МИКРОФИЛЬТРОВАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК B01D29/70 C02F3/00 

Изобретение относится к технике микробной очистки сточных вод селекционированными микроорганизмами с выработкой из биомассы, отделяемой микрофильтрованием, тяжелой воды - замедлителя нейтронов в атомной энергетике и может быть применено на атомных, тепловых и электрических станциях, в местах отстоя и ремонта надводных и подводных судов с атомными силовыми установками.

Известно микрофильтровальное устройство, содержащее корпус с патрубком подвода и тангенциальными патрубками отвода осветленной воды и биомассы, приводной вал с верхним диском, коническую нежесткую фильтровальную перегородку (КНФП), прикрепленную своим узким основанием к верхнему диску, и свободно подвешенное нижнее основание усеченного конуса со средствами его деформации (патент РФ N 2 093 247, кл. B 01 D 35/06, B 05 B 3/12, 1991 г.), недостатком которого является снижение проницаемости КНФП пор нефте- и жирсодержащими примесями сточных вод, что снижает эффективность его работы.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства, достигается тем, что средство деформации КНФП выполнено в виде параллельных нежестких колец, установленных на нижнем диске, причем нижний диск выполнен с возможностью возвратно-поступательных перемещений на дополнительном приводном валу вниз от эксцентрика через толкатель, а вверх от упругого элемента, смонтированного на ступице приводного вала, при этом патрубок подвода стоков на микрофильтрование сообщен со сборником стоков через биофильтры, выполненные с перфорированными перегородками, образующими секции, причем средние секции снабжены абразивной зернистой иммобилизационной насадкой (АЗИН), а наружные секции снабжены аэраторами в виде приводного колеса со ступицей и покровным диском, между которыми установлены лопасти, и снабжены патрубком подвода воздуха в сточные воды.

При вращении аэратора происходит эмульгирование нефте- и жирсодержащих включений, обволакивание эмульгированных частиц взвесями стоков, препятствующих их прилипанию к КНФП, за счет деструктивной обработки на АЗИН биофильтров. Деформирование КНФП при перемещениях нежестких колец нижнего диска обеспечивает восстановление проницаемости КНФП, соответственно эффективности работы микрофильтра по производительности.

На фиг. 1 схематически показано фильтровальное устройство, продольный разрез; на фиг. 3 - продольный разрез аэратора; на фиг. 3 - схематически показана установка выработки тяжелой воды с применением устройства.

Микрофильтровальное устройство содержит корпус 1 с патрубком 2 подвода стоков и тангенциальными патрубками 3 - отвода осветленной воды, 4 - отвода концентрата биомассы, смонтированные внутри корпуса приводной вал 5, верхний диск 6, коническую нежесткую фильтровальную перегородку (КНФП) 7, прикрепленную своим узким основанием к верхнему диску 6 и свободно подвешенное нижнее основание усеченного конуса со средствами его деформации. Средство деформации КНФП 7 выполнено в виде параллельных нежестких колец 8, установленных на нижнем диске 9, причем нижний диск 9 выполнен с возможностью возвратно-поступательных перемещений на дополнительном приводном валу 10, вниз от эксцентрика 11 через толкатель 12, а вверх от упругого элемента 13, смонтированного на ступице 14 приводного вала 5, при этом патрубок 2 подвода стоков на микрофильтрование сообщен со сборником 15 стоков через биофильтры 16 и 17, выполненные с перфорированными перегородками 18, образующими секции, причем средние секции 19 снабжены АЗИН 20, а наружные секции 21 снабжены аэраторами 22 в виде приводного колеса со ступицей 23 и покровным диском 24, между которыми установлены лопасти 25, и снабжено патрубком 26 подвода воздуха с сточные воды. Напорная полость 27 верхнего диска 6 сообщена с внутренней полостью 28 КНФП 7 перфорированными трубками 29. КНФП 7 соткана из нитей карбина, получаемых экструзией из расплава графита, и обладает высокой прочностью на разрыв. КНФП 7 соединена проводами (на чертеже не показан) с коллектором 30 подвода к ней электрического тока. Биофильтры 16 и 17 выполнены с технологическими патрубками 31 - 38. Микрофильтровальное устройство 39 патрубком 3 отвода осветленной воды сообщено с установкой выработки тяжелой воды, включающей биокультиватор 40, сообщенный с сепаратором 41 и камерой 42 электролиза.

Микрофильтровальное устройство в установке выработки тяжелой воды работает следующим образом.

Коммунальные строки поступают в сборник 15, в котором освобождают от минеральных включений (песок, кости, включения металла и т.д.), а взвеси измельчают в диспергаторе (на чертеже не показан) и подвергают обработке в биофильтрах 16 и 17. При подводе стоков через патрубок 36 в биофильтре 16 АЗИН 20 в средних секциях 18 располагается в подвешенном под перегородками 18 состоянии, причем стоки в наружной секции 21 обрабатывают в аэраторе 22. При вращении рабочего колеса аэратора 22 нефте- и жиросодержащие взвеси эмульгируются и окисляются кислородом воздуха на лопастях 25 и одновременно эмульгированные частицы обволакиваются измельченными в диспергаторе взвесями сточных вод. При прохождении стоков через АЗИН 20 происходит минерализация взвесей с накоплением биомассы микроорганизмов в биопленке АЗИН 20. На выходе из перегородки 18 в наружную секцию 21 стоки насыщаются кислородом воздуха аэратором 22 и через патрубок 31 поступают в патрубок 2 микрофильтровального устройства 39. Одновременно в биофильтр 17 через патрубок 37 поступают стоки, которые фильтруют через АЗИН 20 сверху вниз и отводят через патрубок 34 в патрубок 2 микрофильтровального устройства 39. Через 2 - 6 часов работы патрубки 36 и 37 отключают, и стоки подводят через патрубки 35 и 38, а отводят через патрубки 32 и 33, при этом АЗИН 20 перемещается в биофильтре 16 сверху вниз, а в биофильтре 17 - снизу вверх, что обеспечивает обновление поверхности биопленки и повышение эффективности очистки сточных вод. Из патрубка 2 стоки поступают в напорную полость 27 верхнего диска 6, а из нее через перфорированные трубки 29 распыливаются в воздушном пространстве внутренней полости 28 КНФП. Стоки фильтруют на КНФП 7 и в факеле распыла в воздушном потоке отводят из корпуса 1 по тангенциальному патрубку 3 в биокультиватор 40. Задерживаемый на КНФП 7 осадок перемещается вниз под действием тангенциальной составляющей центробежной силы, возникающей при вращении приводного вала 5 и деформаций КНФП нежесткими кольцами 8 при перемещениях нижнего диска 9 вниз от эксцентрика 11 через толкатель 12, а вверх упругим элементом 13 ступицы 14 приводного вала. Повышению степени осветления воды способствует подвод электрического тока через коллектор 30 к КНФП 7, причем биомасса, имеющая отрицательный заряд, задерживается, а нейтральная вода проходит. Осадок выводится из корпуса 1 по тенгенциальному патрубку 4 в пресс-фильтр (на чертеже не показан), дополнительно обезвоживается, и его используют в качестве биоудобрения.

При обработке в биофильтрах 16 и 17, в биокультиваторе 40 микроорганизмы накапливают тяжелую воду, причем коэффициент накопления составляет Кн= 10⁷-10⁹ по сравнению с содержанием ее в сточных водах. При разрушении оболочек микроорганизмов абразивным воздействием АЗИН 20 в биофильтрах 16 и 17, в биокультиваторе 40 тяжелая вода из протоплазмы микроорганизмов переходит в осветленную воду, причем концентрация тяжелой воды после биокультиватора составляет 0,6 - 0,4% от массы осветленной воды. Тяжелую воду отделяют в сепараторе 41 и доводят концентрацию тяжелой воды 85 - 90% элекролизом в установке 42 для использования в качестве замедлителя нейтронов в атомной энергетике.

Переход от биологической очистки активным илом к микробной с микрофильтрованием сокращает потребные площади очистных сооружений в 100 раз, в десятки раз сокращается стоимость и расход электроэнергии. Выработка тяжелой воды и биоудобрений позволяет превратить очистные сооружения в рентабельные подразделения жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).

Очистка коммунальных стоков ложится тяжелым бременем на частных лиц и предприятия и бремя будет возрастать с сокращением дотаций на жилищно-коммунальные услуги, а поэтому использование микробной очистки перспективно в отношении сокращения расходов. Одновременно улучшается экологическая обстановка на водоемах, в которые сбрасывают осветленные стоки. Перспективно использование установок микробной очистки при локальном использовании в жилмассивах и на отдельных предприятиях.

Изобретение предназначено для микробной очистки коммунальных сточных вод на биопленке с отведением взвесей и фрагментов биопленки микрофильтрованием с выработкой из осадка биоудобрения, а из осветленной воды - тяжелой для нужд атомной энергетики. На коническую нежесткую фильтровальную перегородку, смонтированную на верхнем диске узким основанием, а широким свободно подвешенным относительно нежестких упругих колец нижнего диска, подают стоки, предварительно обработанные в биофильтрах. Средство деформации перегородки выполнено в виде параллельных нежестких колец, установленных на нижнем диске, который выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Патрубок подвода стоков сообщен со сборником стоков через биофильтры. В устройстве обеспечивается высокая эффективность очистки. 3 ил.

Микрофильтровальное устройство, содержащее корпус с патрубком подвода стоков и тангенциальными патрубками отвода осветвленной воды, отвода концентрата биомассы, смонтированные внутри корпуса приводной вал, верхний диск, коническую нежесткую фильтровальную перегородку (КНФП), прикрепленную своим узким основанием к верхнему диску, и свободно подвешенное нижнее основание усеченного конуса со средствами его деформации, отличающееся тем, что средство деформации КНФП выполнено в виде параллельных нежестких колец, установленных на нижнем диске, причем нижний диск выполнен с возможностью возвратно-поступательных перемещений на дополнительном приводном валу вниз от эксцентрика через толкатель, а вверх от упругого элемента, смонтированного на ступице приводного вала, при этом патрубок подвода стоков на микрофильтрование сообщен со сборником стоков через биофильтры, выполненные с перфорированными перегородками, образующими секции, причем средние снабжены абразивной зернистой иммобилизационной насадкой (АЗИН), а наружные секции снабжены аэраторами в виде приводного колеса со ступицей и покровным диском, между которыми установлены лопасти, и снабжены патрубками подвода воздуха.