EA028145B1 - Устройство и способ биологической очистки сточных вод - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к устройству для биологической очистки сточных вод, содержащему устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси, использующее газ для создания течения концентрированной иловой смеси. Настоящее изобретение относится также к способу биологической очистки сточных вод, содержащему шаг использования газа для создания течения концентрированной иловой смеси. Газ может представлять собой кислородсодержащий газ, в частности кислородсодержащий аэрационный газ после аэрационной очистки. Устройство и способ настоящего изобретения позволяют эффективно использовать энергию и кислород аэрационного газа, благодаря чему уменьшаются энергопотребление и стоимость технического обслуживания всего устройства, улучшаются результаты биологической очистки сточных вод и удается предотвратить всплывание ила. Кроме того, устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает такие преимущества, как высокая производительность, экономия энергии, высокая надежность и хорошая возможность миниатюризации.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству для биологической очистки сточных вод, содержащему устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси, использующее газ для создания течения концентрированной иловой смеси; настоящее изобретение относится также к способу биологической очистки сточных вод, содержащему использование газа для создания течения концентрированной иловой смеси.

Уровень техники

В обычном устройстве для биологической очистки сточных вод (называемой также биоочистка сточных вод) иловую смесь аэрируют в аэротенке, затем разделяют в отстойнике для образования осветленной жидкости (называемой также выходным водным потоком) и концентрированной иловой смеси (называемой также илом или активным илом); при этом по меньшей мере часть концентрированной иловой смеси возвращается в аэротенк (что называется также возвратом ила) и смешивается с исходными сточными водами (называемыми также входным водным потоком). Обычно возврат ила достигается за счет использования насоса возвратного ила (например, центробежного насоса). Однако насос возвратного ила требует дополнительной энергии и частого технического обслуживания. Кроме того, электрический насос возвратного ила требует дополнительной обработки для обеспечения изоляции, предотвращающей утечку электричества. Таким образом, насос возвратного ила должен располагаться в специальном месте, что ограничивает гибкость схемы производственного процесса и обычно требует большого количества соединительных трубопроводов, тем самым увеличивая затраты на оборудование и уменьшая надежность устройства в целом. Эти проблемы становятся особенно серьезными в устройстве башенного типа для биологической очистки сточных вод, имеющего небольшую общую площадь и большую высоту.

В заявке на патент Китая ΟΝ 102372379А раскрыто устройство башенного типа для биологической очистки сточных вод, содержащее реактор с придонным слоем организмов/ила и восходящим потоком, аэробный реактор, расположенный над реактором с придонным слоем организмов и восходящим потоком, и сепаратор, расположенный в верхней части аэробного реактора, в котором аэрационный газ и аэрированная иловая смесь из аэробного реактора поступают в отстойный газоиловый сепаратор, после чего сепарированная иловая смесь поступает в зону сепарации твердого вещества и ила и разделяется, образуя осветленную жидкость и концентрированную иловую смесь, при этом концентрированная иловая смесь возвращается к аэробному реактору, смешивается с исходными сточными водами и аэрируется, образуя аэрированную иловую смесь.

Однако при разделении аэрационного газа и иловой смеси, или при разделении иловой смеси с образованием осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси, устройство или способ разделения, известные из уровня техники, обычно не позволяют достичь требуемых разделительных эффектов. В частности, в устройстве башенного типа для биологической очистки сточных вод с ограниченным объемом и высотой трудно осуществить разделение с образованием осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси в отстойнике, при этом плохое разделение приводит даже к всплыванию ила и нарушает процесс очистки сточных вод.

Кроме того, в процессе биологической очистки сточных вод нагнетатель воздуха для аэрации обычно является основным энергопотребляющим устройством, при этом аэрационный газ, как правило выбрасывают просто в атмосферу после аэрационной очистки, поэтому энергия и кислород в аэрационном газе используются недостаточно, что приводит в повышенному энергопотреблению при биологической очистке сточных вод.

Таким образом, по-прежнему существует потребность в устройстве и способе биологической очистки сточных вод, обеспечивающих низкое энергопотребление, высокую надежность и высокую эффективность.

Раскрытие изобретения

Одной из целей настоящего изобретения является предложение устройства или способа биологической очистки сточных вод для решения указанных проблем в данной области техники. Таким образом, в настоящем изобретении конкретно предлагаются следующие технические решения:

1. Устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси, использующее газ для создания течения концентрированной иловой смеси.

2. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 1, отличающееся тем, что устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси позволяет газу контактировать с концентрированной иловой смесью.

3. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническими решениями 1

- 1 028145 или 2, отличающееся тем, что устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси содержит направляющую трубу, в которую поступают и смешиваются газ и концентрированная иловая смесь, при этом вход газа и вход концентрированной иловой смеси расположены в нижней части направляющей трубы, секция протекания газоиловой смеси расположена в средней части направляющей трубы, а выход газоиловой смеси расположен в верхней части направляющей трубы.

4. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 1-3, отличающееся тем, что устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси содержит также газоиловый сепаратор, соединенный по текучей среде с выходом газоиловой смеси.

5. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с любым их предшествующих технических решений, отличающееся тем, что содержит также аэрационную секцию для обеспечения аэрационного газа в качестве газа.

6. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с любым из предшествующих технических решений, отличающееся тем, что содержит также отстойную секцию для обеспечения концентрированной иловой смеси.

7. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с любым из предшествующих технических решений, отличающееся тем, что содержит также секцию анаэробной очистки, отстойную секцию и аэрационную секцию, причем секция анаэробной очистки предназначена для приема исходных сточных вод и концентрированной иловой смеси из устройства приведения в движение концентрированной иловой смеси и выполнения анаэробной очистки для получения анаэробно очищенной иловой смеси, аэрационная секция предназначена для приема анаэробно очищенной иловой смеси и обеспечения ее контакта с аэрационным газом для получения аэрационно очищенной иловой смеси, отстойная секция предназначена для приема аэрационно очищенной иловой смеси, разделяемой для получения осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси, а устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси предназначено для приема концентрированной иловой смеси и создания течения концентрированной иловой смеси с использованием аэрационного газа из аэрационной секции.

8. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 7, отличающееся тем, что аэрационная секция оснащена газоиловым сепаратором для разделения аэрационно очищенной иловой смеси и аэрационного газа, при этом газоиловый сепаратор соединен по текучей среде с отстойной секцией, позволяя отстойной секции принимать аэрационно очищенную иловую смесь, и предназначен для предотвращения поступления аэрационного газа в отстойную секцию.

9. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 7, отличающееся тем, что секция анаэробной очистки, отстойная секция и аэрационная секция расположены таким образом, что устройство для биологической очистки сточных вод образует устройство горизонтального типа для биологической очистки сточных вод.

10. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с любым из предшествующих технических решений, отличающееся тем, что по меньшей мере часть устройства для биологической очистки сточных вод расположена ниже или выше уровня земли, либо устройство для биологической очистки сточных вод расположено на подвижной платформе.

11. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 1, отличающееся тем, что представляет собой устройство башенного типа для биологической очистки сточных вод, имеющее отстойную камеру, при этом устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси представляет собой пневматическое устройство для подъема иловой смеси, используемое для подъема концентрированной иловой смеси отстойной камеры при помощи газа.

12. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением

11, отличающееся тем, что пневматическое устройство для подъема иловой смеси содержит практически вертикальную иловую подъемную трубу, служащую для протягивания концентрированной иловой смеси, и газонаправляющую трубу, соединенную по текучей среде с иловой подъемной трубой и используемую для ввода газа в иловую подъемную трубу.

13. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением

12, отличающееся тем, что иловая подъемная труба имеет вход для втягивания концентрированной иловой смеси и выход для выпуска газа и концентрированной иловой смеси, а направляющая газовая труба соединена со средней или нижней частью иловой подъемной трубы.

14. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением

13, отличающееся тем, что илосборный канал расположен внизу отстойной камеры, при этом вход иловой подъемной трубы проходит в илосборный канал.

15. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с любым из предшествующих технических решений 11-14, отличающееся тем, что содержит также отстойный газоиловый сепаратор для разделения концентрированной иловой смеси и газа из пневматического устройства для подъема иловой смеси.

16. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 15, отличающееся тем, что отстойный газоиловый сепаратор соединен по текучей среде с выходом иловой подъемной трубы.

- 2 028145

17. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с любым из предшествующих технических решений 11-14, отличающееся тем, что содержит также аэрационную камеру, причем аэрационная камера снабжена газосборным колпаком для сбора аэрационного газа в аэрационной камере, и, по меньшей мере, указанного газа из аэрационного газа из газосборного колпака.

18. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 17, отличающееся тем, что газосборный колпак соединен по текучей среде с газонаправляющей трубой.

19. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 17, отличающееся тем, что аэрационная камера оснащена также илосборником для сбора иловой смеси в аэрационной камере, отстойная камера соединена по текучей среде с илосборником, и по меньшей мере часть концентрированной иловой смеси в отстойной камере получают из иловой смеси, находящейся в илосборнике.

20. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 17, отличающееся тем, что содержит также перегородку, расположенную между аэрационной камерой и отстойной камерой.

21. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 20, отличающееся тем, что перегородка образует крышу илосборника, при этом в соответствующей части перегородки имеется отверстие или трубопровод, через который иловая смесь, находящаяся в илосборнике, поступает в отстойную камеру.

22. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 17, отличающееся тем, что первая возвратная труба концентрированной иловой смеси для ввода концентрированной иловой смеси из отстойного газоилового сепаратора в аэрационную камеру расположена между отстойным газоиловым сепаратором и аэрационной камерой.

23. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 17, отличающееся тем, что содержит также анаэробную реакционную камеру, расположенную ниже аэрационной камеры, причем вторая возвратная труба концентрированной иловой смеси для ввода концентрированной иловой смеси из отстойного газоилового сепаратора в анаэробную реакционную камеру расположена между отстойным газоиловым сепаратором и анаэробной реакционной камерой.

24. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с любым из предшествующих технических решений, отличающееся тем, что содержит также электропомещение или электрический отсек и теплообменник, причем теплообменник нагревает иловую смесь в устройстве для биологической очистки сточных вод, используя тепло, выделяющееся из электрооборудования в электропомещении.

25. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 24, отличающееся тем, что электропомещение и теплообменник расположены в анаэробной реакционной камере и/или аэрационной камере, электропомещение внутри содержит электрооборудование и имеет вход воздуха, соединенный по текучей среде с атмосферой, и выход воздуха, соединенный по текучей среде с теплообменником, при этом газ, нагреваемый с помощью электрооборудования, обменивается теплом с иловой смесью в анаэробной реакционной камере и/или в аэрационной камере за счет теплообмена.

26. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением

24, отличающееся тем, что на входе воздуха имеется газораспределительное устройство для управления распределением газа, поступающего в электропомещение.

27. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением

25, отличающееся тем, что электрооборудование представляет собой насос и/или нагнетатель воздуха.

28. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 24-27, отличающееся тем, что один или несколько теплообменников выбирают из числа спирально-трубчатых теплообменников, прямотрубных теплообменников или их комбинаций.

29. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 24-28, отличающееся тем, что электропомещение оборудовано также контрольноизмерительным прибором, переключателем и/или клапаном для контроля и управления устройством для биологической очистки сточных вод.

30. Устройство для биологической очистки сточных вод в соответствии с любым из предшествующих технических решений, отличающееся тем, что содержит также устройство дробления сгустков ила в отстойной секции или отстойной камере. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство дробления сгустков ила представляет собой аэратор или газораспределитель.

31. Способ биологической очистки сточных вод, содержащий использование газа для создания течения концентрированной иловой смеси. В некоторых вариантах осуществления способ биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению реализуется с использованием устройства для биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 1-30.

32. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 31, отличающийся тем, что по меньшей мере часть газа представляет собой кислородсодержащий газ, в частности аэрационный газ.

- 3 028145

33. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 31-32, отличающийся тем, что концентрированная иловая смесь поступает из отстойной секции.

34. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 31-33, отличающийся тем, что содержит также введение исходных сточных вод и концентрированной иловой смеси в секцию анаэробной очистки для выполнения анаэробной очистки и получения анаэробно очищенной иловой смеси, введение анаэробно очищенной иловой смеси в аэрационную секцию и обеспечение контакта с аэрационным газом для получения аэрационно очищенной иловой смеси, введение аэрационно очищенной иловой смеси в отстойную секцию для получения осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси, и использование аэрационного газа, собранного из аэрационной секции, в качестве газа для создания течения концентрированной иловой смеси.

35. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 31-33, отличающийся тем, что газ представляет собой кислородсодержащий газ и контактирует с концентрированной иловой смесью.

36. Способ биологической очистки сточных вод, содержащий использование устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 11-33 для выполнения биологической очистки сточных вод. В некоторых вариантах осуществления газ используется для подъема концентрированной иловой смеси в отстойной секции или отстойной камере. В некоторых вариантах осуществления концентрированную иловую смесь поднимают при помощи пневматического устройства для подъема иловой смеси с использованием газа. В некоторых других вариантах осуществления концентрированная иловая смесь поступает из отстойной камеры устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод.

37. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 36, отличающийся тем, что по меньшей мере часть газа получают из аэрационного газа.

38. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с техническим решением 36, отличающийся тем, что содержит также сбор иловой смеси и аэрационного газа из аэрационной камеры, выполнение очистки иловой смеси путем отстаивания в отстойнике для получения осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси и подъем концентрированной иловой смеси в пневматическом устройстве для подъема иловой смеси с использованием аэрационного газа.

39. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 36-38, отличающийся тем, что содержит также разделение в отстойном газоиловом сепараторе аэрационного газа и концентрированной иловой смеси из пневматического устройства для подъема иловой смеси и введение по меньшей мере части отсепарированной концентрированной иловой смеси в аэрационную камеру.

40. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 36-38, отличающийся тем, что содержит также выполнение аэрационной очистки осветленной жидкости в отстойной камере, периодически или когда сгусток ила появляется или может появиться в осветленной жидкости в отстойной камере.

41. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 36-38, отличающийся тем, что содержит также введение по меньшей мере части концентрированной иловой смеси из отстойной камеры в анаэробную реакционную камеру.

42. Способ биологической очистки сточных вод в соответствии с одним из технических решений 36-38, отличающийся тем, что содержит также шаг нагревания иловой смеси с использованием тепла, выделяющегося из электрооборудования. В некоторых вариантах осуществления это шаг выполняется в анаэробной реакционной камере, аэрационной камере или отстойной камере с использованием теплообменника.

В некоторых вариантах осуществления устройства для биологической очистки сточных вод в соответствии с настоящим изобретением устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси использует газ для создания течения концентрированной иловой смеси, причем газ непосредственно контактирует с концентрированной иловой смесью и предпочтительно смешивается с концентрированной иловой смесью таким образом, что захватывает концентрированную иловую смесь и всплывает наверх, тем самым, создавая течение концентрированной иловой смеси. В некоторых вариантах осуществления устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси представляет собой устройство возврата концентрированной иловой смеси.

В некоторых вариантах осуществления устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси содержит направляющую трубу для приема газа и концентрированной иловой смеси, при этом направляющая труба оснащена входом газа, входом иловой смеси и выходом газоиловой смеси. Когда газ поступает в направляющую трубу через вход газа, а концентрированная иловая смесь поступает в направляющую трубу через вход иловой смеси, они смешиваются в направляющей трубе, образуя газоиловую смесь, всплывающую наверх под действием давления и эффектов всплывания газа, а затем выпускаемую через выход газоиловой смеси, чтобы вызывать течение концентрированной иловой смеси. В некоторых вариантах осуществления направляющая труба наклонена вверх или установлена практически вертикально, чтобы способствовать всплыванию газа наверх.

- 4 028145

В некоторых вариантах осуществления вход газа направляющей трубы соединен по текучей среде с подходящим источником газа, при этом клапан регулирования потока используется для регулирования потока газа, поступающего в направляющую трубу, чтобы регулировать поток концентрированной иловой смеси. В некоторых других вариантах осуществления клапан регулирования установлен перед входом иловой смеси направляющей трубы в целях регулирования потока концентрированной иловой смеси, поступающей в направляющую трубу.

В некоторых вариантах осуществления газ можно получать из любых подходящих источников газа, например, из воздушного компрессора, нагнетателя воздуха, резервуара для хранения газа, такого как воздух, кислород, азот и инертный газ. Газ предпочтительно имеет давление, превышающее атмосферное, или равное ему. Газ предпочтительно представляет собой кислородсодержащий газ. В некоторых случаях по меньшей мере часть газа получают из аэрационного газа. Аэрационный газ может быть собран из любого места аэрационного устройства. Аэрационный газ предпочтительно представляет собой аэрационный газ, выделяющийся из аэрированной иловой смеси и собираемый из верхней части аэрационного устройства. Обычно содержание кислорода в аэрационном газе в процессе аэрационной очистки не уменьшается, поэтому аэрационный газ после аэрационной очистки по-прежнему содержит кислород. В некоторых случаях дополнительный насос возвратного ила также используется, чтобы вызывать течение концентрированной иловой смеси. В некоторых случаях дополнительный насос возврата ила приводится в действие при помощи газа.

Авторы настоящего изобретения с удивлением обнаружили, что, когда кислородсодержащий газ, такой как аэрационный газ, контактирует (предпочтительно смешивается) с концентрированной иловой смесью, вызывая течение концентрированной иловой смеси, биологическая обработка сточных вод неожиданно улучшается в таких аспектах, как удаление азота и/или удаление ХПК (химической потребности кислорода). Не ограничивая себя какой-либо известной теорией, авторы считают, что денитрификация улучшается, когда концентрированная иловая смесь из отстойной секции сначала контактирует с кислородсодержащим газом (предпочтительно, с аэрационным газом), а затем смешивается с исходными сточными водами, при этом достигается улучшение эффектов удаления азота и ХПК.

В некоторых вариантах осуществления отстойная секция может представлять собой любое устройство, которое можно использовать для разделения аэрированной иловой смеси на осветленную жидкость и концентрированную иловую смесь. Обычно отстойная секция может представлять собой отстойный резервуар, отстойный бассейн или отстойную камеру. В некоторых вариантах осуществления для усиления разделительных эффектов в отстойной секции могут быть установлены наклонные пластины или наклонные трубы.

Концентрированная иловая смесь обычно образуется под действием эффектов отстаивания в нижней части отстойной секции, резервуара, бассейна или камеры, где в целях улучшения отстаивания концентрированной иловой смеси могут быть расположены илосборные каналы. Отстойная секция соединена по текучей среде с устройством приведения в движение концентрированной иловой смеси при помощи возвратной иловой трубы. Один конец возвратной иловой трубы может быть вделан в нижнюю часть отстойной секции, резервуара, бассейна или камеры, предпочтительно в илосборный канал, для втягивания концентрированной иловой смеси. Другой конец возвратной иловой трубы может быть соединен по текучей среде со входом иловой смеси устройства приведения в движение концентрированной иловой смеси.

В некоторых вариантах осуществления распределитель иловой смеси может устанавливаться в отстойной секции так, чтобы аэрированная иловая смесь из аэрационной секции равномерно распределялась в отстойной секции и не препятствовала разделению на осветленную жидкость и концентрированную иловую смесь в отстойной секции. В некоторых случаях в верхней части отстойной секции может устанавливаться переливной колодец для сброса осветленной жидкости в качестве выходного водного потока.

В настоящем изобретении анаэробная очистка может выполняться, по существу, путем предотвращения контакта между иловой смесью и кислородсодержащим газом. Обычно анаэробное состояние достигается при фактическом отсутствии растворенного кислорода, например, когда уровень растворенного кислорода не выше чем 0,1 мг/л. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения секция анаэробной очистки может представлять собой любое устройство, позволяющее иловой смеси из концентрированной иловой смеси и исходных сточных вод подвергаться анаэробной очистке. В некоторых случаях анаэробную очистку можно выполнить, предоставив иловой смеси возможность медленно течь без аэрации. Подходящая секция анаэробной очистки может представлять собой резервуар (бак), бассейн или камеру, в которой иловая смесь может создавать ламинарное, вертикальное или радиальное течение.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения аэрационная секция может представлять собой устройство, в котором иловая смесь подвергается аэрационной очистке, например, аэротенк, аэрационный бассейн или аэрационную камеру. Для улучшения аэрационной очистки в аэрационной секции может быть установлен аэратор. Аэратор может представлять собой, например, спиральный аэратор, микропористый аэратор, пластинчатый аэратор, аэратор с ротационным перемешиванием, трубчатый аэратор или струйный аэратор.

- 5 028145

В некоторых случаях аэрационная секция расположена так, что анаэробно очищенная иловая смесь из секции анаэробной очистки поступает в первый конец аэрационной секции, при этом аэрационно очищенная иловая смесь после аэрационной очистки выпускается из второго конца секции аэрационной очистки и поступает в отстойную секцию, причем первый и второй концы аэрационной секции расположены как можно дальше друг от друга, чтобы избежать каналообразования и перетока. В некоторых других случаях в аэрационной секции устанавливают отражательную перегородку, чтобы дополнительно улучшить аэрационную очистку и избежать каналообразования и перетока.

В некоторых случаях по меньшей мере часть, а предпочтительно весь аэрационный газ в секции аэрационной очистки собирают и вводят в устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси. В некоторых случаях газоиловый сепаратор установлен на втором конце аэрационной секции в целях разделения аэрационного газа и аэрированной иловой смеси таким образом, чтобы аэрированная иловая смесь поступала в отстойную секцию, но при этом аэрационный газ не поступал в отстойную секцию. Газоиловый сепаратор может представлять собой любое устройство, способное выполнять разделение аэрационного газа и аэрированной иловой смеси. Например, газоиловый сепаратор может представлять собой один или несколько контейнеров или труб, в верхней части которых имеется одно или несколько отверстий, позволяющих аэрированной иловой смеси поступать в контейнеры или трубы, а в нижней части - труба, соединенная по текучей среде с отстойной секцией, позволяя аэрированной иловой смеси, находящейся в контейнерах или трубах, поступать в отстойную секцию. В некоторых случаях отверстия контейнеров или труб погружены в аэрированную иловую смесь аэрационной секции с целью приема аэрированной иловой смеси и предотвращения поступления аэрационного газа в отстойную секцию.

В некоторых вариантах осуществления в аэрационной секции установлен газосборник для сбора аэрационного газа. Газосборник соединен по текучей среде с входом газа направляющей трубы устройства приведения в движение концентрированной иловой смеси. В некоторых вариантах осуществления газосборник содержит газосборный колпак, иногда расположенный над аэрационным устройством, при этом наверху газосборного колпака установлена газонаправляющая труба для ввода газа, собранного газосборным колпаком в направляющую трубу через ввод газа направляющей трубы. В некоторых вариантах осуществления на газонаправляющей трубе установлен клапан регулирования потока для регулирования потока газа, поступающего в направляющую трубу, чтобы дополнительно регулировать поток концентрированной иловой смеси. В некоторых случаях на газосборном колпаке расположено воздушное отверстие для выпуска, по меньшей мере, части газа, собранного газосборным колпаком, при этом на воздушном отверстии может устанавливаться клапан регулирования потока для регулирования потока или части потока выпускаемого газа в целях дополнительного регулирования потока газа, поступающего в направляющую трубу, а также регулирования потока концентрированной иловой смеси.

В некоторых вариантах осуществления газосборный колпак может устанавливаться в средней или верхней части, или наверху аэрационной секции. В некоторых случаях часть газосборного колпака может проходить вверх и выступать из верхней стенки аэрационной секции, образуя газосборный карман, при этом по меньшей мере часть стенки газосборного колпака образована стенкой аэрационной секции. В некоторых случаях газосборный колпак может быть независимым зонтичным колпаком в аэрационной секции. В некоторых других случаях газосборный колпак может быть образован верхней стенкой или крышей аэрационной секции, а иногда - боковой стенкой, соединяющейся с верхом или крышей аэрационной секции.

В некоторых вариантах осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению секция анаэробной очистки, отстойная секция и аэрационная секция могут быть расположены в одной горизонтальной цилиндрической конструкции. Цилиндрическая конструкция может представлять собой цилиндрический или многоугольный корпус, предпочтительно четырехугольный, пятиугольный, шестиугольный, семиугольный, восьмиугольный корпус, или корпус с еще большим количеством углов.

В некоторых вариантах осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению устройство для подачи газа, такое как нагнетатель воздуха для подачи аэрационного газа и/или устройство для подачи исходных сточных вод, такое как насос исходных сточных вод или вакуумное устройство забора (втягивания) сточных вод (в том числе, вакуумный насос), может быть установлено внутри устройства для биологической очистки сточных вод, например, в секции анаэробной очистки, отстойной секции и/или аэрационной секции, предпочтительно в аэрационной секции. Преимущества такого расположения заключаются, по меньшей мере, в уменьшении шума, более удобной компоновке и установке и возможности размещения в таком районе, как жилая зона с большим количеством населения и ограниченным пространством.

В некоторых вариантах осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению по меньшей мере часть устройства для биологической очистки сточных вод расположена под землей. Так по меньшей мере часть или даже все устройство для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению может быть расположено под землей, например в полуподвале или подвале, чтобы сэкономить занимаемую площадь, уменьшить шум и избежать воздей- 6 028145 ствия на ландшафт. В некоторых случаях устройство для биологической очистки сточных вод может быть установлено на земле. Когда устройство для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению расположено на земле или в полуподвале, оно может находиться вне или внутри здания. В некоторых других случаях устройство для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению может быть установлено на подвижной платформе, например, транспортном средстве, таком как автомобильный прицеп или грузовик, что обеспечивает удобство и маневренность при его транспортировке на различные участки, а также быстрое развертывание и установку для обеспечения немедленной эксплуатации.

Устройство и способ биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению в достаточной мере использует аэрационный газ при биологической очистке сточных вод, поэтому насос возвратного ила не используется, энергопотребление и затраты на оборудование уменьшаются, размещение и технологическая компоновка устройства обладают гибкостью, количество подвижных деталей и соединительных труб уменьшается, а надежность повышается.

В устройстве и способе биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению концентрированная иловая смесь контактирует с кислородсодержащим аэрационным газом, таким как аэрационный газ, улучшая эффекты удаления азота и ХПК и повышая результаты очистки сточных вод. Таким образом, устройство и способ биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению обладают такими преимуществами, как хорошее качество выходного потока воды, высокая объемная нагрузка, меньшая занимаемая площадь и меньшее влияние на ближнюю окружающую среду.

Согласно настоящему изобретению устройство для биологической очистки сточных вод может представлять собой устройство башенного типа для биологической очистки сточных вод, содержащее отстойную камеру и пневматическое устройство для подъема иловой смеси, использующее газ в целях подъема концентрированной иловой смеси из отстойной камеры, в котором пневматическое устройство для подъема иловой смеси используется в качестве устройства приведения в движение концентрированной иловой смеси, при этом подъем концентрированной иловой смеси относится к процессу приведения концентрированной иловой смеси в движение.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отстойная камера может представлять собой отстойник, позволяющий разделять аэрированную иловую смесь с образованием осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси. В общем случае, отстойная камера представляет собой отстойный резервуар, бассейн или секцию, в которой для усиления разделительных эффектов могут быть установлены наклонные пластины или наклонные трубы. Концентрированная иловая смесь обычно образуется под действием эффектов отстаивания в нижней части отстойника, где в целях улучшения отстаивания концентрированной иловой смеси могут быть расположены илосборные каналы. В некоторых случаях в верхней части отстойника может устанавливаться переливной колодец для сброса осветленной жидкости в качестве выходного водного потока.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пневматическое устройство для подъема иловой смеси устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод представляет собой любое подходящее устройство, способное осуществлять подъем концентрированной иловой смеси, используя газ, предпочтительно пневматическое устройство для подъема иловой смеси, обеспечивающее возможность контакта между газом и иловой смесью, например пневматический насос или пневматическая труба для подъема иловой смеси. В некоторых случаях пневматическое устройство для подъема иловой смеси содержит по существу вертикальную иловую подъемную трубу для забора концентрированной иловой смеси, и газонаправляющую трубу, соединенную с иловой подъемной трубой и используемую для ввода газа в иловую подъемную трубу.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения иловая подъемная труба имеет вход смеси для забора концентрированной иловой смеси и выход для выпуска газоиловой смеси и концентрированной иловой смеси, при этом газонаправляющая труба соединена со средней или нижней частью иловой подъемной трубы. Газ поступающий в иловую подъемную трубу по газонаправляющей трубе, смешивается с концентрированной иловой смесью, образуя газоиловую смесь, которая всплывает наверх в иловой подъемной трубе под действием давления и эффектов всплывания газа, а затем выпускается через выход, расположенный наверху иловой подъемной трубы, вследствие чего концентрированная иловая смесь поднимается пневматическим способом с использованием газа. В некоторых случаях циркуляция ила во всем устройстве для биологической очистки сточных вод осуществляется путем подъема концентрированной иловой смеси при помощи газа.

В некоторых вариантах осуществления газонаправляющая труба соединена по текучей среде с подходящим источником газа, при этом клапан регулирования потока используется для регулирования потока газа, поступающего в газонаправляющую трубу, чтобы регулировать поток поднимаемой концентрированной иловой смеси. В некоторых других вариантах осуществления клапан регулирования потока установлен перед входом иловой подъемной трубы в целях регулирования потока концентрированной иловой смеси, поступающей в иловую подъемную трубу.

В некоторых вариантах осуществления газ можно получать из любых подходящих источников газа, например, из воздушного компрессора, нагнетателя воздуха, резервуара для хранения газа, такого как

- 7 028145 воздух, кислород, азот и инертный газ. Газ предпочтительно имеет давление, превышающее атмосферное, или равное ему. Газ предпочтительно представляет собой кислородсодержащий газ. В некоторых случаях по меньшей мере часть газа получают из аэрационного газа. Аэрационный газ может быть собран из любого места аэрационного устройства. Аэрационный газ предпочтительно представляет собой аэрационный газ, выделяющийся из аэрированной иловой смеси и собираемый из верхней части аэрационного устройства. В некоторых случаях для подъема концентрированной иловой смеси в отстойной камере используется дополнительный насос возвратного ила. В некоторых других случаях дополнительный насос возвратного ила приводится в действие при помощи газа.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения илосборный канал расположен внизу отстойной камеры, при этом вход смеси иловой подъемной трубы проходит в илосборный канал. В некоторых вариантах осуществления одно или несколько пневматических устройств для подъема иловой смеси расположены в отстойной камере. В некоторых случаях в один или несколько илосборных каналов могут заходить несколько пневматических устройств для подъема иловой смеси.

Использование нескольких пневматических устройств для подъема иловой смеси позволяет повысить транспортную способность концентрированной иловой смеси и улучшить контакт между газом и концентрированной иловой смесью.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство башенного типа для биологической очистки сточных вод содержит также отстойный газоиловый сепаратор для разделения концентрированной иловой смеси и газа из пневматического устройства для подъема иловой смеси, при этом отстойный газоиловый сепаратор может быть соединен по текучей среде с выходом иловой подъемной трубы.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство башенного типа для биологической очистки сточных вод содержит также аэрационную камеру, при этом аэрационная камера снабжена газосборным колпаком для сбора аэрационного газа в аэрационной камере. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения аэрационная камера может представлять собой устройство, способное выполнять аэрационную очистку иловой смеси, например, аэротенк, аэрационный бассейн или аэрационную секцию. Для улучшения аэрационной очистки в аэрационной камере может быть установлен аэратор. Аэратор может представлять собой одно или несколько из таких устройство, как спиральный аэратор, микропористый аэратор, пластинчатый аэратор, аэратор с ротационным перемешиванием, трубчатый аэратор или струйный аэратор.

В некоторых случаях по меньшей мере часть, а предпочтительно весь аэрационный газ в аэрационной камере собирают и вводят в устройство для подъема концентрированной иловой смеси. В некоторых случаях газоиловый сепаратор установлен в аэрационной камере в целях разделения аэрационного газа и аэрированной иловой смеси таким образом, чтобы аэрированная иловая смесь поступала в отстойную камеру, а аэрационный газ при этом не поступал в отстойную камеру. Например, газоиловый сепаратор может представлять собой один или несколько контейнеров или труб, в верхней части которых имеется одно или несколько отверстий, позволяющих аэрированной иловой смеси поступать в контейнеры или трубы, а в нижней части - одна или несколько труб, соединенных по текучей среде с отстойной камерой, позволяя аэрированной иловой смеси, находящейся в контейнерах или трубах, поступать в отстойную камеру. В некоторых случаях отверстия контейнеров или труб погружены в аэрированную иловую смесь аэрационной камеры с целью приема аэрированной иловой смеси и предотвращения поступления аэрационного газа в отстойную камеру.

В некоторых вариантах осуществления в аэрационной камере установлен газосборник для сбора аэрационного газа. Газонаправляющая труба соединена с газосборником. Газосборник может содержать газосборный колпак, в некоторых случаях расположенный над аэрационным устройством. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения газосборный колпак соединен по текучей среде с газонаправляющей трубой. Например, газонаправляющая труба установлена наверху газосборного колпака, позволяя газу, собранному газосборным колпаком, поступать в устройство для подъема иловой смеси. В некоторых вариантах осуществления на газонаправляющей трубе установлен клапан регулирования потока для регулирования потока газа, поступающего в иловую подъемную трубу, чтобы регулировать поток концентрированной иловой смеси. В некоторых случаях газосборный колпак снабжен также воздушным отверстием для выпуска по меньшей мере части газа, собранного газосборным колпаком. Клапан регулирования может устанавливаться на воздушном отверстии в целях регулирования потока или части потока выпускаемого газа.

В некоторых вариантах осуществления газосборный колпак устанавливается в средней или верхней части аэрационной камеры. В некоторых случаях часть газосборного колпака может проходить вверх и выступать из верхней стенки аэрационной секции, образуя газосборный карман, при этом по меньшей мере часть стенки газосборного колпака образована стенкой аэрационной секции. В некоторых случаях газосборный колпак может быть независимым зонтичным колпаком в аэрационной секции. В некоторых других случаях газосборный колпак может быть образован верхней стенкой аэрационной секции, а иногда - боковой стенкой, соединяющейся с верхней стенкой аэрационной секции.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения аэрационная камера содержит так- 8 028145 же илосборник для сбора иловой смеси в аэрационной камере, при этом илосборник соединен по текучей среде с отстойной камерой, и по меньшей мере часть концентрированной иловой смеси получают из иловой смеси в илосборнике.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство башенного типа для биологической очистки сточных вод содержит также перегородку, расположенную между аэрационной камерой и отстойной камерой. Перегородка может представлять собой плоскую пластину, пластину конусного типа, пластину в виде обратного конуса, складчатую пластину или пластину с любым подходящим контуром. Пластина в виде конуса или перевернутого конуса может иметь угол при вершине приблизительно от 60° до 179°, например, приблизительно от 70° до 150°, приблизительно от 80° до 120°, приблизительно от 85° до 105°, или приблизительно 90°. Относительно небольшой угол при вершине позволяет увеличить высоту отстойной камеры, способствуя разделению иловой смеси с образованием осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси; при этом относительно большой угол при вершине способствует более удобной компоновке и установке в аэрационной камере и отстойной камере. В некоторых случаях угол при вершине составляет приблизительно 69°, приблизительно 70°, приблизительно 80°, приблизительно 100° или приблизительно 120°.

В некоторых вариантах осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению газосборный колпак представляет собой один или несколько газосборных колпаков, образованных выступающими вверх частями перегородки. В некоторых вариантах осуществления газосборный колпак представляет собой один или несколько газосборных колпаков, образованных выступающими вверх частями, расположенными на границе перегородки, или образованными круговой канавкой, состоящей из краевой части пластины в виде обратного конуса и внутренней стенки аэрационной камеры.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства башенного типа согласно настоящему изобретению илосборник расположен в средней части перегородки. В некоторых случаях илосборник имеет обращенные вверх отверстия и зазор между илосборником и нижней поверхностью перегородки, что позволяет иловой смеси поступать в илосборник и предотвращает поступление в илосборник аэрационного газа. Такое расположение способствует разделению аэрационного газа и иловой смеси.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению илосборник имеет верх, образованный частью перегородки, причем эта часть перегородки имеет одно или несколько сквозных отверстий или труб, позволяющих иловой смеси, находящейся в илосборнике, поступать в отстойную камеру. В некоторых случаях сквозные отверстия или трубы расположены так, чтобы предотвращать поступление аэрационного газа в отстойную камеру через сквозные отверстия или трубы. Например, сквозные отверстия могут быть закрыты илосборником, чтобы предотвратить поступление аэрационного газа в отстойную камеру через эти сквозные отверстия.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод средняя часть перегородки выступает вниз, образуя углубленную часть в качестве илосборника на дне отстойной камеры. Вследствие этого, концентрированная иловая смесь из отстойной камеры поступает в илосборник под действием силы тяжести. Вход иловой подъемной трубы предпочтительно заходит в илосборник.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению распределитель иловой смеси установлен в нижней части отстойной камеры с целью равномерного распределения иловой смеси, находящейся в илосборнике, в нижней части отстойной камеры. В некоторых вариантах осуществления распределитель иловой смеси представляет собой по существу горизонтальную коаксиальную трубу, имеющую некоторое количество обращенных вниз отверстий, или по существу горизонтальную перевернутую кольцевую канавку, образованную внешней стенкой отстойного газоилового сепаратора и юбкой, соединенной с внешней стенкой отстойного газоилового сепаратора и выступающей наклонно вниз внутри нижней части отстойной камеры. Распределитель иловой смеси позволяет равномерно распределять иловую смесь из илосборника в отстойную камеру и, по существу, не воздействует на разделение иловой смеси с образованием осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению отстойный газоиловый сепаратор представляет собой кольцевой резервуар, образованный между иловой подъемной трубой и концентрическим внешним кожухом. Нижняя часть отстойного газоилового сепаратора соединена по текучей среде с нижней частью аэротенка, чтобы концентрированная иловая смесь в отстойном газоиловом сепараторе возвращалась к нижней части аэротенка. В некоторых других вариантах осуществления отстойный газоиловый сепаратор представляет собой независимый резервуар или трубу, верхняя часть которой соединена по текучей среде с выходом иловой подъемной трубы в целях приема концентрированной иловой смеси и газа из иловой подъемной трубы, при этом ее нижняя часть соединена по текучей среде с нижней частью аэрационной камеры, чтобы концентрированная иловая смесь в отстойном газоиловом сепараторе

- 9 028145 могла возвращаться к нижней части аэрационной камеры.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению первая возвратная труба концентрированной иловой смеси установлена между отстойным газоиловым сепаратором и аэрационной камерой, чтобы концентрированная иловая смесь из отстойного газоилового сепаратора могла возвращаться в аэрационную камеру по первой возвратной трубе концентрированной иловой смеси.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению анаэробная реакционная камера или секция анаэробной очистки расположена под аэрационной камерой.

В настоящем изобретении анаэробная реакционная камера или секция анаэробной очистки может представлять собой устройство, способное выполнять анаэробную очистку иловой смеси, образованной из концентрированной иловой смеси и исходных сточных вод. В некоторых других вариантах осуществления анаэробная реакционную камера представляет собой любое устройство, способное выполнять анаэробную очистку исходных сточных вод. В некоторых случаях анаэробная очистка выполняется путем предоставления иловой смеси возможности медленно течь в состоянии, при котором уровень растворенного кислорода не превышает 0,1 мг/л, например, в состоянии без аэрации. Подходящая камера или секция анаэробной очистки может представлять собой резервуар или бассейн, в котором иловая смесь может создавать ламинарное, вертикальное или радиальное течение. Например, анаэробная реакционная камера может представлять собой анаэробный реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком жидкости ПСВПЖ (ИЛ§В), содержащий зону смешивания внизу, зону сбора газа для сбора пузырей метана наверху и анаэробную реакционную зону между зоной смешивания и зоной сбора газа.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению вторая возвратная труба концентрированной иловой смеси установлена в нижней части (предпочтительно у илосборника) отстойной камеры для выпуска по меньшей мере части концентрированной иловой смеси из отстойной камеры и аэрационной камеры. В некоторых случаях для принудительного выпуска части концентрированной иловой смеси используется насос. В некоторых случаях выпускаемая концентрированная иловая смесь вводится в анаэробную реакционную камеру ниже аэрационной камеры, предпочтительно в нижнюю часть анаэробной реакционной камеры. Когда граница раздела между осветленной жидкостью и концентрированной иловой смесью в отстойной камере располагается относительно высоко, или в отстойной камере вскоре произойдет или уже происходит всплывание ила, часть или всю концентрированную иловую смесь выпускают через вторую возвратную трубу концентрированной иловой смеси и/или первую возвратную трубу концентрированной иловой смеси, чтобы быстро и эффективно опустить границу раздела и предотвратить или устранить образование сгустков ила и всплывание ила.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению в отстойной камере устанавливают устройство дробления сгустков ила. При длительной работе устройства для биологической очистки сточных вод некоторое количество ила может оставаться во взвешенном состоянии, не оседая в нижнюю часть отстойной камеры, и скапливаться, образуя сгусток ила, который подвержен всплыванию наверх под действием анаэробной среды отстойной камеры и выпускается вместе с выходным потоком воды, ухудшая ее качество. Сгусток ила можно разбивать, выполняя промежуточную аэрационную очистку, чтобы улучшить характеристику оседания и избежать снижения качества воды и избежать ухудшения качества воды. Устройство дробления сгустков ила представляет собой любое подходящее устройство, способное осуществлять дробление сгустка ила на куски, такие как легко оседающие частицы ила. В некоторых случаях устройство дробления сгустков ила представляет собой устройство, использующее механическую силу для дробления сгустка ила, например, пневматическое устройство дробления сгустков ила, такое как любой подходящий аэратор или газораспределитель, например, газораспределительная труба с обращенными вверх отверстиями. В некоторых случаях устройство дробления сгустков ила активно соединено с отстойной камерой и может входить, выходить или оставаться в любом нужном положении в отстойной камере.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения устройство для биологической очистки сточных вод содержит также электропомещение и теплообменник, причем теплообменник использует тепло, выделяющееся из электрооборудования или оборудования в электропомещении, для нагрева иловой смеси в устройстве для биологической очистки сточных вод. Электропомещение и теплообменник предпочтительно установлены в аэрационной камере или секции и (или) в анаэробной реакционной камере и (или) секции и (или) в отстойной камере и (или) секции, в которой теплообменник использует тепло, выделяющееся из электрооборудования в электропомещении, для нагрева иловой смеси. Теплообменник может представлять собой любой подходящий теплообменник, в частности, способный осуществлять обмен тепла между газом и иловой смесью, например, теплообменник может быть выбран из числа спирально-трубчатых теплообменников, прямотрубных теплообменников или их комбинаций. Электрооборудование может представлять собой любое электропитаемое устройство, применяемое в устройстве для биологической очистки сточных вод, такое как нагнетатель воздуха, насос исходных

- 10 028145 сточных вод или вакуумный насос вакуумного устройства забора сточных вод, а также соответствующие управляющие или контрольно-измерительные устройства и инструменты.

В некоторых вариантах осуществления газ, нагреваемый в электропомещении, поступает в теплообменную трубу теплообменника для реализации теплообмена с иловой смесью, протекающей снаружи, через теплообменную трубу. В некоторых других вариантах осуществления газ поступает в рубашку теплообменника для реализации теплообмена с иловой смесью, протекающей через теплообменную трубу. В некоторых случаях в теплообменнике имеется одна или несколько теплообменных труб.

В некоторых вариантах осуществления в электропомещении устанавливают газораспределитель для управления распределением газа в электропомещении. В некоторых случаях газораспределитель представляет собой крышку с одним или несколькими воздушными выходами на краю крышки, при этом по меньшей мере один из воздушных выходов ориентирован в направлении электрооборудования в электропомещении. В некоторых случаях газораспределитель представляет собой решетку с наклонными отражательными перегородками, направляющими воздух к электрооборудованию в электропомещении.

В некоторых вариантах осуществления электрооборудование может представлять собой любое подходящее электропитаемое устройство, используемое при биологической очистке сточных вод, такое как насосы и/или нагнетатели воздуха, конкретно, насос подачи ила, циркуляционный насос для иловой смеси, нагнетатель аэрационного воздуха и т.д.

В некоторых вариантах осуществления вход воздуха расположен внизу электропомещения, а выход воздуха - наверху электропомещения, чтобы воздух проходил через электропомещение и теплообменник путем естественной конвекции.

В некоторых вариантах осуществления устройство принудительной подачи воздуха расположено в электропомещение и/или теплообменнике, чтобы вызывать принудительное прохождение воздуха через электропомещение и теплообменник. Устройство принудительной подачи воздуха представляет собой, например, нагнетатель воздуха, такой как осевой вентилятор.

В некоторых вариантах осуществления вход газа электропомещения расположен в самом низком месте электропомещения, чтобы жидкость, осаждающуюся в электропомещении, можно было выпускать через вход воздуха. В некоторых случаях жидкость, осаждающаяся в электропомещении, может представлять собой утечку из стенки, расположенной между электропомещением и анаэробной реакционной камерой или стенки, расположенной между электропомещением и аэробной камерой, или из электрооборудования или его соединительных труб в электропомещении, или из трубопроводов или клапанов. Вход воздуха, расположенный в самом низком месте электропомещения, позволяет своевременно выпускать указанную жидкость утечки, чтобы предотвратить затопление устройств в электропомещении.

В некоторых вариантах осуществления в электропомещении могут быть дополнительно установлены контрольно-измерительные приборы, переключатели и (или) клапаны для контроля и (или) управления устройством.

Таким образом, устройство для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению имеет компактную конструкцию, эффективно отводит тепло, выделяющееся из электрооборудованиия, и использует выделяющееся тепло для повышения температуры иловой смеси, благодаря чему достигаются такие технические эффекты, как высокая реакционная эффективность, улучшенные результаты очистки, энергосбережение и уменьшение шума.

Устройство для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению может быть выполнено в виде сооружения вертикального или горизонтального типа, пригодного для размещения в здании, заглубления в грунт или установки на подвижной платформе. Кроме того, устройство для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению может быть особенно удобно для миниатюризации и коммунитизации очистки сточных вод.

В некоторых вариантах осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению отстойная камера, аэрационная камера и (или) анаэробная реакционная камера могут быть установлены в цилиндрической конструкции башенного типа. Цилиндрическая конструкция может представлять собой цилиндрический или многоугольный корпус, предпочтительно четырехугольный, пятиугольный, шестиугольный, семиугольный, восьмиугольный корпус, или даже корпус с большим количеством углов.

В данном контексте термин вниз относится к направлению, практически идентичному направлению силы тяжести, включая, не ограничиваясь этим, направление, совпадающее с направлением силы тяжести; при этом термин вверх относится к направлению, практически обратному направлению силы тяжести, включая, не ограничиваясь этим, направление, совпадающее с направлением, противоположным силе тяжести.

В данном контексте термин по существу или фактически, когда с его помощью уточняют какойлибо показатель, означает, что этот показатель может изменяться в подходящем диапазоне относительно центрального значения этого показателя, например, этот диапазон можно определить как ±20%, ±15%, ±10%, ±5%, ±2% или ±1% относительно центрального значения.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается способ биологической очистки сточных

- 11 028145 вод, содержащий использование газа для подъема концентрированной иловой смеси в отстойной камере. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть газа получают из аэрационного газа.

В некоторых вариантах осуществления способ биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению содержит также следующие шаги: собирают по отдельности иловую смесь и аэрационный газ из аэрационной камеры, выполняют очистку путем отстаивания иловой смеси в отстойной камере для получения осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси, и поднимают концентрированную иловую смесь в пневматическом устройстве для подъема иловой смеси, используя аэрационный газ, собранный из аэрационной камеры.

Способ биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению, отличающийся тем, что содержит также разделение в отстойном газоиловом сепараторе аэрационного газа и концентрированной иловой смеси из пневматического устройства для подъема иловой смеси и введение по меньшей мере части отсепарированной концентрированной иловой смеси в аэрационную камеру.

Способ биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению, отличающийся тем, что содержит также выполнение аэрационной очистки осветленной жидкости в отстойной камере, периодически или когда сгусток ила появляется или вскоре появится в осветленной жидкости в отстойной камере. Время или продолжительность выполнения аэрационной очистки осветленной жидкости может определяться в соответствии с ситуациями, связанными с образованием, дроблением или всплыванием сгустка ила, до тех пор, пока сгусток ила не будет ликвидирован, или не удастся избежать всплывания сгустка ила. В большинстве случаев, когда выполняется аэрационная очистка осветленной жидкости, подачу исходных сточных вод следует остановить, чтобы ил не поступал в выходной водный поток.

Способ биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению, отличающийся тем, что содержит также выпуск по меньшей мере части концентрированной иловой смеси из отстойной камеры в анаэробную реакционную камеру. Выпуск концентрированной иловой смеси может осуществляться до или после ее подъема при помощи газа. Шаг введения части концентрированной иловой смеси в анаэробную реакционную камеру может выполняться прерывисто или непрерывно. Время и продолжительность этого шага может определяться в соответствии с положением границы раздела между осветленной жидкостью и концентрированной иловой смесью и (или) ситуацией со всплыванием ила, до тех пор, пока границу раздела удается удерживать в нужном положении, чтобы ил не поступал в выходной водный поток. Например, когда граница раздела находится в относительно высоком положении, часть концентрированной иловой смеси можно ввести в анаэробную реакционную камеру, чтобы понизить положение граница раздела с целью обеспечения качества воды в выходном водном потоке; когда происходит или вскоре произойдет всплывание ила, может быть произведен выпуск части или даже всей концентрированной иловой смеси в отстойной камере, а также части или даже всей осветленной жидкости и, предпочтительно, их введение в анаэробную реакционную камеру, чтобы опустить границу раздела и предотвратить или устранить всплывание ила.

Не ограничивая себя какими-либо теориями, авторы настоящего изобретения считают, что всплывание ила в отстойной камере вызвано следующими основными причинами: в анаэробных условиях происходит анаэробное разложение, в результате которого генерируются метановый газ и углекислый газ, после чего ил поглощает газ и всплывает наверх. В связи с этим периодическое выполнение аэрационной очистки в прерывистом режиме позволяет замедлить анаэробное разложение, осуществить раздробление сгустков ила, улучшить седиментационные свойства ила и эффективно избегать всплывания ила. Кроме того, относительно большой возвратный поток концентрированной иловой смеси достигается за счет пропускания аэрационного газа через пневматическое устройство для подъема иловой смеси, что позволяет сократить время удержания ила в отстойной камере, а также избежать всплывания ила, вызванного анаэробным разложением в анаэробных условиях.

В устройстве и способе биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению аэрационный газ и иловую смесь в аэрационной камере разделяют, а затем вводят в отстойную камеру, при этом аэрационный газ просто проходит через пневматическое устройство для подъема иловой смеси с целью подъема концентрированной иловой смеси в нижней части отстойной камеры, чтобы аэрационный газ не препятствовал процессу разделения иловой смеси на осветленную жидкость и концентрированную иловую смесь в отстойной камере.

Вместе с тем, концентрированная иловая смесь в нижней части отстойной камеры непрерывно погружается в относительно большой возвратный поток благодаря использованию собранного аэрационного газа, что способствует понижению положения границы раздела между осветленной жидкостью и концентрированной иловой смесью в отстойной камере, сокращению времени удержания ила в отстойной камере, а также предотвращению или устранению всплывания ила.

Кроме того, концентрированная иловая смесь, поднимаемая пневматическим устройством для подъема иловой смеси, проходит через отстойный газоиловый сепаратор и непосредственно возвращается в аэрационную, а не в отстойную камеру, чтобы не препятствовать процессу разделения иловой смеси на осветленную жидкость и концентрированную иловую смесь в отстойной камере.

Кроме того, аэрационное устройство, установленное в отстойной камере, может периодически выполнять аэрацию осветленной жидкости в отстойной камере, или аэрировать осветленную жидкость, ко- 12 028145 гда происходит или вскоре произойдет образование сгустка ила и (или) всплывание ила в осветленной жидкости. Вследствие этого концентрация растворенного кислорода возле сгустка ила возрастает, способность ила к оседанию улучшается, образование сгустка ила замедляется, образовавшийся сгусток ила подвергается дроблению, что препятствует всплыванию ила, улучшает разделительные эффекты в отстойной камере и обеспечивает долговременное стабильное отстаивание.

Кроме того, по меньшей мере часть концентрированной иловой смеси в отстойной камере вводят в анаэробную реакционную камеру, чтобы можно было легко удерживать в нужном положении границу раздела между осветленной жидкостью и концентрированной иловой смесью, обеспечивать качество воды в выходном водном потоке и своевременно предотвращать или устранять всплывание ила.

Кроме того, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили при использовании аэрационного газа для подъема концентрированной иловой смеси удивительное улучшение эффектов удаления азота и (или) ХПК. Не ограничивая себя какой-либо теорией, авторы считают, что контакт между концентрированной иловой смесью из отстойной камеры и кислородсодержащим газом (предпочтительно аэрационным газом) повышает концентрацию растворенного кислорода, вследствие чего улучшается денитрификация и достигается улучшение эффектов удаления азота и ХПК.

В настоящем изобретении аэрационный газ применяется для осуществления возврата ила, что позволяет не использовать насос возвратного ила, сократить энергопотребление и затраты на оборудование и обеспечить гибкость размещения и технологической компоновки устройства. В дополнение к этому, благодаря уменьшению количества подвижных деталей и соединительных труб повышается надежность устройства. Кроме того, устройство для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению имеет компактную конструкцию, а объем и общая площадь всего устройства уменьшаются.

Устройство для биологической очистки сточных вод занимает небольшую общую площадь, обеспечивает возможность стабильной и надежной эксплуатации в течение длительного времени, по существу, не требует технического обслуживания, пригодно для размещения в здании, заглубления в грунт или установки на подвижной платформе, и, конкретно, пригодно для внутриплощадочной или оперативной очистки сточных вод, например, для очистки сточных вод в каком-либо населенном пункте или на острове.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена структурная схема одного из вариантов осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 представлена структурная схема другого варианта осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 3 представлена структурная схема одного из вариантов осуществления электропомещения и теплообменника устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 4 представлена структурная схема другого варианта осуществления электропомещения и теплообменника устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 5 представлена структурная схема еще одного варианта осуществления электропомещения и теплообменника устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению.

На фиг. 6 представлена структурная схема еще одного варианта осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже в сочетании с чертежами, не ограничивая объем правовой охраны настоящего изобретения.

Пример 1

На фиг. 1 представлена структурная схема одного из вариантов осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению, в котором устройство для биологической очистки сточных вод содержит секцию (81) анаэробной очистки, отстойную секцию (82) и аэрационную секцию (83), установленные в цилиндрическом корпусе и отделенные друг от друга перегородками.

Исходные сточные воды в виде входного водного потока вводились в секцию анаэробной очистки (81) при помощи устройства подачи исходных сточных вод (насос сточных вод или устройство забора воды, не показаны). Исходные сточные воды смешивались в секции (81) анаэробной очистки с концентрированной иловой смесью из устройства приведения в движение концентрированной иловой смеси (содержавшего трубу (103) для концентрированной иловой смеси, направляющую трубу (109), трубу (110) для газоиловой смеси и газоиловый сепаратор (111)) и медленно проходили через секцию (81) анаэробной очистки для получения анаэробно очищенной иловой смеси.

Анаэробно очищенная иловая смесь из секции (81) анаэробной очистки вводилась в аэрационную секцию (83) по трубе (101) для анаэробно очищенной иловой смеси и вступала в контакт с аэрационным газом из аэратора (104) для выполнения аэрационной очистки с целью получения аэрационно очищенной иловой смеси. Аэрационный газ всплывал наверх в аэрационной секции (83), покидал поверхность аэрационно очищенной иловой смеси и скапливался в верхней части аэрационной секции (83). Аэрационно

- 13 028145 очищенная иловая смесь проходила через газоиловый сепаратор (106) и трубу (105) для аэрационно очищенной иловой смеси, а затем поступала в отстойную секцию (82), в которой газоиловый сепаратор (106) имел обращенное вверх отверстие, позволяющее аэрационно очищенной иловой смеси поступать в газоиловый сепаратор (106), при этом отверстие было расположено под поверхностью иловой смеси, предотвращая поступление аэрационного газа в отстойную секцию (82).

Аэрационно очищенная иловая смесь из аэрационной секции (83) равномерно распределялась в отстойной секции (82) при помощи распределителя (102) иловой смеси и разделялась на осветленную жидкость в верхней части отстойной секции (82) и концентрированную иловую смесь в нижней части отстойной секции (82). Осветленная жидкость в качестве выходного водного потока сбрасывалась из переливного колодца (112). Концентрированная иловая смесь в нижней части отстойной секции (82) возвращалась в секцию (81) анаэробной очистки при помощи устройства приведения в движение концентрированной иловой смеси (содержавшего трубу (103) для концентрированной иловой смеси, направляющую трубу (109), трубу (110) для газоиловой смеси и газоиловый сепаратор (111).

Аэрационный газ, скопившийся в верхней части аэрационной секции (83), поступал в направляющую трубу (109) через газосборный колпак (107) и газонаправляющую трубу (108). Избыточную часть аэрационного газа в газосборном колпаке (107) можно было выпускать через воздуховыпускной клапан (113). Аэрационный газ контактировал в направляющей трубе (109) с концентрированной иловой смесью из отстойной камеры (82) и смешивался с ней, образуя газоиловую смесь. Газоиловая смесь перемещалась вверх в направляющей трубе (109) под действием давления и эффектов всплывания аэрационного газа и поступала в газоиловый сепаратор (111) по трубе (110) для газоиловой смеси. Газоиловая смесь разделялась на концентрированную иловую смесь и аэрационный газ в газоиловом сепараторе (111), в который выпускался аэрационный газ, при этом концентрированную иловую смесь вводили в секцию (81) анаэробной очистки.

В устройстве для биологической очистки сточных вод, показанном на фиг. 1, аэрационный газ использовался, чтобы вызывать течение концентрированной иловой смеси, (т. е. ила), и, таким образом, концентрированная иловая смесь принудительно циркулировала по всему устройству для биологической очистки сточных вод, в достаточной степени используя энергию газа, при этом расход возвратного ила можно было регулировать и контролировать, контролируя расход аэрационного газа, поступающего в газонаправляющую трубу (108) через воздуховыпускной клапан (113). Таким образом, было снижено потребление энергии всем устройством для биологической очистки сточных вод. Кроме того, когда не использовался насос возвратного ила, затраты на оборудование сокращались, тогда как надежность устройства для биологической очистки сточных вод повышалась.

Помимо этого устройство для биологической очистки сточных вод, показанное на фиг. 1, можно было расположить горизонтально, что позволяло уменьшить высоту всего устройства. Вместе с тем, секция (81) анаэробной очистки, отстойная секция (82) и аэрационная секция (83) объединялись в компактное устройство, вследствие чего уменьшалась общая площадь, упрощалась конструкция и обеспечивалось более удобное техническое обслуживание. В результате устройство для биологической очистки сточных вод при необходимости можно было размещать подземным способом или в полуподземном сооружении, либо устанавливать на мобильной платформе (например, на транспортном средстве), что способствовало уменьшению общей площади, поддержанию температуры и улучшению окружающей среды, а также обеспечивало удобство транспортировки и размещения.

В устройстве для биологической очистки сточных вод, показанном на фиг. 1, аэрационный газ контактировал с концентрированной иловой смесью (т.е. активным илом), насыщая ил кислородом во время подъема, затем насыщенный кислородом ил смешивался с исходными сточными водами во время анаэробной очистки, благодаря чему происходило усиление денитрификации в секции (81) анаэробной очистки, улучшались эффекты удаления азота и ХПК, повышалась эффективность очистки сточных вод и улучшалось качество воды в выходном водном потоке.

Пример 2

На фиг. 2 представлена структурная схема варианта осуществления устройства башенного типа для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению, в котором устройство башенного типа для биологической очистки сточных вод содержало анаэробную реакционную камеру (201), аэрационную камеру (225), расположенную над анаэробной реакционной камерой (201), отстойную камеру (221), расположенную над аэрационной камерой (225), и перегородку (212) между аэрационной камерой (225) и отстойной камерой (221). Газосборный колпак (211) был установлен в аэрационной камере (225) для сбора аэрационного газа, а илосборник (209) был установлен в аэрационной камере (225) для сбора иловой смеси в аэрационной камере (225). Пневматическое устройство для подъема иловой смеси, содержащее иловую подъемную трубу (216) и отстойный газоиловый сепаратор (215) было установлено в отстойной камере (221). Все эти компоненты были размещены в единственной цилиндрической (или многоугольной) башне, имеющей высоту приблизительно от 10 м до 30 м.

Исходные сточные воды из трубы (206) для исходных сточных вод поступали в анаэробную реакционную камеру (201) через клапан (205) для исходных сточных вод, насос (204) и трубу (203). Исходные сточные воды образовывали ламинарный восходящий поток в анаэробной реакционной камере (201)

- 14 028145 таким образом, что ил в анаэробной реакционной камере (201) оказывался в стабильном взвешенном состоянии при равновесии всплывания и оседания, образуя придонный слой ила и, тем самым, анаэробная реакционная камера (201) превращалась в реактор с придонным слоем организмов и восходящим потоком. Чистый ил проникал в придонный слой, непрерывно всплывал наверх и проходил через отверстие (202) (предпочтительно оборудованное однонаправленным пропускающим устройством, таким как односторонний клапан) в перегородке (227). В некоторых случаях газосборник (такой как газосборный колпак, раскрытый в патенте США № 6063273, не показан) может устанавливаться под перегородкой (227) для сбора газа, такого как метан, генерируемого придонным слоем ила.

Чистый ил из анаэробной реакционной камеры (201) смешивали с аэрационно очищенной иловой смесью в аэрационной камере (225). Аэрационный газ поступал в аэрационную камеру (225) по газоприемной трубе (226) и аэрировал иловую смесь в аэрационной камере (225). Аэратор (не показан) мог быть установлен в аэрационной камере (225). После аэрационной очистки аэрационный газ скапливался в кольцевом газосборном колпаке (211) в верхней части аэрационной камеры (225), в то время, как аэрационно очищенная иловая смесь поступала в илосборник (209), чтобы аэрационный газ и аэрационно очищенная иловая смесь были разделены.

Иловая смесь в илосборнике (209) поступала в нижнюю часть отстойной камеры (221) через сквозное отверстие или трубу (210) и разделялась в отстойной камере (221), образуя осветленную жидкость в ее верхней части и концентрированную иловую смесь в ее нижней части. Осветленная жидкость в качестве выходного водного потока (217) сбрасывалась из переливного колодца (218). Концентрированная иловая смесь опускалась и поступала в илосборник (224), после чего поступала в иловую подъемную трубу (216) через нижний вход иловой подъемной трубы (216). Аэрационный газ в газосборном колпаке (211) поступал в иловую подъемную трубу (216) через газонаправляющую трубу (222), чтобы концентрированная иловая смесь из илосборника (224) втягивалась и поднималась в иловой подъемной трубе под действием, производимым аэрационным газом из газосборного колпака (211) в иловой подъемной трубе (216). Аэрационный газ вместе с концентрированной иловой смесью в иловой подъемной трубе (216) всплывал после этого наверх и поступал в отстойный газоиловый сепаратор (215) для разделения ила и газа, после чего отсепарированный газ выпускался, а отсепарированная концентрированная иловая смесь оставалась в отстойном газоиловом сепараторе (215). По меньшей мере часть концентрированной иловой смеси в отстойном газоиловом сепараторе (215) возвращалась в нижнюю часть аэрационной камеры (225) по первой возвратной трубе (223) концентрированной иловой смеси.

Когда граница раздела ил-вода в отстойной камере (221) находилась в относительно высоком положении, таком, что ил воздействовал на качество воды в выходном водном потоке (217), по меньшей мере часть концентрированной иловой смеси в илосборнике (224) можно было выпускать через вторую возвратную трубу (208) концентрированной иловой смеси, клапан (207) и насос (204), после чего она поступала в анаэробную реакционную камеру (201). Таким образом, уровень границы раздела ил-вода в отстойной камере (221) мог опускаться и эффективно контролироваться и регулироваться при помощи клапана (207) и насоса (204), обеспечивая качество воды.

Когда в отстойной камере (221) происходило или должно было вскоре произойти образование сгустка или всплывание ила, аэрационный газ мог поступать по газоприемным трубам (219 и 214) и газораспределительным трубам (220 и 213) в среднюю часть верхней части отстойной камеры (221), использовавшуюся в качестве устройства дробления сгустков ила, чтобы перемешивать осветленную жидкость и/или концентрированную иловую смесь в отстойной камере (221) в целях дробления сгустка ила или устранения всплывания ила. Аэрационный газ из газоприемных труб (219 и 214) поступал в отстойную камеру (221) периодически или прерывисто, при этом поступление исходных сточных вод прерывалось путем закрытия клапана (205) для исходных сточных вод в течение этого периода, чтобы ил не выпускался вместе с выходным водным потоком (217). После того как сгусток ила был раздроблен, аэрационный газ из газоприемных труб (219 и 214) больше не поступал в отстойную камеру (221), раздробленный сгусток ила постепенно оседал в илосборнике (224), затем поступал в аэрационную камеру (225) через иловую подъемную трубу (216), отстойный газоиловый сепаратор (215) и первую возвратную трубу (223) концентрированной иловой смеси, или поступал в анаэробную реакционную камеру через вторую возвратную трубу (208) концентрированной иловой смеси. Таким образом, был ликвидирован сгусток ила в средней части верхней части отстойной камеры (221) и предотвращено всплытие ила.

Пример 3

На фиг. 6 представлена структурная схема еще одного варианта осуществления устройства для биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению, в котором устройство для биологической очистки сточных вод представляло собой устройство вертикального типа, содержащее анаэробную реакционную камеру (33), аэробную реакционную камеру или аэрационную камеру (26), разделительную камеру или отстойную камеру (22) и электрический отсек или электропомещение (3), расположенное в анаэробной реакционной камере (33). Все эти компоненты были размещены в единственной цилиндрической (или многоугольной) башне, имеющей высоту приблизительно от 10 до 30 м.

Вход (6) газа был расположен внизу электрического отсека (3). Вход (6) газа имел газоприемную трубу (7), проходившую вниз и сообщавшуюся с атмосферой, чтобы атмосферный воздух мог поступать

- 15 028145 в электрический отсек (3). Крышка (5) помещалась над входом (6) газа, чтобы оператор мог беспрепятственно входить в электрический отсек (3). Несколько выходов (4) воздуха были расположены на краю крышки (5), чтобы воздух из входа (6) газа мог поступать в электрический отсек (3) и, в некоторых случаях, направляться к электрооборудованию, такому как насос (1) и нагнетатель (32) воздуха.

Выход (12) газа был расположен наверху электрического отсека (3). В некоторых случаях верх электрического отсека (3) мог представлять собой часть перегородки (30). Выход (12) газа был соединен по текучей среде с нижней частью теплообменника (13), образуя вход газа теплообменника (13). Теплообменник (13) был установлен в аэробной реакционной камере (26). Газ из выхода (12) газа проходил через теплообменник (13) для осуществления теплообмена с иловой смесью в аэробной реакционной камере (26), а затем выпускался через выход (15) наверху теплообменника (13). В некоторых случаях воздушное устройство (такое как осевой вентилятор, не показан) могло устанавливаться на выходе (15), чтобы усилить поток газа, протекающего в электрическом отсеке (3) и теплообменнике (13).

Теплообменник (13) в устройстве, показанном на фиг. 6, может также представлять собой одинарный прямотрубный теплообменник (13), показанный на фиг. 3, в котором газ в трубе обменивается теплом с иловой смесью за пределами трубы; теплообменник (13) в устройстве для биологической очистки сточных вод, показанном на фиг. 6, может также представлять собой теплообменник (13) с набором прямых труб, показанных на фиг. 4, в котором газ в трубах обменивается теплом с иловой смесью за пределами труб; теплообменник (13) в устройстве для биологической очистки сточных вод, показанном на фиг. 6, может также представлять собой спирально-трубчатый теплообменник (13), показанный на фиг. 5, в котором газ в спиральной трубе обменивается теплом с иловой смесью за пределами спиральной трубы.

Исходные сточные воды из водоприемной трубы (9) поступали в анаэробную реакционную камеру (33) через клапан (8) исходных сточных вод и насос (1). Исходные сточные воды образовывали ламинарный восходящий поток в анаэробной реакционной камере (33) таким образом, что ил в анаэробной реакционной камере (33) оказывался в стабильном взвешенном состоянии при равновесии всплывания и оседания, образуя придонный слой ила. Очищенный ил проникал в придонный слой, непрерывно всплывал наверх и проходил через отверстие (31) (предпочтительно оборудованное однонаправленным пропускающим устройством, таким как односторонний клапан) в перегородке (30), а затем поступал в аэробную реакционную камеру (26).

Аэрационный газ поступал в аэробную реакционную камеру (26) через газоприемную трубу (10), аэрационный нагнетатель (32) и аэрационный газораспределитель (29) и аэрировал иловую смесь в аэробной реакционной камере (26). В аэробной реакционной камере (26) мог также устанавливаться подходящий аэратор (не показан), такой как спиральный аэратор, микропористый аэратор, пластинчатый аэратор, аэратор с ротационным перемешиванием, трубчатый аэратор или струйный аэратор. После аэрационной очистки аэрационный газ скапливался в верхней части аэробной реакционной камеры (26), а иловая смесь из аэробной реакционной камеры (26) поступала в илосборник (27). Иловая смесь в илосборнике (27) вводилась после этого в нижнюю часть разделительной камеры (22) по трубе (25) и разделялась на осветленную жидкость и концентрированную иловую смесь. Осветленная жидкость в качестве выходного водного потока (21) сбрасывалась из переливного колодца (21). Концентрированная иловая смесь опускалась и собиралась в сборном резервуаре (16) концентрированной иловой смеси, а затем втягивалась через трубу (17) в направляющую трубу (19) с использованием аэрационного газа, который вводился в направляющую трубу (19) через трубу (23). Концентрированная иловая смесь и аэрационный газ образовывали газоиловую смесь в направляющей трубе (19) и всплывали наверх под действием давления и всплывания аэрационного газа. Газоиловая смесь из направляющей трубы (19) разделялась, снова образуя аэрационный газ и концентрированную иловую смесь в газоиловом сепараторе (18), в который выпускался аэрационный газ, тогда как концентрированная иловая смесь возвращалась в нижнюю часть аэробной реакционной камеры (26) по трубе (28).

Когда в разделительной камере (22) происходило образование сгустка или всплывание ила, включался клапан (11), чтобы часть концентрированной иловой смеси в сборном резервуаре (16) концентрированной иловой смеси вводилась в анаэробную реакционную камеру (33) через трубу (14), клапан (11), насос (1) и трубу (2), в которой клапан (8) был в некоторых случаях выключен.

Во время работы устройства, показанного на фиг. 6, газ в электрическом отсеке (3) нагревался теплом, генерируемым насосом (1) и аэрационным нагнетателем (32), нагретый газ поступал в теплообменник (13), обменивался теплом с иловой смесью в аэробной реакционной камере (26), а затем выпускался через выход (15). Нагретая иловая смесь в аэробной реакционной камере (26) могла осуществлять аэробную реакцию намного более эффективно. Таким образом, тепло, выделяемое насосом (1) и аэрационным нагнетателем (32), утилизировалось.

Кроме того, все устройство, показанное на фиг. 6, было небольшим и компактным, могло с удобством эксплуатироваться, занимало меньшую площадь и обеспечивало легкую установку и транспортировку. Вместе с тем, электрооборудование, контрольно-измерительные приборы, управляющие переключатели, а также клапаны были встроены в электрический отсек (3), что обеспечивало удобные, быстрые и эффективные управление и контроль устройства.

- 16 028145

Устройство и способ биологической очистки сточных вод согласно настоящему изобретению позволяют быстро и эффективно контролировать и регулировать положение границы раздела между осветленной жидкостью и концентрированной иловой смесью в отстойной камере, тем самым предотвращая или устраняя образования сгустка ила и всплывание ила в отстойной камере.

Устройство и способ настоящего изобретения позволяют эффективно использовать энергию и кислород аэрационного газа, благодаря чему уменьшаются энергопотребление и стоимость технического обслуживания всего устройства, улучшаются результаты биологической очистки сточных вод и удается предотвратить всплывание ила. Кроме того, устройство и способ настоящего изобретения обеспечивают такие преимущества, как высокая производительность, экономия энергии, высокая надежность, хорошая подвижность и миниатюризация.

Настоящее изобретение иллюстрируется с помощью приведенных выше примеров. Однако специалисту понятно, что изобретение не ограничивается этими конкретными примерами. Настоящее изобретение может быть модифицировано или изменено во многих аспектах, при этом все такие модификации и изменения входят в объем притязаний настоящего изобретения.

Claims (27)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее секцию анаэробной очистки, отстойную секцию и аэрационную секцию, и устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси, причем секция анаэробной очистки предназначена для приема исходных сточных вод и концентрированной иловой смеси из устройства приведения в движение концентрированной иловой смеси и выполнения анаэробной очистки для получения анаэробно очищенной иловой смеси, аэрационная секция предназначена для приема анаэробно очищенной иловой смеси и выполнения аэрационной очистки путем контакта с аэрационным газом для получения аэрационно очищенной иловой смеси, отстойная секция предназначена для приема аэрационно очищенной иловой смеси и выполнения отстаивания для получения осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси, а устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси предназначено для приема концентрированной иловой смеси и создания течения концентрированной иловой смеси с использованием аэрационного газа из аэрационной секции;

   при этом устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси содержит направляющую трубу, позволяющую газу контактировать с концентрированной иловой смесью, при этом вход газа и вход концентрированной иловой смеси расположены в нижней части направляющей трубы, секция протекания газоиловой смеси расположена в средней части направляющей трубы, а выход газоиловой смеси расположен в верхней части направляющей трубы;

   причем устройство приведения в движение концентрированной иловой смеси содержит также газоиловый сепаратор, соединенный по текучей среде с выходом газоиловой смеси.
2. 2. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.1, отличающееся тем, что аэрационная секция оснащена газоиловым сепаратором для разделения аэрационно очищенной иловой смеси и аэрационного газа, при этом газоиловый сепаратор соединен по текучей среде с отстойной секцией, позволяя отстойной секции принимать аэрационно очищенную иловую смесь, и предназначен для предотвращения поступления аэрационного газа в отстойную секцию.
3. 3. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.1, отличающееся тем, что секция анаэробной очистки, отстойная секция и аэрационная секция расположены таким образом, что образуют устройство горизонтального типа для биологической очистки сточных вод.
4. 4. Устройство для биологической очистки сточных вод по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере часть устройства для биологической очистки сточных вод расположена ниже или выше уровня земли, либо устройство для биологической очистки сточных вод расположено на подвижной платформе.
5. 5. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.1, отличающееся тем, что представляет собой устройство башенного типа для биологической очистки сточных вод, содержащее отстойную камеру и пневматическое устройство для подъема иловой смеси в качестве устройства приведения в движение концентрированной иловой смеси, предназначенное для подъема концентрированной иловой смеси отстойной секции при помощи газа.
6. 6. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.5, отличающееся тем, что пневматическое устройство для подъема иловой смеси содержит практически вертикальную иловую подъемную трубу, служащую для протягивания концентрированной иловой смеси, и газонаправляющую трубу, соединенную по текучей среде с иловой подъемной трубой и используемую для ввода газа в иловую подъемную трубу.
7. 7. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.6, отличающееся тем, что иловая подъемная труба имеет вход для приема концентрированной иловой смеси и выход для выпуска газа и концентрированной иловой смеси, причем направляющая газовая труба соединена со средней или нижней

   - 17 028145 частью иловой подъемной трубы.
8. 8. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.6 или 7, отличающееся тем, что илосборный канал расположен внизу отстойной секции, при этом вход иловой подъемной трубы проходит в илосборный канал.
9. 9. Устройство для биологической очистки сточных вод по любому из 5-8, отличающееся тем, что содержит также отстойный газоиловый сепаратор для разделения концентрированной иловой смеси и газа из пневматического устройства для подъема иловой смеси.
10. 10. Устройство для биологической очистки сточных вод по любому из пп.5-8, отличающееся тем, что содержит также аэрационную камеру, причем аэрационная камера снабжена газосборным колпаком для сбора аэрационного газа в аэрационной камере, а газосборный колпак соединен по текучей среде с газонаправляющей трубой.
11. 11. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.10, отличающееся тем, что аэрационная секция оснащена также илосборником для сбора иловой смеси в аэрационной секции, при этом илосборник соединен по текучей среде с отстойной секцией.
12. 12. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.10 или 11, отличающееся тем, что содержит также перегородку между аэрационной секцией и отстойной секцией, причем перегородка образует крышу илосборника, при этом в соответствующей части перегородки имеется отверстие или трубопровод, через который иловая смесь, находящаяся в илосборнике, поступает в отстойную секцию.
13. 13. Устройство для биологической очистки сточных вод по любому из пп.10-12, отличающееся тем, что первая возвратная труба концентрированной иловой смеси расположена между отстойным газоиловым сепаратором и аэрационной секцией для ввода концентрированной иловой смеси отстойного газоилового сепаратора в аэрационную секцию.
14. 14. Устройство для биологической очистки сточных вод по любому из пп.10-13, отличающееся тем, что содержит также секцию анаэробной очистки, расположенную ниже аэрационной секции, причем вторая возвратная труба концентрированной иловой смеси расположена между отстойным газоиловым сепаратором и секцией анаэробной очистки для ввода концентрированной иловой смеси отстойного газоилового сепаратора в секцию анаэробной очистки.
15. 15. Устройство для биологической очистки сточных вод по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит также электропомещение и теплообменник, причем теплообменник нагревает иловую смесь в устройстве для биологической очистки сточных вод, используя тепло, выделяющееся из электрооборудования в электропомещении.
16. 16. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.15, отличающееся тем, что электропомещение и теплообменник расположены в секции анаэробной очистки и/или аэрационной секции и/или отстойной секции, электропомещение оборудовано по меньшей мере одним электрооборудованием, при этом вход газа соединен по текучей среде с атмосферой, а выход газа соединен по текучей среде с теплообменником.
17. 17. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.16, отличающееся тем, что на входе газа имеется газораспределительное устройство для управления распределением газа, поступающего в электропомещение.
18. 18. Устройство для биологической очистки сточных вод по любому из пп.1-17, отличающееся тем, что содержит также устройство дробления сгустков ила в отстойной секции.
19. 19. Устройство для биологической очистки сточных вод по п.18, отличающееся тем, что устройство дробления сгустков ила представляет собой аэратор или газораспределитель.
20. 20. Способ биологической очистки сточных вод, содержащий этап использования устройства для биологической очистки сточных вод по любому из пп.1-19, при этом способ также содержит следующие этапы: введение исходных сточных вод и концентрированной иловой смеси в секцию анаэробной очистки для выполнения анаэробной очистки и получения анаэробно очищенной иловой смеси, введение анаэробно очищенной иловой смеси в аэрационную секцию для выполнения аэрационной очистки с помощью аэрационного газа и получения аэрационно очищенной иловой смеси, введение аэрационно очищенной иловой смеси в отстойную секцию для выполнения очистки путем отстаивания и получения осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси и использование аэрационного газа, собранного из аэрационной секции, в качестве газа для создания течения концентрированной иловой смеси в отстойную секцию.
21. 21. Способ биологической очистки сточных вод по п.20, отличающийся тем, что содержит также выполнение аэрационной очистки осветленной жидкости в отстойной секции, периодически или когда сгусток ила появляется или может появиться в осветленной жидкости.
22. 22. Способ биологической очистки сточных вод по любому из пп.20-21, отличающийся тем, что содержит также введение по меньшей мере части концентрированной иловой смеси из отстойной камеры в секцию анаэробной очистки.
23. 23. Способ биологической очистки сточных вод по любому из пп.20-22, отличающийся тем, что содержит также шаг нагревания иловой смеси с использованием тепла, выделяющегося из электрооборудования.

    - 18 028145
24. 24. Способ биологической очистки сточных вод по любому из пп.20-23, отличающийся тем, что для подъема концентрированной иловой смеси используют газ.
25. 25. Способ биологической очистки сточных вод по п.24, отличающийся тем, что содержит также сбор иловой смеси и аэрационного газа в аэрационной секции, выполнение очистки иловой смеси путем отстаивания в отстойной секции для получения осветленной жидкости и концентрированной иловой смеси и подъем концентрированной иловой смеси в пневматическом устройстве для подъема иловой смеси с использованием аэрационного газа.
26. 26. Способ биологической очистки сточных вод по п.24, отличающийся тем, что содержит также разделение в отстойном газоиловом сепараторе аэрационного газа и концентрированной иловой смеси из пневматического устройства для подъема иловой смеси и введение по меньшей мере части отсепарированной концентрированной иловой смеси в аэрационную секцию.
27. 27. Применение устройства по пп.1-19 для биологической очистки сточных вод.