Система очистки сточных вод

 

СИСТЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащая насосную станцию, очистные сооружения и соединяющий их напорный трубопровод, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса 9 : , 13, s«. -., . очистки сточнык вод и уменьшения энергозатрат, напорный трубопровод выполнен петлеобразным с расширенным горизонтальным участком в конце каждой петли, образующим деаэратор, каждая из петель имеет два вертикальных , расположенных на расстоянии элемента , верхние части которых сообщаются между собой и с атмосферой, при этом система снабжена форсункой, сообщенной с верхней частью деаэратора и размещенной в нижней части первого по направлению движения обрабатьгоаемых вод вертикального элемента , а также поплавковым затвором и форсункой с воздуходувкой, установленными в верхней части второго (/) вертикального элемента. -фиг ,1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.

3(Я) С 02 F 3/22

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 6

Pui Л

{21) 3588058/23-26

{22) 29.03.83 (46) 30.06.84. Вюл. N- 24 (72) П.P. Хлопенков, Г.С. Попкович, Д.С. Гольдман .и Н.К. Зайцева (71) Всесоюзный заочный инженерностроительный институт (53) 628.356 (088.8) (56) 1 Калицун В.И. и др. Основы гидравлики, водоснабжения и канализации. М., Стройиздат, 1972, с. 189, р. Ш.4.

{54)(57) СИСТЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ

ВОД, содержащая насосную станцию, очистные сооружения и соединяющий их напорный трубопровод, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса

„SU„1100241 А очистки сточных вод и уменьшения энергозатрат, напорный трубопровод выполнен петлеобразным с расширенным горизонтальным участком в конце каждой петли, образующим деаэратор, каждая из петель имеет два вертикаль- ных, расположенных на расстоянии элемента, верхние части которых сообщаются между собой и с атмосферой, при этом система снабжена форсункой, сообщенной с верхней частью деаэратора и размещенной в нижней части первого по направлению движения обрабатываемых вод вертикального элемента, а также поплавковым затвором и форсункой с воздуходувкой, установленными в верхней части второго вертикального элемента.

Ф 1100

Изобретение относится к канализационным очистным сооружениям и может быть использовано для биологи4 ческой очистки бытовых и близких к ннм по составу производственных сточных вод.

Известна также система очистки сточных вод, содержащая насосную станцию, очистные сооружения и соединяющий их напорный трубопровод с 10 элементами ввода в него технического кислорода (11.

В данной системе очистка осуществляется в элементах с горизонтальным и параллельным поверхности земли дви- 15 жением сточных вод, что снижает стоимость очистных сооружений, но ценой увеличения занимаемых им площадей, а также. увеличения энергозатрат на комцрессию сжатого воздуха 2р в очистных сооружениях. Его преимущество связано с комплексным использованием напорных трубопроводов » для транспортировки сточных вод на очистные сооружения для очистки (частич- 25 ной или полной в них сточной веды, что позволяет существенным образом снизить емкости и стоимость доочистки сточных вод на основных очистных сооружениях, куда, эта вода подводится. В такой системе нет потерь, связанных с работой насосов, поскольку насосы используются комплексно. — по своему прямому назначению и лишь попутно для создания условий интен35 сификации очистки.

Недостаток такого технического решения связан с необходимостью ор" . ганизации специального производства технического кислорода, что приводит к удорожанию и усложнению очистки. При этом замена технического кислорода атмосферным с подачей сжатого воздуха под большим давлением непосредственно в напорйые трубо"

45 проводы неэффективна из-за резкого увеличения энергозатрат на компрессию воздуха и из-эа осуществления процесса растворения воздуха в сточной воде непосредственно в напорном трубопроводе, что приводит к сниже50 нию его пропускной способности из-за наличия в воде пузырькового воздуха.

Цель изобретения - повышение эфФ фективности процесса очистки сточных 55 вод и уменьшение энергозатрат.

Укаэанная цель достигается тем, что в системе, содержащей насосную

241 2 станцию,-очистные сооружения и соединяющий их напорный трубопровод, напорный трубопровод выполнен петлеобразным с расширенным горизонтальным участком в конце каждой петли, образующим деаэратор, при этом каждая из петель имеет два вертикальных, расположенных на расстоянии элемента» верхние части которых сообщены между собой и с атмосферой, причем в нижней части первого по ходу сточных вод вертикального элемента каждой из петель размещены форсунки, соединенные трубопроводом с верхней частью расширяющегося горизонтального участка, а в верхней части второго по ходу сточных вод вертикального элемента размещены соединенная с воздуходувкой форсунка и поплавковый затвор.

Растворение атмосферного кислорода в вертикальных элементах под большим давлением и длительном процессе массбобмена позволяет создать большой запаз растворенного кислорода в воде, а это основная предпосылка к возможности использования напорных трубопроводов (водоводов) для осуществления в них аэробных процессов от атмосферного воздуха— самого простого и дешевого для очистки сточных вод. При этом затраты электроэнергии. снизятся за счет уменьшения напора насоса в связи с подачей.в его напорный трубопровод отработанного по кислороду сжатого воздуха, создающего эрлифтный эффект, снижающий требуемую величи" ну напора насоса при равнозначной высоте подъема сточных вод. Поплавковый затвор в часы минимального водопотребления города создает дополнительную экономию электроэнергии примерно на 507, эа счет того что затвор обеспечивает синхронную связь напора насоса с потерями в трубопроводе.

На фиг.1 показана система в плане, на фиг.2 — вертикальный разрез по оси системы.

Сис гема содержит насосную станцию 1, очистные сооружения 2, напорный,трубопровод 3, расширяющиеся участки (деаэраторы) 4, вертикальные элементы 5 и 6, нижние форсунки 7, соединенные трубопроводом 8 с расширяющимся участком, воздухо1100241

20 !

40

3 дувка 9, верхние форсунки 10 и . поплавковый затвор 11.

Система работает следующим образом.

Сточная вода из насосной станции

1 поступает в петлеобразные элементы напорных трубопроводов 3, обеспечивающих возможность заменить техни-, 1 ческий кислород атмосферным воздухом.

В первом вертикально расположенном элементе 5 петли сточная вода смешивается со сжатым воздухом, поступающим по трубопроводу 8 из расширяющихся участков-деаэраторов 4, и в виде водовоздушной смеси (эмульсии) . поднимается вверх. Плотность эмульсии в 3-4 раза ниже плотности воды, благодаря чему снижается напор насоса и затраты энергии на движение сточной воды в вертикальных элементах. На этом участке осуществляется первый этап массообмена между сточной водой и сжатым воздухом. В верхней части первого вертикального элемента 5 водовоздушная смесь деаэрируется и обедненный кислородом воздух выбрасывается в атмосферу. Освобожденная от пузырькового воздуха сточная вода с некоторым запасом растворенного кислорода, накопленного в этом трубопроводе, перете.кает далее через верхнюю кромку поплавкового затвора 11 во второй вертикальный элемент 6, вновь смешивается с воздухом и движется вниз. Воздух нагнетается воздуходувкой низко-.

lго давления через форсунки 10, распыляющих сжатый воздух равномерно по всему поперечному сечению элемента 6 с целью организации более интенсивного массообмена между фазами двухфазного потока без потерь напора. На этом основном участке технологической схемы одновременно осуществляется компрессия воз- 4g

/ духа и растворение кислорода.

Насыщенная растворенным атмосферным кислородом сточная вода на участке деаэратора 4 полностью ос- вобождается от пузырькового воздуха, который собирается в верхней части деаэратора и перетекает по трубопроводу 8 в первый вертикальный элемент

5 для повторного его использования с целью повышения экономичности— уменьшения напора насоса и снижения требуемого количества сжатого воздуха, Освобожденная от пузырькового воздуха сточная вода движется далее по напорному трубопроводу 3 на очистные сооружения 2, а запас раст" воренного кислорода в сточной воде (до 20-60 мг/л) будет тем больше,чем вьппе давление в напорном трубопроводе на участке нижней части вертикально" го элемента 6, поскольку интенсивность растворения и количество растворенного кислорода находятся s прямой пропорциональной зависимости от давления. За счет созданного запаса растворенного кислорода биологическая очистка сточной воды будет протекать в вертикальных элементах и напорном трубопроводе, т.е. еще до поступления сточной воды на очистные сооружения 2, благодаря чему емкость последних и затраты энергии в них будут существенно на 20-807. умень» шены из-за длительного 1-6-часового нахождения сточной воды в напорных трубопроводах. Вертикальные элементы 5, б с определенным интервалом устанавливаются по всей длине напорного трубопровода (не показаны) для поддержания количества раст" воренного кислорода в .требуемых пределах несмотря на его непрерывный расход и потребление аэробными бактериями, вводимыми в напорный трубопровод по известным схемам или по специально разработанным для данного устройства.

Таким образом по сравнению с ю известными схемами эффективность данного решения связана с комплексным использованием сжатого воздуха, который после отдачи своего кислорода сточной воде возвращает ей и всю затраченную на компрессию энергию для уменьшения напора насоса и мощности его двигателя, а также с тем обстоятельством, что из сжатого воздуха отбирается почти на порядок больше кислорода, чем в.аэротенках известных конструкций за счет увеличения длительности процесса массообмена и его осуществления в напор-. ных условиях.

Напор насоса поддерживается на оптимальном уровне круглосуточно несмотря на колебания расхода сточной воды на 10-40Х и колебаний в этой связи требуемых напоров почти. в два раза. При снижении расхода воды потери напора в напорном трубопроводе

3 уменьшаются, вследствие чего сниий. 2

Составитель Л. Суханова

Техред А. Бабинец Корректор Г. Огар

Ф. Редактор А. Долинич

Заказ 4534/20 Тираж 867 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

1100 жается и уровень воды во втором вертикальном элементе 6, что приводит к перемещению поплавкового затвора

11 вниз и к снижению уровня воды в первом вертикальном элементе 5,соединенным с насосной станцией 1.Этим решается задача снижения напора насоса при снижении расхода сточной воды и снижения за счет этого энерго-: затрат на 20-603.

Предложение позволяет одновременно снизить затраты на очистку сточных вод, уменьшить занимуемую очистными сооружениями территорию, что для крупных городов имеет первостепен241 6 ное значение, и повысить качество очистки, устранить технический кислород из технологического процесса, благодаря чему упрощается .схема биологической очистки в напорных трубопроводах и расширяется по этой причине возможность по их комплексному использованию.

Основной экономический эффект связан со снижением на 20-40Х энергозатрат на компрессию воздуха, с ,уменьшением на 20-30% емкостеи очистных сооружений и занимаемой ими территории, а также с повышением качества очистки.