СИСТЕМА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ Российский патент 2010 года по МПК C02F1/66 

Изобретение относится к переработке жидких промышленных отходов, а именно к способам стабилизации непрерывного потока сточных вод, поступающих на фильтр биохимической очистки.

Сточные воды, прошедшие механическую и физико-химическую очистку, содержат еще достаточно большое количество растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов, а также других органических загрязнений и не могут быть выпущены в водоем без дальнейшей очистки.

Наиболее универсален для очистки сточных вод от органических загрязнений биологический метод. Он основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе их жизнедеятельности. Задачей биологической очистки является превращение органических загрязнений в безвредные продукты окисления - H₂O, CO₂, NO₃ ^-, SO₄ ^2- и др. Процесс биохимического разрушения органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении.

Известны различные способы оптимизации количества и качественного состава комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, функционирующих в биохимических фильтрах. В частности, для оптимизации микробного ценоза, используемого для очистки сточных вод углехимического производства, предусматривается введение дополнительных загрязняющих соединений, кроме имеющихся в сточных водах. Такой прием используется для наращивания биомассы микробного ценоза [1].

Известны и используются способы поддержания условий среды (температурных, кислотных и т.д.) фильтра с целью создания нормальных условий для развития и жизнедеятельности микроорганизмов. В частности в процессе подготовки сточных вод к аэробной биологической очистке предусматривается процеживание, флотация, разделение промышленных стоков [2]. Во время этих операций происходит усреднение концентраций загрязнений в сточных водах перед подачей их на аэробную очистку.

Известны устройства и системы, обеспечивающие непосредственный контроль и стабилизацию параметров условий среды биохимического фильтра. Например, система автоматического управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов [3] содержит контуры стабилизации температуры, рН культуральной среды, расхода воздуха. Известная система отличается наличием достаточно большого количества датчиков, задатчиков, регуляторов, блоков управления и т.д. Несомненным достоинством системы является возможность более точного регулирования и поддержания заданных параметров среды, в то же время возможность такого регулирования можно отнести к недостаткам системы, т.к. она имеет сложную систему организации.

Известны способы для оптимизации отдельных параметров среды обитания микроорганизмов. В частности для поддержания величины pH среды биохимического фильтра предлагается нейтрализация стоков [4], причем предварительно проводится подкисление щелочного и кислого стоков, а непосредственно нейтрализация осуществляется во время смешивания этих потоков. Известно устройство для автоматического регулирования процесса нейтрализации сточных вод [5], содержащее pH-метр и позиционный регулятор, импульсный прерыватель, интегрирующий блок и сигнализаторы уровня кислотного и щелочного стоков. К недостаткам известных способа и устройства можно отнести сложность исполнения. Кроме того, предложенный способ нейтрализации щелочных и кислотных стоков можно использовать при обработке отходов микробиологического производства или смежных производств, что существенно сужает область применения данного способа.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются способ и устройство для нейтрализации стоков [6, прототип], включающие заполнение накопительных емкостей кислым и щелочным стоками, последующую одновременную подачу стоков из емкостей в реактор-смеситель и регулировку расхода одного из нейтрализуемых стоков.

Достоинством известного способа является исключение сброса необработанных стоков (кислых или щелочных), а также сокращения периода реагирования системы очистки на изменении pH. Существенным недостатком известного способа является наличие сложной системы управления всем процессом с обратными связями, что обусловливает ее потенциальную неустойчивость. Из теории систем автоматического регулирования известно, что наличие обратных связей в цепях, состоящих из двух или более последовательно включенных динамических звеньев интегрирующего типа (накопительная емкость может рассматриваться как интегрирующее динамическое звено), может привести к неустойчивой работе системы. Дополнительную неустойчивость регулирования создают звенья с задержками (трубопроводы) в контуре, охваченном цепями обратной связи.

Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных свойств системы нейтрализации сточных вод, в частности упрощение и повышение устойчивости управления данной системой, стабилизации pH и компонентного состава сточных вод, попадающих в биохимический фильтр.

Поставленная техническая задача достигается за счет того, что система очистки промышленных стоков, содержащая входной трубопровод с установленным датчиком кислотности pH, регулирующее устройство, распределитель потоков (кислого и щелочного), биохимический фильтр, согласно изобретению дополнительно содержит два накопительных резервуара для жидких стоков с различным pH, регуляторы кислотного и щелочного потоков и сумматор потоков, через который обработанные промышленные стоки поступают на биохимический фильтр, при этом установленный на входе системы распределитель потоков выполнен двухпозиционным, а управление этим распределителем осуществляется с помощью сигналов датчика кислотности.

Сущность изобретения заключается в том, что сигнал с выхода датчика кислотности pH, расположенного перед двухпозиционным распределителем потока очищаемой жидкости, управляет работой сердечника электромагнита, который в свою очередь регулирует переключение заслонки распределителя. Если входной поток имеет кислую реакцию (pH<7), то регулирующее устройство переводит электромагнит в состояние, при котором сердечник не втянут. При щелочной реакции входного потока (pH>7) регулирующее устройство переводит электромагнит в состояние, при котором сердечник втянут. Таким образом, осуществляется коммутация входного потока промышленных стоков на вход одного из накопительных резервуаров, с выходов которых жидкие стоки, имеющие различную pH, через регуляторы и сумматор потоков поступает на очистку в биохимический фильтр.

Система предварительной подготовки промышленных стоков для биохимической очистки (фиг.1) состоит из входного трубопровода 1, датчика кислотности pH 2, регулирующего устройства 3, электромагнита 4, двухпозиционного распределителя 5, заслонки 6, соединительных трубопроводов 7, 8, накопительных резервуаров 9, 10, регуляторов потоков 11, 12, сумматора потоков 13, трубопроводов 14, 16, биохимического фильтра 15. В системе имеются две резервные емкости 17 и 20. Резервная емкость 17 через трубопровод 18 соединена с накопительным резервуаром 10, на входе которого установлен регулятор минимального уровня жидкости 19. Резервная емкость 20 через трубопровод 21 соединена с накопительным резервуаром 9, на входе которого также установлен регулятор минимального уровня жидкости 22.

Система предварительной подготовки промышленных стоков для биохимической очистки работает следующим образом. Если входной поток имеет кислую реакцию pH<7 (фиг.1), то регулирующее устройство 3 переводит электромагнит 4 в состояние, при котором сердечник не втянут. Заслонка 6 поворачивается таким образом, что жидкость через распределитель потока 5 и трубопровод 8 поступает в накопительный резервуар 10. Если входной поток имеет щелочную реакцию pH>7 (фиг.2), то регулирующее устройство 3 переводит электромагнит в состояние, при котором сердечник втянут. В этом случае заслонка 6 поворачивается таким образом, что жидкость через распределитель потока 5 и трубопровод 7 поступает в резервуар 9. Непрерывные потоки жидкостей из резервуаров 9 и 10 соответственно через регуляторы потоков 11 и 12 поступают на входы сумматора потоков 13. Выход сумматора потоков 13 через трубопровод 14 соединен с входом биохимического фильтра 15. Очищенные стоки с выхода 15 поступают на выход устройства через трубопровод 16. Для обеспечения устойчивой работы устройства в него дополнительно установлены две резервные емкости 17 и 20, заполненные соответственно жидкостью с кислой и щелочной реакцией. Резервная емкость 17 через трубопровод 18 соединена с накопительным резервуаром 10, на входе которого установлен регулятор минимального уровня жидкости 19. Резервная емкость 20 через трубопровод 21 соединена с накопительным резервуаром 9, на входе которого установлен регулятор минимального уровня жидкости 22. Жидкость из резервных емкостей подается в накопительные резервуары на начальной стадии запуска системы очистки и в случае уменьшения уровня жидкости в одном из накопительных резервуаров ниже минимального уровня.

Применение системы предварительной подготовки промышленных стоков позволяет поддерживать постоянно стабильную кислотность промышленных стоков, попадающих на биохимический фильтр. Кроме этого, система имеет достаточно простую и эффективную систему регулирования и управления потоками жидкости, отличающуюся повышенной стабильностью и устойчивостью в работе. Устойчивость в работе достигается отсутствием обратных связей в цепях регулирования, состоящих из последовательно включенных двух или более динамических звеньев интегрирующего типа. Предлагаемая система предварительной подготовки промышленных стоков для биохимической очистки успешно прошла промышленные испытания на ОАО «Полиэф» и рекомендована к широкому внедрению.

Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод. В зависимости от рН поступающего потока жидкости регулирующее устройство 3 переводит электромагнит 4 в состояние, при котором сердечник втянут или не втянут. Заслонка 6 поворачивается таким образом, что жидкость через распределитель потока 5 по трубопроводу 7 или 8 поступает в накопительный резервуар 9 или 10. Непрерывные потоки жидкостей из резервуаров 9 и 10 соответственно через регуляторы потоков 11 и 12 поступают на входы сумматора потоков 13. Затем обработанные сточные стоки поступают по трубопроводу 14 в биохимический фильтр 15 и на выход устройства. Изобретение позволяет упростить и повысить устойчивость управления данной системой, стабилизировать рН и компонентный состав сточных вод. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система предварительной подготовки промышленных стоков для биохимической очистки, содержащая входной трубопровод с датчиком кислотности рН, регулирующее устройство, распределитель потоков, биохимический фильтр, отличающаяся тем, что устройство дополнительно содержит два накопительных резервуара для жидких стоков с различной рН, входы которых подключены к соответствующим выходам распределителя потоков, при этом выходы накопительных резервуаров через регуляторы кислотного и щелочного потоков соединены с сумматором потоков, через который обработанные промышленные стоки поступают на биохимический фильтр.

2. Система предварительной подготовки промышленных стоков для биохимической очистки по п.1, отличающаяся тем, что в ней дополнительно установлены две резервные емкости, заполненные соответственно жидкостью с кислой и щелочной реакцией, при этом каждая из указанных резервных емкостей соединена с соответствующим накопительным резервуаром, на входе которого установлен регулятор минимального уровня жидкости.

3. Система предварительной подготовки промышленных стоков для биохимической очистки по п.1, отличающаяся тем, что установленный на входе системы распределитель потоков выполнен двухпозиционным и управляемым с помощью сигналов датчика кислотности рН.