Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД - Патент РФ 2164500
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области биологической очистки природных и сточных вод. Установка состоит из камеры предварительной биологической очистки и установки биологической доочистки, корпуса ее, размещенных в нем блоков загрузки с прикрепленными к ней микроорганизмами в виде полимерных трубчатых элементов, устройств для подачи и отведения воды. Корпус оснащен системой рассредоточенного распределения очищаемой воды по площади его поперечного сечения, блоки загрузки ориентированы фронтальными стенками к потоку очищаемой воды, эрлифтные аэраторы размещены в центре блоков с загрузкой, их верхние концы приподняты над этими блоками, а нижние - заглублены под них, система трубчатых регенерационных аэраторов размещена под загрузкой, а соотношение площадей ячеек трубчатых элементов сетеобразной структуры к площадям их поверхности составляет от 0,2:1 до 0,7:1. Предусмотрена возможность использования полимерной загрузки с нанесенным на ее поверхность активированным углем; выполнения полимерной трубчатой загрузки в форме тора. Технический эффект - повышение степени очистки воды и сокращение энергозатрат. 2 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2164500
Класс(ы) патента: C02F3/02, C02F3/10
Номер заявки: 2000115918/12
Дата подачи заявки: 22.06.2000
Дата публикации: 27.03.2001
Заявитель(и): Абрамов Андрей Владимирович; Карпухин Никита Вячеславович; Драчикова Евгения Сергеевна; Клячко Ирина Львовна; Драчиков Сергей Александрович; Караваев Игорь Викторович; Власкин Владимир Михайлович
Автор(ы): Абрамов А.В.; Карпухин Н.В.; Драчикова Е.С.; Клячко И.Л.; Драчиков С.А.; Караваев И.В.; Власкин В.М.
Патентообладатель(и): Абрамов Андрей Владимирович; Карпухин Никита Вячеславович; Драчикова Евгения Сергеевна; Клячко Ирина Львовна; Драчиков Сергей Александрович; Караваев Игорь Викторович; Власкин Владимир Михайлович
Описание изобретения: Изобретение относится к области биологической очистки природных и сточных вод и может быть использовано при решении проблем водоснабжения и канализации в отдаленных местах застройки коттеджей, коттеджных кварталов, гостиниц, мотелей и автозаправочных комплексов, т.е. там, где нет возможности подключения к системе канализации.
Известна установка для биологической очистки бытовых сточных вод, состоящая из отстойника с подпираемым уровнем осветляемой воды и насосной станции, биофильтров с распределительными устройствами, камеры смешения с флокулянтами, реактора и блока тонкослойных отстойников; в установке предусмотрены контуры рециркуляции осветленных и биологически очищенных сточных вод, а также осадка из тонкослойных отстойников через отстойники механической очистки и система автоматического регулирования (см. патент Австрии N 385498, кл. C 02 F 3/00 от 29.08.86 г., опубл. 11.04.88 г.).
Недостатком известной установки является сложность конструкции тонкослойных отстойников, неравномерность распределения очищаемой воды по всей площади биофильтра и невысокая степень очистки воды.
Известна модульная установка для биологической очистки бытовых сточных вод, состоящая из устройств: предварительной очистки, биологической очистки, содержащей, как минимум, два вращающихся биореактора с трубчатой загрузкой, каждый из которых содержит по одному погружному биофильтру, и доочистки (см. заявку N 4444514, фирмы GRUNDMANN, DIETER, DIPL.-PAED.-ING, Германия от 30.11.94 г., кл. C 02 F 3/08).
Недостатком известной установки является сложность конструкции и снижение надежности работы установки из-за размещения оборудования в непосредственном контакте с очищаемой водой.
Известна установка для биологической очистки бытовых сточных вод, состоящая из устройства предварительной очистки - септика-отстойника для отделения взвеси и биопленки, возвращаемой со стадии доочистки из отстойника, устройства для биологической очистки на аэрируемой плавающей зернистой загрузке аэротенка с прикрепленными к ее поверхности микроорганизмами, оснащенного мембранными аэраторами, установленными у днища аэротенка и обеспечивающими циркуляцию водовоздушного потока вверх от мембран через слой загрузки и вниз вдоль боковых стенок аэротенка для образования аэробных и анаэробных зон и устройством для подвода предварительно осветленной воды, заглубленным в аэротенк, под слой загрузки, а также устройством для доочистки сточных вод - вторичного отстойника с эрлифтным насосом, сообщенным с первым септиком - отстойником для отведения в него осадка с избыточной биопленкой (см. рекламный проспект фирмы DYWIDAG-AQUASCHUTZ, Германия "Компактное очистное сооружение для домашних фекальных стоков").
Недостатком известной установки являются: недостаточно высокая степень очистки, обусловленная использованием зернистой загрузки с относительно малой удельной поверхностью, отсутствие оптимального режима процессов биологической очистки и доочистки и невысокая надежность эксплуатации.
Известна установка для биологической очистки природных и сточных вод, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, состоящая из камеры предварительной очистки, соединенной с ней камеры биологической очистки, снабженной загрузкой в виде полимерных трубчатых элементов различной формы поперечного сечения с закрепленными на поверхности загрузки микроорганизмами, объединенной в блоки, размещенных в корпусе аэраторов, выполненных в виде диффузоров, установленных на уровне нижнего края блоков загрузки, и мешалок, обеспечивающих насыщение воды воздухом, перемешивание и создание циркулирующего через загрузку водо-воздушного потока, а также устройств для подачи и отведения воды; установка дополнительно оснащена отстойником для отделения оставшейся взвеси и биопленки с рециркуляцией последних в камеру биологической очистки (см. RU 2111177 C1, по кл. C 02 F 3/06, от 20.05.98 г.
Недостатком известной установки является: недостаточно высокая степень очистки по взвешенным веществам - до 10-15 мг/л, по органическим загрязнениям (БПКполн) - до 6-10 мг/л, по аммонийному азоту - 5-8 мг/л, что не удовлетворяет нормативам на сброс очищенной воды в водоем рыбохозяйственного назначения и требует доочистки; высокие энергозатраты, обусловленные одновременным применением аэраторов и мешалок.
Техническим результатом предлагаемой установки является повышение степени очистки воды и сокращение энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что в установке для биологической очистки природных и сточных вод, состоящей из камеры предварительной биологической очистки и установки биологической доочистки, корпуса ее, размещенных в нем блоков загрузки с прикрепленными к ней микроорганизмами в виде полимерных трубчатых элементов, аэраторов, устройств для подачи и отведения воды, корпус оснащен системой рассредоточенного распределения очищаемой воды по площади его поперечного сечения, блоки загрузки ориентированы фронтальными стенками к потоку очищаемой воды, эрлифтные аэраторы размещены в центре блоков с загрузкой, их верхние концы приподняты над этими блоками, а нижние - заглублены под них, система трубчатых регенерационных аэраторов размещена под загрузкой, а соотношение площадей ячеек трубчатых элементов сетеобразной структуры к площадям их поверхности составляет от 0,2:1 до 0,7:1.
Предусмотрена возможность:
использования полимерной загрузки с нанесенным на ее поверхность активированным углем;
выполнения полимерной трубчатой загрузки в форме тора.
На чертеже представлена установка для биологической очистки природных и сточных вод.
Установка состоит из камеры предварительной биологической очистки 1 с устройствами: для впуска воды 2, выпуска воды 3, выгрузки осадка - насосов 4 и устройства для биологической доочистки воды 5, состоящего из корпуса 6, оснащенного:
системой рассредоточенного распределения очищаемой воды, выполненной в виде распределительного лотка 7, с перепускными окнами 8;
загрузкой в виде полимерных трубчатых элементов сетеобразной структуры с соотношением площадей ячеек трубчатых элементов к площадям поверхности элементов от 0,2:1 до 0,7:1 и с прикрепленными к ней микроорганизмами 9, объединенной в блоки 10, ориентированные своими фронтальными стенками 11 навстречу потоку очищаемой воды,
размещенными в центре блоков 10 с загрузкой 9 эрлифтными аэраторами 12, верхние концы которых 13 приподняты над блоками 10 с загрузкой, а нижние 14 - заглублены под них;
системой трубчатых регенерационных аэраторов 15, размещенных под загрузкой 9;
устройством для выпуска очищенной воды 16 с перепускными окнами 17 и
устройством для удаления осадка 18.
Установка для биологической очистки природных и сточных вод работает следующим образом:
Исходную воду с содержанием взвеси 200-300 мг/л и органических веществ (БПКполн) 250-350 мг/л, азота аммонийного 25-35 мг/л подают в камеру предварительной очистки 1 с зонами аэрации и отстаивания через впускное устройство 2. В зоне аэрации происходит биохимическая очистка воды от органических загрязнений с использованием микроорганизмов активного ила, куда для создания аэробных условий и перемешивания подается воздух. Из зоны аэрации иловая смесь подается в зону отстаивания, где происходит отделение активного ила от очищенной воды. Активный ил, выпавший на дно в зоне отстаивания, рециркулируют в зону аэрации эрлифтными насосами 4.
Биологически очищенная вода с содержанием взвешенных веществ - 15-25 мг/л, органических веществ - (БПКполн) - 15-25 мг/л, азота аммонийного - 5-10 мг/л, в самотечном режиме через устройство для выпуска воды 3 поступает устройство для биологической доочистки воды 5, состоящее из корпуса 6, оснащенного системой рассредоточенного распределения очищаемой воды, выполненной в виде распределительного лотка 7 с перепускными окнами 8, размещенного в верхней части корпуса 6 устройства биологической доочистки 5.
Такая система рассредоточенной подачи воды обеспечивает ее равномерное распределение по площади поперечного сечения блоков 10 с загрузкой 9.
В корпусе 6 размещена загрузка в виде полимерных трубчатых элементов сетеобразной структуры с соотношением площадей ячеек трубчатых элементов к площади поверхности элементов от 0,2:1 до 0,7:1 и с прикрепленными к ней микроорганизмами 9, объединенная в блоки 10.
Трубчатая форма полимерной загрузки сетеобразной структуры 9 с "высокоразвитой" рабочей поверхностью и с вышеуказанным оптимальным соотношением площадей ячеек элементов к площадям их поверхности определяет:
эффективный массообмен - подачу воды и кислорода ко всей рабочей поверхности загрузки;
высокую фильтрующую, сорбционную и удерживающую способности загрузки и обеспечивает высокие значения концентрации биопленки, состоящей из микроорганизмов, адаптированных к биодеструкции трудноокисляемых загрязнений и бактерий - нитрификаторов, и, следовательно, высокую скорость процесса очистки и высокую степень очистки воды.
Предусмотрена возможность использования полимерной трубчатой загрузки с нанесенным на ее поверхность активированным углем, значительно повышающим степень очистки воды за счет увеличения сорбционной способности загрузки, обеспечивающей удаление из воды специфических трудноокисляемых органических соединений.
Предусмотрена возможность использования полимерной трубчатой загрузки, выполненной в виде тора, что значительно повышает степень очистки воды за счет увеличения площади рабочей поверхности загрузки и, следовательно, улучшения массообменных процессов.
Загрузка 9 объединена в блоки 10 с жестким каркасом, обтянутым сеткой с ячейками, что упрощает монтаж и эксплуатацию устройства и предотвращает возможность попадания загрузки в эрлифтный аэратор 12.
Блоки 10 ориентированы фронтальными стенками 11 навстречу потоку очищаемой воды. Такая ориентация блоков по отношению к потоку исходной воды обеспечивает оптимальный гидродинамический режим процесса: направленный поток очищаемой воды проходит через внешние слои загрузки 9 со стороны фронтальной стенки 11 блока 10, одновременно на загрузку 9 сверху из эрлифтного аэратора 12, размещенного в центре блока 10, с верхним концом 13, приподнятым над этим блоком, и нижним 14, заглубленным под него - "изливается" водовоздушный поток, образующийся за счет подачи сжатого воздуха в эрлифтный аэратор 12, подъема его вверх и насыщения подсасываемой из-под загрузки 9 нижним концом 14 аэратора 12 воды кислородом. Водовоздушный поток, равномерно изливающийся из верхнего конца с отражателем 13 аэратора 12, проходит вниз через весь объем загрузки 9 и соединяется с частью потока очищаемой воды, движущегося через фронтальные стенки 11 блока 10 с загрузкой 9.
Система трубчатых регенерационных аэраторов 15, размещенных под блоками 10 с загрузкой 9, с зазором по отношению к нижнему концу 14 эрлифтных аэраторов 12, представляет собой "гребенку" из перфорированных трубок и включается периодически для интенсивной аэрации, обеспечивающей как очистку загрузки 9 от излишней биопленки, снижающей степень очистки воды, так и предотвращение зарастания этой загрузки. Эрлифтные аэраторы 12 могут быть установлены и у торцевых стенок блоков 10 с загрузкой 9.
Две автономные системы аэрации: постоянная - эрлифтная и периодическая - через систему трубчатых регенерационных аэраторов 15, позволяют повысить степень очистки воды, так как исключают необходимость постоянной излишне интенсивной аэрации загрузки 9 и способствуют поддержанию оптимальной концентрации биопленки.
Степень очистки воды улучшается за счет сохранения оптимального количества биомассы и снижения выноса взвешенных веществ.
Создаваемый режим многократной циркуляции водовоздушного потока через блоки 10 с полимерной трубчатой загрузкой сетеобразной структуры 9 обеспечивает повышение степени очистки воды как за счет улучшения массообмена между водой, насыщенной кислородом, и микроорганизмами, прикрепленными к развитой поверхности полимерной трубчатой загрузкой сетеобразной структуры 9 с соотношением площадей ячеек трубчатых элементов сетеобразной структуры к площадям их поверхности от 0,2:1 до 0,7:1, так и за счет обеспечения максимальной удерживающей способности биопленки на высокоразвитой рабочей поверхности ячеистой загрузки 9 с вышеуказанной характеристикой.
При соотношении площадей ячеек трубчатых элементов сетеобразной структуры к площадям их поверхности, большем предлагаемых, - 0,8:1 (размер ячеек более 10х10 мм), уменьшается рабочая поверхность загрузки за счет сокращения количества волокон, образующих сетеобразную структуру загрузки 9, что приводит к сокращению количества иммобилизованной биопленки и, стало быть, к уменьшению скорости и степени очистки воды.
При соотношении площадей ячеек трубчатых элементов сетеобразной структуры к площадям их поверхности, меньшем предлагаемых, - 0,1:1 (размер ячеек менее 3х3 мм), степень очистки ухудшается в результате замедления массообменных процессов, обусловленного быстрым зарастанием мелких ячеек загрузки 9 сетеобразной структуры.
Устройство для выпуска воды выполнено в виде сборного лотка 16 с рядом равномерно расположенных перепускных окон 17 и располагается с противоположной от входа воды стороны корпуса 6 устройства для глубокой биологической доочистки 5.
Очищенная вода имеет следующие показатели: взвешенные вещества - 1-4 мг/л, органические загрязнения (БПКполн) - до 3 мг/л, аммонийный азот - до 3 мг/л.
Удаление осадка и выгрузка его производится при необходимости через устройство 18.
Сравнительные данные, свидетельствующие об оптимальности предложенных характеристик рабочей поверхности загрузки, представлены в таблице.
Предложенная установка по сравнению с известной обеспечивает повышение степени очистки воды:
по взвешенным веществам - с 10-15 мг/л до 1-4 мг/л;
по органическим загрязнениям (БПКполн) - с 6-10 мг/л до 3 мг/л;
по аммонийному азоту - с 5-8 мг/л до 3 мг/л за счет:
создания оптимального гидродинамического режима процесса очистки, улучшающего массообмен, - многократной циркуляции водовоздушного потока, восходящего от верхних концов аэраторов 13, равномерно распределяемого над поверхностью блока 10 с загрузкой 9, и нисходящего (при прохождении через весь объем загрузки с учетом соединения с частью потока очищаемой воды, проходящей через фронтальную стенку блока 10);
повышению эффективности массообменных процессов способствуют также факторы, определяющие равномерное распределение воды по всему объему загрузки 9 - система рассредоточенного распределения очищаемой воды, обеспечивающая равномерность распределения по ширине блоков 10 с загрузкой 9, фронтальная ориентация вышеуказанных блоков к потоку очищаемой воды, обеспечивающая равномерность распределения по высоте блоков 10 и, наконец, особенности размещения эрлифтных аэраторов 12, установленных в центре загрузки 9 таким образом, чтобы верхний конец 13 был приподнят над блоками 10 с загрузкой 9, а нижний 14 заглублен под них, и обеспечивающих равномерность распределения воды по верхней поверхности блоков.
Эффективность массообменных процессов повышается и за счет использования полимерной загрузки с "высокоразвитой" рабочей поверхностью и оптимальным соотношением площадей ячеек трубчатых элементов сетчатой структуры к площади поверхности элементов от 0,2:1 до 0,7:1.
Только совокупность таких признаков, как система рассредоточенного распределения очищаемой воды, фронтальная ориентация блоков с загрузкой, особенности размещения эрлифтных аэраторов, наличие системы регенерационных аэраторов и оптимальные характеристики рабочей поверхности загрузки сетеобразной структуры обеспечивает глубокую очистку природных и сточных вод, повышая степень очистки по взвешенным веществам в 10 раз, по БПКполн - примерно в 3 раза и по аммонийному азоту - более чем в 20 раз.
Предлагаемая установка обеспечивает также сокращение энергозатрат в 1,2 раза и повышение надежности эксплуатации за счет:
использования эрлифтных аэраторов, обеспечивающих одновременно аэрацию и перемешивание, при этом при "изливе" воды из аэратора происходит ее дополнительное насыщение кислородом в результате поверхностной аэрации;
использования регенерационной системы аэрации периодического действия, в отличие от мешалок в известном устройстве, работающих непрерывно.
Формула изобретения: 1. Установка для биологической очистки природных и сточных вод, состоящая из камеры предварительной биологической очистки, установки биологической доочистки, корпуса ее, размещенных в нем блоков загрузки с прикрепленными к ней микроорганизмами в виде полимерных трубчатых элементов, аэраторов, устройств для подачи и отведения воды, отличающаяся тем, что корпус оснащен системой рассредоточенного распределения очищаемой воды по площади его поперечного сечения, блоки загрузки ориентированы фронтальными стенками к потоку очищаемой воды, эрлифтные аэраторы размещены в центре блоков с загрузкой, при этом верхние концы аэраторов приподняты над блоками с загрузкой, а нижние заглублены под них, система трубчатых регенерационных аэраторов размещена под загрузкой, а соотношение площадей ячеек трубчатых элементов сетеобразной структуры к площадям их поверхности составляет от 0,2 : 1 до 0,7 : 1.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрена полимерная загрузка с нанесенным на ее поверхность активированным углем.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что полимерная трубчатая загрузка выполнена в форме тора.