Патент на изобретение №2220915

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к очистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПКп 100 – 10000 мг/л, взвешенных веществ до 5000 мг/л. Установка содержит комбинированное устройство, включающее камеру смешения сточных вод с иловой смесью, биофильтр с системой орошения, расположенный над аэротенком-отстойником, имеющим аэрационные колонны для обеспечения струйной аэрации, и циркуляционный насос. Аэрационные колонны выполнены в виде расходящихся пучков труб, внутри верхней части которых имеются выправляющие выступы в виде спиралей, а нижние части труб перфорированы, причем диаметр отверстий увеличивается сверху вниз, а расстояния по окружности и по высоте уменьшаются к низу труб и нижние концы труб равномерно расставлены над плоской частью днища аэротенка с высотой 0,2 – 0,3 м над ним. Изобретение позволяет повысить эффективность и стабильность работы комбинированного устройства для биохимической очистки сточных вод. 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к очистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с содержанием органических загрязнений по БПКп от 100 до 10000 мг/л, взвешенных веществ до 5000 мг/л и может быть использовано при очистке сточных вод поселков, городов, консервных заводов, мясокомбинатов, рыбозаводов, животноводческих ферм, предприятий химической и микробиологической промышленности.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является комбинированное устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащее биофильтр, размещенный над аэротенком-отстойником с подающими трубами для струйной аэрации жидкости, прикрепленными к сборному поддону биофильтра, камеру смешения и циркуляционный насос ( 1020379, МКИ С 02 F 3/02, опубл. 30.05.83 г.). Работа устройства заключается в следующем: сточные воды после предварительной обработки (удаление грубодисперсных примесей) направляются в камеру смешения, куда поступает также под гидростатическим напором иловая смесь из аэротенка-отстойника. Далее смесь сточных вод и ила циркулирует с помощью насоса через биофильтр, подающие трубы (аэрационные колонны) и аэротенк-отстойник. Биохимическое окисление загрязнений осуществляется биоценозом, прикрепленным к загрузке биофильтра, и микроорганизмами активного ила в аэротенке-отстойнике. При орошении и прохождении через биофильтр иловая смесь насыщается кислородом воздуха. Дополнительное насыщение жидкости кислородом в аэротенке и перемешивание его содержимого осуществляется за счет процесса воздухововлечения в подающих трубах, движения газожидкостных потоков и при подъеме пузырьков воздуха. Достоинством данного устройства являются высокая степень очистки сточных вод за счет сочетания окислительных и сорбционных свойств биоценоза биофильтра и микрофлоры активного ила аэротенка, использование в качестве основного оборудования простого низконапорного насоса и низкие энергетические затраты (до 0,5 кВт/ на кг снятого БПК).

Узел водоструйной аэрации в комбинированном устройстве обеспечивает эффективное насыщение жидкости кислородом и перемешивание содержимого аэротенка. Вместе с тем при увеличении заглубления труб под уровень жидкости уменьшается количество засасываемого воздуха. На вовлечение воздуха влияют также формы воронок (бесформенные или хорошо развитые), образующихся при сливе жидкости в трубы. Наибольший объем всасывания воздуха достигается при хорошо развитых воронках.

Другим фактором, ограничивающим применение устройства, является отсутствие загрузочных материалов, которые отвечали бы следующим условиям работы устройства:
– закреплению на поверхности загрузки развитого биоценоза, в котором наряду с сорбцией и окислением органических загрязнений осуществляются процессы нитрификации и денитрификации;
– исключению заиливания загрузки при орошении сточными водами с концентрацией ила по сухому веществу до 7 г/л;
Кроме того, загрузка должна быть проста в транспортировке и сборке на месте строительства.

Эффективность работы загрузки биофильтра зависит от равномерности орошения поверхности. Вместе с тем существующие системы не обеспечивают необходимой равномерности орошения.

Задачей предлагаемых усовершенствований комбинированного устройства является повышение эффективности и стабильности его работы.

Поставленная задача решается тем, что аэрационные колонны в комбинированном устройстве выполнены в виде расходящихся пучков труб, внутри верхней части которых (в сжатом сечении струи) имеются выправляющие выступы в виде спиралей, а в нижней части труб выполнена перфорация, причем диаметр отверстий увеличивается сверху вниз, расстояния между ними по окружности и высоте уменьшаются к низу труб, а концы труб размещаются равномерно над плоскими частями днища аэротенка на расстоянии 0,2 -0,3 м над ними.

В устройстве элементы загрузки биофильтра выполнены в виде гофрированных листов с шестью зонами различной шероховатости, увеличивающейся от низа к верху листов: в первой зоне эквивалентная шероховатость составляет 0,02 – 0,1, во второй – 0,11 -0,2, в третьей – 0,3 – 0,5, в четвертой – 0,6 – 1,2, в пятой – 1,3 – 1,5, в шестой – 1,6 – 2, при этом листы загрузки собраны в отдельные блоки с помощью -образных фиксаторов, обеспечивающих равные расстояния между листами загрузки, и блоки снабжены волнистыми элементами, имеющими перпендикулярные защелки.

Система орошения биофильтра выполнена из распределительных лотков с регулирующими устройствами и сливными патрубками длиной, равной 4-10 диаметров, а также отражателей, расположенных на расстоянии 1 – 1,5 м от верхних обрезов патрубков, причем патрубки снабжены внутренними выправляющими выступами в виде спиралей и установлены с возможностью изменения высоты их переливной кромки над днищем лотка.

На фиг. 1 изображен узел водоструйной аэрации (фиг.1) в виде пучка расходящихся труб (аэрационных колонн) 1, подсоединенных к сборному поддону биофильтра. Внутри верхней части колонн (фиг.2) длиной 0,5-2 диаметра имеются выправляющие выступы 2 в форме спирали. Траектория спирали направлена по часовой стрелке вниз (фиг.2, 3). Нижние части колонн 1 – 2 м выполнены перфорированными, с отверстиями 3. Диаметры отверстий 2-10 мм увеличиваются к низу трубы. Причем расстояния между отверстиями по окружности и по высоте трубы уменьшаются книзу. Нижние концы аэрационных колонн размещаются равномерно над плоскими частями днища и на расстоянии 200 – 300 мм от него.

В конструкцию системы орошения биофильтра входят (фиг.4) распределительные лотки 4 со сливными патрубками 5, высота которых над днищем лотка регулируется путем ввинчивания. Под патрубком устанавливаются отражатели 6, смонтированные на раме 7. Патрубки также снабжены выправляющими выступами 8 в виде спирали с траекторией, направленной по часовой стрелке вниз.

Загрузка биофильтра (фиг.5) состоит из гофрированных листов 9 с волнистыми элементами 10 (фиг.6). Вид 10 представлен на фиг.7. Элементы прикрепляются к листам с помощью защелок 11. Листы собираются в отдельные блоки с помощью самоблокирующихся фиксаторов 12 (фиг.5, 7, 8).

На листах имеются выступы и впадины, эквивалентная шероховатость которых имеет минимальное значение в первой нижней зоне 0,02 – 0,1; во второй 0,11 – 0,2; в третьей 0,3 – 0,5; в четвертой 0,6 – 1,2, в пятой 1,3 – 1,5 и максимальное в шестой верхней зоне 1,6 -2.

Установка для биохимической очистки сточных вод работает следующим образом.

Иловая смесь из камеры смешения комбинированного устройства перекачивается циркуляционным насосом в систему орошения биофильтра комбинированного устройства.

В системе орошения жидкость распределяется по лоткам 4 (фиг.4) и через сливные патрубки 5 падает на отражатели 6 и затем в виде капель попадает на листы загрузки биофильтров.

При сливе жидкости через патрубки 5 возникают вихревые воронки с диспергированием в жидкость пузырьков воздуха, вследствие чего происходит насыщение жидкости кислородом воздуха. Выправляющие выступы 8 внутри патрубков 5 усиливают процесс закручивания потока жидкости по часовой стрелке, вследствие чего повышается эффективность процесса массопередачи между фазами газ – жидкость и образуется компактная струя. Падающие на отражатель 6 струи жидкости ударяются о поверхность и дробятся на отдельные капли, которые приобретают различные траектории движения при падении на загрузку биофильтра.

В биофильтре происходит сорбция органических загрязнений, содержащихся в жидкости, и их биохимическое окисление микроорганизмами. Биофильтры предназначены для окисления основной массы загрязнений, частичной нитрификации и денитрификации. В результате прироста микроорганизмов и анаэробных процессов в нижнем слое биоценоза отрываются куски отработанной биомассы. При сползании биомассы возможно возникновение зон заиливания между листами в их средней и нижней части.

Препятствием для образования обширных зон заиливания являются волнистые элементы 10, которые также служат и для создания фиксированных расстояний между листами. Защелки 11 исключают перекос элементов при сборке листов в блоки. Сборка блоков осуществляется с помощью фиксаторов 12.

Образованию устойчивого биоценоза с многообразной микрофлорой при высоких гидравлических нагрузках 70 – 150 м³/м²сут) способствует наличие развитой шероховатости в верхних зонах листов. В то же время уменьшение величины эквивалентной шероховатости от 2 до 0,02 к низу листов позволяет улучшить условия сползания биомассы за счет уменьшения сил сцепления. Жидкость, прошедшая через биофильтры, направляется сборными поддонами в приемную камеру, к которой прикреплены аэрационные колонны 1. Узлы струйной аэрации комбинированного устройства выполняются в виде пучков труб, расходящихся под различными углами и заглубленных под уровень жидкости аэротенка. Образованию хорошо развитых воронок способствуют выправляющие выступы внутри верхних частей труб. Перфорация нижних частей труб позволяет уменьшить давление внутри водовоздушного потока. Эти решения дают возможность увеличить количество засасываемого воздуха до 0,7 м³ на 1 м³ протекающей жидкости и предотвращать объединение мелких пузырьков воздуха в крупные. Вместе с тем это решение уменьшает высоту водовоздушного факела, выходящего из нижнего торца трубы, до 0,3 – 0,4 м. Поэтому нижние концы колонн должны располагаться на высоте 0,2 – 0,3 м от днища.

Равномерная расстановка аэрационных колонн 1 над днищем обеспечивает эффективное перемешивание иловой смеси в зоне аэрации и исключает образование зон залегания ила.

Использование дополнительных технических решений позволяет повысить концентрацию кислорода в жидкости и равномерность орошения биофильтра; способствует образованию устойчивого биоценоза на поверхности листов загрузки биофильтра и одновременно исключает заиливание в теле загрузки; стабилизирует и усиливает процесс растворения кислорода воздуха с помощью аэрационных колонн.

Формула изобретения

1. Установка для биохимической очистки сточных вод, содержащая комбинированное устройство, включающее камеру смешения сточных вод с иловой смесью, биофильтр с системой орошения, расположенный над аэротенком-отстойником, имеющим аэрационные колонны для обеспечения струйной аэрации и циркуляционный насос, отличающаяся тем, что аэрационные колонны в комбинированном устройстве выполнены в виде расходящихся пучков труб, внутри верхней части которых имеются выправляющие выступы в виде спиралей, а нижние части труб перфорированы, причем диаметр отверстий увеличивается сверху вниз, а расстояния по окружности и по высоте уменьшаются к низу труб и нижние концы труб равномерно расставлены над плоской частью днища аэротенка с высотой 0,2-0,3 м над ним.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что элементы загрузки биофильтров выполнены в виде блоков из гофрированных листов с шестью зонами различной шероховатости, увеличивающейся от низа к верху листов: эквивалентная шероховатость в первой зоне составляет 0,02-0,1, во второй 0,11-0,2, в третьей 0,3-0,5, в четвертой 0,6-1,2, в пятой 1,3-1,5, в шестой 1,6-2, при этом листы загрузки собраны в отдельные блоки с помощью фиксаторов и снабжены волнистыми элементами, имеющими перпендикулярные защелки.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система орошения выполнена из распределительных лотков с регулирующими устройствами и сливными патрубками длиной, равной 4-10 диаметров, а также отражателей, расположенных на расстоянии 1-1,5 м от верхних торцов патрубков, причем патрубки снабжены внутренними выправляющими выступами в виде спиралей и установлены с возможностью изменения высоты их переливной кромки над днищем лотка.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.01.2003

Номер и год публикации бюллетеня: 19-2004

Извещение опубликовано: 10.07.2004

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 20-2004

Извещение опубликовано: 20.07.2004

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Колесникова Надежда Владимировна, Колесников Владимир Петрович

НИЛ

Лицензиат(ы): ООО “ЭКО-СИСТЕМА”

Договор № 19632 зарегистрирован 03.08.2004

Извещение опубликовано: 10.10.2004 БИ: 28/2004

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Колесников Владимир Петрович, Колесникова Надежда Владимировна

НИЛ

Лицензиат(ы): ООО фирма “ЭКО-СИСТЕМА-Н”

Договор № 19633 зарегистрирован 03.08.2004

Извещение опубликовано: 10.10.2004 БИ: 28/2004

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Колесникова Надежда Владимировна, Колесников Владимир Петрович

НИЛ

Лицензиат(ы): Администрация муниципального образования Кущевского района Краснодарского края

Договор № РД0016075 зарегистрирован 26.12.2006

Извещение опубликовано: 10.02.2007 БИ: 04/2007

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия