БИОМИКРОФИЛЬТР Российский патент 2000 года по МПК C02F1/38 B01D39/06 B01D39/20 

Изобретение относится к микробной очистке коммунальных сточных вод с отделением микроорганизмов микрофильтрованием и может быть использовано на очистных сооружениях жилмассивов, воинских частей, предприятий с выработкой биоудобрений и белково-витаминной добавки /БВД/.

Известен биомикрофильтр, содержащий верхний и нижний параллельные диски, закрепленную между дисками своими основаниями коническую фильтровальную перегородку /КФП/, внутренняя полость которой сообщена с патрубком подвода субстрата через напорную полость верхнего диска, выполненную с параллельно приводному валу трубками с перфорированными стенками, нижний конец которых заглушен /патент РФ N 2083499, 1994/, недостатком которого является низкая производительность из-за невысокой прочности КФП разрывному усилию центробежных сил, сдерживающей повышение числа оборотов, а соответственно, движущей силы процесса микрофильтрования - центробежной силы, пропорциональной квадрату числа оборотов.

Повышение производительности достигается тем, что КФП выполнена в виде съемного конуса, сотканного из нитей, полученных экструзией из расплава графита - карбина.

При прочности на разрыв лучших сортов легированой стали порядка 200 кг/мм³, прочность на разрыв нитей из карбина в несколько раз выше, что позволяет эксплуатировать микрофильтр при более высоких оборотах и достигать, соответственно, более высоких производительностей.

На фиг. 1 схематически показан продольный разрез биомикрофильтра; на фиг. 2 - технологическая схема микробной очистки коммунальных сточных вод.

Биомикрофильтр содержит верхний 1 и нижний 2 параллельные диски, закрепленную между дисками 1 и 2 своими основаниями КФП 3, внутренняя полость 4 которой сообщена с патрубком 5 подвода субстрата через напорную полость 6 верхнего диска 1, выполненную с параллельно приводному валу 7 трубками 8 с перфорированными стенками, нижний конец 9 которого заглушен, КФП 3 выполнена в виде съемного конуса, сотканного из нитей, полученных экструзией из расплава графита - карбина. Нижний диск 2 смонтирован на дополнительном валу 10, установленном на упругой опоре 11 приводного вала 7. Корпус 12 биомикрофильтра выполнен с тангенциальными патрубками 13 и 14. В технологической схеме очистки коммунальных сточных вод биомикрофильтр 15 через патрубки 16 - 23 сообщен с биофильтрами 24 и 25, а через диспергатор 26 - со сборником 27 коммунальных сточных вод. Биофильтры 24 и 25 выполнены с перфорированными перегородками 28, образующими наружные секции 29 и 30 и внутренние секции 31 и 32, снабженные абразивной зернистой иммобилизационной насадкой /АЗИН/ 33 /керамзит, вспученный перлит, модифицированный цеолит и т.д./. Биомикрофильтр 15 по осадку сообщен с прессфильтром 34, а через сборник 35 осветленного субстрата - с биокультиватором 36, выполненным с провальными перфорированными перегородками /ППП/ 37, образующими секции 38 с АЗИН 39, причем секции 38 тангенциальными патрубками 40 сообщены с нагнетателями воздуха 41. Биокультиватор 36 технологическим патрубком 42 сообщен с микрофильтром 43, а последний через теплообменник-стерилизатор 45 - со сборником 46 белково-витаминной добавки /БВД/. Микрофильтр 43 через дезинтегратор 47 сообщен со сборником 35.

Биомикрофильтр в установке очистки коммунальных сточных вод работает следующим образом.

Коммунальные стоки поступают в сборник 27, в котором освобождаются от минеральных включений /песок, кости, керамика и т.д./ и поступают в диспергатор 26 для измельчения взвесей, и субстрат через патрубки 16 и 19 поступает в биофильтры 24 и 25 для биологической очистки на биопленке АЗИН 33 внутренних секций 31 и 32, и обработанный субстрат отводят через наружные секции по патрубкам 21 и 22. Через 3 - 6 часов работы выполняют переключение с подключением через патрубки 17 и 18 с перемещением АЗИН 33 в биофильтре 24 вверх, а в биофильтре 25 вниз с разрушением биопленки на АЗИН 33. Фрагменты биопленки выносятся потоком вместе с осадком в патрубок 5 биомикрофильтра 16. Из напорной полости 6 верхнего диска 1 субстрат поступает в трубки 8 и распыливается на внутреннюю поверхность КВП 3, сотканную из нитей карбина. Под действием центробежной силы, возникающей при вращении от приводного вала 7, жидкая составляющая субстрата отделяется, проходит через перфорацию КФП 3 и в факеле распыла ее отводят из корпуса 12 по патрубку 14. Образующийся на КФП 3 осадок сползает под действием тангенциальной составляющей центробежной силы и вибраций, обусловленных установкой дополнительного вала 10 на упругой опоре 11, разгружают в факеле распыла из корпуса 12 по тангенциальному патрубку 13 в прессфильтр 34 и его используют в качестве биоудобрения. Осветленный субстрат из сборника 35 поступает в биокультиватор 36 и переходит сверху вниз по его секциям 38 через АЗИН 39 и ППП 37. При выходе из ППП 37 очищаемая вода распыливается потоком воздуха, подводимого через тангенциальные патрубки 40 от нагнетателей 41. На АЗИН 39 создается адаптированная к изменению содержания растворенных примесей по высоте биокультиватора 36, т. е. автоселекция. Одновременно за счет прилипания микроорганизмов к биопленке АЗИН 39 продукты жизнедеятельности /метаболиты/ вышележащих микроорганизмов используют в качестве биогенных элементов питания микроорганизмы нижележащих секций. Обработка сукцессией позволяет доводить воду на выходе из биокультиватора 36 через патрубок 42 до питьевых кондиций после отделения на микрофильтре 43. Часть биомассы подвергают разрушению оболочек в дезинтеграторе 47 и физиологически активные компоненты /ферменты, микроэлементы, витамины, нуклеиновые кислоты и т. д./ интенсифицируют процесс очистки воды автоселекцией.

Отделяемая на микрофильтре 43 биомасса аэробов и фрагменты биопленки подвергают нагреву до температуры 90 - 95^oC в теплообменнике-стерилизаторе 45 и из сборника 46 направляют на предприятия в качестве БВД.

Двухступенчатая очистка стоков в биофильтре и биокультиваторе позволяет получать воду питьевых кондиций на очистных сооружениях производительностью 10-20 тысяч м³/сут.

Микробная очистка в сравнении с очисткой активным илом в сотни раз сокращает потребление площади, в десятки раз уменьшается стоимость и расход энергии, и решает проблему защиты окружающей среды от загрязнения.

Устройство предназначено для очистки сточных вод от микроорганизмов и может быть использовано на очистных сооружениях населенных мест и при производстве биоудобрений. Биомикрофильтр содержит верхний и нижний параллельно расположенные диски, между которыми расположена съемная коническая фильтровальная перегородка, сотканная из нитей карбина, полученных экструзией из расплава графита. Внутренняя полость перегородки сообщена с патрубком для субстрата через напорную полость верхнего диска, имеющую трубки с перфорированными стенками, нижний конец которых заглушен. Достигается повышение производительности установки и надежность ее в работе. 2 ил.

Биомикрофильтр, содержащий верхний и нижний параллельно расположенные диски, закрепленную на приводном волу между дисками своими основаниями коническую фильтровальную перегородку, внутренняя полость которой сообщена с патрубком для подвода субстрата через напорную полость верхнего диска, в котором расположены параллельно приводному валу трубки, имеющие перфорированные стенки и заглушенный нижний конец, отличающийся тем, что коническая фильтровальная перегородка выполнена съемной и сотканной из нитей карбина, полученных экструзией из расплава графита.