Патент на изобретение №2198853

(54) АНАЭРОБНЫЙ БИОРЕАКТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в бродильном производстве, а именно на спиртовых заводах. Анаэробный биореактор для очистки сточных вод содержит в верхней части отделитель биомассы и биогаза, в нижней части – коллектор распределения сточных вод. В верхней части он дополнительно оснащен насадкой квадратной формы и герметичной крышкой с газовым колпаком. Отделитель биомассы и биогаза расположен в насадке, которая содержит камеру сбора биогаза и отделения пены. Технический результат состоит в повышении эффективности очистки сточных вод, отделения биогаза и в предотвращении выноса активного ила. Потребительские свойства, связанные с техническим результатом: сокращение срока сбраживания сточных вод, увеличение выхода биогаза, упрощение монтажа и обслуживания аппарата, а также улучшение экологии окружающей среды. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в бродильном производстве, а именно на спиртовых заводах.

Известен анаэробный биореактор для очистки сточных вод, в котором интенсификация очистки достигается за счет иммобилизации микроорганизмов на неподвижных носителях (Потапенко С.А., Свительский В.П., Клименко Н.А. и др. Перспективы очистки сточных вод в целлюлозно-бумажной промышленности. Обзорная информация, вып. 5, М., 1976, с. 15).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является биореактор, который в нижней части имеет распределительный коллектор сточных вод, поступающих на очистку, а в верхней части – отделитель биомассы и биогаза, вмонтированный непосредственно в биореактор цилиндрической формы (Калюжный К.А. , Данилович Д.А., Кожевникова А.Н. Анаэробная биологическая очистка сточных вод. Сб. Итоги науки и техники, серия Биотехнология, т. 29, М., 1991, с. 51).

Причиной, которая препятствует повышению эффективности работы биореактора, является сложность размещения отделителя биомассы в верхней части биореактора цилиндрической формы, отсутствие зоны сбора биогаза и отделения пены, отсутствие герметичной крышки.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции биореактора путем оснащения его предложенными конструктивными элементами и их взаимного расположения в биореакторе.

Технический результат от реализации изобретения состоит в повышении эффективности очистки сточных вод, отделения биогаза и в предотвращении выноса активного ила.

Потребительские свойства, связанные с техническим результатом – сокращение срока сбраживания органических веществ сточных вод, повышение выхода биогаза и улучшение экологии окружающей среды.

Достигается технический результат тем, что анаэробный биореактор для очистки сточных вод, содержащий в нижней части распределительный коллектор сточных вод, а в верхней части – отделитель биомассы и биогаза, в верхней части биореактор оснащен насадкой квадратной формы и герметичной крышкой, при этом отделитель размещен в насадке, содержащей камеру сбора биогаза и отделения пены.

Оснащение биореактора насадкой квадратной формы и размещение в ней отделителя биомассы и биогаза разрешает значительно упростить монтаж и обслуживание реактора, предотвращает вынос активного ила из биореактора, повышает эффективность очистки сточных вод.

Оснащение биореактора герметичной крышкой способствует предотвращению потерь биогаза и уменьшению загрязненности окружающей среды.

Предотвращение выноса активного ила из биореактора способствует повышению содержимого биомассы в зоне брожения и, тем самым, сокращению срока сбраживания органических веществ сточных вод.

Наличие специальной камеры сбора биогаза и отделения пены улучшает процесс выделения биогаза и уменьшает его влажность.

На чертеже представлена схема биореактора. Биореактор содержит цилиндрический корпус 1, квадратной формы насадку 2 с переливным лотком 3, отделитель 4 биомассы и биогаза, перегородку 5, камеру 6 сбора биогаза и отделения пены, герметичную крышку 7 с газовым колпаком, газовую трубу 8, гидрозатвор 9, трубопровод 10 для отделения избыточного ила, распределительный коллектор 11 сточных вод.

При этом насадка и герметичная крышка размещены в верхней части биореактора, отделитель биомассы и биогаза размещены в насадке, а перегородка образует в насадке камеру сбора биогаза и отделения пены.

Биореактор работает следующим образом. Сточные воды, подлежащие очистке, с температурой 35^oС непрерывно подают насосом через распределительный коллектор 11 в зону сбраживания. Далее они постепенно поднимаются вверх через слой гранулированного активного ила с размером гранул 1-3 мм. Гранулы в основном состоят из метаногенов, в первую очередь рода Methanotrix, которые образуют плотные структуры в виде клубочков. Вследствие жизнедеятельности метаногенов, которые питаются растворимыми органическими веществами сточных вод, на поверхности гранул образуется тонкий пласт пузырьков биогаза, что обуславливает подвижность всей биомассы в зоне брожения. За счет взаимного трения гранул пузырьки отрываются, увеличиваются в размерах и двигаются вверх. Движение пузырьков вертикальное, поэтому они не могут проникнуть в отстойник, а поступают в отделитель 4, дальше в камеру 6, где освобождаются от пены и поступают через газовую трубу 8 в котельную завода.

Часть гранул, которые были сфлотированы пузырьками биогаза, освобождаются от остатков газа и опускаются в зону брожения. Содержимое биомассы в зоне брожения составляет 65 г/дм³. Очищенные сточные воды, освобожденные от биомассы микроорганизмов, через переливной лоток 3 удаляются из биореактора и через гидрозатвор 9 поступают самотеком на дальнейшую доочистку в аэротенках. Периодически удаляют из биореактора избыточный активный ил через трубопровод 10.

Технологические показатели заявленного биореактора, подтверждающие достижение технического результата и преимущества в сравнении с прототипом, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, заявленная конструкция биореактора имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом по удельной нагрузке, эффективности очистки, выходу биогаза и времени сбраживания. При существенных технических преимуществах заявленный биореактор более компактный, простой в монтаже и обслуживании. При этом обеспечивается охрана окружающей среды от вредных выбросов.

Формула изобретения

Анаэробный биореактор для очистки сточных вод, содержащий в нижней части распределительный коллектор сточных вод, а в верхней – отделитель биомассы и биогаза, отличающийся тем, что в верхней части биореактор оснащен насадкой квадратной формы и герметичной крышкой, при этом отделитель размещен в насадке, которая содержит камеру сбора биогаза и отделения пены.

РИСУНКИ