Меню Закрыть

Биофильтры патент

ООО Фирма «Экосистема-Н»

Адрес: 344010, Россия, г. Ростов-на-Дону,
ул. Текучева, 207
Тел.: (863) 251-53-65
Моб. тел.: +79185541539
Факс: (863) 251-53-65
email: [email protected]

Реконструкция биофильтров и аэротенков

Численность устаревших и неэффективных систем очистки сточных вод в Америке и Европе составляет более 20%. В России из-за ее суровых климатических условий, перерывов в подаче электроэнергии, неудовлетворительного обслуживания не работают или не обеспечивают достаточной степени очистки более 80% очистных сооружений канализации. Так как технологические решения РНИИ КХ обеспечат при реконструкции высокое и стабильное качество очистки сточных вод, сокращение энергетических затрат для диапазона 100-100000 м 3 /сут. в 2-3 раза, численности обслуживающего персонала на 50-70%, площади застройки в 2-3 раза, в будущем большинство существующих сооружений будут перестроены по предлагаемым конструктивным решениям. Реконструкция дает возможность сократить размеры зон санитарной защиты до 50-100 м, что, в свою очередь, позволяет использовать прилегающие территории под промышленное и гражданское строительство. Возврат кредитов на реконструкцию очистных сооружений канализации производительностью свыше 10000 м 3 /сут. за счет сокращения эксплуатационных затрат составляет 4-6 лет, 1000-10000 м 3 /сут. — 7-10 лет.
Первые КС в п. Северино Краснодарского края были пущены в эксплуатацию 29 апреля 1985 г. Для их строительства использовались емкости вышедших из строя аэротенков продленной аэрации. В качестве основы для КС могут быть использованы резервуары отстойников, аэротенков, насосные станции и т.д. При этом можно увеличить производительность сооружений в 1,5-4 раза.
В настоящее время заканчивается реконструкция биофильтров производительностью 1500 м 3 /сут. в г.Стародубе Брянской области под КС 6000 м 3 /сут.

В связи с близким расположением жилых домов г. Кубинка Московской области от площадки построенных канализационных очистных сооружений и необходимостью расширения парковой зоны разработан проект реконструкции сооружений по технологии РНИИ КХ в закрытые, экологически чистые очистные сооружения производительностью 7000м 3 /сут. При этом в первичных отстойниках размещены помещения для решеток тонкой механической очистки, вертикальных песколовок, цеха механического обезвоживания осадка, установок обработки использованного воздуха; под КС использованы емкости аэротенков; биореакторы доочистки размещены во вторичных отстойниках; установки УФ-обеззараживания расположены в контактных резервуарах.

Устройство предназначено для очистки бытовых сточных вод. Биофильтр содержит корпус, заполненный загрузкой, окружающий корпус кожух, в нижней части которого предусмотрены кольцевая канавка и сообщающиеся с ней стояки с отростками, на концах которых установлены расширяющиеся насадки, имеющие внутренние криволинейные винтообразные направляющие. Насадки направлены навстречу друг другу под углом 135° в горизонтальной плоскости, на внутренней и наружной поверхности кольцевой канавки и стояков выполнены оребрения, между верхом корпуса и стенкой кожуха установлена перегородка под углом 45° с окнами и диффузорами с внутренними криволинейными винтообразными направляющими. Отработанные горячие газы, попадая в кольцевую канавку, распределяются по всему периметру корпуса и, проходя по стоякам и отросткам, закручиваются, сталкиваются между собой, выходя из насадок, образуют смерч и потоки газов, омывая корпус как по периметру, так и по высоте, интенсивно осуществляют теплопередачу загрузке. В результате достигается эффективное использование теплоты отработанных горячих газов для подогрева очищаемых сточных вод, 3 ил.

Изобретение относится к очистке бытовых сточных вод и может быть использовано в системах водоотведения городов, промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов.

Известен биофильтр (см. С.В. Яковлев и др. Канализация, -М.: Стройиздат, 1987, с.327), содержащий корпус, заполненный загрузкой, распределительную и отводящую системы, окна в стенке, поддонное пространство, Недостатком данного биофильтра является незначительная эффективность биологической очистки сточных вод.

Известен биофильтр (см. а.с. N 1528741 C 02 F 3/04, Бюл. N 46, 1989), содержащий корпус, заполненный загрузкой, распределительную и отводящую системы, окна в стенке, поддонное пространство, кожух с днищем, патрубок подачи отработанных горячих газов, размещенную в верхней части насадку, при этом днище кожуха расположено выше окна поддонного пространства и патрубок закреплен в нижней части корпуса.

Недостатком данного биофильтра является неэффективность использования подаваемых отработанных горячих газов и отсутствие контроля их параметров.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования теплоты отработанных горячих газов для подогрева очищаемых сточных вод и обеспечения контроля подаваемых газов.

Технический результат достигается тем, что в биофильтре, содержащем корпус, заполненный загрузкой, распределительную и отводящую системы, окна в стенке, поддонное пространство, кожух с днищем, патрубок подачи отработанных горячих газов, размещенную в верхней части насадку, при этом днище корпуса расположено выше окна поддонного пространства и патрубок закреплен в нижней части корпуса, отработанные горячие газы подают в кольцевую канавку со стояками и отростками, на конце которых расположены расширяющиеся насадки с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, причем насадки направлены навстречу друг другу под углом 135 o в горизонтальной плоскости. Отработанные горячие газы, попадая в кольцевую канавку, распределяются по всему периметру корпуса и, проходя по стоякам, отросткам, закручиваются во внутренних криволинейных винтообразных направляющих и сталкиваются между собой, выходя из насадок, направленных навстречу друг другу, при этом образуется смерч, и потоки газов, омывая корпус биофильтра как по периметру, так и по высоте, интенсивно осуществляют теплопередачу загрузке. Выполненные оребрения на наружной и внутренней поверхности кольцевой канавки и стояков увеличивают контактирующую поверхность теплопередачи и продолжительность контакта газов с загрузкой. Верхние перегородки с окнами и диффузорами с криволинейными винтообразными направляющими, обеспечивая закрутку уходящих газов и оказывая препятствие газам, дополнительно увеличивают контакт газов с загрузкой и создают условия для наиболее полного улавливания тепла от уходящих газов при встречном движении поступающих на биофильтр сточных вод. Контролирующее устройство на патрубке подачи отработанных горячих газов регистрирует их параметры: количество, качество, давление и температуру. При подходе отработанных горячих газов, параметры которых могут нарушить условия работы биофильтра, контролирующее устройство отключает подачу газов. Это обеспечивает поддержание необходимых режимов для жизнедеятельности микроорганизмов и защиту строительных конструкций биофильтра от возможных вредных воздействий на них горячими газами, имеющими соответствующее давление.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого биофильтра, на фиг. 2 — кольцевая канавка со стояками, отростками и насадками, а на фиг. 3 — развертка внутренней поверхности насадок и диффузора с криволинейными винтообразными направляющими.

Биофильтр состоит из корпуса 1, заполненного загрузкой 2, размещенной над перфорированным днищем 3, подводящего трубопровода 4, распределительной системы 5, расположенных в верхней части корпуса 1. В нижней части корпуса 1 расположен отводящий трубопровод 6. Корпус 1 огражден кожухом 7, имеющим днище 8 и патрубок 9 подвода отработанных горячих газов, которые располагаются выше окон 10 поддонного пространства 11. В верхней части корпуса 1 установлена камера 12 с насадками 13 (например хордовой). В нижней части кожуха 7 предусмотрена кольцевая канавка 14 со стояками 15 и отростками 16, на конце которых расположены расширяющиеся насадки 17 с внутренними криволинейными винтообразными направляющими 18, причем насадки 14 направлены навстречу друг другу под углом 135 o в горизонтальной плоскости. В верхней части корпуса 1 между ним и кожухом 7 под углом 45 o установлены перегородка 19 с окнами 20 и диффузором 21 с внутренними криволинейными винтообразными направляющими 18. На наружной и внутренней поверхности кольцевой канавки 14 и стояков 15 предусмотрены оребрения 22, а на патрубке 9 установлено контролирующее устройство 23.

Биофильтр работает следующим образом.

Сточная вода поступает в корпус 1 биофильтра, заполненного загрузкой 2, и разделяется по поверхности загрузки 2 с помощью распределительной системы 5, проходит через толщу загрузки 2, подвергаясь биохимической очистке. Очищенная вода через перфорированное днище 3 поступает в поддонное пространство 11, в стенках которого устроены окна 10 для поступления наружного воздуха для окисления загрязнений в загрузке 2, откуда удаляется по отводящему трубопроводу 6.

Для интенсификации процесса очистки в патрубок 8, расположенный в нижней части кожуха 7, подаются отработанные горячие газы, проходящие через кольцевую канавку 14, стояки 15, отростки 16, насадки 17 с внутренними криволинейными винтообразными направляющими 18. Отработанные горячие газы во внутренних криволинейных винтообразных направляющих 18 закручиваются, и, выходя из насадок 17, потоки, двигаясь навстречу друг другу, сталкиваются, образуют смерч и обтекают наружную поверхность корпуса 1, передавая свое тепло загрузке 2. Таким образом происходит интенсивный теплообмен между отработанными газами и загрузкой 2, которая при этом нагревается. Для усиления эффективности теплообмена кольцевая канавка 14 и стояки 15 снабжены оребрениями 22 как на внутренней, так и на наружной поверхности. С целью улавливания теплоты уходящих газов из биофильтра предусмотрена перегородка 19 между верхом корпуса 1 и кожуха 5 под углом 45 o с окнами 20 и диффузором 21 с криволинейными винтообразными направляющими 18. Уходящие еще не потерявшие тепло газы закручиваются в криволинейных винтообразных направляющих 18 на поверхности диффузора 21 и, приобретая волновое движение, вступают в усиленный контакт с разбрызгиваемой сточной жидкостью при их встречном движении, и последняя поступает в загрузку 2 уже в нагретом состоянии. Для увеличения продолжительности контакта, повышения теплообмена от газов к стенке корпуса 1 на внутренней и наружной поверхности кольцевой канавки 14 и стояков 15 выполнены оребрения 22. Для контроля параметров подаваемых отработанных горячих газов на патрубке 9 ввода установлено контролирующее устройство 23, которое прерывает поступление газов, показатели качества которых могут нарушить биохимический процесс очистки, или снижает их давление, если оно превышает допустимое для данной конструкции биофильтра.

Проходя камеру 12 с насадкой 13 и удаляясь из верхней части биофильтра, газы способствуют созданию тяги, что интенсифицирует процесс притока атмосферного воздуха в толщу загрузки 2 через окна 10 в стенке поддонного пространства 11, необходимого для окисления загрязнений, содержащихся в обрабатываемой воде. Перегородка 19, представляя преграду уходящим газам, обеспечивает увеличение продолжительности их контакта с обрабатываемой водой. Контролирующее устройство 23 предотвращает также возможность прорыва газов в загрузку 2 и тем самым защищает биопленку от разрушения.

Регулирование подачи количества и качества поступающих на биофильтр газов и их температуры делает процесс биохимической обработки сточных вод управляемым и обеспечивает соответствующий режим очистки (мезофильный, термофильный. ).

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в наиболее полном использовании теплоты отработанных горячих газов и в возможности управления процессами биохимической очистки, регулируя температуру, количество и качество подаваемых горячих газов.

Биофильтр, содержащий корпус, заполненный загрузкой, распределительную и отводящую системы, окна в стенке поддонного пространства, окружающий корпус кожух с днищем, расположенным выше окон, и патрубком для подачи отработанных горячих газов и установленную в верхней части корпуса насадку, отличающийся тем, что в нижней части кожуха предусмотрены кольцевая канавка и сообщающиеся с ней стояки с отростками, на концах которых установлены расширяющиеся насадки, имеющие внутренние криволинейные винтообразные направляющие, при этом насадки направлены навстречу друг другу под углом 135 o в горизонтальной плоскости, на внутренней и наружной поверхности кольцевой канавки и стояков выполнены оребрения, между верхом корпуса и стенкой кожуха установлена перегородка под углом 45 o с окнами и диффузорами с внутренними криволинейными винтообразными направляющими, а на патрубке для подачи газов установлено контролирующее устройство.

Смотрите так же:  Регистрация ооо актуально

дисковый биофильтр для биохимической очистки воды

Изобретение относится к области очистки воды, а именно к очистке с использованием погружных дисковых фильтров, и может быть использовано для очистки производственных и коммунальных стоков, а также для загрязненных природных вод. Дисковый биофильтр для очистки воды включает резервуар с горизонтальным валом. На валу жестко закреплен пакет пластин из коррозионно-стойкого материала. Над пакетом пластин установлены источники излучения с длиной волн в диапазонах 610 760 нм и 450 500 нм, облучающие поверхность пластин в пакете. Пакет пластин частично погружен в обрабатываемую воду и приводится во вращение приводом таким образом, что облучению постоянно подвергается вся поверхность пластин, выходящая из воды. Благодаря чему создаются необходимые условия для культивирования смешанного биоценоза, состоящего из бактерий, простейших и водорослей, называемого альгобактериальным. Альгобактериальный биоценоз эффективнее обычного по всем извлекаемым из воды ингредиентам и наиболее полно удаляет из воды биогенные элементы — соединения азота и фосфора. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса очистки за счет использования альгобактериального биоценоза, культивируемого в одном сооружении с использованием источников электромагнитного излучения с высоким КПД, что, в свою очередь, снижает общую трудоемкость обслуживания очистных сооружений и себестоимость очистки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2452693

Изобретение относится к области очистки воды, а именно к очистке с использованием погружных биофильтров, одной из разновидностей которых являются дисковые. Изобретение может быть использовано для очистки производственных, бытовых сточных вод и загрязненных природных.

Для очистки воды применяют погружные биофильтры [1, с.17 25].

В ФРГ для погружных биофильтров использованы диски диаметром 0,65 3 м. При диаметре 3 м оптимальная частота вращения составляла 2 3 мин -1 . Наибольший эффект достигался, когда диски опускали в жидкость на 0,45 диаметра. При вращении валов развивающиеся на дисках микроорганизмы попеременно приходят в контакт с воздухом и со сточными водами, благодаря этому создавались хорошие условия жизнедеятельности биопленки [1, с.17].

Во Франции предложена конструкция биофильтра, представляющего собой барабаны, вращающиеся вокруг оси и погруженные на 1/3 диаметра в обрабатываемую воду. На вращающихся дисках укреплены насадки типа щеток, которые имеют развитую поверхность. На развитой поверхности образуется биопленка [1, с.18].

В ГДР применяют двух- и трехступенчатые погружные биофильтры [1, с.19].

Результаты отечественных и западноевропейских исследований показали, что погружные биофильтры могут быть рекомендованы для очистки бытовых и производственных сточных вод с расходом до 500-1000 м 3 /сут. Такие биофильтры просты в эксплуатации.

Известные погружные биофильтры имеют биоценоз, аналогичный другим сооружениям биологической очистки, и обеспечивают такую же эффективность по всем показателям — отличаются только конструктивным исполнением, стоимостью и удобством обслуживания.

Характерной особенностью всех сооружений с аэробным биоценозом является то, что для глубокого окисления ряда специфичных органических соединений, например фенола и его гомологов, требуется низкая нагрузка на биоценоз, т.е. габариты сооружения получаются большие с соответствующей стоимостью. Кроме того, при глубокой биологической очистке эффективность удаления главного биогенного элемента — фосфора — низкая

5 20% [2, с.110], и его более глубокое удаление может быть достигнуто только применением сложных технологических приемов с использованием биоценозов, работающих в анаэробных и аноксидных условиях с соответствующими внутрисистемными рециклами [3, с.415]. Но при этом требуемая глубина удаления фосфора не достигается, и дополнительно используют реагентную обработку.

Известно, что биогенные элементы — азот и особенно фосфор — могут практически полностью утилизироваться водорослями и высшей водной растительностью благодаря их физиологическим особенностям к использованию фотосинтеза. Например, протококковые водоросли усваивают азот и углерод из самых разнообразных источников, причем водоросли, потребляя углекислоту и выделяя кислород, являются симбионтами по отношению к бактериальному биоценозу, который в процессе роста нуждается в кислороде и выделяет углекислый газ.

На практике использование водорослевого биоценоза осуществляется в прудах и окислительных каналах, режим работы которых зависит от температурных условий и особенно от изменения освещенности по сезонам. Это не дает возможности стабилизировать режим работы таких сооружений, а искусственное поддержание необходимых параметров, например использовать искусственное освещение биопрудов, неприменимо по экономическим соображениям — слишком велика площадь.

Известны непрерывно действующие симбиотические системы, в состав активной биомассы которых включены бактерии, простейшие и водоросли (альгобактериальный биоценоз). Опытная проверка по определению показателей работы такой системы показала, что эффективность очистки по ряду основных показателей резко возросла (

1,5 2 раза), а некоторые соединения удалялись практически полностью, до следов.

Исследования проводились на биологических сооружениях с биофильтрами, поверхность которых освещалась лампами типа ДРЛ. Ввиду того что освещалась только небольшая часть общей площади загрузки биофильтра, для культивирования требуемого количества водорослей этого было недостаточно и дополнительно использовался отдельный культиватор, в котором выращивалось нужное их количество.

Отмечалась необходимость использования дополнительного расхода энергии на источник освещения [43, с.175 178].

Приведенные данные показывают, что оптимальным сооружением для очистки воды будет система с альгобактериальным биоценозом, способная напрямую использовать источник электромагнитного излучения в требуемом диапазоне длин волн (видимый свет) без дополнительного устройства культиватора и использующая излучатели с высоким КПД.

Решением такой задачи является следующее:

— в качестве основной базовой системы следует применить дисковый биофильтр, имеющий рабочую поверхность с биоценозом, доступную для прямого облучения;

— в качестве источника электромагнитного излучения необходимо использовать светодиодные излучатели, например на основе алюминия-галия-индия фосфида (AlGaInP) с длиной волн 610 -1 , степень погружения дисков в обрабатываемую сточную воду 0,3 0,45 диаметра. Сточная вода подается в распределительный лоток, а затем в резервуар погружного биофильтра. На поверхности дисков закрепляются и развиваются колонии микроорганизмов, образующие биопленку. При нахождении части поверхности дисков с биопленкой в жидкой фазе осуществляется процесс сорбции на ней нерастворенных, коллоидных и растворенных органических загрязнений, содержащихся в сточной воде. При повороте дисков биопленка оказывается на воздухе, где происходит интенсивное поглощение кислорода и окисление сорбированных загрязнений. За счет вращения дисков осуществляется процесс аэрации обрабатываемой сточной воды. Часть биопленки, включая отработавшую, отрывается от поверхности дисков и находится в сточной воде во взвешенном состоянии аналогично хлопьям активного ила.

При вращении вала развивающиеся на дисках микроорганизмы попеременно контактируют с воздухом и со сточными водами, за счет чего создаются хорошие условия жизнедеятельности биопленки.

Недостатком данного сооружения является то, что в нем не предусмотрена возможность культивирования альгобактериального биоценоза и потенциальные возможности такой конструкции используются не полностью.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки за счет дооборудования дискового биофильтра излучателями электромагнитного излучения, позволяющими культивировать в нем альгобактериальный биоценоз простым и экономичным способом.

Указанная задача решается тем, что дисковый биофильтр для биохимической очистки воды, включающий резервуар с очищаемой водой, патрубки подвода и отвода, горизонтальный вал с приводом, на котором жестко закреплен пакет пластин из коррозионно-стойкого материала, частично погруженный в очищаемую воду, согласно изобретению оборудован установленными над пакетом пластин источниками электромагнитного излучения в видимой области спектра с диапазонами длин волн 610 760 нм и 450 500 нм, совпадающими с максимумами поглощения основных фотосинтетических пигментов, таким образом, что излучение постоянно направлено на поверхности дисков, находящихся над поверхностью очищаемой воды.

Кроме того, согласно изобретению в качестве источника электромагнитного излучения могут быть использованы светодиодные излучатели на основе алюминия-галия-индия фосфида и основе индия-галия-нитрида.

На фигуре 1 представлен общий вид дискового биофильтра для биохимической очистки воды.

Дисковый биофильтр для биохимической очистки воды (фигура 1) состоит из резервуара 1, выполненного в виде полуцилиндра с помещенным в нем по оси горизонтальным валом 2 с механическим приводом.

На валу 2 жестко закреплен пакет пластин 3 в виде круглых дисков или многогранников из коррозионно-стойкого материала (пластмассы), расстояние между дисками 15 30 мм.

Резервуар постоянно наполнен очищаемой водой 4 на 0,4 0,45 диаметра и оборудован патрубками подвода 5 отвода 6 обрабатываемой воды.

Над пакетом дисков 3 смонтированы источники излучения 7 с диапазонами излучаемых волн 610 -1 .

При вращении пакета пластин 3 их поверхность постоянно погружается в обрабатываемую воду и выходит их нее. Энергия для фотосинтеза обеспечивается источниками излучения 7 в диапазонах длин волн 610 760 нм и 450 500 нм.

На поверхности дисков культивируется альгобактериальный биоценоз, состоящий из микроорганизмов и водорослей. Необходимые условия их жизнедеятельности обеспечиваются кислородом из воздуха, который выделяется из консорциума водорослей, поглощающего углекислый газ, выделяющийся при окислении органических загрязнений бактериальной частью биоценоза.

Контактируя с примесями в обрабатываемой воде, биоценоз на дисках извлекает их и окисляет, а часть веществ, загрязнений трансформируется в общий прирост биомассы, обеспечивая тем самым процесс биохимической очистки.

Положительный эффект при использовании предлагаемого изобретения достигается за счет смешанного, состоящего из бактерий, простейших и водорослей, биоценоза, который обеспечивает высокую степень очистки, недостижимую для обычной биопленки биофильтров. В частности, происходит глубокая очистка от специфических загрязняющих компонентов, таких как фенол и его гомологи. Так же водорослевым биоценозом наиболее полно извлекаются из воды биогенные элементы — соединения азота и фосфора, при одновременном упрощении общей технологической схемы и снижении энергоемкости процесса за счет применения современных источников излучения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Дисковый биофильтр для биохимической очистки воды, включающий резервуар с очищаемой водой, патрубки подвода и отвода, горизонтальный вал с приводом, на котором жестко закреплен пакет пластин из коррозионно-стойкого материала, частично погруженный в очищаемую воду, отличающийся тем, что он оборудован установленными над пакетом пластин источниками электромагнитного излучения в видимой области спектра с диапазонами длин волн 610 760 нм и 450 500 нм, совпадающими с максимумами поглощения основных фотосинтетических пигментов, таким образом, что излучение постоянно направлено на поверхности дисков, находящихся над поверхностью очищаемой воды.

2. Дисковый биофильтр для биохимической очистки воды по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника электромагнитного излучения использованы светодиодные излучатели на основе алюминия-галия-индия фосфида и основе индия-галия-нитрида.

Биофильтр башенного типа

Изобретение относится к установкам очистки хозяйственно-бытовых и высококонцентрированных сточных вод, загрязненных органическими веществами, и может быть использовано, в частности, для очистки предприятий молочной и пищевой промышленности. Сущность изобретения: биофильтр башенного типа, включающий рабочую часть, состоящую из заполненных насадкой секций, и пустотелую камеру, расположенную под рабочей частью, дополнительно содержит не заполненную насадкой тяговую башню, расположенную над рабочей частью, а пустотелая камера имеет сужающееся сечение. При этом каждая секция рабочей части имеет фланцевые соединения, между которыми расположены поддерживающие перфорированные перегородки, а под сужающимся сечением пустотелой камеры имеются два патрубка, обеспечивающие работу в условиях естественной и принудительной вентиляции. Предлагаемый биофильтр является малогабаритным, высокоэффективным, с улучшенными условиями вентиляции и может успешно заменить малоэффективные капельные биофильтры. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Смотрите так же:  Женщины в разводе льготы

Изобретение относится к установкам очистки хозяйственно-бытовых и высококонцентрированных сточных вод, загрязненных органическими веществами, и может быть использовано, в частности, для очитки стоков предприятий молочной и пищевой промышленности.

Известны капельные биофильтры [1], представляющие собой железобетонную конструкцию, прямоугольную или круглую в сечении, заполненную загрузочным материалом, который уложен на поддерживающую решетку. Доступ воздуха в биофильтр обеспечивается через поддерживающую решетку путем устройства отверстий в ограждающей поверхности стен, расположенных ниже уровня поддерживающей решетки. Высота капельного биофильтра не более 2 м. Соотношение между площадью и высотой не ограничивается какой-либо определенной величиной. Допустимая нагрузка по загрязнениям не более 400 г/м 3 по БПК в сутки.

Известны биофильтры в виде биологической башни [2], конструкция которых аналогична капельным биофильтрам, но в качестве загрузочных материалов используются современные синтетические загрузки, что несколько улучшает условия вентиляции и позволяет увеличить высоту сооружения до 6 м и более, благодаря чему увеличивается время контакта стоков с загрузкой и жидкость может подаваться непрерывно с помощью неподвижных оросителей. Допустимая нагрузка по загрязнениям не более 2400 г/м 3 по БПК в сутки. Так же, как и в капельных биофильтрах, в биологических башнях соотношение между площадью поперечного сечения и высотой не ограничивается какой-либо определенной величиной, но в тех и других сооружениях площадь значительно больше высоты.

Описанные конструкции имеют следующие недостатки: значительно худшие условия вентиляции в средних слоях загрузки, чем в верхних (особенно в капельных биофильтрах) и в связи с этим возникновение в средних слоях анаэробных зон, вследствие чего ухудшается процесс очистки, наступает заиливание биофильтра, появляются неприятные запахи, возникают мухи Psychoda, кроме того, биопленка средних слоев состоит в основном из биопленки, смытой с верхних слоев; эффективно работает только верхний слой описанных сооружений, около 0,3 м от поверхности загрузки, так как в нем наилучшие условия вентиляции (устройство ажурных стен или отверстий по всей высоте стен капельных биофильтров с целью улучшения условий вентиляции себя не оправдала, так как воздух проникает через отверстия лишь на глубину 2 — 3 м от них); конструкция занимает большие площади, что влечет за собой еще один недостаток — не всегда можно расположить описанные конструкции в помещении; неэффективное использование объема загрузки, так как при ее горизонтальном расположении она работает менее эффективно, чем при вертикальном при том же объеме загрузки; отрицательное влияние низких температур при расположении сооружений на открытом воздухе; ухудшение вентиляции весной и осенью, так как вентиляция описываемых сооружений зависит от перепада температур — между температурой в теле биофильтра и температурой наружного воздуха; плохо происходит удаление CO2 из-за плохой вентиляции в теле биофильтра и биологической башни, так как особое значение вентиляции не только в насыщении стоков кислородом воздуха, но и в удалении углекислоты, образующейся при минерализации органических веществ; высокая стоимость строительства; невозможность доступа к средним и нижним слоям загрузочного материала.

Наиболее эффективным в настоящее время и наиболее близким по технической сущности к изобретению является биофильтр башенного типа [3]. В отличие от всех других типов биофильтров у башенных отношение диаметра к высоте задается определенной величиной — 1:6 — 1:8, благодаря чему создается хорошая воздушная тяга подобно дымовым трубам, благодаря чему искусственная вентиляция необязательна.

Башенный биофильтр представляет собой железобетонную колонну, разделенную решетками на секции высотой 2 — 4 м. На решетках расположена фильтрующая загрузка (щебень). В нижней части биофильтра расположены междудонное пространство, не заполненное загрузкой, высотой 0,4 — 0,9 м и отверстия для поступления воздуха. Сточные воды поступают по трубопроводу с простым распределителем и разбрызгиваются по поверхности фильтрующей загрузки, ударяясь предварительно в перфорированные отбойные диски.

Недостатками башенных биофильтров являются
необходимость подачи стоков на большую высоту;
большие капитальные затраты, поэтому башенные биофильтры целесообразно применять в местностях с ярко выраженным рельефом, обеспечивающим поступление стоков самотеком;
из-за небольших размеров поперечного сечения башенных биофильтров наступает их охлаждение как при низких температурах, так и вследствие расположения их на открытых местностях, подверженных воздействию сильных ветров.

башенные биофильтры требуют для своего размещения больших территорий.

Целью изобретения является создание малогабаритного эффективного биофильтра башенного типа с улучшенными условиями вентиляции и максимально эффективным использованием всего объема загрузки и сооружения, обладающего повышенной окислительной мощностью, устойчивостью к залповым сбросам стоков по концентрациям и гидронагрузкам, простого по конструкции и не требующего при монтаже больших капитальных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что биофильтр башенного типа, включающий рабочую часть, состоящую из заполненных насадкой секций, и пустотелую камеру, расположенную под рабочей частью, дополнительно содержит незаполненную насадкой тяговую башню, расположенную над рабочей частью, а пустотелая камера имеет сужающееся сечение. Кроме того, каждая секция рабочей части биофильтра имеет фланцевые соединения, поддерживающие перфорированные перегородки, а под сужающимся сечением пустотелой камеры имеются два патрубка, обеспечивающие работу в условиях естественной и принудительной вентиляции.

Малогабаритный биофильтр изображен на чертеже. Он включает рабочую часть 1 высотой Hр, равную 4 — 6 м (то есть равную высоте помещения), состоящую из секций, расположенную в корпусе 8, тяговую башню 2 высотой Hт (высота не ограничена), пустотелую камеру 15. Между секциями, заполненными насадкой 9, имеются фланцевые соединения 3, которые соединены болтами 5 для обеспечения жесткости конструкции. Между фланцами 3 расположены перфорированные перегородки 13, на которые уложена загрузка 9. В пустотелой камере 15 имеется сужение 4 для создания сверхзвуковых или близких к ним скоростей движения воздуха в рабочей части 1 биофильтра. Кроме того, пустотелая камера 15 имеет патрубок 6 для подачи воздуха при работе установки в режиме принудительной вентиляции и патрубок 14 с шибером — в режиме работы с естественной вентиляцией. Для работы в условиях искусственной (принудительной) вентиляции под пустотелой камерой 15 размещен стакан 10 для создания гидравлического затвора.

Биофильтр работает следующим образом.

Сточные воды по трубопроводу 11 попадают на отбойный щит 12, который позволяет распределять стоки равномерно по всей площади загрузки.

Далее стоки, проходя по рабочей части 1 биофильтра, не только обтекают загрузку, но и разбиваются на ней на капли при применении в качестве загрузки, например, колец Рашига, которые можно использовать в изобретении, уложив их в шахматном порядке, что практически невозможно осуществить в других типах биофильтров с большой площадью поперечного сечения и невозможностью дальнейшего доступа к загрузке при эксплуатации. При использовании подобных загрузок и разбиении струи на капли повышается эффект насыщения кислородом, так как при этом увеличивается массообмен и наступает постоянное обновление поверхности капли и соприкосновение с воздушной средой с одновременной отдувкой CO2.

Наличие тяговой башни позволяет в условиях естественной вентиляции обеспечить высокий эффект очистки сточных вод, так как в установке возникают высокие скорости движения воздуха в рабочей части, что увеличивает степень насыщения стоков кислородом.

Допустимая нагрузка по загрязнениям ориентировочно 3000 г/м 3 по БПК в сутки.

Для работы в режиме искусственной вентиляции (принудительной вентиляции) в пустотелой камере 15 открывается заслонка патрубка 6, включается вентилятор 7 и сужение сечения 4 позволяет установке даже при небольшом избыточном давлении, созданном вентилятором, работать подобно сверхзвуковому соплу, что приводит к повышению скоростей движения воздуха по рабочей части (они близки к сверхзвуковым) и увеличению степени насыщения стоков кислородом и, следовательно, к повышению степени очистки стоков. В этом случае стакан 10 играет роль гидравлического затвора, не пропуская воздушный поток через нижний торец сооружения. Вертикальное расположение загрузки в установке по сравнению с капельными биофильтрами и биологическими башнями позволяет более эффективно использовать тот же объем загрузки.

Таким образом, предлагаемые малогабаритные биофильтры могут с успехом заменить повсеместно применяемые малоэффективные капельные биофильтры, высвобождая при этом большие площади и повышая окислительную мощность очистных сооружений (несколько малогабаритных биофильтров заменяют капельный биофильтр большой площади). При введении рециркуляции степень очистки еще более повышается.

Кроме того, малогабаритные биофильтры могут применятся не только как самостоятельные сооружения биологической очистки, но и в качестве ступени предварительной очистки перед сооружениями любой производительности и технологии, а также могут быть встроены в любую технологическую цепочку при реконструкции очистных сооружений.

1. Канализация. Федоров Н.Ф., Шифрин С.М. М.: Высшая школа, 1968 г.

2. Технология обработки природных и сточных вод. М.: Стройиздат, 1979 г.

3. Канализация. Федоров Н.Ф., Шифрин С.М. М.: Высшая школа, 1968 г.

1. Биофильтр башенного типа для очистки сточных вод, включающий рабочую часть, состоящую из заполненных насадкой секций, и пустотелую камеру, расположенную под рабочей частью, отличающийся тем, что он дополнительно содержит не заполненную насадкой тяговую башню, расположенную под рабочей частью, а пустотелая камера имеет сужающееся сечение.

2. Биофильтр по п. 1, отличающийся тем, что каждая секция его рабочей части имеет фланцевые соединения, между которыми расположены поддерживающие перфорированные перегородки.

3. Биофильтр по п. 1, отличающийся тем, что под сужающимся сечением в пустотелой камере имеются два патрубка, обеспечивающие работу в условиях ествественной и принудительной вентиляции.

капельный биофильтр

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к системам очистки воды. В капельном биофильтре, содержащем корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку, корпус выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним — сплошным днищем, железобетонными стенками и крышей, а также содержит дозирующие баки для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок системы подачи сточной воды на очистку, при этом высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м, а дренаж биофильтра выполнен из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры, при этом общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров, а скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с, при этом система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства, равномерно расположенные над загрузкой биофильтра, причем уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков — не менее 0,005, а стенки биофильтра выполнены из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра, а материалом для загрузки биофильтров являются щебень и галька. Технический результат — повышение надежности и эффективности очистки сточных вод. 3 ил.

Смотрите так же:  Как писать ходатайство о снижении штрафа

Рисунки к патенту РФ 2513401

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к системам очистки воды.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является система водоочистки по а.с. СССР № 1534572 МКИ E03B 3/04, 1987 г., содержащая корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку (прототип).

Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая надежность и эффективности очистки сточных вод.

Технический результат — повышение надежности и эффективности очистки сточных вод.

Это достигается тем, что в капельном биофильтре, содержащим корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку, корпус выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним — сплошным днищем, железобетонными стенками и крышей, а также содержит дозирующие баки для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок системы подачи сточной воды на очистку, при этом высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м, а дренаж биофильтра выполнен из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры, при этом общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров, а скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с, при этом система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства, равномерно расположенные над загрузкой биофильтра, причем уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков — не менее 0,005, а стенки биофильтра выполнены из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра, а материалом для загрузки биофильтров являются щебень и галька.

На фиг.1 представлена схема капельного биофильтра, на фиг.2 — вид сверху фиг.1, на фиг.3 — схема распылительного устройства.

Капельный биофильтр содержит корпус, который выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним — сплошным днищем, железобетонными стенками 4 и крышей, а также содержит дозирующие баки 1 для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок 5 системы подачи сточной воды на очистку. Высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м для возможности периодического его осмотра. Дренаж биофильтров выполняют из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры. Общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров. Во избежание заиливания лотков дренажной системы скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с.

Система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства 2, равномерно расположенные над загрузкой 3 биофильтра.

Уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков (максимально возможный по конструктивным соображениям) — не менее 0,005. Стенки биофильтров выполняются из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра. При наличии дешевого загрузочного материала и свободной территории небольшие биофильтры можно устраивать без стенок; фильтрующий материал в этом случае засыпается под углом естественного откоса. Наилучшими материалами для засыпки биофильтров являются щебень и галька. Все примененные для загрузки естественные и искусственные материалы должны удовлетворять следующим требованиям: при плотности до 1000 кг/м 3 загруженный материал в естественном состоянии должен выдерживать нагрузку на поперечное сечение не менее 0,1 МПа, не менее 10 циклов испытаний на морозостойкость; кипячение в течение 1 ч в 5%-ном растворе соляной кислоты; материал не должен получать заметных повреждений или уменьшаться в весе более чем на 10% первоначальной загрузки биофильтров; загрузка биофильтров по высоте должна быть одинаковой крупности, и только для нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м следует применять более крупную загрузку (диаметром 60÷100 мм).

Каждое распылительное устройство (фиг.3) содержит цилиндрический полый корпус 6 с каналом 8 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 7 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 9, верхняя цилиндрическая ступень 11 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором 14 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 9 и состоящим из цилиндрической части 12 с закрепленным соосно с ней в нижней части шаровым сегментом 16, имеющим дроссельные отверстия 17, оси которых расположены параллельно оси корпуса 1 форсунки. Дроссельные отверстия 17, выполненные в шаровом сегменте 16, могут быть расположены по радиусам сферической поверхности, образующей шаровой сегмент 16.

Кольцевой зазор 14 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 9, соединяющими его с кольцевой полостью 8, образованной внутренней поверхностью втулки 7 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 11, причем кольцевая полость 13 связана с каналом 8 корпуса 6 для подвода жидкости.

На боковой поверхности цилиндрической части 12 центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с шаровым сегментом 16, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 15, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия. При этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°.

Капельный биофильтр работает следующим образом.

В капельном биофильтре сточная вода подается в виде капель или струй. Естественная вентиляция воздуха происходит через открытую поверхность биофильтра и дренаж. Такие биофильтры имеют низкую нагрузку по воде; обычно она колеблется от 0,5 до 1 м 3 воды на 1 м 3 фильтра.

Капельные биофильтры рекомендуется применять при расходе сточных вод не более 1000 м 3 /сутки. Они предназначаются для полной (до БПК10=10 15 мг/л) биологической очистки сточной воды.

Работа каждого из распылительных устройств осуществляется следующим образом.

Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 6 и затем поступает по двум направлениям: первое — в кольцевую полость 13 через радиальные каналы 10 в кольцевой зазор 14 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней цилиндрической поверхности сердечника с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 15, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.

Второе направление, по которому поступает жидкость — через канал 8 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в нижнюю часть цилиндрической части 12 сердечника, из которой часть жидкости истекает через радиальные отверстия 15, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.

Схема работы капельных биофильтров следующая. Сточная вода, осветленная в первичных отстойниках, самотеком (или под напором) поступает из системы 5 подачи сточной воды в распределительные устройства 2, из которых периодически напускается на поверхность биофильтра. Вода, профильтровавшаяся через загрузку 3 биофильтра, попадает в дренажную систему и далее по сплошному непроницаемому днищу стекает к отводным лоткам, расположенным за пределами биофильтра. Затем вода поступает во вторичные отстойники (на чертеже не показано), в которых выносимая пленка отделяется от очищенной воды.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Капельный биофильтр, содержащий корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку, корпус выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним — сплошным днищем, железобетонными стенками и крышей, а также содержит дозирующие баки для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок системы подачи сточной воды на очистку, при этом высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м, а дренаж биофильтра выполнен из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры, при этом общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров, а скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с, при этом система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства, равномерно расположенные над загрузкой биофильтра, причем уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков — не менее 0,005, а стенки биофильтра выполнены из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра, а материалом для загрузки биофильтров являются щебень и галька, отличающийся тем, что распылительное устройство содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, а корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и имеет соосную, жестко связанную с корпусом втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки и состоящим из цилиндрической части с закрепленным соосно с ней в нижней части шаровым сегментом, имеющим дроссельные отверстия, оси которых расположены по радиусам сферической поверхности, образующей шаровой сегмент, а кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, при этом на боковой поверхности цилиндрической части центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с шаровым сегментом, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия, при этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°.