RU2609385C1

RU2609385C1 - Method of aeration of livestock wastes of storage pond area

Info

Publication number: RU2609385C1
Application number: RU2015155855A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Михаил Иванович Голубенко
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2017-02-01

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to the field of environmental protection, particularly to the preparation of wastewater in irrigated agriculture for irrigation and fertilization of plants, in water protection measures, the distribution of wastewater and livestock wastes in the system of irrigation from the distribution pipelines to the agricultural fields of irrigation (AFI). The method consists in aeration of livestock wastes in a closed water area in the form of a storage pond 1 with an area of silt accumulation from liquid effluents. The storage pond 1 is a water area with a levee along its perimeter. The surface area of the pond 1 on the water area of the dams is divided into working installations with fixing the racks 2, on which the water discharge pipeline 3 and the discharge air duct tube 4 are mounted. Regulation of water and compressed air consumption are provided by the regulators in the form of valves 10 and 11. The aerators 5 in the form of sprinkler units are supplied with a nozzle 6 which is directed at an angle up towards the surface area of the storage pond 1. The water discharge pipeline 3 is mounted to the pump station 7 on the dam of the pond 1 with a tank 8 filled with clean water. The discharge air duct tube 4 is also mounted with a source 9 of compressed air (compressor) and is placed on the dam of the storage pond 1. The discharge air duct tube 4 is connected to the aerator 5 by a flexible hose 12. As a result, under the influence of pressure jets and the created vacuum in the diffuser of the aerator 5 the compressed air suction is carried out from the air duct tube 4, and the water-air mixture is formed as rain over the area of the wastewater surface in the zone of the storage pond 1, which provides contact from above over the cloud of biogas rising over the area of the pond surface. Livestock wastes are additionally diluted with clean water mixed with oxygen at the compressed air supply. The active mass of the surface sludge is also diluted to a certain proportion, which facilitates the process of intake of such diluted wastes in the discharge conveying pipe for AFI.

EFFECT: invention provides effective protection of wastewaters against biogas rise to the atmosphere over the area of the pond surface, and simultaneously contributes to decontamination of wastewater by feeding for AFI The structure of the aerator enables to mix water and air due to the water-air compound of their mixture and to supply to the surface of the pond area in the form of rain.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, преимущественно к подготовке сточных вод в орошаемом земледелии для полива и удобрений растений, в водоохранных мероприятиях, распределению сточных вод и животноводческих стоков в системе дождевания из распределительных трубопроводов на ЗПО (земледельческие поля орошения).The invention relates to the field of environmental protection, mainly to the preparation of wastewater in irrigated agriculture for irrigation and fertilizer of plants, in water protection measures, the distribution of wastewater and livestock waste in the sprinkler system from distribution pipelines to ZPO (agricultural irrigation fields).

Навозные стоки являются экологически опасным продуктом. Поэтому животноводческие стоки (свиноводческие стоки), на первом этапе подвергают биологической очистке на индустриальных очистных сооружениях (в аэротенках), а на втором этапе в естественных условиях на полях орошения и представляют собой сложный химико-биологический процесс.Manure waste is an environmentally hazardous product. Therefore, livestock runoff (pig breeding runoff), at the first stage, is subjected to biological treatment at industrial wastewater treatment plants (in aeration tanks), and at the second stage in natural conditions on irrigation fields, they are a complex chemical and biological process.

Индустриальные очистные сооружения даже при хорошей эксплуатации не обеспечивают полное осветление свиностоков до экологически безопасных параметров. Поэтому после первого этапа очистки стоков (твердая фракция, активный ил и т.д.), подверженных на индустриальных сооружениях в биологических прудах возможна целенаправленная подача стоков в пруды-накопители, уже предназначенных для последующего цикла для почвенной доочистки жидкой фракции навозных стоков (животноводческих стоков), и строится гидромелиоративная система орошения, водовыпуска, водораспределения и удаления очищенной воды, устраиваемых, как правило, разделенными.Industrial wastewater treatment plants, even with good operation, do not provide complete clarification of pig farms to environmentally friendly parameters. Therefore, after the first stage of wastewater treatment (solid fraction, activated sludge, etc.) exposed at industrial facilities in biological ponds, a targeted supply of wastewater to storage ponds is possible, which is already intended for the next cycle for soil treatment of the liquid fraction of manure wastewater (animal waste ), and a meliorative reclamation system is being built for irrigation, water outlet, water distribution and removal of purified water, arranged, as a rule, separated.

Конструкцию сооружения выбирают от количества обрабатываемых стоков и их концентрации. Выпавший на дно пруда осадок должен непрерывно или периодически удаляться. Продолжительность периода его хранения зависит от количества осадка и его способности к загниванию и уплотнению, из которого затем выходит большое количество биогаза в атмосферу в виде метана. Газ этот представляет собой соединение с кислородом «летучее облако» над поверхностью площади зеркала прудов-накопителей животноводческих стоков. Поэтому стоки становятся высококонцентрированными сточными водами с последующей очисткой на других сооружениях. Особенностью таких прудов является зависимость их работы от климатических условий, необходимость длительного выдерживания сточных вод в прудах-накопителях. Отсюда, в частности, в теплый период времени (особенно в летний) происходит активная фаза разложения активного ила микроорганизмами с выделением большого количества биогаза (метана). В результате над поверхностью пощади зеркала пруда поднимается густое заметное облако с сильно действующим запахом, которое перемещается на высоте в воздухе в сторону движения массы воздушного потока (особенно это заметно при ветреной погоде), и загрязняет зеленную фауну природы (лес, поля и т.п.) и другие населенные пункты проживания людей на многие километры. С наступлением холодного периода (зимнего) этот процесс разложения илового осадка замедляется. Поэтому охрана окружающей среды требует постоянное совершенствование на таких опасных объектах.The construction design is selected from the number of treated effluents and their concentration. The sediment deposited at the bottom of the pond must be continuously or periodically removed. The duration of its storage period depends on the amount of sludge and its ability to rot and compact, from which then a large amount of biogas to the atmosphere in the form of methane is released. This gas is a “flying cloud” compound with oxygen above the surface of the mirror area of cattle ponds. Therefore, effluents become highly concentrated wastewater with subsequent treatment at other facilities. A feature of such ponds is the dependence of their work on climatic conditions, the need for long-term exposure of wastewater in storage ponds. From here, in particular, in the warm period of time (especially in summer), the active phase of decomposition of activated sludge by microorganisms occurs with the release of a large amount of biogas (methane). As a result, a thick noticeable cloud with a strongly acting odor rises above the surface of the pond’s mirror surface, which moves at a height in the air in the direction of the mass of the air stream (this is especially noticeable in windy weather) and pollutes the green fauna of nature (forest, fields, etc. .) and other settlements for many kilometers. With the onset of the cold period (winter), this process of decomposition of silt sediment slows down. Therefore, environmental protection requires continuous improvement at such hazardous facilities.

Пруды-накопители могут применяться как естественной, так и искусственной аэрацией. Методика расчета их различна.Storage ponds can be used both natural and artificial aeration. The methodology for calculating them is different.

Следует отметить, что при способе обработки активного ила последний чувствителен к температуре и плохо действует при низких температурах, что дает в ходе процесса гниения в пруду загрязнения окружающей среде. В связи с тем что пруды-накопители животноводческих стоков (свиноводческих) накапливаются не только в зимний период, но наполнение их происходит и в теплый период времени (летний). В результате активный ил недостаточно быстро осаждается на дно пруда (он долгое время находится во взвешенном состоянии по длине и ширине площади зеркала пруда), что вероятнее всего, связано с развитием нитевидных микроорганизмов, которые способствуют повышению сопротивления осаждению и препятствуют флокуляции. Такие более мелкие частицы являются препятствием быстрому осаждению, в связи с чем важна флокуляция мелких частиц в более крупные. Кроме того, важно время, требующееся для осаждения, которое зависит от объема поступающих сточных вод. Количество кислорода, требующегося аэробным бактериям для полного разложения органических веществ в сточных водах, обеспечивают как биохимическую потребность в кислороде, или БДК. Качество сточных вод после очистных сооружений на первой стадии на комплексе измеряют частично количеством взвешенных твердых частиц, т.е. уровнем БПК для очищенных сточных вод. Однако возникают трудности разложение взвешенных твердых частиц. Отсюда в прудах-накопителях продолжается образование значительных объемов осадков, от которых приходится избавляться известными дорогостоящими способами. Средства аэрации в области очистки сточных вод также были объектом различных разработок, о чем будет отмечено ниже в аналогах. Необходимо также отметить, что в большинстве случаев, если не во всех процессах, описанных здесь, применяются те или иные формы аэрации, поскольку для большинства микроорганизмов требуется кислород. Обычно эти средства аэрации представляют собой использование сжатого воздуха путем подачи его через какое-либо расположенное ниже поверхности жидкости отверстие. Разработаны также и другие механические аэраторы для аэрации текущих сред. Однако надо отметить тот факт, что перепад давлений при подаче под напором воды, возникающем, например, в насосе Вентури, засасывает воздух по воздуховоду к насосу, где он смешивается с проходящим очистку сточными водами.It should be noted that with the method of treating activated sludge, the latter is temperature sensitive and does not work well at low temperatures, which causes environmental pollution during the rotting process in the pond. Due to the fact that ponds-storages of livestock stocks (pig breeding) accumulate not only in the winter period, but their filling occurs in the warm period (summer). As a result, activated sludge is not deposited sufficiently quickly to the bottom of the pond (it has been suspended for a long time along the length and width of the pond mirror area), which is most likely due to the development of filamentous microorganisms, which contribute to increased deposition resistance and prevent flocculation. Such smaller particles are an obstacle to rapid deposition, and therefore flocculation of small particles into larger ones is important. In addition, the time required for precipitation, which depends on the volume of incoming wastewater, is important. The amount of oxygen required by aerobic bacteria for the complete decomposition of organic substances in wastewater provides both the biochemical oxygen demand, or BDK. The quality of wastewater after treatment facilities in the first stage at the complex is partially measured by the amount of suspended solids, i.e. BOD level for treated wastewater. However, difficulties arise in the decomposition of suspended solids. From here, in the storage ponds, the formation of significant amounts of precipitation continues, which must be disposed of by known expensive methods. Aeration means in the field of wastewater treatment have also been the subject of various developments, as will be noted below in the analogues. It should also be noted that in most cases, if not in all the processes described here, one or another form of aeration is used, since most microorganisms require oxygen. Typically, these means of aeration are the use of compressed air by supplying it through some hole located below the surface of the liquid. Other mechanical aerators for aeration of current media have also been developed. However, it should be noted that the pressure drop when supplying water under pressure, which occurs, for example, in a Venturi pump, draws air through the duct to the pump, where it is mixed with the wastewater being treated.

Эффективность работы таких прудов-накопителей животноводческих стоков (свиноводческих) зависит от температуры окружающей среды и времени года, а также присутствия в воде кислорода при данной температуре. Отсюда объем пруда зависит от конфигурации пруда в плане с водовыпускными сооружениями.The performance of such storage ponds for livestock stock (pig breeding) depends on the ambient temperature and time of the year, as well as the presence of oxygen in water at a given temperature. Hence, the volume of the pond depends on the configuration of the pond in terms of water outlets.

При поиске использован также источник информации как устройство для внесения жидких удобрений с поливной водой. Однако эти устройства только определяют общий уровень техники, не считаются особо релевантными.When searching, a source of information was also used as a device for applying liquid fertilizers with irrigation water. However, these devices only determine the general level of technology, are not considered particularly relevant.

Известен способ промывки пруда-накопителя животноводческих стоков (варианты), заключающийся в создании замкнутой акватории, образованной защитной дамбой, в теле которой устроено входное водозаборное отверстие, а противоположно - водоприемник водозаборного трубопровода, акваторию выполняют в виде пруда-накопителя с зоной накопления осадка ила из жидких стоков, внутри которого устанавливают воздухонагнетательные устройства с образованием в виде ряда лучей, расходящихся от устройства горизонтальными перфорированными трубопроводами в направлении основания верхового откоса дамбы, при этом по мере повышения накопления осадка в виде ила в зонах пруда-накопителя подачу порциями воздуха в воздухонагнетательные устройства возобновляют с подключением кратковременно компрессором по команде реле времени по воздуховоду в заборный трубопровод замкнутого воздухонагнетательного устройства, причем перфорированные трубопроводы заканчиваются тупиковым концом (патент RU №2552358, Е02В 8/02, Е02В 11/00, C02F 3/02 от 10.06.2015).A known method of washing a reservoir pond for livestock effluents (options), which consists in creating a closed water area formed by a protective dam, in the body of which an inlet water intake is arranged, and on the contrary, a water intake of the water intake pipe, the water area is made in the form of a storage pond with an accumulation zone of sludge sediment from liquid drains, inside which air-blowing devices are installed with the formation in the form of a series of rays diverging from the device with horizontal perforated pipelines in the direction of the base of the upper slope of the dam, while increasing the accumulation of sediment in the form of sludge in the areas of the storage pond, the supply of portions of air to the air discharge devices is resumed with a short-time connection by a compressor by the command of the time relay through the air duct to the intake pipe of the closed air discharge device, and the perforated pipes end in a dead end the end (patent RU No. 2552358, ЕВВ 8/02, ЕВВ 11/00, C02F 3/02 dated 06/10/2015).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности эффективного осаждения мелких частиц ила, поступающего одновременно вместе со стоками, в частности, в теплый период времени в пруд-накопитель. В результате чего и масштабы эффективного биологического разложения снижаются, а это в целом ведет к выделению большого количества биогаза с водной поверхности пруда-накопителя в атмосферу. Таким образом, «туманное облако» биогаза уносится движением атмосферного воздуха, (особенно при ветреной погоде) в сторону природной фауны и на поселки вблизи расположения таких сооружений. Это в свою, очередь нарушает экологическую обстановку вокруг прудов-накопителей животноводческих стоков (свиноводческих) в виде выделяющегося из стоков резкого и опасного запаха биогаза.The disadvantage of this method is the lack of the possibility of efficient deposition of fine particles of sludge coming simultaneously with the effluent, in particular, in the warm period of time in the pond drive. As a result, the scale of effective biological decomposition is reduced, and this generally leads to the release of a large amount of biogas from the water surface of the storage pond into the atmosphere. Thus, the “foggy cloud” of biogas is carried away by the movement of atmospheric air (especially in windy weather) towards the natural fauna and to villages near the location of such structures. This, in turn, violates the ecological situation around the storage ponds of livestock stocks (pig breeding) in the form of a sharp and dangerous smell of biogas released from the stocks.

Известно устройство для аэрирования, содержащее резервуар, центральную циркуляционную направляющую трубу, подсоединенную к насосу подающую трубу с коническим насадком, оно снабжено прикрепленным к нижнему торцу направляющей трубы горизонтально расположенными патрубками, при этом на верхней поверхности патрубков выполнены отверстия (авторское свидетельство SU №827418, C02F 3/20 от 07.05.1981).A device for aeration is known, comprising a reservoir, a central circulation guide tube connected to a pump supply pipe with a conical nozzle, it is equipped with horizontally arranged nozzles attached to the lower end of the guide tube, and holes are made on the upper surface of the nozzles (copyright certificate SU No. 827418, C02F 3/20 of 05/07/1981).

Известное устройство не обеспечивает технологические возможности устранения сверху над поверхностью сточной воды задержания выделяющегося из нее биогаза непосредственно в самом резервуаре. Над ним также образуется облако в виде выделяющегося биогаза, которое уносится в атмосферу, т.е. образуется искусственно организованное восходящее газовоздушное течение в атмосферу. Данное техническое решение предназначено непосредственно для подачи воздуха в аэрированную жидкость, находящуюся в резервуаре небольшого объема по сравнению с размерами пруда-накопителя и, как следствие, малая эффективность аэрации.The known device does not provide technological capabilities for eliminating from above above the surface of the wastewater the retention of biogas released from it directly in the tank itself. A cloud is also formed above it in the form of biogas released, which is carried away into the atmosphere, i.e. an artificially organized ascending gas-air flow into the atmosphere is formed. This technical solution is intended directly for supplying air to an aerated liquid located in a small tank in comparison with the size of the storage pond and, as a result, low aeration efficiency.

Известно также устройство для аэрации воды, содержащее водоподводящую трубу с коническим соплом и коаксиально расположенным конфузором, воздухоподводящую трубу, смесительную камеру и диффузор, воздухоподводящая труба связана с трубопроводом подачи воды через цилиндрическое распределительное устройство, расположенное коаксиально снаружи воздухопроводящей трубы, включающееся одновременно с конфузором, при этом распределительное устройство подачи воды в сопло снабжено не менее чем трем патрубками, оси которых расположены под острым углом к оси водоподающей трубы, при этом площадь сечения воздухоподводящей трубы больше площади сечения водоподводящей трубы в 1,5 раза, а площадь сечения распределительного устройства больше площади воздухоподводящей трубы не менее чем в 1,25 раза, а суммарная площадь сечений всех патрубков равна площади сечения распределительного трубопровода (патент RU №2248331, C02F 3/20 от 20.03.2005).A device for aeration of water is also known, comprising a water supply pipe with a conical nozzle and a coaxially arranged confuser, an air supply pipe, a mixing chamber and a diffuser, an air supply pipe connected to a water supply pipe through a cylindrical distribution device located coaxially outside the air pipe, connected simultaneously with the confuser, when moreover, the distribution device for supplying water to the nozzle is equipped with at least three nozzles, the axes of which are located under a sharp the angle to the axis of the water supply pipe, while the cross-sectional area of the air supply pipe is 1.5 times larger than the cross-sectional area of the water supply pipe, and the cross-sectional area of the switchgear is at least 1.25 times larger than the air supply pipe area, and the total cross-sectional area of all nozzles is equal to the cross-sectional area distribution pipeline (patent RU No. 2248331, C02F 3/20 of 03.20.2005).

Данное техническое решение предназначено для увеличения степени аэрации сточной воды непосредственно в самом резервуаре, главным образом, создавая вращательное движение воды в водоподводящей трубе, создавая разрежение, за счет этого происходит подсос воздуха. Однако оно является недостаточно эффективным для применения прудов-накопителей большого по объему сточной воды, а также не учитывает образование на поверхности стоков выделение пены с биогазом, последний улетучивается в атмосферу, что ведет к опасности нарушения экологической обстановки вокруг устройства, т.е. имеет ограниченные технологические возможности (отсутствие способа предупреждения удаления в атмосферу биогаза, выделяющегося из стоков), что является существенным недостатком данного устройства.This technical solution is intended to increase the degree of aeration of wastewater directly in the tank itself, mainly by creating a rotational movement of water in the water supply pipe, creating a vacuum, due to this there is air suction. However, it is not effective enough for the use of storage ponds with a large volume of wastewater, and also does not take into account the formation of foam with biogas on the surface of the effluents, the latter escapes into the atmosphere, which leads to the danger of environmental damage around the device, i.e. it has limited technological capabilities (the absence of a method for preventing the removal of biogas released from effluents into the atmosphere), which is a significant drawback of this device.

Из известных способов наиболее близким к заявляемому изобретению техническим решением является «Устройство для аэрации воды», содержащее полую стойку, водоподъемное устройство с распылителем в верхней части стойки, водоподводящий трубопровод, соединенный с распылителем, водоподъемное устройство выполнено в виде воздушно-водяного эжектора в форме крыла самолета, свернутого в кольцо, с плосковыпуклым профилем в сечении, с углом атаки относительно воздушного потока, равным 5…10°, при этом распылитель расположен в узкой части воздушно-водяного эжектора (авторское свидетельство SU №1576497, C02F 3/20 от 07.07.1990).Of the known methods, the technical solution closest to the claimed invention is “Aeration device for water”, comprising a hollow column, a water-lifting device with a spray in the upper part of the rack, a water supply pipe connected to the spray, and a water-lifting device made in the form of an air-water ejector in the form of a wing an airplane rolled into a ring with a plano-convex profile in cross section, with an angle of attack relative to the air flow equal to 5 ... 10 °, while the sprayer is located in a narrow part of the air yanogo ejector (copyright certificate SU №1576497, C02F 3/20 of 07.07.1990).

Недостатком известного способа с установкой воздушно-водяного эжектора является то, что оно достаточно громоздко по конструкции и материалоемко. Использование энергии ветра не всегда возможно в регионах, где его сила недостаточна, так как мощность, развиваемая ветром, в данном случае устройство находится в прямой зависимости от эффективной площади рабочей части устройства и кубической зависимости от скорости ветра, что и отмечено в известном аналоге. Другим недостатком является, что полая стойка содержит подвижные элементы относительно оси вращения, требует достаточно высокое их крепление не менее 2,5…3 м над уровнем воды в водоеме, что удорожает строительство таких устройств.The disadvantage of this method with the installation of an air-water ejector is that it is quite cumbersome in design and material intensive. The use of wind energy is not always possible in regions where its strength is insufficient, since the power developed by the wind, in this case, the device is directly dependent on the effective area of the working part of the device and cubic dependence on wind speed, which is noted in the well-known analogue. Another disadvantage is that the hollow rack contains movable elements relative to the axis of rotation, requires a sufficiently high fastening of at least 2.5 ... 3 m above the water level in the reservoir, which increases the cost of building such devices.

Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности обогащения водной поверхности животноводческих стоков растворенным в воздухе кислородом для ликвидации аэробных условий в поверхностных слоях стоков пруда-накопителя путем их аэрации и перемешивания.The technical result from the use of the claimed invention is to increase the efficiency of enrichment of the water surface of livestock waste with oxygen dissolved in air to eliminate aerobic conditions in the surface layers of the effluent of the storage pond by aeration and mixing.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе для аэрации животноводческих стоков зоны пруда-накопителя, включающем стойку, водоподъемное устройство с распылителем в верхней части, водоподающий трубопровод, соединенный с распылителем, воздушно-водяной эжектор, осуществляют рассредоточенную подачу водовоздушной смеси струями с регулированием расхода из сопел водоподъемного устройства с воздушно-водяным эжектором под углом в сторону водной площади зеркала пруда, при этом стойки водоподъемного устройства дополнительно снабжают воздуховодами, закрепляя поверх сопел эжекторов, обеспечивая их встречное направление друг другу по акватории дамб пруда-накопителя, в форме замкнутого кольца относительно водной площади зеркала пруда.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for aeration of livestock wastewater from the storage pond area, including a rack, a water-lifting device with a spray in the upper part, a water supply pipe connected to the spray, an air-water ejector, the air-water mixture is distributed by jets with flow control from nozzles of a water-lifting device with an air-water ejector at an angle to the water area of the pond mirror, while the racks of the water-lifting device are additional but they are provided with air ducts, securing over the nozzles of the ejectors, ensuring their opposite direction along the water area of the dams of the storage pond, in the form of a closed ring relative to the water area of the pond mirror.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в подаче водовоздушной смеси напорными струями на площадь зеркала пруда по акватории дамб, при которой устройство располагают под углом вверх к водной поверхности независимо от направления движения воздушных атмосферных масс и наличии распределительных напорных трубопроводов воды и сжатого воздуха с регуляторами на трубопроводах и обеспечение невозможности распространения в атмосферу образовавшегося облака в виде биогаза над водной площадью зеркала пруда и, соответственно равномерное оседание его (биогаза) вновь на водную поверхность, насыщения стоков кислородом из поступающего сжатого воздуха вместе с напором чистой воды, т.е. контакта в виде выпавшего дождя. Кроме того, применение водовоздушной смеси в виде дождевых капель над площадью зеркала сточной воды пруда и с напорной подачи этой смеси, происходит интенсивное перемешивание стоков в верхних слоях его до определенной глубины наполнения пруда, что также повышает «прикрытие» сверху выделяющегося биогаза в атмосферу.The essence of the invention consists in supplying a water-air mixture with pressure jets to the pond mirror area along the dams, at which the device is positioned at an angle upward to the water surface regardless of the direction of movement of air atmospheric masses and the presence of distribution pressure pipes of water and compressed air with regulators in the pipelines and providing the impossibility of spreading into the atmosphere the formed cloud in the form of biogas over the water area of the pond mirror and, accordingly, uniformly e settling it (biogas) again to the water surface, the oxygen saturation effluent from the incoming compressed air together with the pure water pressure, i.e., contact in the form of rain. In addition, the use of a water-air mixture in the form of raindrops over the mirror area of the pond wastewater and from a pressure supply of this mixture, the effluents are intensively mixed in its upper layers to a certain depth of pond filling, which also increases the “covering” of the biogas released into the atmosphere from above.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема аэрации пруда-накопителя по предлагаемому способу; на фиг. 2 - узел «А» в разрезе.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a scheme of aeration of a storage pond according to the proposed method; in FIG. 2 - node "A" in the context.

Способ для аэрации животноводческих стоков зоны пруда-накопителя осуществляется в следующей последовательности. Площадь зеркала пруда 1 по акватории дамб разбивают на рабочие установки с закреплением стоек 2, на которых собирают напорный трубопровод 3 (водовод) и трубку напорного воздуховода 4. На конце напорного трубопровода 3 размещают аэратор 5 в виде дождевального аппарата, сопло 6 которого направлено под углом вверх в сторону площади зеркала пруда-накопителя 1. Напорный трубопровод 3 воды монтируют с насосной станцией 7, расположенной на дамбе пуда-накопителя 1 с цистерной 8, заполняемой чистой водой. Напорную трубку воздуховода 4 монтируют с источником 9 сжатого воздуха (компрессором) и также располагают на дамбе пруда-накопителя 1, далее конец ее закрепляют к концу напорного трубопровода 3. Для регулирования подачи воды под напором и сжатого воздуха трубопровод 3 и трубку воздуховода 4 снабжают регуляторами соответственно в виде кранов 10 и 11 для подачи водовоздушной смеси через аэратор 5 в виде дождевального аппарата для образования дождя над водной поверхностью площади зеркала пруда 1. Напорную трубку воздуховода 4 соединяют с аэратором 5 с помощью гибкого шланга 12. Аэраторы 5 со стойками 2 располагают на трубопроводе 3 вдоль дамб пруда-накопителя 1 с таким расчетом, чтобы возможно было перерыть всю площадь зеркала пруда со сточными водами по его закольцованному периметру. Это обеспечивает сплошное воздействие водовоздушной смесью по всей площади зеркала.The method for aeration of livestock effluents in the area of the storage pond is carried out in the following sequence. The area of the mirror of the pond 1 in the dam water area is divided into working installations with fixing racks 2, on which the pressure pipe 3 (water conduit) and pressure pipe of the air duct 4 are assembled. At the end of the pressure pipe 3, an aerator 5 is placed in the form of a sprinkler, the nozzle 6 of which is angled up towards the mirror area of the storage pond 1. The pressure pipe 3 of the water is mounted with a pump station 7 located on the dam of the storage pond 1 with a tank 8 filled with clean water. The pressure pipe of the duct 4 is mounted with a source of compressed air 9 (compressor) and is also placed on the dam of the storage pond 1, then its end is fixed to the end of the pressure pipe 3. To regulate the flow of water under pressure and compressed air, the pipe 3 and the pipe of the duct 4 are equipped with regulators respectively, in the form of taps 10 and 11 for supplying the water-air mixture through the aerator 5 in the form of a sprinkler for forming rain above the water surface of the mirror area of the pond 1. The pressure pipe of the air duct 4 is connected to the aerator m 5 via the flexible hose 12. Aerators 5 with racks 2 disposed on the pipeline 3 along the pond dikes drive 1 so that it was possible to search through the entire area of the pond mirror with wastewater looped on its circumference. This provides a continuous exposure to the water-air mixture over the entire area of the mirror.

В результате под воздействием напорных струй и создаваемого разрежения в диффузоре 13 аэратора 5 происходит подсос воздуха из трубки воздуховода 4 через отверстие 14 с образованием водовоздушной смеси в виде дождя, т.е. захватывают аэраторы 5 всю акваторию пруда-накопителя 1 и обеспечивают контакт сверху над облаком биогаза, поднимающегося над зеркалом сточной воды в зоне пруда-накопителя 1. Под воздействием тяжести водовоздушных дождевых капель облако биогаза оседает вниз и смешивается со сточными водами. Кроме того, сточные воды дополнительно разбавляются и чистой водой, смешиваясь с кислородом при подаче сжатого воздуха. Активная масса поверхностного ила также разбавляется до определенной пропорции, что облегчает процесс забора таких разбавленных стоков, далее поступление в отводящий транспортирующий трубопровод с распределением их по полям утилизации для выращивания растениеводческой продукции, при этом следует учитывать, что впитывающая способность почвы улучшается в целом вместе с растворенными удобрениями. В целом приемы предложенного способа позволяют проводить дождевание как по одну сторону, так и другую сторону дамб пруда-накопителя 1, а также и совместное действие всех одновременно аэраторов 5 в виде дождевального аппарата. Это возможно путем подачи одновременно воды и воздуха и их смешения из каждого трубопроводов 3 и трубок 4 по акватории дамбы пруда-накопителя 1 и регулируя расход с помощью регуляторов в виде кранов 10 и 11, тем самым управляют процессом образования водовоздушной смеси в виде дождя, что влияет на эффективность работы пруда-накопителя животноводческих стоков. Все это препятствует распространению биогаза в атмосферу и уносу в направлении движения массы воздуха или ветром за пределы пруда 1. Площадь зеркала пруда-накопителя 1 рассчитывают в увязке его с установкой по акватории дамб стоек 2, на которых собирают водовоздушные элементы 3, 4 и 5, в целом на стадии проектирования.As a result, under the influence of pressure jets and the created vacuum in the diffuser 13 of the aerator 5, air is sucked from the tube of the air duct 4 through the hole 14 with the formation of a water-air mixture in the form of rain, i.e. Aerators 5 capture the entire water area of storage pond 1 and provide contact from above above the biogas cloud rising above the wastewater mirror in the area of storage pond 1. Under the influence of the gravity of the air-raindrops, the biogas cloud settles down and mixes with the wastewater. In addition, the wastewater is additionally diluted with pure water, mixed with oxygen when compressed air is supplied. The active mass of surface sludge is also diluted to a certain proportion, which facilitates the process of collecting such diluted effluents, then entering the discharge transport pipeline with distribution over the disposal fields for growing crop products, it should be borne in mind that the absorbency of the soil improves overall along with dissolved fertilizers. In general, the techniques of the proposed method allow sprinkling both on one side and the other side of the dams of the storage pond 1, as well as the combined action of all aerators 5 at the same time in the form of a sprinkler. This is possible by supplying simultaneously water and air and mixing them from each piping 3 and pipes 4 along the dam water area of the storage pond 1 and adjusting the flow rate using regulators in the form of taps 10 and 11, thereby controlling the formation of the air-water mixture in the form of rain, which affects the efficiency of the storage pond of livestock waste. All this prevents the spread of biogas into the atmosphere and the ablation in the direction of movement of the air mass or wind outside the limits of pond 1. The mirror area of the storage pond 1 is calculated in conjunction with the installation of racks 2 along the dam water area, on which water-air elements 3, 4 and 5 are collected. generally at the design stage.

Длительность дождя над площадью зеркала пруда 1 определяется временем теплого температурного режима в течение поливного периода на земледельческих полях орошения животноводческими стоками и самих аэраторов в виде дождевальных аппаратов. Количество закрепленных аэраторов на стояках 2 также объединяют их в зависимости от конкретных местных условий строительства пруда-накопителя 1, что ведет к технологически принятой схеме согласованности работы насоса с чистой водой и компрессора для подачи сжатого воздуха, и последовательность включения аэраторов в виде дождевальных аппаратов, то есть временем их работы.The duration of rain over the mirror area of pond 1 is determined by the time of the warm temperature regime during the irrigation period on agricultural fields of irrigation with livestock runoff and the aerators themselves in the form of sprinklers. The number of fixed aerators on the risers 2 also combine them depending on the specific local conditions for the construction of the storage pond 1, which leads to a technologically accepted scheme for coordinating the operation of the pump with clean water and the compressor for supplying compressed air, and the sequence of switching on the aerators in the form of sprinklers, then is the time of their work.

Таким образом, разбавленный взвешенный иловый осадок при поступлении с комплекса, прошедший дополнительно водовоздушную аэрацию в виде выпавшего сверху струйного дождя над площадью зеркала пруда, допускает эффективность насыщения сточных вод дополнительно еще и чистой водой для его разбавления вместе с кислородом, поступающим и в оросительную сеть на ЗПО. Все это вместе влияет на повышение урожайности сельскохозяйственных культур, так как разбавленный активный ил легче подавать поливными агрегатами, что является еще одним отличительным признаком изобретения, связанным с температурным изменением периода года. Поскольку концентрация стоков стала низка, в результате значительно снижаются издержки на эксплуатацию такой системы в целом, как и повышение впитывающей способности в почву с удобрениями.Thus, the diluted suspended sludge upon receipt from the complex, which has undergone additional water-air aeration in the form of jet rain falling on top of the pond mirror area, allows the effluent to be saturated with additional pure water to dilute it with oxygen, which also enters the irrigation network by ZPO. All this together affects the increase in crop yields, since diluted activated sludge is easier to feed with irrigation units, which is another hallmark of the invention associated with temperature changes in the period of the year. As the concentration of effluents has become low, as a result, the costs of operating such a system as a whole are significantly reduced, as well as an increase in the absorption capacity in soil with fertilizers.

Следует отметить также то, что аэраторы в виде дождевальных аппаратов можно комплектовать соплами разного диаметра, что также расширит их применение для распределения водовоздушной смеси и ее влияния на образовавшееся облако биогаза над площадью зеркала пруда.It should also be noted that aerators in the form of sprinklers can be equipped with nozzles of different diameters, which will also expand their application for the distribution of the water-air mixture and its effect on the biogas cloud formed over the pond mirror area.

Предлагаемый способ представляет собой единую систему, состоящую из самостоятельных элементов, работающих, например, для использования далее сточных вод в режиме орошения и увлажнения почвы. Сам аэратор доступен для периодического осмотра, не нарушает систему работы узла с регулирующей арматурой.The proposed method is a single system consisting of independent elements working, for example, for the further use of wastewater in the irrigation and moistening of the soil. The aerator itself is available for periodic inspection, does not violate the system of operation of the unit with control valves.

Настоящее изобретение позволяет модулем вписываться в конфигурацию акватории пруда-накопителя, повышает надежность и быстродействие и облегчает труд эксплуатационного штата. Кроме того, способствует экономической эффективности использования сточных вод. Объекты, в которых используется настоящее изобретение, могут отвечать требованиям экологической обстановки вокруг объектов орошения и, таким образом, позволяют избегать штрафов за нарушение природоохранного законодательства. И, наконец, отсутствует вредный запах, влияющий на окружающую среду и человека, так как система становится не чувствительна к высоким нагрузкам, она нечувствительна к направлению в сторону повышения колебаниям БПК, удовлетворяя результатам по качеству очищенных стоков. Элементы способа аэрации легко поддаются унификации и изготовления для прудов-накопителей путем сборки из деталей, выполненных индустриально на соответствующих заводах, в мастерских.The present invention allows the module to fit into the configuration of the water area of the storage pond, improves reliability and speed, and facilitates the work of the operating staff. In addition, it contributes to the economic efficiency of wastewater use. The objects in which the present invention is used can meet the environmental requirements around the irrigation objects and, thus, avoid fines for violation of environmental laws. And, finally, there is no harmful odor affecting the environment and humans, since the system becomes insensitive to high loads, it is insensitive to the direction of increasing BOD fluctuations, satisfying the results on the quality of treated effluents. Elements of the aeration method are easily unified and manufactured for storage ponds by assembling from parts manufactured industrially at the respective plants in workshops.

Claims

A method of aeration of livestock wastewater from the storage pond zone, including a rack, a water-lifting device with a spray in the upper part, a water supply pipe connected to the spray, an air-water ejector, characterized in that the air-water mixture is distributed by jets with flow control from the nozzles of the water-lifting device with with an air-water ejector at an angle to the water area of the pond mirror, while the racks of the water-lifting device are additionally equipped with air ducts, fixing over the nozzles of the ejectors, providing their opposite direction to each other along the water area of the dams of the storage pond, in the form of a closed ring relative to the water area of the pond mirror.