Патент на изобретение №2358913

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОЗВРАТНОГО АКТИВНОГО ИЛА АЭРОТЕНКОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод с использованием аэротенков. Устройство для обработки активного ила аэротенков состоит из вертикального установленного трубчатого ствола диаметром d с соосно присоединенной к нему входной камерой диаметром D=(3-5)d. Во входную камеру через тангенциальный патрубок подается иловоздушная смесь при помощи насоса или эрлифта. В крышке входной камеры соосно с ней установлен направляющий патрубок, в который вставляется короткая полая подвижная анодная труба, отделенная от направляющего патрубка токолизирующей уплотняющей вставкой. При работе устройства ствол, входная камера, тангенциальный и направляющий патрубки присоединяются к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а анодная труба – к положительному полюсу источника тока. Вращающийся поток иловоздушной смеси при прохождении через устройство обрабатывается постоянным электрическим током и дополнительно насыщается воздухом из атмосферы. Площади катодных и анодных участков, соприкасающихся с потоком иловоздушной смеси соотносятся друг с другом как 30:1-80:1 при плотности тока на анодном участке не более 30 А/м², а соотношение длины ствола к его диаметру должно быть не менее чем 12:1. Технический эффект – увеличение дегидрогеназной активности ила, достижение максимального эффекта обработки активного ила. 2 ил.

Изобретение относится к водоотведению, более конкретно – к биологической очистке сточных вод с использованием аэротенков.

Известно устройство для электрообработки возвратного активного ила аэротенка, состоящее из двух плоскопараллельных электродов из нержавеющей стали, расположенных в камере взвешенного слоя активного ила, аэрируемого пузырьками воздуха [1].

Недостатком такого устройства является необходимость точного выдерживания параметров электрообработки для увеличения дегидрогеназной активности иловой смеси (сила тока 60-70 мкА при напряжении на электродах 7 мВ), что является трудно осуществимым при постоянно изменяющемся солевом составе очищаемых сточных вод. Кроме того, указанное устройство имеет высокую удельную металлоемкость.

Известно устройство для электрообработки смеси возвратного активного ила аэротенка с воздухом, состоящее из вертикально установленной трубы (ствола), разделенной по длине на катодные и анодные участки, и соосно соединенной с ней входной камеры, имеющей диаметр в 3-5 раз больший диаметра ствола, в которую при помощи патрубка тангенциально подается иловоздушная смесь [2].

Недостатком данного устройства, наиболее близкого к предлагаемому, является возникновение частых коротких замыканий вследствие «пробивания» токоизоляции на болтовых соединениях между катодными и анодными участками ствола, а также необходимость демонтажа всей конструкции при замене токоизолирующих прокладок и анодных участков ствола, подвергающихся электрохимической коррозии. Кроме того, конструкция указанного устройства не предусматривает дополнительное насыщение потока активного ила воздухом, а также не обеспечивает регулирование плотности тока на анодном участке, что является необходимым условием качества обработки активного ила при изменениях его расхода.

Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения надежности работы устройства, регулирования интенсивности электрообработки и дополнительного насыщения атмосферным воздухом предварительно подготовленной иловоздушной смеси при широких диапазонах производительности, а также создания условий для замены анодных участков и токоизолирующих прокладок без демонтажа всей конструкции.

Для достижения указанного технического результата предлагается устройство для обработки возвратного активного ила аэротенков, состоящее из вертикально установленного трубчатого ствола с соосно присоединенной к нему входной камерой, имеющей диаметр в 3-5 раз больший, чем диаметр ствола, в которую при помощи патрубка тангенциально подается иловоздушная смесь; в крышке входной камеры, совместно со стволом являющейся катодом, соосно с ней установлен направляющий патрубок, в который вставлена являющаяся анодом полая подвижная труба, отделенная от направляющего патрубка токоизолирующей уплотняющей вставкой, при этом площади катодных и анодных участков, соприкасающихся с потоком иловоздушной смеси, соотносятся друг с другом как 30:1-80:1 при плотности тока на анодном участке не более 30 А/м² и соотношении длины ствола к его диаметру не менее чем 12:1. Площадь анодного участка, соприкасающегося с иловоздушной смесью, изменяется за счет выдвижения центральной подвижной трубы на различную глубину.

На чертежах изображено предлагаемое устройство: продольный разрез – фиг.1; план – фиг.2.

Устройство для обработки активного ила аэротенков состоит из трубчатого ствола длиной l и диаметром d, входной камеры 2 диаметром D=(3-5)d, тангенциального патрубка 3 для подачи иловоздушной смеси. В крышке входной камеры соосно с ней установлен направляющий патрубок 4, в который вставляется короткая труба 5, отделенная от патрубка 4 токоизолирующей вставкой 6. Устройство работает следующим образом. Суспензия активного ила, предварительно насыщенная воздухом, под некоторым напором, создаваемым насосом или эрлифтом, поступает через тангенциальный патрубок 3 во входную камеру 2 и создает в ней вращательное движение с угловой скоростью ₁. Затем вращающийся поток иловоздушной смеси поступает в соосно присоединенный к входной камере трубчатый ствол 1, где происходит увеличение угловой скорости вращения потока до значения , т.е. в 9-25 раз. В центре закрученного таким образом потока создается разрежение и образуется воздушная воронка 7, в которую за счет разности давлений через трубу 5 поступает атмосферный воздух, дополнительно насыщая поток водовоздушной смеси кислородом. При работе устройства ствол 1, входная камера 2, патрубки 3 и 4 подключаются к отрицательному полюсу источника тока, т.е. являются единым катодом, а подвижная труба 5 для подвода воздуха подключается к положительному полюсу источника постоянного тока, т.е. является анодом. Электрический ток от электродов проходит через поток иловоздушной смеси, увеличивая при этом дегидрогеназную активность ила, характеризующую способность ила к окислению органических примесей в сточной воде. Насыщенный кислородом и обработанный электрическим полем поток иловоздушной смеси движется вдоль ствола 1 и под действием силы тяжести возвращается в аэротенк для осуществления биологической очистки сточных вод.

Подобной обработке может подвергаться как возвратный активный ил, поступающий из вторичного отстойника в голову аэротенка, так и активный ил, забираемый непосредственно из любой части аэротенка и возвращаемый на его начальные участки (коридоры).

Исследования, проводимые автором на моделях и производственных образцах предлагаемого устройства, позволили выявить оптимальные соотношения между площадями катодных и анодных участков, а также максимальную плотность постоянного тока на аноде. Так, при соотношении площадей катодных и анодных участков в интервале от 30:1-80:1 при плотности тока на аноде 18 А/м² дегидрогеназная активность активного ила, обработанного на предлагаемом устройстве, увеличивается по сравнению с необработанным активным илом 3,2-3,5 раза и составляет 16-17,5 мг/г. С уменьшением менее чем 30:1 соотношения площадей катода и анода при той же плотности тока дегидрогеназная активность обработанного в устройстве ила увеличивается по сравнению с необработанной иловой смесью менее значимо, так же как и при превышении отношения площадей более чем 80:1. При превышении плотности тока на анодном участке значения 30 А/м² дегидрогеназная активность иловой смеси увеличивается очень незначительно, что позволяет считать указанную плотность тока как максимально допустимую при длительной эксплуатации предлагаемого устройства.

Исследованиями, проведенными авторами, доказано, что дополнительное количества воздуха, поступающего из атмосферы непосредственно в прелагаемое устройство через полый анод за счет энергии потока иловой смеси, также увеличивает дегидрогеназную активность ила. Доказано также, что при соотношении длины ствола l к его диаметру d более чем 12:1 наблюдается наибольший коэффициент эжекции воздуха (К_э=0,7), поступающего через анодную трубку 5 в воздушную воронку 7 (см. фиг.1).

Таким образом, в предлагаемом устройстве наблюдается наибольший эффект суммарного воздействия на активный ил постоянного тока и кислорода воздуха при указанных режимах и характеристиках работы.

Источники информации

1. Ткачук Н.Г. Интенсификация роста и ферментативной активности микроорганизмов ила очистных сооружений электрическим током и ультразвуком. Диссертация канд. техн. наук. – Киев: КТИПП, 1983 – 152 с.

2. Хазов С.Н. Интенсификация работы аэротенка с использованием избыточной энергии потока возвратного активного ила. Диссертация канд. техн. наук. – Пенза: ПГАСА, 2003 – 120 с.

Формула изобретения

Устройство для обработки активного ила аэротенков, состоящее из вертикально установленного трубчатого ствола с соосно присоединенной к нему входной камерой, имеющей диаметр в 3-5 раз больший, чем диаметр ствола, в которую при помощи патрубка тангенциально подается иловоздушная смесь, отличающееся тем, что в крышке входной камеры, совместно со стволом являющейся катодом, соосно с ней установлен направляющий патрубок, в который вставлена являющаяся анодом полая подвижная труба, отделенная от направляющего патрубка токоизолирующей уплотняющей вставкой, при этом площади катодных и анодных участков, соприкасающихся с потоком иловоздушной смеси соотносятся друг с другом как 30:1-80:1 при плотности тока на анодном участке не более 30 А/м² и соотношении длины ствола к его диаметру не менее чем 12:1.

РИСУНКИ