RU2417956C1

RU2417956C1 - Station for treating animal wastes

Info

Publication number: RU2417956C1
Application number: RU2009137658/05A
Authority: RU
Inventors: Василий Иванович Лукьянов (RU); Василий Иванович Лукьянов; Екатерина Александровна Есина (RU); Екатерина Александровна Есина; Виктор Николаевич Тюкин (RU); Виктор Николаевич Тюкин; Евгений Васильевич Лукьянов (RU); Евгений Васильевич Лукьянов
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2011-05-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to stations for treating animal wastes and can be used in livestock industry. The station for treating animal wastes has a truss 1, a reservoir-surge tank 2, a receiving reservoir 3, a grid 4, a booster pump 5, a hydraulic cyclone 6, an outlet pipe for the hydraulic cyclone 7, a jet apparatus 8, a vertical tube system 9, a filter 10, a source of technical oxygen 11, a setting device 12, a comparison device 13, a servo drive 14, a valve 15, a concentration metre for dissolved oxygen 16, a UV radiator 17, an accumulation reservoir for washing water 18, a tap with a float drive 19, a washing pump 20, a transporter 21, pressure sensors 22-26, electric valves 27-33, position sensors for the electric valves 34-40, connected to a control unit 51.

EFFECT: high efficiency and environmental friendliness of the station for treating animal wastes.

1 dwg

Description

Изобретение относится к станциям очистки животноводческих стоков и может быть использовано в промышленном животноводстве.The invention relates to wastewater treatment plants and can be used in industrial animal husbandry.

Известна система для очистки сточных вод, включающая очистные сооружения, пруд-накопитель предварительно очищенных сточных вод, биологические пруды, представляющие собой карты, каскадно расположенные по отношению друг к другу и снабженные переливными устройствами [авт. св. СССР №1638124, кл. C02F 3/32 от 30.03.91, бюл. №12].A known system for wastewater treatment, including treatment facilities, a pond storage of pre-treated wastewater, biological ponds, which are maps, cascading in relation to each other and equipped with overflow devices [ed. St. USSR No. 1638124, cl. C02F 3/32 dated 3/30/91, bull. No. 12].

Недостатками известной системы для очистки сточных вод являются ее громоздкость, невысокая производительность и низкая степень очистки сточных вод.The disadvantages of the known system for wastewater treatment are its bulkiness, low productivity and low degree of wastewater treatment.

Известна станция очистки животноводческих стоков, выбранная в качестве прототипа, включающая ферму, усреднитель-нейтрализатор, насосы для смешивания стоков со сброженным активным илом и подачи смеси на разделительную установку, транспортер, смеситель, аэротенк с вмонтированным метантенком, воздуходувки, отстойники [патент на изобретение РФ №2120417, кл. С02F 3/30 от 20.10.1998].Known livestock wastewater treatment plant, selected as a prototype, including a farm, averaging catalyst, pumps for mixing wastewater with fermented activated sludge and feeding the mixture to a separation plant, conveyor, mixer, aeration tank with a built-in digester, blowers, settlers [patent for the invention of the Russian Federation No. 2120417, class С02F 3/30 dated 10.20.1998].

Недостатками известной станции очистки животноводческих стоков являются низкие показатели эффективности очистки сточных вод и ее экологичности.The disadvantages of the known station for the treatment of livestock waste are low efficiency of wastewater treatment and its environmental friendliness.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить эффективность и экологичность станции очистки животноводческих стоков.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency and environmental friendliness of the treatment plant for livestock waste.

Предлагаемое изобретение заключается в следующем: станция очистки животноводческих стоков, включающая ферму, резервуар-усреднитель, приемный резервуар с решеткой, транспортер, повысительный и промывной насосы, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит гидроциклон, вертикально-трубчатую систему, струйный аппарат, источник технического кислорода, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, концентратомер растворенного кислорода в сточной воде, фильтр, резервуар-накопитель промывной воды, датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, ультрафиолетовый излучатель и блок управления, причем резервуар-усреднитель соединен трубопроводами с системой удаления животноводческих стоков из помещений фермы и с приемным резервуаром, всасывающий патрубок повысительного насоса соединен с приемным резервуаром, входной патрубок гидроциклона соединен с напорным патрубком повысительного насоса, входной патрубок струйного аппарата соединен со сливным патрубком гидроциклона, выпускной патрубок гидроциклона открыт на транспортер, всасывающий патрубок струйного аппарата через вентиль соединен с источником технического кислорода, вертикально-трубчатая система соединена с выходом струйного аппарата и со входом фильтра, выход фильтра соединен с выпуском очищенных сточных вод в водоем, ультрафиолетовый излучатель размещен снаружи выхода фильтра с возможностью просвечивания его проточного канала, концентратомер растворенного кислорода в сточной воде установлен на выходе вертикально-трубчатой системы, резервуар-накопитель промывной воды через кран с поплавковым приводом соединен с источником промывной воды, всасывающий патрубок промывного насоса соединен с резервуаром-накопителем промывной воды, напорный патрубок промывного насоса через электрифицированную задвижку соединен с выходом фильтра для его промывки, а ультрафиолетовый излучатель, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и датчики давления соединены с блоком управления.The present invention consists in the following: a livestock wastewater treatment plant, including a farm, averaging tank, a receiving tank with a grill, a conveyor, booster and washing pumps, characterized in that it additionally contains a hydrocyclone, a vertically tubular system, a jet apparatus, a source of technical oxygen , setting device, comparing device, servo drive, concentrator of dissolved oxygen in wastewater, filter, wash water storage tank, pressure sensors, electric certified valves, position sensors of electrified valves, an ultraviolet emitter and a control unit, the averaging tank connected by pipelines to a system for removing livestock stocks from farm premises and with a receiving tank, the suction port of the booster pump connected to the receiving tank, the inlet of the hydrocyclone connected to the pressure head of the booster pump, the inlet nozzle of the jet apparatus is connected to the drain nozzle of the hydrocyclone, the outlet nozzle of the hydrocycle it is open to the conveyor, the suction nozzle of the jet apparatus through the valve is connected to a source of technical oxygen, the vertical-tubular system is connected to the outlet of the jet apparatus and to the input of the filter, the output of the filter is connected to the outlet of treated wastewater into the reservoir, the ultraviolet emitter is placed outside the output of the filter with the possibility transillumination of its flow channel, a concentrator of dissolved oxygen in wastewater is installed at the outlet of a vertically tubular system, a storage tank for washing water through a float-operated valve, it is connected to a source of washing water, the suction port of the washing pump is connected to a storage tank of the washing water, the discharge port of the washing pump is connected to the filter outlet for washing it through an electrified valve, and an ultraviolet emitter, electrified valves, and position sensors for electrified valves and pressure sensors are connected to the control unit.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить эффективность и экологичность станции очистки животноводческих стоков.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that it contains new nodes with its connections, which can improve the efficiency and environmental friendliness of the treatment plant for livestock waste.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «новизна».Thus, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

При проведении дополнительного поиска известных решений не были выявлены признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемой станции очистки животноводческих стоков. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательный уровень».When conducting an additional search for known solutions, no signs were found that coincided with the distinctive signs of the inventive wastewater treatment plant from the claimed prototype. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертеже схематически изображена станция очистки животноводческих стоков.The drawing schematically shows a treatment plant for livestock waste.

Станция очистки животноводческих стоков содержит ферму 1, резервуар-усреднитель 2, приемный резервуар 3, решетку 4, повысительный насос 5, гидроциклон 6, выпускной патрубок гидроциклона 7, струйный аппарат 8, вертикально-трубчатую систему 9, фильтр 10, источник технического кислорода 11, задающее устройство 12, сравнивающее устройство 13, следящий привод 14, вентиль 15, концентратомер растворенного кислорода 16, ультрафиолетовый излучатель 17, резервуар-накопитель промывной воды 18, кран с поплавковым приводом 19, промывной насос 20, транспортер 21, датчики давления 22-26, электрифицированные задвижки 27-33, датчики положения электрифицированных задвижек 34-40, трубопроводы 41-50 и блок управления 51.The livestock wastewater treatment plant contains a farm 1, averaging tank 2, a receiving tank 3, a grill 4, a booster pump 5, a hydrocyclone 6, an outlet pipe for a hydrocyclone 7, an inkjet apparatus 8, a vertically tubular system 9, a filter 10, a source of technical oxygen 11, a driver 12, a comparison device 13, a servo drive 14, a valve 15, a dissolved oxygen concentrator 16, an ultraviolet emitter 17, a storage tank for washing water 18, a crane with a float actuator 19, a washing pump 20, a conveyor 21, a sensor and pressure 22-26, electrified valves 27-33, position sensors electrified valves 34-40, pipelines 41-50 and control unit 51.

Станция очистки животноводческих стоков работает следующим образом.Station cleaning livestock waste works as follows.

Животноводческие стоки с фермы 1 по трубопроводу 41 поступают в резервуар-усреднитель 2, а из него по трубопроводу 42 - в приемный резервуар 3, в котором установлена решетка 4. В резервуаре-усреднителе 2 расход животноводческих стоков выравнивается, а в приемном резервуаре 3 животноводческие стоки проходят через решетку 4, освобождаются от крупных включений и накапливаются; уровень их в приемном резервуаре 3 начинает повышаться. Когда уровень животноводческих стоков в приемном резервуаре 3 достигнет верхнего предельного значения, от датчика давления 25 на блок управления 51 поступает сигнал на включение в работу повысительного насоса 5. По этому сигналу запускается в работу повысительный насос 5 и включается в действие ультрафиолетовый излучатель 17. Когда повысительный насос 5 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 22 на блок управления 51 поступает сигнал на открывание электрифицированных задвижек 28-31. Электрифицированные задвижки 28-31 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 35-38 электрифицированных задвижек повысительный насос 5 забирает животноводческие стоки из приемного резервуара 3 и под напором по трубопроводу 43 подает их во входной патрубок гидроциклона 6. В гидроциклоне 6 под действием центробежных сил грубодисперсные оседающие примеси выделяются из животноводческих стоков и через выпускной патрубок 7 направляются на траспортер 21 для утилизации, а осветленная сточная вода через сливной патрубок 44 гидроциклона 6 поступает во входной патрубок струйного аппарата 8. От источника технического кислорода 11 во всасывающий патрубок струйного аппарата 8 поступает технический кислород и в камере смешения тщательно перемешивается со сточной водой. Полученная смесь из сточной воды и кислорода по трубопроводу 45 поступает на вход вертикально-трубчатой системы 9. В вертикально-трубчатой системе 9 под действием весового гидростатического давления кислород растворяется, насыщает собой сточную воду и обеспечивает интенсивное протекание двух важных процессов: биологического окисления органических веществ и отделения осадка, обладающего высокими седиментационными свойствами. На выходе вертикально-трубчатой системы 9 размещен концентратомер растворенного кислорода в сточной воде 16, который фиксирует концентрацию остаточного растворенного кислорода в сточной воде и в виде электрического сигнала передает ее через блок управления 51 на вычитающий вход сравнивающего устройства 13, суммирующий вход которого соединен с задающим устройством 12. На задающем устройстве 12 устанавливается определенная величина концентрации растворенного кислорода в сточной воде. Следящий привод 14, со входом которого соединен выход сравнивающего устройства 13, будет воздействовать на запорно-регулирующий орган вентиля 15 до тех пор, пока не наступит равенство величин: концентраций остаточного растворенного кислорода в сточной воде и установленном ее значении на задающем устройстве 12. Таким образом, автоматически поддерживается расход кислорода, необходимого для эффективного окисления органических примесей в сточной воде. Под действием напора в трубопроводе 46 осветленная сточная вода поступает на фильтр 10, где она фильтруется, затем по трубопроводу 47 подается на ультрафиолетовый излучатель 17, обеззараживается и по трубопроводу 48 через выпуск отводится в открытый водоем (выпуск на чертеже не показан).Livestock wastewater from farm 1 through line 41 enters the averaging tank 2, and from it through a line 42 to a receiving tank 3, in which a grate is installed 4. In the averaging tank 2, the flow of livestock wastewater is equalized, and in the receiving tank 3 livestock wastewater pass through the lattice 4, are freed from large inclusions and accumulate; their level in the receiving tank 3 begins to rise. When the level of livestock effluent in the receiving tank 3 reaches the upper limit value, a signal is sent from the pressure sensor 25 to the control unit 51 to activate the booster pump 5. The booster pump 5 is started up and the ultraviolet emitter 17 is activated. When the booster the pump 5 will enter normal operation, from the pressure sensor 22 to the control unit 51 receives a signal to open the electrified valves 28-31. Electrically operated valves 28-31 open and, with enable signals from position sensors 35-38 of electrically operated valves, the booster pump 5 takes livestock drains from the receiving tank 3 and pressurizes them through a pipe 43 to the inlet pipe of the hydrocyclone 6. In the hydrocyclone 6, under the action of centrifugal forces, are coarsely dispersed sediment is separated from livestock waste and through the outlet pipe 7 sent to the conveyor 21 for disposal, and clarified waste water through the drain pipe 44 6, it enters the inlet of the jet device 8. From technical oxygen source 11 into the inlet of the jet device 8 receives technical oxygen and thoroughly mixed in the mixing chamber with the waste water. The resulting mixture of wastewater and oxygen is fed through a pipe 45 to the inlet of a vertically tubular system 9. In a vertically tubular system 9, oxygen dissolves under the influence of a hydrostatic weight pressure, saturates the wastewater and ensures the intensive occurrence of two important processes: biological oxidation of organic substances and separation of sediment with high sedimentation properties. At the exit of the vertically tubular system 9, a dissolved oxygen concentrator in wastewater 16 is placed, which records the concentration of residual dissolved oxygen in wastewater and transmits it in the form of an electric signal through the control unit 51 to the subtracting input of the comparator 13, the summing input of which is connected to the master 12. On the host device 12 is set a certain value of the concentration of dissolved oxygen in wastewater. The servo drive 14, with the input of which the output of the comparator 13 is connected, will act on the shut-off-regulating organ of the valve 15 until the following values are equal: the concentrations of residual dissolved oxygen in the wastewater and its set value on the setpoint device 12. Thus , the oxygen consumption necessary for the effective oxidation of organic impurities in wastewater is automatically maintained. Under the influence of pressure in the pipeline 46, the clarified wastewater enters the filter 10, where it is filtered, then it is supplied to the ultraviolet emitter 17 through the pipe 47, is disinfected, and is discharged through the pipe 48 to the open reservoir (the discharge is not shown in the drawing).

При эксплуатации станции очистки животноводческих стоков возможны перебои в подаче технического кислорода. Если концентратомер растворенного кислорода в сточной воде 16 зафиксирует его отсутствие, то через определенную выдержку времени, которая устанавливается на пульте блока управления 51, по сигналу с блока управления 51 закрываются электрифицированные задвижки 27-31, следящий привод 14 закрывает вентиль 15 и при разрешающих сигналах от датчиков положения 34-38 электрифицированных задвижек станция очистки животноводческих стоков прекращает свою работу.During operation of a livestock wastewater treatment plant, interruptions in the supply of technical oxygen are possible. If the concentration meter of dissolved oxygen in the wastewater 16 detects its absence, then after a certain time delay, which is set on the control panel 51, the electrified valves 27-31 are closed by a signal from the control unit 51, the follower actuator 14 closes the valve 15 and, with enable signals, position sensors 34-38 electrified valves cattle breeding station stops its work.

При работе фильтр 10 засоряется, его гидравлическое сопротивление увеличивается, а вместе с тем увеличивается и гидростатическое давление на входе фильтра 10 в точке присоединения датчика давления 24. При достижении определенной величины давления блок управления 51 переводит станцию очистки животноводческих стоков в режим регенерации фильтрующей загрузки фильтра 10. По команде с блока управления 51 электрифицированные задвижки 27, 30 и 31 закрываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 34, 37 и 38 электрифицированных задвижек запускается в работу электродвигатель промывного насоса 20. Когда промывной насос 20 выйдет на нормальный режим работы, датчик давления 23 на блок управления 51 подает сигнал на открывание электрифицированных задвижек 32 и 33. Электрифицированные задвижки 32 и 33 открываются, и при разрешающих сигналах от датчиков положения 39 и 40 электрифицированных задвижек промывной насос 20 забирает воду из резервуара-накопителя промывной воды 18 и по трубопроводу 49 подает ее в выходной патрубок фильтра 10. Загрязненная промывная вода из фильтра 10 отводится по трубопроводу 50 на вход резервуара-усреднителя 2. По истечении заданного на пульте блока управления 51 времени промывной насос 20 выключается, электрифицированные задвижки 32 и 33 закрываются, а электрифицированные задвижки 27, 30 и 31 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 34, 37-40 электрифицированных задвижек процесс очистки и обеззараживания животноводческих стоков продолжается. Пополнение израсходованного запаса промывной воды в резервуаре-накопителе промывной воды 18 производится через кран с поплавковым приводом 19 (источник промывной воды на чертеже не показан). При снижении гидростатического давления в приемном резервуаре 3 до установленного нижнего предела от датчика давления 26 на блок управления 51 поступает сигнал, по которому электрифицированные задвижки 27-33 закрываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 34-40 электрифицированных задвижек повысительный 5 и промывной 20 насосы отключаются, станция очистки животноводческих стоков прекращает свою работу.During operation, the filter 10 becomes clogged, its hydraulic resistance increases, and at the same time, the hydrostatic pressure at the inlet of the filter 10 at the point of attachment of the pressure sensor 24 increases. When a certain pressure is reached, the control unit 51 puts the livestock wastewater treatment station in the regeneration mode of the filter loading of the filter 10 . At the command of the control unit 51, the electrified valves 27, 30 and 31 are closed and, when enabled by signals from the position sensors 34, 37 and 38, the electrified valves the electric motor of the washing pump 20 is put into operation. When the washing pump 20 enters normal operation, the pressure sensor 23 sends a signal to the control unit 51 to open the electrified valves 32 and 33. The electrified valves 32 and 33 open, and with enable signals from the position sensors 39 and 40 electrified valves, the washing pump 20 draws water from the storage tank of the washing water 18 and feeds it through the pipe 49 to the outlet pipe of the filter 10. Contaminated washing water from the filter 10 is discharged through a pipe to the input 50 to the input of the averaging tank 2. After the time set on the control unit 51 has elapsed, the washing pump 20 is turned off, the electrified valves 32 and 33 are closed, and the electrified valves 27, 30 and 31 open. With enabling signals from position sensors 34, 37-40 electrified valves, the process of cleaning and disinfection of livestock waste continues. The replenishment of the wasted water supply in the washing water storage tank 18 is made through a valve with a float actuator 19 (the source of the washing water is not shown in the drawing). When the hydrostatic pressure in the receiving tank 3 decreases to a set lower limit from the pressure sensor 26, a signal is transmitted to the control unit 51, according to which the electrically operated valves 27-33 are closed and, with enable signals from the position sensors 34-40, the electrically operated valves 5 and rinsing 20 the pumps are turned off , the livestock wastewater treatment plant is shutting down.

Предлагаемое изобретение позволяет получить экономический эффект за счет рационального использования технического кислорода для эффективной очистки и обеззараживания животноводческих стоков, высокого качества очищенной воды и экологической безопасности станции очистки животноводческих стоков.The present invention allows to obtain an economic effect due to the rational use of technical oxygen for the effective cleaning and disinfection of livestock waste, high quality purified water and environmental safety of the treatment plant for livestock waste.

Claims

A livestock wastewater treatment station, including a farm, averaging tank, a receiving tank with a grill, a conveyor, a booster and a washing pump, characterized in that it additionally contains a hydrocyclone, a vertically tubular system, a jet apparatus, a source of technical oxygen, a driver, a comparison device , servo drive, dissolved oxygen concentrator in wastewater, filter, wash water storage tank, pressure sensors, electrified valves, electric position sensors trified valves, an ultraviolet emitter and a control unit, wherein the averaging tank is connected by pipelines to the livestock drainage system from the farm premises and with the receiving tank, the suction pipe of the booster pump is connected to the receiving tank, the inlet pipe of the hydrocyclone is connected to the pressure pipe of the booster pump, the inlet pipe of the jet the apparatus is connected to the drain pipe of the hydrocyclone, the outlet pipe of the hydrocyclone is open to the conveyor, the suction pipe of the unit through the valve is connected to the source of technical oxygen, the vertical-tubular system is connected to the outlet of the jet unit and to the inlet of the filter, the outlet of the filter is connected to the outlet of treated wastewater into the reservoir, an ultraviolet emitter is placed outside the outlet of the filter with the possibility of transmission through its flow channel, the concentration meter is dissolved oxygen in the wastewater is installed at the outlet of the vertically tubular system, the washing water storage tank is connected to the source through a float-operated valve with a flushing water pump, the flushing pump suction pipe is connected to the flushing water storage tank, the flushing pump pressure pipe is connected to the filter outlet for flushing it through an electrified valve, and an ultraviolet emitter, electrified valves, position sensors of electrified valves and pressure sensors are connected to the control unit.