Комплекс сооружений для биологической очистки сточных вод

 

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано в промышленности для биогидроботанического обессоливания сточных вод. Комплекс сооружений для биологической очистки сточных вод содержит последовательно соединенные биологические пруды с высшими водными растениями, снабженные одним или более блоками инокуляции. Комплекс имеет по крайней мере один пруд-накопитель, каскад мелководных прудов и пруд-накопитель очищенной воды. Блок инокуляции выполнен в виде одного или нескольких каналов, снабженных переливными порогами на входе и выходе и шиберами, при этом внутри каждого канала установлены контейнеры с загрузкой иммобилизованным альгологическим полиинокулятом. Каналы блока инокуляции снабжены аэраторами, выполненными в виде разводки труб с перфорированными элементами для выхода воздуха, а контейнеры установлены с возможностью размещения их под углом к оси потока. Изобретение позволяет создать комплекс гидротехнических сооружений системы биологического обессоливания сточных вод с высокой очищающей способностью и производительностью, работающий при этом круглый год в любых климатических условиях. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано в промышленности для биогидроботанического обессоливания сточных вод.

Известна система очистки сточных вод, содержащая очистные сооружения, пруд-накопитель предварительно очищенной воды, биологические пруды, представляющие собой карты, каскадно расположенные по отношению друг к другу и снабженные переливными устройствами. Карты выполнены с положительной плавучестью и расположены на поверхности пруда-накопителя (а.с. СССР N 1638124, C 02 F 3/32, бюл. N 12, 1991).

Недостатками известного устройства являются ограниченность использования только в промышленном животноводстве, нельзя чистить минерализованные воды, например шахтовые сточные воды.

Известна система очистки сточных вод включающая двухкаскадный биопруд и водохранилище руслового типа. Сточные воды, загрязненные нефтью и солями, очищают пропусканием через два биологических пруда, расположенных последовательно друг за другом, составляющих две ступени очистки. (а.с. СССР N 918277, C 02 F 3/32, бюл. N 13, 1982 г.).

Ступень биопрудов снимает концентрацию нефти на 100%, а общую минерализацию на 25%. Недостатками устройства-прототипа является недостаточно эффективная очистка высокоминерализованных сточных вод.

В основе изобретения лежит задача создать комплекс гидротехнических сооружений системы биологического обессоливания сточных вод с более высокой очищающей способностью и производительностью, работающий при этом круглый год в любых климатических условиях.

Эта задача решается с помощью признаков, перечисленных в пункте 1 формулы изобретения, общих с прототипом, таких как комплекс сооружений для биологической очистки сточных вод содержащий последовательно включенные биологические пруды с высшими водными растениями, а также существенные отличительные признаки, такие как пруды комплекса снабжены одним или более блоками инокуляции.

Согласно 2 пункту формулы комплекс сооружений для биологической очистки сточных вод имеет по крайней мере один пруд-накопитель, каскад мелководных прудов и пруд-накопитель очищенной воды.

Пункт 3 формулы изобретения характеризует конструкцию блока инокуляции, а именно блок инокуляции выполнен в виде одного или нескольких каналов снабженных переливными порогами на входе и выходе и шиберами, при этом внутри каждого канала установлены контейнеры с загрузкой иммобилизованным альгологическим полиинокулятом.

Конструкция каналов блока инокуляции нашла отражение в пункте 4 формулы изобретения, а именно каналы блока инокуляции снабжены аэраторами, выполненными в виде разводки труб с перфорированными элементами для выхода воздуха.

Особенно благоприятное с точки зрения производительности размещение контейнеров в блоке инокуляции отражено в пункте 5 формулы изобретения, а именно контейнеры установлены с возможностью размещения их под углом к оси потока.

Решение выполнения каскада мелководных прудов согласно пункту 6 формулы изобретения обеспечивает наиболее эффективную и качественную очистку сточных вод от солей. А именно каскад мелководных прудов снабжен по крайней мере двумя блоками инокуляции а также заглубленными под зеркало воды грядами с высаженными на них водными растениями, образующими зигзагообразные каналы.

Особенность выполнения прудов-накопителей нашла отражение в пункте 7 формулы изобретения, а именно на входе воды в пруды-накопители выполнены мелководные зоны с высаженными на них водными растениями.

Техническая прогрессивность изобретения состоит в наличии и оригинальности блоков инокуляции включенных в пруды комплекса, а также в оригинальности конструктивной схемы комплекса в целом. Благодаря отличительным признакам отмеченным выше комплекс сооружений позволяет осуществлять более эффективную очистку высокоминерализованных шахтных сточных вод круглогодично независимо от климатических условий.

Далее изобретение более подробно объясняется на основе примеров осуществления, проиллюстрированных с помощью чертежей. На чертежах изображено: фиг. 1 - первичный пруд-накопитель; фиг. 2 - каскад мелководных прудов; фиг. 3 - пруд-накопитель очищенных вод; фиг. 4 - блок инокуляции, вид сбоку; фиг. 5 - блок инокуляции, вид сверху.

Комплекс содержит последовательно соединенные пруд-накопитель 1 (фиг. 1), каскад мелководных прудов 2 (фиг. 2) и пруд-накопитель очищенной воды 3.

Пруд-накопитель 1 снабжен блоком инокуляции 4, а каскад мелководных прудов 2 снабжен блоками инокуляции 5 и 6.

Блок инокуляции 4 (5, 6) выполнен из одного или нескольких каналов 7, каждый из которых снабжен на входе и выходе распределительным 8 и приемным 9 лотками, переливными порогами 10 и шиберами 11.

Внутри каждого канала 7 установлены контейнеры 12 с загрузкой, иммобилизованной альгологическим полиинокулятом состава: 50-70% биомассы Chlorella vulgaris, Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus quadricauda и 30-50% биомассы Ankistrodermus, Chlamidomonas, Phacus, Nitzschia, Navicula.

Каналы 7 блоков инокуляции 4, 5, 6 снабжены аэраторами 13 выполненными в виде разводки труб с перфорированными элементами 14 для выхода воздуха.

В каждом блоке 4, 5, 6 контейнеры 12 установлены с возможностью размещения их под углом к оси потока 15.

Мелководные пруды 2 снабжены заглубленными под зеркало воды грядами 16 с высаженными на них растениями 17, гряды 16 образуют зигзагообразные каналы 18.

На входе воды в пруды-накопители 1, 3 выполнены мелководные участки 19 с высаженными на них водными растениями 20.

Комплекс имеет заливной 21 и сливной 22 каналы, а пруды 1, 3 снабжены водосливами 23.

При эксплуатации комплекса используют следующие водные растения: камыш озерный, рогоз узколистный, тростник обыкновенный, сусак зонтичный, осока пузырчатая, рдест блестящий, элодея канадская, ряска малая,
уруть мутовчатая.

Пример выполнения изобретения.

Блок инокуляции 4 состоит из 2-3-х параллельно включенных по воде каналов 7 с возможностью отключения каждого канала. Каждый канал 7 на входе и выходе имеет узел аэрации, например падающая струя. Каналы располагаются друг от друга на некотором расстоянии (12-15 м) по фронту потока. Каналы 7 представляют собой железобетонный лоток шириной 1,5 м, высотой борта 1,2 м, длиной 20 м. На входе и на выходе имеется переливной порог 10 с козырьком для создания падающей струи высотой 0,5-0,8 м, а также шиберы 11 для обеспечения возможности регулирования и перекрытия потока. В каналах 7 устанавливаются контейнеры (мешки) 12 с пористой загрузкой иммобилизованной альгологическим полиинокулятом - микроорганизмами и микроводорослями.

Первичный пруд-накопитель 1 имеет емкость равную 3-х - 4-х месячному объему сброса воды, для регулирования водосброса в зимний период. Блок инокуляции 5 выполнен конструктивно аналогично блоку 4.

Каскад мелководных прудов 2 имеет 4 - 6 прудов с плоским дном глубиной 1,2 - 1,5 м, с рассредоточенным впуском и сливом воды 23. Площадь зеркала мелководных прудов рассчитывается по объему очищаемых вод и их химическому составу (ширина прудов 50-75 м). Гидродинамика прудов 2 должна обеспечить безрусловое течение сточной воды. В каждом пруде поперек направления вход-выход воды отсыпаются гряды-перегородки 16, образующие зигзагообразный канал 18 и предотвращающие образование застойных зон. Гряды-перегородки 16 заглублены под зеркало воды на 0,4-0,6 м и на них высаживаются корневые растения. Корневые растения высаживаются также в зонах входа и выхода воды. Поперек направления движения воды на отсыпных грядах 16 высаживаются корневые растения. Эти гряды чередуются со свободными пространствами, где высаживаются плавающие растения.

Пруды оборудуются байпасными каналами 3 и шиберами 11 для обеспечения возможности отключения каждого пруда с целью проведения необходимых работ по посадке растений и очистке. С одной стороны имеется канал 21 для залива воды (выше уровня воды в пруде), а с другой стороны канал для слива воды 22 (ниже дна пруда). Каждый пруд имеет обваловку для предотвращения попадания осадков в пруды, размыва посадок и нарушения режима очистки (общая высота борта прудов 2,5 - 2,8 м от дна прудов).

Блок инокуляции 6 конструктивно выполнен аналогично блоку 4. Блок инокуляции 6 может быть расположен в конце каскада мелководных прудов, как на фиг. 2 или между мелководными прудами, например перед последним прудом каскада. Пруд-накопитель очищенной воды 3 выполнен с рассредоточенным впуском на 3-4 точки и сливом, плоским дном, глубиной 1,5 м. Емкость пруда не менее 30 суточного объема сброса воды. В районе входа воды в накопительные пруды отсыпается мелководная часть 19 на расстоянии 20-30 м от входа воды глубиной 0,5-0,8 м для посадки корневых растений 20. Дно всех прудов выстилается глиной слоем толщиной не менее 40 см для предотвращения инфильтрации воды и закрепления и развития растений. Накопительные пруды 1, 3 имеют сооружения для полного слива воды и оборудуются байпасным каналом 23.

Комплекс работает следующим образом.

В очистную систему подается вода предварительно очищенная от взвешенных частиц до остаточной концентрации 5-10 мг/л.

В пруду-накопителе 1 после блока инокуляции 4 происходит первичная очистка стоков от нефтепродуктов и остаточных концентраций флокулянта. Контейнеры 12 блока 4 заполнены специально подобранным альгологически полиинокулятом, иммобилизованным на пористой загрузке. Одновременно на входе и выходе вода обогащается кислородом воздуха. Первичный пруд-накопитель 1, засаженный макрофитами, низшими водными растениями действует как естественный биофильтр. Пруд-напокитель 1 инокулируется бактериями и одноклеточными водорослями, разрушающими нефтяную пленку.

Контейнеры 12 блока 5 заполнены альгологическим полиинокулятом, иммобилизованным на пористой загрузке, способствующим извлечению солей кальция и магния.

Каскад мелководных прудов 2 заполнен разнообразным, специально подобранным сообществом водных организмов. Эта часть комплекса несет максимальную нагрузку по извлечению из стоков солей и органических загрязнений.

После блока инокуляции 6 происходит окончательное извлечение солей железа и задерживается избыток сине-зеленых водорослей.

Пруд-накопитель 3 используется как гидроботаническая площадка для окончательной доочистки стока. Пруд может быть использован для полива сельхозугодий и рыборазведения.

Комплекс позволяет производить очистку стоков шахтных вод от солей летом на 65-75%, а зимой - на 30-40%.

Очистка системы от отработанной биомассы выполняется в конце вегетационного сезона с интервалом 3 - 4 года по участкам. Из системы удаляются отмершие растения, извлекается избыток биомассы иммобилизованных микроорганизмов и водорослей.

Наработанная биомасса водорослей и макрофитов без всякой дополнительной переработки может быть использована как естественный биологически активный продукт. Возможны два пути ее применения: как кормовой добавки или удобрений для сельскохозяйственных культур.

Формула изобретения

1. Комплекс сооружений для биологической очистки сточных вод, содержащий последовательно соединенные пруды с высшими водными растениями, отличающийся тем, что пруды комплекса снабжены одним или более блоками инокуляции.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он имеет по крайней мере один пруд-накопитель, каскад мелководных прудов и пред-накопитель очищенной воды.

3. Комплекс по пп.1 и 2, отличающийся тем, что блок инокуляции выполнен в виде одного или нескольких каналов, каждый из которых снабжен на входе и выходе переливными порогами и шиберами, при этом внутри каждого канала установлены контейнеры с загрузкой, иммобилизованной полиинокулятом.

4. Комплекс по пп. 1-3, отличающийся тем, что каналы блока инокуляции снабжены аэраторами, выполненными в виде разводки труб с перфорированными элементами для выхода воздуха.

5. Комплекс по пп.1-4, отличающийся тем, что в каждом блоке инокуляции контейнеры установлены с возможностью их размещения под углом к оси потока.

6. Комплекс по пп.1 и 2, отличающийся тем, что мелководные пруды снабжены заглубленными под зеркало воды грядами с высаженными на них растениями, образующими зигзагообразные каналы.

7. Комплекс по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на входе воды в пруды-накопители выполнены мелководные участки с высаженными на них водными растениями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5