Устройство для биологической очистки сточных вод Советский патент 1991 года по МПК C02F3/02 C02F3/02 C02F101/30 

Изобретение относится к устройствам биологической очистки сточных вод и может быть использовано для очистки производственных сточных вод, содержащих в своем составе органические вещества, а также и для бытовых сточных вод.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства путем интенсификации процесса наращивания биомассы

микроорганизмов за счет улучшения кислородного режима наращивания биомассы, наиболее полного использования загрузки для размещения микроорганизмов и упрощения регенерации загрузки.

Нафиг.1 изображено устройство для биологической очистки сточных вод, продольный разрез.

На фиг.2 - то же, вид в плане.

Устройство для биологической очистки сточных вод включает корпус 1, разделенный вертикальной перегородкой 2 на соединенные между собой входную камеру 3 наращивания биомассы микроорганизмов и камеру А очистки, биофильтр 5, включающий преаэрационную камеру 6 и короб 7 с фильтрующей загрузкой 8, аэраторы 9 и 10 для насыщения обрабатываемой воды кислородом, ороситель 11, датчик 12 нижнего положения и датчик 13 верхнего положения биофильтра 5, эжектор 14. автоматический клапан 15, трубопровод 16 подачи и трубопровод 17 отвода сточных вод и трубопровод 18 подвода сжатого воздуха, соединенный с системой подачи воздуха (на чертеже не показана).

Вертикальная перегородка 2 выполнена нефильтрующейся и имеет в придонной части отверстие 19, соединяющее камеру 3 с камерой 4.

. Аэраторы 9 у 10 выполнены в виде перфорированных труб, размещенных в придонной части камер 3 и 4. Дно камеры 3 выполнено с уклоном к вертикальной перегородке 2. Камера 3 имеет направляющие 20. В камере 4 перед входным концом трубопровода 17 отвода сточных вод, присоеди- ненного к этой камере 4, размещен Приемный лоток 21,

Биофильтр 5 выполнен плавучим и размещен в камере 3 в направляющих 20 с возможностью возвратно-поступательного Перемещения по вертикали. Преаэрацион- Ная камера 6 выполнена закрытой сверху, V.e. верх этой камеры 6 выполнен в виде Ьъемной установленной с уплотнением kpbiuiKH 22, снабженной патрубком 23 для Присоединения гибкого трубопровода 24. В Придонной части преаэрационная камера 6 имеет отверстие в виде патрубка 25. Преаэрационная камера 6 снабжена прикрепленным к ее нижней части поплавком 26. Снаружи по периметру к преаэрационной камере 6 прикреплен перфорированной короб 7, в котором загрузка 8 размещена насыпью. Короб 7 выполнен в виде съемных секций. Преаэрационная камера 6 выполнена в виде цилиндра, а короб 7 Выполнен в виде коаксиального этой камере 6 тороида.

Загрузка 8 для размещения микроорганизмов выполнена из материала с удельным весом менее единицы, например, из зернистого пенополиуретана, полистирола и др.

Аэратор 9 камеры 3 наращивания биомассы присоединен посредством автоматического клапана 15 к диффузору эжектора 14. К всасывающему патрубку 27 этого эжектора 14 присоединен гибкий трубопровод 24, который другим концом присоединен с патрубку 23 крышки 22 преаэрационной камеры 6. Входной патрубок 28 эжектора 14

присоединен с трубопроводу 18 подвода сжатого воздуха. Аэратор 10 ктрубопроводу 18 присоединен посредством вентиля 29 регулирования подачи сжатого воздуха в камеру 4 очистки через этот аэратор 10.

0 Ороситель 11 размещен над биофильтром 5 таким образом, что выходные отверстия оросителя 11 расположены над коробом 7. Предпочтительно для простоты регулирования настройки работы оросителя

5 11 устанавливать его на стойках 30 биофильтра 5 с возможностью изменения высоты установки оросителя 11 относительно верхней поверхности короба 7. Гибким трубопроводом 31 ороситель 11 соединен с

0 трубопроводом 16 подачи сточных вод посредством вентиля 32 регулирования подачи сточных вод в ороситель 11.

Датчик 12 нижнего положения и датчик 13 верхнего положения биофильтра 5 уста5 новлен так, что сигнализируют о соответствующем положения биофильтра 5 относительно корпуса 1. Датчики 12 и 13 могут одновремено выполнять функции упоров-ограничителей и перемещения био0 фильтра 5 по направляющим 20 в нижнем и верхнем направлении. Для выполнения и этой- функции упоров-ограничителей датчики 12 и 13 устанавливают на одной из направляющих 20. В зависимости от типа

5 используемых датчиков 12 и 13 и автоматического клапана 15 датчики 12 и 13 или электрически соединены с блоком 33 управления клапаном 15, или механически соединены с его приводом.

0 К трубопроводу 18 подвода сжатого воздуха эжектор 14 присоединен посредством вентиля 34.

Устройство для биологической очистки сточных вод работает следующим образом.

5 Через открытый вентиль 32 сточная вода из трубопровода 16 по трубопроводу 31 поступает в ороситель 11. Выходя из отверстий оросителя 11, вода выливается на верх короба 7 и через его перфорацию поступает

0 во внутрь короба 7, орошая загрузку 8. Проходя загрузку 8, сточная вода контактирует с микроорганизмами, размещенными на этой загрузке. При контакте с микроорганизмами происходит деструкция органиче5 ских компонентов сточной воды в процессе жизнедеятельности аэробной микрофлоры, закрепленной на загрузке 8.

В процессе работы биофильтра 5 его вертикальное перемещение вызывает перемещение частиц загрузки 8 друг относительно друга, что облегчает доступ атмосферно- го.и растворенного кислорода и питательного субстрата (сточной жидкости) к микроорганизмам, размещенным во всей толще загрузки 8, а также проникновение самих микроорганизмов внутрь слоя загрузки 8, что приводит к максимальному использованию поверхности загрузки 8 в качестве носителя микрофлоры. Благодаря действию вышеуказанных благоприятных факторов интенсифицируется процесс наращивания биомассы в слое загрузки 8. Вследствие перемещения, частиц загрузки 8 часть биопленки постоянно отделяется с поверхности носителя и поступает в камеру 3 наращивания биомассы, поддерживая высокую концентрацию активного ила в камере. Таким образом, в результате работы устройства обеспечивается быстрая адаптация микроорганизмов (за счет увеличения биомассы и благоприятных условий для ее жизнедеятельности) к токсичным компонентам сточной воды, интенсифицируется процесс очистки, снижается влияние залповых выбросов на работу этого устройства, а также комплекса последующих сооружений в цепи очистки сточных вод. Прошедшая предварительную биологическую фильтрацию на биофильтре 5 сточная вода поступает во входную камеру 3 наращивания биомассы микроорганизмов. В камеру 3 из аэратора 9 поступает сжатый воздух, насыщая кислородом обрабатываемую сточную воду.

Из камеры 3 через придонное отверстие 19 в вертикальной перегородке 2 обрабатываемая сточная вода вместе с активным илом поступает в камеру 4 очистки. В придонную часть камеры 4 аэратором 10 подают сжатый воздух для создания необходимого кислородного режима в камере 4. В результате того, что микрофлора поступающего из камеры 3 активного ила адаптирована к обрабатываемой сточной воде, процесс очистки в камере 4 также интенсифицируется.

Прошедшая обработку вода попадает в приемный лоток 21, а из него поступает в трубопровод 17 и идет на дальнейшую обработку.

Из трубопровода 18 при открытом вентиле 29 сжатый воздух поступает в аэратор 10.

Одновременно из трубопровода 18 через входной патрубок 28 сжатый воздух поступает в эжектор 14. При открытом автоматическом клапане 15 сжатый воздух из эжектора 14 поступает в аэратор 9 камеры 3. Сжатый воздух, проходя диффузию эжектора 14 через всасывающий патрубок

27 и соединенный с,ним трубопровод 24, прикрепленный к патрубку 23 крышки 22 преаэрационной камеры 6, подсасывает воздух из преаэрационной камеры 6. Это

приводит к созданию разряжения в преаэрационной камере. Вода из камеры 3 поступает в камеру 6 за счет разности давления внутри и снаружи преаэрационной камеры 6. Жидкость, поступающая в

0 камеру 6, увеличивает вес биофильтра и последний постепенно погружается в воду в камере 3. Фильтрующая загрузка 8 в коробе 7 поднимающимся уровнем воды в коробе 7 оттесняется вверх, но так как она сверху

5 удерживается верхней сетчатой (перфорированной) плоскостью короба 7, то загрузка постепенно, с погружением короба, самоуплотняется. Биофильтр 5 перемещается вниз по направляющим 20. При достижении био0 фильтром 5 датчика 12 нижнего положения перемещение вниз биофильтра 5 прекраща- ется, так как датчик 12 выполняет одновременно функцию упора, т.е. ограничивает перемещения вниз биофильтра 5. Сигнал с

5 датчика 12 поступает в блок 33 управления. По команде блока 33 при достижении биофильтром 5 нижнего положения автоматический клапан 15 закрывается. При закрытии клапана 15 прекращается подача

0 сжатого воздуха в аэратор 9, а поступающий з эжектор 14 сжатый воздух в этом случае устремляется в его всасывающий патрубок 27. Далее сжатый воздух по трубопроводу 24 через патрубок 23 начинает поступать в

5 верхнюю полость преаэрационной камеры 6, создавая в ней повышенное давление. С ростом давления растворимость кислорода воздуха в воде увеличивается, что обеспечивает проедварительную аэрацию сточной

0 жидкости в преаэрационной камере 6. Далее, под действием возросшего давления, сточная вода, обогащенная растворенным « кислородом, вытесняется через патрубок 25 из преаэрационной камеры 6 в камеру 3, где

5 смешиваясь под действием сжатого воздуха с остальной сточной жидкое.ью в камере 3, очищается, контактируя с микроорганизмами, закрепленными на поверхности загрузки и активного ила, т.е. микроорганизмами,

0 отторгаемыми с поверхности загрузки в процессе наращивания биомассы. В преаэрационной камере б также происходит очистка сточной жидкости, так как поступающая туда жидкость содержит микроорга5 низмы в виде активного ила, свободно плавающего в камере 3.

Освобождение камеры б от воды и заполнения ее воздухом облегчает камеру б, что приводит к всплыванию биофильтра 5 под действием поплавка 26. Следствием

этого является постепенное перемещение биофильтра 5 по направляющим 20 вверх до достижения им датчика 13 верхнего положения, т.е. верхнего упора ограничителя движения в верхнем направлении. При достижении этого датчика 13 сигнал от него поступает в блок 33, которым передается команда на открытие автоматического кла- fiaHa 5. Клапан 5 открывается и сжатый воздух вновь поступает в аэратор 9, а через всасывающий патрубок 27 воздух вновь начинает отсасываться из преаэрационной ка- меры. 6, которая вновь начинает Заполняться через патрубки 25 водой и биофильтр 5 перемещается . При этих пе- Ьемещениях вверх и вниз частицы загрузки 9 перемещаются друг относительно друга, что, с одной стороны, облегчает свободный доступ растворенного в воде и атмосферного кислорода, а также питательного субстра- ta (органических компонентов сточной жидкости) к микроорганизмам, размещенным во всем слое загрузки 8, что значительно интенсифицирует процесс наращивания биомассы, с другой стороны, за счет трения частиц загрузки 8 друг о друга и о стенки короба 7 происходит постоянная частичная регенерация загрузки, так как избыточная биомасса отделяется с поверхности носителя и поступает в камеру 3, где в виде активного ила принимает участие в дальнейшей чистке сточной воды.

Вентилем 32 регулируют расход сточ- йой воды, подаваемой в ороситель 11, т.е. на обработку в устройство для биологической

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.

Изменяя положение оросителя 11 на бтойках 30, устанавливают оптимальное расстояние между оросителем 11 и верхней Сетчатой (перфорированной) поверхностью кюроба 7, обеспечивая равномерное орошение сточной водой всей поверхности, т.е. обеспечивая равномерный по площади ввод сточной воды в загрузку 8.

Изменяя положение датчиков 12 и 13 на направляющих 20, регулируют величину возвратно-поступательного хода биофильтра 5 по вертикали, обеспечивая наиболее благоприятные условия для регенерирования загрузки 8.

Регулируя режим погружения фильтру- ющей загрузки в воду, устанавливают наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов.

Вентилем 29 регулируют и устанавливают оптимальный расход сжатого воздуха, поступающего через аэратор 10 в камеру 4, вентилем 34 регулируют расход сжатого воздуха, поступающего в эжектор 14.

Выполнение короба 7 секционным обеспечивает возможность периодически извлекать отдельные секции короба 7 для профилактики и замены загрузки 8, что упрощает эксплуатацию устройства и повышает в итоге эффективности его работы.

Устройство для биологической очистки сточных вод обеспечивает достижение следующего положительного эффекта:

обеспечиваются более благоприятный кислородный режим для иммобилизован ный микроорганизмов и ускоренное наращивание их биомассы, вследствие чего значительно сокращается пусковой период

этого предложенного устройства;

повышается устойчивость работы устройства и к экстремальным условиям (залповым сбросам), так как обеспечивается быстрое восстановление биохимического

потенциала устройства при нарушении режима эксплуатации, а также за счет имеющегося частичного очищения загрузки в процессе эксплуатации;

практически исключается остановка устройства на замену фильтрующей загрузки, так как обеспечивается непрерывная эксплуатация периодической заменой отдельных секций короба по мере необходимости; значительно облегчен доступ питания и

кислорода к микроорганизмам в толще слоя загрузки;

простота эксплуатации устройства, так как процесс частичной регенерации загрузки автоматизирован путем осуществления

автоматического возвратно-поступательного движения биофильтра;

повышена полнота использования загрузки путем ее измельчения, размещения в коробе без уплотнения, насыпью, свободного перемещения частиц-зерен этой загрузки относительно друг друга, биологической фильтрации сточной воды сверху вниз, а подачи воздуха снизу вверх, постоянным движением короба между ограничителямиупорами по высоте, что постоянно вынуждает перемещаться всю массу загрузки;

использование эжектора позволяет управлять скоростью вертикального перемещения биофильтра, регулируя степень

разрежения-сжатия воздуха в преаэрационной камере за счет изменения давления в трубопроводе сжатого воздуха с помощью автоматического клапана. Это дает возможность повысить эффективность воздействия

на биологические процессы, протекающие в слое загруки, и таким образом, повысить эффективность управления процессом биохимический очистки сточных вод.

Устройство конструктивно не является сложным в изготовлении и обслуживании при эксплуатации, так как отсутствуют сложные энергоемкие механизмы, может быть использовано для любого расхода под- лежащих обработке сточных вод, поэтому может найти применение как на предприятиях с большим расходом сточных вод, так и с малым. Требует для эксплуатации минимальный расход энергии. Может быть ис- пользовано как для промышленных предприятий, так и в коммунальном хозяйстве населенных мест,

Формулаизобретения

1. Устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее корпус, разделенный вертикальной перегородкой на соединенные между собой камеру наращивания микроорганизмов и камеру биологи- ческой очистки, биофильтр с фильтрующей зернистой загрузкой из материала с удельным весом менее единицы и размещенными на загрузке микроорганизмами, аэраторы для насыщения воды кислородом, трубоп- роводы подачи и отвода сточных вод и систему подачи воздуха, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства путем итенсифика- ции процесса наращивания биомассы микроорганизмов за счет улучшения кислородного режима наращивания биомассы, наиболее полного использования поверхности загрузки для размещения микроорганизмов и упрощения регенерации загрузки, оно снабжено оросителем, эжектором и упорами верхнего и нижнего положения биофильтра, вертикальная перегородка выполнена водонепроницаемой с отверстием в придонной части, соединяющим каме- ры, биофильтр выполнен плавучим, размещен в камере наращивания микроорганизмов и снабжен направлпющими, в которых установлен с возможностью перемещения по вертикали, биофильтр так- же снабжен закрытой сверху преаэрацион- ной камерой с отверстием в придонной части и прикрепленной к ней перфорированным коробом для размещения загрузки, аэратор в камере наращивания микроорга-

низмов присоединен, к диффузору эжектора, к всасывающему патрубку последнего присоединена преаэрационная камера, а входным патрубком эжектор соединен с системой подачи сжатого воздуха, к которой присоединен аэратор камеры очистки, при этом ороситель соединен с трубопроводом подачи сточной воды и размещен своими выходными отверстиями над коробом.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что дно камеры наращивания биомассы расположено с уклоном к вертикальной перегородке.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что аэраторы камеры наращивания биомассы и камеры очистки выполнены из перфорированных труб, размещенных в придонной части этих камер.

4.Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что камера очистки снабжена приемным лотком, размещенным перед входным концом трубопровода отвода сточных вод.

5.Устройство по пп.1-4, о т т и ч а ю- щ е е с я тем, что преаэрационная камера снабжена прикрепленными к ее нижней части поплавком.

6.Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что в коробе фильтрующая загрузка размещена насыпью.

7.Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что верх преаэрационной камеры выполнен в виде съемной установленной с уплотнением крышки, снабженной патрубком и гибким трубопроводом, присоединенными к всасывающему патрубку эжектора.

8.Устройство по пп.1-7, отличающееся тем, что короб выполнен из съемных секций.

9.Устройство по пп.1-8, отличающ е е с я тем, что ороситель закреплен на биофильтре и гибким трубопроводом соединен с трубопроводом подачи сточной воды.

10.Устройство по пп.1-Ј, отличающееся тем, что преаэрационная камера выполнена в виде цилиндра, а короб выполнен в виде коаксиального этой камере торо- ида.

16 32 33 24 1331 30

,х

Фиг 7

t- vnt-zr:/: Х19 Ч Ю

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано для очистки производственных сточных вод, содержащих в своем составе органические вещества, а также и для бытовых сточных вод. Изобретение позволяет повысить эффективность работы, устройства путем интенсификации процесса наращивания биомассы микроорганизмов за счет улучшения кислородного режима наращивания биомассы,.наиболее полного использования загрузки для размещения микроорганизмов и упрощения регенерации загрузки. Для этого биофильтр 5 выполнен плавучим, включает в-себя закрытую преаэрационная камеру 6 и короб 7 с зернистой фильтрующей загрузкой 8. Преаэрационная камера 6 взаимодействует с системой подачи сжатого воздуха посредством эжектора 14 и автоматического клапана 15. Ороситель 11 размещен над коробом 7. Биофильтр 5 размещен во входной камере 3 наращивания биомассы микроорганизмов в направляющих 20 с возможностью перемещения по вертикали. Сточная врда (СВ) из оросителя 11 выливается на верх короба 7. Проходя нагрузку 8 СВ контактирует с микроорганизмами. Из камеры 3 через придонное отверстие 19 в вертикальной перегородке 2 СВ поступает в камеру 4 очистки. Перемещение биофильтра 5 по высоте между органичителям - упорами 12 и 13 в результате прерывистой подачи сжатого воздуха на аэрацию в преаэрационную камеру 6 обеспечивает постоянное перемещение загрузки 8, т.е. ее регенерацию, что интенсифицирует процесс наращивания биомассы. 9 з.п.ф-лы 2 ил. Ј О ю ю ю 01 ел

Сточная Вода

2827

V

JJ

Сжапгьп) L воздух

7

гт-7

20

Я 11 30 1 8 /... / / /

„Z.

I

л

л

:Jl Л J.L

/

Вода &

4V ;7 /7

.Ј