БИОФИЛЬТР Российский патент 2000 года по МПК C02F3/04 

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.

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.

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.