Биофильтр с вращающейся загрузкой Советский патент 1992 года по МПК C02F3/08 

Изобретение относится к биохимической очистке сточных вод методом биофильтрации.

Известно устройство для очистки сточных вод включающее резервуар с очищаемой водой, частично погруженный в нее биоротор с секторными модулями, заполненными загрузкой выполненной из гранулированного материала с плотностью, меньшей плотности воды, например, из пробки, пластика, центральным каналом, периферийным зубчатым колесом, выполненным из перфорированного материала, центральный канал снабжен сливным желобом, прикрепленными к его внутренней поверхности по винтовой линии, и соплами для подачи воды для вращения биоротора.

Однако в данном устройстве низкая эффективность работы, так как в нем недостаточная и неравномерная интенсивность контакта биопленки с воздухом по всему объему загрузки в биороторе. На его периферии этот контакт максимальный, а в цен- . тральной части биоротора - минимальный, что снижает окислительную мощность биофильтра. При его вращения не обеспечивается повышение оптимальной скорости вращения загрузки, обеспечивающей достаточное время контакта биопленки с воздухом по всему объему загрузки, что приводит к снижению циклов контакта загрузки с водой и воздухом и, соответственно, к снижению производительности работы устройства. В загрузке, расположенной под водой, низкая аэрация воздухом, так как не предусматривается принудительная подача его в объем загрузки после отвода с нее очищаемой воды.

Цель изобретения - повышение эффективности работы путем увеличения интенсивности контакта биопленки с воздухом по всему объему загрузки в роторе и увеличения окислительной мощности биофильтра,

VJ

vl 00

О 00 СО

Поставленная цель достигается тем, что в известном биофильтре с вращающейся загрузкой, содержащем резервуар с очищаемой водой, частично погруженный в нее биоротор с проницаемой оболочкой и секторами, заполненными загрузкой, выполненной в виде плавающих гранул, центральным каналом с проницаемыми стенками и приспособлением для вращения биоротора, в секторах биоротора поверхность погружения радиальных стенок в очищаемую воду выполнена выпуклой, при этом они образуют с непроницаемыми поверхностью оболочки-полости, связанные через центральный канал с непроницаемыми торцами с другими секторами биоротора. Кроме того, выпуклая поверхность радиальных стенок выполнена в виде поверхности цилиндрического сегмента.

На чертеже изображен биофильтр, поперечный разрез.

Биофильтр содержит емкость 1 с обрабатываемой водой и биоротор, состоящий из центрального канала 2 с отверстиями 3 и непроницаемых торцов 4, радиальных стенок 5, поверхность погружения которых выполнена выпуклой, например, а виде поверхности цилиндрического сегмента. Радиальные стенки 5 образуют секции 6. Биоротор снабжен цилиндрической оболочкой, в которой только цилиндрическая поверхность 7 выполнена проницаемой, например, с отверстиями 8. Возможен вариант выполнения этой поверхности из сетки. В секциях 6 расположена плавающая загрузка в виде гранул 9 /пробка, пластик и т.д./ Стенки 5 образуют с непроницаемой поверхностью /торцами/ оболочки-полости 10, соединенные при помощи отверстий 3 с другими секциями 6.

Биоротор погружен в воду на половину его диаметра и плавает в емкости 1, поддерживаемый плавающими гранулами 9, которые выполняют функцию гидравлического подшипника и поддерживают всю конструкцию биоротора на плаву. Над биоротором расположен патрубок 11с соплами 12 для подачи очищаемой воды. Биоротор снабжен приспособлением для его вращения, выполненном в виде продольных лопаток 13, закрепленных на цилиндрической поверхности 7 оболочки. Возможен вариант вращения биоротора при помощи электропривода, при этом центральный канал 2 /вал/ выводится за пределы емкости 1 соединяется с приводом /на чертежах не показано/.

Биофильтр работает следующим образом.

Очищаемая вода поступает на боковую цилиндрическую поверхность 7 оболочки

ротора по патрубку 12 и соплам 13. Вода задерживается на этой поверхности при помощи лопаток 13 и через отверстия 8 поступает на загрузку в биороторе. Вследствие

того, что вода подается на него сверху возникает момент вращения ротора, который вращается с небольшой скоростью, например, 2-5 об/мин. При этом происходит попеременное насыщение биологической

0 пленки, образовавшейся на поверхности гранул 9 кислородом атмосферного воздуха или питательными веществами из очищаемой воды, в зависимости от расположения той или иной секции 6 ротора в данный

5 момент вращения, в жидкости или в газообразной фазе /атмосферном воздухе/. Учитывая то, что время насыщения биопленки кислородом воздуха на периферии ротора больше чем по мере приближения к его цен0 тральному каналу 2, необходимо устранить это техническое противоречие. Для этого предложена выпуклая форма радиальных стенок 5, выполненных, например, в виде поверхности цилиндрического сегмента,

5 выпуклость которых обращены в сторону вращения ротора. При опускании стенки 5 с такой формой происходит захват воздуха частью ее поверхности, расположенной вблизи центрального канала 2 ротора.

0 По мере погружения радиальной стенки

5в воду гранулы 9 смачиваются водой и по ее поверхности смещаются вверх к центральному каналу 2 ротора и попадают в объем воздуха захваченный частью этой стенки,

5 что способствует увеличению продолжительности времени контакта биологической пленки на гранулахО, расположенных в этой части ротора, В процессе движения стенки воздух вытесняется водой отверстия 3 в по0 лость центрального канала 2, торцы которого непроницаемы. Из полости канала 2 воздух через отверстие 3 выходит в секции

6ротора расположенные на уровне воды в емкости, так как в канале он находится с

5 избыточным давлением. Воздух движется между гранулами 9 в этих секциях увеличивая массообмеи между ним и биопленкой, при этом интенсивность процесса окисления уменьшается походу движения воздуха,

0 так как размеры секции 6 в этом направлении увеличиваются, а поступающий объем воздуха не изменяется, соответственно, уменьшается массообмен воздуха вокруг биопленки на гранулах 9. Это способствует

5 увеличению и выравниванию интенсивности контакта биопленки с воздухом по всем объему загрузки и увеличивает окислительную мощность биофильтра. При выходе стенки 5 из воды в полости 10, которую она образует с непроницаемыми торцами оболочки 4, образуется вакуум, который спо- собствует засасыванию воздуха из атмосферы через гранулы 9, заполняющие секции, расположенные над уровнем воды в емкости 1 и с которыми эта полость 10 соединена через центральный канал 2 с непроницаемыми торцами 4. При этом массо- обмен воздуха над биологической пленкой увеличивается по ходу движения воздуха в направлении центрального канала 2, так как сечения секций б уменьшаются в этом направлении, соответственно, увеличивается и объем и скорость движения воздуха.

Все это способствует увеличению и выравниванию интенсивности контакта биоплен кис воздухом по псему объему загрузки в роторе, увеличивает окислительную мощность биофильтра.

При подъеме стенки 5 над поверхностью воды остаточная вода из секции 6, расположенной над стенкой, вытекает из пространства между гранулами 9 загрузки, смоченная биомасса остается на поверхности гранул, которые приходят в соприкосновение с воздухом по всей их поверхности. Вода с секции вытекает через водопроницаемую поверхность 7 оболочки ротора, а час- тично в центральный канал 2, где дополнительно перемешивается с воздухом поступающим туда с секций погружающихся в воду и отводится в погруженные секции.

Выполнение радиальных стенок 5 выпуклыми по ходу вращения ротора позволяет частично захватывать воздух при их погружении и создавать под ними вакуум при их выходе из воды, выполнение их в виде поверхности цилиндрического сегмента способствует более плавному перемещению гранул и воздуха к центральному каналу, что увеличивает время контакта между воздухом и гранулами с Сиоплснком, размещенных в погружающихся в воду секциях.

Соединение полостей, образованных выпуклой поверхностью радиальных стенок и непроницаемыми торцами оболочки биоротора с другими его секциями при помощи перфорированного канала с непроницаемыми торцами позволяет засасывать воздух из атмосферы только через загрузку и выдавливать воздух из нижних секций через

эту загрузку в атмосферу, причем оба эти процесса смещены по фазе из-за расположения стенок /см. чертеж/, что увеличивает интенсивность воздухообмена в зазорах 5 между гранулами.

При каждом обороте ротора полиостью происходит замена воды, которую необходимо обрабатывать. Очищенная вода по патрубку /на чертежах не показан/ отво0 дитс по назначению.

При вращении биоротора гранулы 9 перемешиваются и истирают друг друга. При этом происходит самоочищение и биомасса не может чрезмерно расти по толщине, ина5 че система забилась бы. Обновление пленки биомассы интенсифицирует процесс изъятия загрязнений.

Таким образом, предлагаемый биофильтр с вращающейся загрузкой оОеспечи0 вает повышение эффективности работы путем увеличения и выравнивания интенсивности контакта биопленки с воздухом по всему объему загрузки в роторе, увеличения окислительной мощности биофильтра, по5 вышения оптимальной скорости вращения ротора, что увеличивает его производительность и снижает капитальные и экплуатаци- онные затраты при биологической очистке сточных вод.

0 Формула изобретения

1.Биофильтр с вращающейся загрузкой, содержащий резервуар с очищаемой водой, частично погруженный в нее биоротор с цилиндрической проницаемой оболоч5 кой и загрузкой внутри нее из плавающих гранул, разделенной стенками на сектора, а также центральным каналом с отверстиями и приспособлением для вращения биоротора, отличающийся тем, что, с целью

0 повышения эффективности работы биофильтра путем увеличения интенсивности контакта биопленки с воздухом по всему объему загрузки и его окислительной мощности, стенки секторов биоротора выполне5 ны выпуклыми, образующими полости для воздуха, сообщенные с полостями других секторов через отверстия в центральном канале.

2.Биофильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- 0 с я тем, что выпуклые стенки секторов выполнены в форме цилиндрического сегмента.

ю

9

Использование: биохимическая очистка сточных вод методом биофильтрации. Сущность изобретения: биофильтр содержит емкость с обрабатываемой водой и биоротор, состоящий из центрального канала с отверстиями, радиальных стенок, имеющих выпуклую форму, например, поверхность цилиндрического сегмента. Радиальные стенки образуют секции. Биоротор снабжен цилиндрической оболочкой, боковая цилиндрическая поверхность которой выполнена проницаемой. В секциях расположена плавающая загрузка в виде гранул. Стенки образуют с непроницаемыми поверхностью оболочки-полости, соединенные через центральный канал с водонепроницаемыми торцами и с другими секциями. Биоротор снабжен приспособлением для его вращения. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л С