БИОМИКРОФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК C02F3/00 

Изобретение относится к микрофильтрованию с отделением микроорганизмов, в том числе бактерий при безреагентной микробной очистке стоков дезактивации оборудования атомных тепловых и электрических станций и научно-исследовательских реакторов, отработавших эксплуатационный ресурс.

Известен микрофильтр, содержащий цилиндрический корпус с перегородкой камер осветленной воды и осадка, снабженных тангенциальными патрубками их отвода, патрубок подвода стоков во внутреннюю полость фильтровальной перегородки, размещенной между дисками, смонтированными на приводном валу (Яковлев С. В. и др. Биологическая очистка производственных сточных вод. М. 1985, с. 167, рис. 6 47), который не обеспечивает отделение особо тонких изделий из очищаемых стоков.

Известен фильтр, содержащий приводной вал с верхним и нижним дисками, установленную между ними нежесткую коническую фильтровальную перегородку и упругий элемент (авт. св. СССР N 674797, кл. B 04 B 1/04, 1968), который не обеспечивает отделение микроорганизмов, в том числе бактерий, участвующих в сорбции радиоизотопов с поверхности оборудования при их дезактивации микробных безреагентным способом, что снижает эффективность его работы.

Цель изобретения повышение эффективности работы, достигается тем, что нежесткая коническая фильтровальная перегородка, закрепленная своим узким основанием конуса на верхнем диске, а широким основанием, снабженным натяжным кольцом, установленным с зазором концентрично нижнему диску, снабжена контактами, проводами и коллекторами подвода к ней электрического тока, причем перегородка корпуса камер осветленной воды и осадка, выполнена с закрепленными на ней пластинами, взаимодействующими с нежесткой фильтровальной перегородкой, а коническая обечайка крышки, установлена в конической обечайке корпуса с клиновым зажимом.

Микроорганизмы, в том числе бактерии имеют отрицательный заряд, а вода электронейтральна, она проходит через силовое поле фильтровальной перегородки, находящейся под направлением электрического тока, а бактерии задерживаются и образуют токопроводящий слой от верхнего диска к нижнему, которые изолированы от фильтровальной перегородки. Пластины перегородки камер корпуса воздействуют на нежесткую фильтровальную перегородку дистанционно, приводя к ее колебаниям на верхнем диске относительно нижнего и интенсификацию перемещения осадка под действием тангенциальной составляющей силы инерции и разгрузку осадка в зазор между нежесткой фильтровальной перегородкой и нижним диском, причем кольцо, установленное в широком основании нежесткой фильтровальной перегородки обеспечивает ее натяжку. Клиновой зажим крышки к корпусу обеспечивает дистанционное ее снятие при замене фильтровальной перегородки, выработавшей эксплуатационный режим.

На фиг. 1 схематически показан биомикрофильтр, продольный разрез; на фиг. 2 то же, узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 схематически показана установка дезактивации оборудования и НИИ реакторов с использованием биомикрофильтра.

Биомикрофильтр содержит цилиндрический корпус 1 с перегородкой 2 камер 3 осветленной воды и 4 осадка, снабженных тангенциальными патрубками 5 и 6 их отвода, патрубок 7 подвода стоков во внутреннюю полость 8 фильтровальной перегородки 9, размещенной между дисками 10 и 11, смонтированными на приводном валу 12, причем фильтровальная перегородка 9 выполнена нежесткой конической, а приводной вал 12 установлен на упругом элементе 13 приводной ступицы 14. Нежесткая коническая фильтровальная перегородка 9, закрепленная своим узким основанием конуса на верхнем диске 10, а широким основанием, снабженным натяжным кольцом 15, установленным с зазором 16 концентрично нижнему диску 11, снабжена контактами 17, проводами 18 и коллекторами 19 подвода к ней электрического тока, причем перегородка 2 корпуса 1 камер 3 осветленной воды и 4 осадка, выполнена с закрепленными на ней пластинами 20, взаимодействующими с нежесткой перегородкой 9, а коническая обечайка 21 крышки 22, установлена в конической обечайки 23 корпуса 1 с клиновым зажимом, причем крышка 22 снабжена рым-болтами 24. Приводной вал 12 выполнен с верхней опорой 25, а верхний диск 10 с напорной полостью 26 и окнами 27, сообщающими ее с внутренней полостью 8 нежесткой перегородки 9. Установка дезактивации включает биореактор 28 с камерами 29 кислого, 30 нейтрального, 31 щелочного, 32 метанового брожения и перемешивающим устройством 33, размещенным вдоль оси биореактора 28, сообщенного по биогазу и жидкой составляющей послеброжевого остатка с колонной обогащения 34 с горизонтальными перфорированными полками 35, снабженными зернистой иммобилизационной засыпкой 36, в сообщенных друг с другом секциях 37, причем колонна 34 сообщена с микрофильтром 38, а по биомассе метаногенов с дезинтегратором 39 и по дезинтегратору с устройством 40 дезактивации оборудования, с размещенным в нем под оросителем 41 объектом 42 под саваном 43, сообщенным с нагнетателем 44, а по стокам с описанным выше биомикрофильтром 45, а последний по осадку сообщен с камерой 46 пиролиза, выполненной с топкой 47.

Биомикрофильтр в установке дезактивации оборудования АЗС и научно-исследовательских реакторов работает следующим образом.

Фекально-бытовые стоки тепловых и электрических станций, учреждений НИИ, не содержащие загрязняющих их радиоактивных компонентов, поступают в биореактор 28, в котором осуществляют их анаэробное образование в камерах кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожения, соответственно 29 32 при перемешивании устройством 33. Жидкая составляющая послеброжевого остатка поступает в верхнюю секцию 37, а биогаз в нижнюю секцию 37 колонны 34 обогащения и перевода биогаза в биометан. Жидкая составляющая послеброжевого остатка и биогаз перемещаются навстречу друг другу через перфорированные полки 35, снабженные зернистой иммобилизационной засыпкой 36, причем метаногены разлагают воду на водород и кислород (ферментолиз), причем водород восстанавливает диоксид углерода до метана, т.е. происходит обогащение с переводом биогаза в биометан. Бражка со взвешенными в нем метаногенами поступает в микрофильтр 38 для отделения биомассы, которую дезинтегрируют в дезинтеграторе 39, с разрушением оболочек гидродинамическими, кавитационными и механическими воздействиями, с освобождением физиологически активных веществ (нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины, микроэлементы и т.д.) Дезинтегратором в смеси с водой через ороситель 41 орошают под саваном 43 объект 42 дезактивации, на поверхности которого под воздействием радиационного излучения объекта 42 происходит размножение микроорганизмов, сорбирующих с поверхности дезактивации радиоизотопы в условиях аэробного размножения при продувке воздухом из нагнетателя 44, процесс дезактивации, в зависимости от степени загрязнения объекта 42 продолжается от нескольких суток до нескольких месяцев. Смыв с объекта 42 поступает в биомикрофильтр 45 и по патрубку 7 из напорной полости 26 через окна 27 во внутреннюю полость 8 нежесткой конической фильтровальной перегородки 9, к которой подводят электрический ток от коллекторов 19 проводам 18 и контакты 17. Узкое основание фильтровальной перегородки 9 смонтировано на верхнем диске 10 с возможностью демонтажа с помощью манипулятора, а ее широкое основание установлено с зазором 16 относительно нижнего диска 11, а для натяжки перегородки 9 применяют кольцо 15. Смыв, со взвешенными в нем микроорганизмами, которые сорбировали радиоизотопы, подвергается фильтрованию. Вода электронейтральна и она проходит через силовое поле фильтровальной перегородки 9, а микроорганизмы, имеющие отрицательный заряд, задерживаются и образуют слой осадка, который перемещается вниз под действием тангенциальной составляющей силы инерции и автоколебаниями перегородки 9, от действия воздуха, набегающего на вертикальные пластины 20, установленные коаксиально ей на перегородке 2 и осадок разгружается через кольцевой зазор 16 в камеру 4 и из нее выводится по тангенциальному патрубку 6 в камеру пиролиза 46. Осветленная вода, отводимая из камеры 3 корпуса 1 по тангенциальному патрубку 5, используется для орошения объекта 42 вместе с дезинтегратором из дезинтегратора 39. Осадок в камере пиролиза 46 подсушивается и подвергается сухой перегонке с использованием в качеств горючего биометана из колонны обогащения 34, который сжигается в топке 47, а продукты сгорания направляют на восстановление в колонну обогащения 34. Твердый радиоактивный кокс из камеры 46 направляют в могильник на захоронение.

Дезактивация оборудования основана на высоких коэффициентах накопления микроорганизмов, составляющих от 10³ до 10⁷ от концентрации радиоизотопов в жидкости, поступающей после смывов с объекта на микрофильтрование.

Использование: очистка сточных вод. Сущность изобретения: биомикрофильтр содержит цилиндрический корпус с крышкой, присоединенный к верхней части корпуса посредством клинового зажима, перегородку, разделяющую корпус на камеры для осветленной воды и осадка с тангенциальными отводящими патрубками и приводной вал с дисками, к которым присоединена коническая фильтрующая перегородка из гибкого материала, которая снабжена контактами, проводами и коллектором для подвода к ней электрического тока. 3 ил.

Биомикрофильтр, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, разделенный горизонтальной перегородкой на камеры для осветления воды и осадка, имеющие тангенциально подсоединенные отводящие патрубки, установленный по оси корпуса на упругом элементе приводной ступицы приводной вал с верхним и нижним дисками, коническую фильтрующую перегородку из гибкого материала, прикрепленную к дискам, патрубок для подачи стоков во внутреннюю ее полость, отличающийся тем, что большее основание фильтрующей перегородки прикреплено к нижнему диску посредством натяжного кольца, установленного по периферии диска, фильтрующая перегородка снабжена контактами, проводами и коллектором для подвода к ней электрического тока, горизонтальная перегородка снабжена пластинами для взаимодействия с фильтрующей перегородкой, при этом верхняя часть корпуса имеет вид усеченного конуса, крышка выполнена с конической отбортовкой и присоединена к верхней части корпуса посредством клинового зажима.