Устройство для биохимической очистки сточных вод Советский патент 1993 года по МПК C02F3/02 

Изобретение относится к устройствам для биохимической очистки бытовых и производственных сточных вод и может быть использовано для систем водоотведения небольших населенных пунктов, производственных объектов.

Известен вертикальный аэротенк-от- стойник с эрлифтом в центральной части, содержащий также кассетированную насадку, размещенную между корпусом аэротен- ка-отстойникаи эрлифтом, циркуляционный.насосный контур с гидродинамическим излучателем акустических колебаний, снабженным завихрителем с многозаходной спиральной нарезкой и вихревой камерой, сообщенной с атмосферой, а также патрубки для подвода сжатого воздуха и отвода очищенной воды, при этом трубопровод для подвода сточной воды соединен с всасывающим трубопроводом циркуляционного насоса 1.

Недостатком прототипа является увеличение противодавления эрлифту, вследствие чего снижается интенсивность циркуляции в аэротенке или повышаются энергозатраты на подачу в эрлифт воздуха для поддержания требуемой интенсивности циркуляции...

Цель изобретения - повышение производительности установки за счет увеличения ее окислительной мощности.

Цель достигается за счет того, что верхний конец эрлифтного аэратора с кольцевым коническим водосливом, на котором закреплены струенаправляющие лопасти, размещен выше уровня воды в резервуаре и накрыт воздушным колпаком, соединенным с всасывающим патрубком водовоз- душного эжектора и снабженным дыхательной трубкой, сообщенной с атмосферой через гидрозадвор, величина которого меньше высоты незатопленной части эрлифтного аэратора. При этом образуется Замкнутый циркуляционный контур, из которого происходит отбор за счет уноса мелких пузырьков воздуха очищенной водой и потребления растворенного кислорода микроорганизмами, закрепленными на затопленной насадке, в результате чего давление воздуха над эрлифтным аэратором уменьшается, а уровень воды под воздушным колпаком повышается до тех пор, когда он станет выше уровня воды в резервуаре на величину гидрозатвора. При снижении противодавления эрлифтному аэратору его производительность увеличивается, вследствие чего увеличивается скорость нисходящего потока воды через затопленную насадку. За счет того, что величина гидрозатвора (разницы уровней в резервуаре и

под колпаком) меньше высоты незатопленной части эрлифтного аэратора, излив воды из последнего осуществляется в виде отдельных свободнопадающих струй, При

5 этом воздух, содержащийся под колпаком, захватывается последними и дробится на пузырьки различной крупности, причём те из них, гидравлическая крупность которых меньше скорости нисходящего потока, увле0 -каются последним, образуя дополнительную зону аэрации с движением пузырьков воздуха сверху вниз. В результате этого увеличивается время контакта последних с аэрируемой водой, поверхность контакта, а

5 следовательно, степень использования кислорода воздуха и эффективность эарации. Кроме того, снижается противодавление водовоздушному эжектору, а следовательно, и потери напора в нем. Тот факт, что

0 днище резервуара выполнено в виде шарового сегмента, ограниченного, центральным сферическим треугольником и разделенного на отдельные секции плоскими радиаль- но расположенными перегородками, также

5 увеличивает интенсивность.циркуляции

очищаемой воды в кольцевом пространстве

между корпусом резервуара и. эрлифтным

аэратором За счет уменьшения сопротивлё- ния на входе в эрлифт путем обеспечения

0 плавности входа и разделения сечения в

: плоскости поворота нисходящего, потока на отдельные секции.

Подводящий трубопровод выполнен перфорированным и размещен по перимет5 ру резервуара выше затопленной насадки, но ниже воздушного колпака, что обеспечивает равномерное распределение исходной воды по сечению насадки и ее аэрирование за счет пузырькоз воздуха, движущихся

0 сверху вниз.

С целью дальнейшего совершенствования устройства и повышения эффективности аэрации дыхательная трубка воздушного колпака соединена с источни5 ком газообразного кислорода. При этом за счет наличия газового замкнутого циркуляционного контура степень использования кислорода, подаваемого в установку, возрастает, следовательно, повышается эффек0 тивнрсть аэрации, а также снижаются эксплуатационные затраты за счет сокращения расхода кислорода. Требуемое количество кислорода складывается из потребленного микроорганизмами иуноси5 мого очищенной водой,

На фиг.1 изображено устройство в продольном разрезе, на фиг.2 - разрез А-А на фиг;1. Устройство содержит вертикальный ре зервуар 1, внутри которого соосно размещен эрлифтный аэратор 2.с кольцевым коническим водосливом 3, на котором закреплены струенаправляющие лопасти, при этом верхний конец эрлифт ого аэратора расположен выше уровня воды в резервуаре, затопленную насадку А с прикрепленной микрофлорой, размещенную в кольцевом пространстве между стенкой резервуара и эрлифтным аэратором, подводящий трубопровод 5 с перфорацией, размещенный по периметру резервуара выше затопленной насадки, сборный круговой лоток 6, циркуляционный насос 7, всасывающий трубопровод 6, который выполнен аналогично подающему и размещен ниже затопленной насадки, водовоздушный эжектор 9, напорный патрубок которого соединен с нижней частью эрлифтного аэратора через сливную трубу 10. Над эрлифтным аэратором установлен воздушный колпак 11, соединенный трубопроводом с всасывающим патрубком водовоздушного эжектора и снабдженный дыхательной трубкой 12, которая соединена с атмосферой через гидрозатвор 13. Дно. 14 резервуара выполнено профилированным, например, путем набивки .бетона в виде шарового сегмента, ограниченного центральным сферическим треугольником, В пространстве между затопленной загрузкой и дном резервуара размещены плоские перегородки 15, расположенные радиально эрлифтному аэратору. В устройстве дыхательная трубка 12 воздушного колпака 11 может быть соединена через гидрозатвор 13 с источником кислорода, например баллоном технического кислорода, содержащим редуктор, который снижает давление газа до атмосферного.

Устройство работает следующим образом.

Циркуляционный насос 7 через всасывающий трубопровод 8 забирает сточную воду и подает ее на водовоздушный эжектор 9, который подсасывает воздух, находящийся под колпаком 11. Образовавшаяся водо- воздушная смесь через вертикальную сливную трубу 10 подается в нижнюю часть эрлифтного аэратора 2. При этом плотность смеси внутри аэратора уменьшается, а уровень повышается до тех пор, пока достигает кольцевого конического водослива 3, где происходит разделение фаз смеси. Поток воды разделяется струенаправляющими лопастями на отдельные струи, которые изливаются с высоты на свободную поверхность воды, ограниченную стенкой колпака. При этом воздух, находящийся под колпаком, снова захватывается указанными струями и дробится на пузырьки различной крупности (ориентировочно 0,5-10 мм). Пузырьки, гидравлическая крупность которых меньше скорости циркуляционного потока в кольт- цевом пространстве между стенкой резервуара 1 и эрлифтным аэратором 2,

увлекаются вниз, создавая дополнительную зону аэрации в указанном пространстве, где происходит донасыщение воды воздухом в соответствии, с увеличением гидростатического давления смеси при ее движении

0 сверху вниз, а также вследствие возникновения дефицита кислорода при его потреблении микроорганизмами, закрепленными на насадке 4. При этом происходит процесс аэрации исходной сточной воды, поступаю5 щей через подводящий трубопровод 5. За счет потребления микроорганизмами растворенного кислорода, а также за счет выноса воздуха с расходом очищенной воды как в растворенном виде, так и в виде мелких

0 пузырьков, его количество в замкнутом воздушном контуре уменьшается, вследствие чего под колпаком 11 возникает разрежение. При этом уровень воды под колпаком поднимается на величину гидрозатвора, по5 еле чего в замкнутый воздушный циркуляционный контур (а именно под колпак) через гидрозатвор 13 и дыхательную трубку 12 поступает воздух из атмосферы в таком количестве, которое отбирается из указанного

0 контура. Далее это равновесие будет поддерживаться в течение всего периода работы установки. Очищенная вода отводится через сборный круговой лоток 6.

Устройство по п.2 работает аналогично,

5 но вместо атмосферного воздуха в указанный контур вводится кислород.

По сравнению с прототипом предложенное устройство обладает следующими . преимуществами.

0 1. Устройство имеет три области (ступени) аэрации, а именно струйный аэратор (водовоздушный эжектор) с вертикальной сливной трубой, где осуществляется насыщение кислородом расхода воды, проходя5 щего через насосный циркуляционный

контур, эрлифтный аэратор, где происходит

предварительное насыщение расхода воды,

циркулирующего в резервуаре, и кольцевое

.пространство между стенкой резервуара и

0 .эрлифтным аэратором, где происходит до- насыщение обоих циркуляционных расходов,, восполнение дефицита кислорода по мере его потребления микроорганизмами и увеличения гидростатического давления во5 довоздушной смеси, при зтом движение пузырьков воздуха осуществляется сверху вниз, за счет чего увеличивается время их контакта с водой. В этой же зоне аэрации осуществляется предварительная аэрация исходной сточной воды, причем размещение подающего трубопровода предотвращает попадание в сборный лоток исходной сточной воды, не прошедшей ни одного цикла очистки в затопленной насадке, как это имеет место в прототипе. Во всех трех зонах аэрации используется последовательно один и тот же воздух, что резко повышает степень его использования, а следовательно, эффективность аэрации.

2. За счет снижения противодавления эрлифтному аэратору и уменьшения сопротивления на его входе в кольцевом пространстве резервуара возрастает циркуляционный расход, который вносит определяющий вклад в процесс массопере- носа кислорода, при этом повышается про- изводительность установки по растворенному кислороду, т.е. снижаются энергозатраты на единицу растворенного кислорода. Кроме этого, при снижении ripo- тиводавления эрлифтному аэратору снижается и противодавление самому водовоздушному эжектору, что также приводит к снижению энергозатрат на перекачку циркуляционного расхода воды, проходящего через насосный контур.:

3. Количество воздуха, необходимое для жизнедеятельности микроорганизмов и восполнения его уноса очищенной водой, саморегулируется установкой в зависимости от расхода поступающей исходной сточной воды и ее ВПК, т.е. от нагрузки на биомассу.

4. Для подачи и диспергирования воздуха в зонах аэрации в устройстве использованы простые и более надёжные устройства, например центробежный насос, водовоздушный эжектор, эрлифт с водосливом. По сравнению с компрессорной системой подачи сжатого воздуха в эрлифт, как это имеет место в прототипе, предлагаемое устройство с точки зрения надежности имеет преимущество.

Установка по п.2 кроме преимуществ, отмеченных в п.1, дополнительно повышает эффективность аэрации за счет использования чистого кислорода, что дает возможность уменьшить циркуляционный расход воды в насосном контуре и снизить энергозатраты на единицу растворенного кислорода. Кроме то.го. значительно снижается количество расходуемого кислорода, так как степень его использования приближается к полной.

Фор мул а изобретения

1. Устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащее корпус в виде вертикального резервуара и соосно расположенный эрлифтный аэратор с кольцевым коническим водосливом и закрепленными

на нем струенаправляющими лопастями, затопленную насадку с прикрепленной микрофлорой, размещенную в кольцевом пространстве между ними, циркуляционный насосный контур с водовоздушным эжектором, соединенным с нижней частью эрлиф- тного аэратора, подводящий трубопровод и сборный круговой лоток, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности установки за счет увеличения

окислительной мощности, верхний конец эрлифтного аэратора расположен выше уровня воды в резервуаре и снабжен воздушным колпаком, соединенным со всасывающим патрубком водовоздушногр

эжектора, подводящий трубопровод выполнен перфорированным и размещен по периметру резервуара выше затопленной загрузки, но ниже воздушного колпака, при .этом последний снабжен дыхательной трубкой, сообщенной с атмосферой через гидрозатвор, величина которого меньше высоты незатопленной части зрлкфтного аэратора, а днище резервуара выполнено в виде шарового сегмента с ограничивающим его в

центре сферическим треугольником и разделяющими его на отдельные секции плоскими радиально расположенными перегородками.. 2.Устройство поп.1 .отличающееся

тем/что дыхательная трубка снабжена ис- л-очником газообразного кислорода.

4- А

Использование: биохимическая очистка Сточных вод. Сущность изобретения: устройство содержит вертикальный резервуар 1, внутри которого соосно размещен эрлиф- тный аэратор 2 с кольцевым коническим во- досливом 3, причем последний расположен 2 выше уровня воды в резервуаре, заполненную насадку 4 с прикрепленной микрофлорой, подводящий трубопровод 5 с перфорацией, размещенный по периметру резервуара, сборный круговой лоток 6, циркуляционный наеос7, водовоздушный эжектор 9, всасывающий патрубок которого соединен с воздушным колпаком 11, размещенным над эрлифтным аэратором. Воздушный колпак снабжен дыхательной трубкой 12, соединенной с атмосферой через гидрозатвор 13. Дно 14 резервуара выполнено профилированным. На входе в эрлифтный аэратор радиально ему установлены плоские перегородки 15. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Щиг2