аэрирующим элементом 21.

Пневмонасос 16 создает циркуляционный контур, начинающийся на дне отстойника 4 у входного отверстия 17 пневмонасоса 16, который направляет поток вверх через трубу пневмонасоса 16 и через отверстие 18, в котором сточные воды, прошедшие предочистку с помощью перфорированной решетки 14, перемешиваются с перекачиваемым активным илом. В то же самое время гидродинамическая сила перекачиваемой жидкости разрушает крупные загрязнения, а активный ил обеспечивает биохимическое разложение крупных загрязнений. Активная смесь вытекает через воронкообразную нижнюю часть 25 выполненного в виде корзины сита 13, через входное отверстие 24 в приемный патрубок 15, который направляет поток активной смеси вниз, ко дну камеры 11 механической предочистки. Активная смесь свободно вытекает через выпускное отверстие 28 приемного патрубка 15, затем течет вверх через слой осажденного необработанного ила и избыточного ила; при этом гидродинамическая сила потока, создаваемая действием пневмонасоса 16, перемешивает содержимое камеры 11 механической предочистки и тем самым создает оптимальную среду для анаэробной ферментации органических веществ, в том числе грубых и трудно разлагаемых, а также избыточного ила в среде с сильно выраженными анаэробными бескислородными свойствами с типичным окислительно-восстановительным потенциалом от -150 до -250 мВ. Восходящий поток активной смеси с низким окислительно-восстановительным потенциалом в диапазоне от -150 до -250 мВ встречается с рециркулируемой содержащей кислород активной смесью с высоким окислительно-восстановительным потенциалом от +50 до +150 мВ, в результате чего образуется бескислородная активная смесь с окислительно-восстановительным потенциалом от -50 до +50 мВ, что положительно влияет на снижение содержания нитратов, или биохимическое восстановление азота. Далее активная смесь проходит через отверстие 22 в разделительной стенке 8, поскольку горизонтальное вращательное движение активной смеси на поверхности отклоняет поток в этом направлении. Активная смесь втекает в аэрируемую камеру 12, в которой в аэробных условиях при окислительновосстановительном потенциале от +50 до +150 мВ происходит разложение органических веществ и нит- 4 029646

рификация аммонийного азота. Активная смесь вытекает из аэрируемой камеры 12 через отверстие 26 в нижней конической части корпуса 5 разделительной камеры 4 в разделительную камеру 4. В разделительной камере 4 активный ил отделяется от осветленной очищенной воды путем осаждения. Очищенная осветленная вода течет вверх в цилиндрической части разделительной камеры 4 до выпускного патрубка 29, хлопья активного ила осаждаются на дно разделительной камеры 4, где расположено всасывающие отверстие 17 пневмонасоса 16. Сжатый воздух, используемый для аэрации содержимого внутри аэрируемой камеры 12 и для работы пневмонасоса 16, подается нагнетательным вентилятором 33 через трубопровод 30, 31, 34. Главный воздухопровод 30, идущий от нагнетательного вентилятора 33, ведет к воздухораспределительному устройству 32, которое позволяет регулировать количество воздуха, поступающего в пневмонасос 16 и в аэрирующий элемент 21 через трубы 31, 34, используя ручные регуляторы 41, 42 воздушного потока.

В процессе разложения в камере 11 механической предочистки образуются непахнущие газы (двуокись углерода и метан при разложении органической массы и избыточного ила, азот при денитрификации), а также зловонные газообразные вещества, включая органические соединения серы и азота. Эти зловонные газы в значительной степени поглощаются регенерированным активным илом в верхнем слое воды внутри биохимического реактора, где рециркулирует активная смесь в условиях высокого содержания кислорода от +50 до +150 мВ.

Пример 2

Биохимический реактор для очистки сточных вод, поступающих от мелких источников загрязнений, использующий процесс активации в комбинированной системе, сочетающей использование восходящего потока и носителя биомассы, согласно данному изобретению (фиг. 2а, Ь) включает резервуар 1 с корпусом 2 и дном 3, имеющим коническую, сужающуюся книзу форму. В резервуаре 1 имеются впуск 9 и выпуск 10. Резервуар 1 биохимического реактора содержит расположенную в центральной части разделительную камеру 4, которая ограничена внутри резервуара 1 корпусом 5 и дном 6 разделительной камеры 4, при этом корпус 5 имеет цилиндрическую форму в верхней части и коническую, сужающуюся книзу форму в нижней части, при этом угол между конической частью корпуса 5 и дном 3 резервуара 1 биохимического реактора составляет не менее 60°. Пространство между корпусом 2 биохимического реактора и корпусом 5 разделительной камеры 4 разделено вертикальными разделительными стенками А7 и В8 на две части, которые на стороне 9 впуска образуют камеру 11 механической предочистки, а на стороне 10 выпуска образуют аэрированную камеру 12. Камера 11 механической предочистки содержит крупное сито 13 в форме корзины с перфорированной решеткой 14. Под перфорированной решеткой расположено сплошное воронкообразное дно 25 имеющего форму корзины сита 13, которое после грубой предочистки направляет сточные воды в неподвижное и водонепроницаемо соединенное входное отверстие 24 вертикального приемного патрубка 15, который используется для того, чтобы направить поток активной смеси, т.е. смеси поступающих сточных вод после грубой предочистки и активного ила, перекачиваемого с помощью пневмонасоса 16, ко дну камеры 11 механической предочистки.

Патрубок пневмонасоса 16, используемый для всасывания осажденного ила со дна разделительной камеры 4 проходит перпендикулярно к выполненному в виде корзины ситу 13 через воронкообразное дно 25 сита 13 таким образом, что отверстие 18 пневмонасоса 16 расположено непосредственно под перфорированной решеткой 14 рядом с входным отверстием 24 приемного патрубка 15 для активной смеси.

На дне аэрированной камеры 12 имеется аэрирующий элемент 21. Аэрирующий элемент 21, выполненный в форме трубы, имеет перфорацию по всей длине для того, чтобы создавать аэрацию в виде мелких пузырьков. Трубчатый аэрирующий элемент 21 крепится ко дну аэрируемой камеры 12 в наклонном положении таким образом, что его часть, находящаяся на стороне разделительной стенки А7, расположена выше, чем часть, находящаяся на стороне разделительной стенки В8 с тем, чтобы аэрация на стороне стенки А7 происходила более интенсивно, чем на стороне разделительной стенки В 8. Над частью аэрирующего элемента 21, расположенной около стенки А 7, водяной столб ниже, чем над частью около стенки В8; при более низком давлении водяного столба около стенки А. 7 выделяется большее количество воздушных пузырьков, чем около стенки В 8; находящиеся в воде пузырьки снижают плотность воды сильнее около стенки А7, чем около стенки В 8, при этом вода течет из места с более высокой плотностью в место с более низкой плотностью, поэтому вода перемещается из аэрируемой камеры 12 через отверстие 19 в камеру 11 механической предочистки, а затем через отверстие 22 в аэрируемую камеру 12, и на этом цикл циркуляции заканчивается. Таким образом создается циркуляция воды вокруг цилиндрической части корпуса 5 разделительной камеры 4, которая ограничена верхним слоем воды, определяемым глубиной расположения нижних краев 20, 23 отверстий 19, 22, а также устанавливается направление потока через отверстия 22 и 19 в биохимическом реакторе.

Аэрируемая камера 12 содержит носитель 35 биомассы, который служит носителем для растущих микробных культур активного ила. Носитель 35 биомассы изготовлен из пластин из трехмерного фильтрующего материала. Носитель 35 биомассы крепится к корпусу 5 разделительной камеры 4. Роль носителя 35 биомассы состоит в том, чтобы образовать достаточное количество активной биомассы как для снижения загрязнения органическими веществами, так и для повышения эффективности восстановления азота в результате процессов нитрификации и денитрификации.

- 5 029646

Пример 3

Биохимический реактор для очистки сточных вод, поступающих от мелких источников загрязнений, использующий процесс активации при помощи активного ила в восходящем потоке, согласно данному изобретению (фиг. 3 а, Ь) включает резервуар 1 с корпусом 2 и дном 3, имеющим коническую, сужающуюся книзу форму. В резервуаре 1 имеются впуск 9 и выпуск 10. Резервуар 1 биохимического реактора содержит расположенную в центральной части разделительную камеру 4, которая ограничена внутри резервуара 1 корпусом 5 и дном 6 разделительной камеры 4, при этом корпус 5 имеет цилиндрическую форму в верхней части и коническую, сужающуюся книзу форму в нижней части, при этом угол между конической частью корпуса 5 и дном 3 резервуара 1 биохимического реактора составляет не менее 60°. Пространство между корпусом 2 биохимического реактора и корпусом 5 разделительной камеры 4 разделено вертикальными разделительными стенками А7 и В8 на две части, которые на стороне 9 впуска образуют камеру 11 механической предочистки, а на стороне 10 выпуска образуют аэрированную камеру 12. Камера 11 механической предочистки содержит крупное сито 13 в форме корзины с перфорированной решеткой 14. Под перфорированной решеткой расположено сплошное воронкообразное дно 25 имеющего форму корзины сита 13, которое после грубой предочистки направляет сточные воды в неподвижное и водонепроницаемо соединенное входное отверстие 24 вертикального приемного патрубка 15, который используется для того, чтобы направить поток активной смеси, т.е. смеси поступающих сточных вод после грубой предочистки и активного ила, перекачиваемого с помощью пневмонасоса 16, ко дну камеры 11 механической предочистки.

Патрубок пневмонасоса 16, используемый для всасывания осажденного ила со дна разделительной камеры 4, проходит перпендикулярно к выполненному в виде корзины ситу 13 через воронкообразное дно 25 сита 13 таким образом, что отверстие 18 пневмонасоса 16 расположено непосредственно под перфорированной решеткой 14 рядом с входным отверстием 24 приемного патрубка 15 для активной смеси.

На дне аэрируемой камеры 12 имеются аэрирующие элементы А36 и В37, как показано на фиг. 3а. Аэрирующие элементы А36 и В37 представляют собой элементы типа трубы или пластины. Аэрирующие элементы А36 и В37 соединены между собой посредством соединительного воздуховода 40, и крепятся ко дну аэрируемой камеры 12 таким образом, что аэрирующий элемент А36, находящийся у стенки А7, расположен выше, чем аэрирующий элемент В37, находящийся на стороне разделительной стенки В8, для того, чтобы добиться более интенсивной аэрации на стороне разделительной стенки А7, чем на стороне разделительной стенки В8. Над аэрирующим элементом А36, находящимся около стенки А7, водяной столб ниже, чем над аэрирующим элементом В37, находящимся около разделительной стенки В8; при более низком давлении водяного столба около стенки А7 выделяется большее количество воздуха в форме воздушных пузырьков, чем около стенки В 8; пузырьки в воде уменьшают плотность воды сильнее около разделительной стенки А7, чем около разделительной стенки В8, при этом вода течет из места с более высокой плотностью в место с более низкой плотностью, следовательно, вода перемещается из аэрируемой камеры 12 через отверстие 19 в камеру 11 механической предочистки, а затем - через отверстие 22 в аэрируемую камеру 12, на этом заканчивается цикл циркуляции.

На дне аэрируемой камеры 12 имеются аэрирующие элементы А36 и В37, как показано на фиг. 3Ь. Аэрирующие элементы А36 и В37 представляют собой элементы типа трубы или пластины.

Аэрирующие элементы А36 и В37 крепятся ко дну аэрируемой камеры 12 на одной и той же высоте. Каждый из аэрирующих элементов А36 и В37 имеет свой собственный подвод 38, 39 сжатого воздуха, и они соединены с распределителем 32 воздуха, имеющим регулятор 42, 43 потока воздуха. Регулятор 43 потока воздуха для аэрирующего элемента А36 установлен таким образом, чтобы через него проходило большее количество воздуха, чем через регулятор 42 потока воздуха в аэрирующий элемент В37; при этом около разделительной стенки А7 выделяется большее количество воздушных пузырьков, чем около разделительной стенки В8; присутствие пузырьков в воде снижает плотность воды сильнее у разделительной стенки А7, чем у разделительной стенки В8, при этом вода перетекает из места с более высокой плотностью в место с более низкой плотностью, следовательно, вода перемещается из аэрируемой камеры 12 через отверстие 19 в камеру 11 механической предочистки, а затем через отверстие 22 в аэрируемую камеру 12, и на этом заканчивается цикл циркуляции.

Промышленная применимость

Биохимический реактор согласно данному изобретению может использоваться для очистки сточных вод, поступающих от различных мелких источников загрязнений, в особенности от частных домов и других объектов, предназначенных для проживания, обслуживания и отдыха.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Биохимический реактор, предназначенный для очистки сточных вод, поступающих от мелких источников загрязнений, посредством процесса активации, в котором используется активный ил в восходящем потоке и/или культура микроорганизмов, при этом все процессы биохимической очистки посредством процесса активации протекают в биохимическом реакторе, содержащем один резервуар, в котором функциональные зоны механической предочистки, аэрации и отделения активного ила пространственно

- 6 029646

разделены и который содержит резервуар (1), и размещена разделительная камера (4), при этом область между корпусом (5) разделительной камеры (4) и корпусом (2) резервуара (1) разделена вертикальными разделительными стенками и около дна зоны аэрации перед вертикальными разделительными стенками расположены аэрирующие элементы, отличающийся тем, что область между корпусом (5) разделительной камеры (4) и корпусом (2) резервуара (1) разделена на две части двумя вертикальными разделительными стенками А (7) и В (8), проходящими от дна (3) резервуара до высоты, превышающей уровень дна выпускной трубы (29), а именно камеру (11) механической предочистки и аэрируемую камеру (12); при этом камера (11) механической предочистки и аэрируемая камера (12) соединены отверстиями (19, 22), расположенными в верхних частях обеих вертикальных разделительных стенок А (7) и В (8), при этом рециркуляция активной смеси из содержащей кислород аэрируемой камеры (12) в камеру (11) механической предочистки осуществляется за счет того, что аэрирующие элементы А (36) и В (37), расположенные у дна аэрируемой камеры (12) перед разделительными стенками А (7) и В (8), расположены таким образом, что высота водяного столба над аэрирующим элементом А (36) меньше, чем высота водяного столба над аэрирующим элементом В (37), и/или регуляторы (42, 43) потока воздуха для аэрирующих элементов А (36) и В (37) обеспечивают регулирование потока воздуха так, что количество воздуха, подаваемого в аэрирующий элемент А (36), больше, чем количество воздуха, подаваемого в аэрирующий элемент В (37), что позволяет создать горизонтальную циркуляцию поверхностного слоя с активной смесью вокруг верхней части корпуса (5) разделительной камеры (4), а именно из отверстия (19) в разделительной стенке А (7) через камеру (11) механической предочистки в отверстие (22) в разделительной стенке В (8) и через отверстие (22) в разделительной стенке В (8) в аэрируемую камеру (12) и далее - к отверстию (19) в разделительной стенке А (7).
2. Биохимический реактор, предназначенный для очистки сточных вод по п.1, отличающийся тем, что аэрирующие элементы А (36) и В (37) образованы аэрирующим элементом (21) в форме трубы, имеющим перфорацию по всей длине, при этом имеющий форму трубы аэрирующий элемент (21) расположен у дна аэрируемой камеры (12) и образует с дном (3) резервуара угол, составляющий не менее 1°, таким образом, что перфорированная часть аэрирующего элемента (21), находящаяся около разделительной стенки А (7), расположена выше, чем перфорированная часть, находящаяся около разделительной стенки А (7).
3. Биохимический реактор, предназначенный для очистки сточных вод по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что нижний край (20, 23) отверстий (19, 22) расположен не более чем на 15 см ниже дна выпускного патрубка (29).
4. Биохимический реактор, предназначенный для очистки сточных вод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в резервуаре (1) имеется сито (13) в виде корзины с перфорированной решеткой (14) и воронкообразным дном (25), пневмонасос (16) с отверстием (18) и приемный патрубок (15) с выпускным отверстием (28) направлен ко дну (6) резервуара.
5. Биохимический реактор, предназначенный для очистки сточных вод по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что резервуар (1) имеет в плане круглую форму и корпус (2) резервуара (1) имеет форму сужающегося книзу конуса, при этом разделительная камера (4) имеет в плане круглую форму, а также имеет верхнюю цилиндрическую часть и нижнюю сужающуюся книзу коническую часть и расположена в центральной части резервуара (1).

- 7 029646

- 8 029646

- 9 029646