Устройство для анаэробной очистки сточных вод Советский патент 1993 года по МПК C02F3/30 C02F11/04 

Изобретение относится к области анаэробной очистки сточных вод и может быть использовано для очистки производственных стоков на предприятиях пищевой промышленности.

Известно устройство для очистки сточных вод и обработки осадка, содержащее камеру биологической очистки с дисковыми биофильтрами, камеры отстаивания и вторичного отстаивания. Все камеры расположены коаксиально и разделены коаксиальными перегородками, образующими лабиринтный какал, а камера отстаивания и сбора осадка и камера вторичного отстаивания снабжены трубопроводами для подачи осадка в септическую камеру.

Процесс очистки сточной воды в данном устройстве заключается в том, что органические загрязнения адсорбируются биопленкой на дисковых биофильтрах, а все взвешенные вещества (осадок) постепенно осаждаются в камерах первичного и вторичного отстаивания, преходя по лабиринтному каналу, образованному коаксиальными перегородками.

К недостаткам этой конструкции следует отнести то, что загрязненная сточная вода, проходя через дисковые биофильтры, вступает лишь в поверхностный контакт с биопленкой микрофлоры, что не обеспечивает большой степени очистки сточной воды от загрязнений. Вследствие этого очищенная сточная вода содержит большое количество загрязнений и в качестве иловой воды покидает устройство и требует дальнейшей обработки.

Кроме того, осадок из камер первичного и вторичного отстаивания частично утилизируется в септической камере путем сбраживания при нагревании и перемешивании, а сброженный осадок удаляют .из устройства для дальнейшей обработки или утилизации.

Таким образом, известное устройство не может обеспечить достаточно эффективСП

с

XI

00 VJ О СЛ 00

ную очистку сточной воды без дополнительных затрат энергии и без дополнительной дальнейшей обработки выходящей иловой воды.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности очистки производственных сточных вод от органических включений за счет обеспечения оптимального гидродинамического режима и сочетания прбцессов объемного сбраживания и отстаивания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для анаэробной очистки сточных вод/содержащем вертикальный герметичный цилиндрический корпус с камерами сбраживания и отстаивания, разделенными коаксиальными цилиндрическими перегородками с переливными отверстиями в верхней части, для повышения эффективности очистки предусмотрены дополнительно коаксиально расположенные камеры отстаивания с установленными в них коаксиальными перегородками с переливными отверстиями в нижней части.

Диаметр центральной камеры сбраживания определяется по формуле

d -§--(0,095-0,105) -У-; bи

где D - диаметр корпуса устройства, м;

Н - высота корпуса устройства, м;

H/D 1,2-1,3 - характерное соотношение для процессов отстаивания.

Диаметры коаксиальных перегородок с переливными отверстиями в нижней их части камер отстаивания определяются по формуле:

d0i:do2:do3 (0,205-0,215)О:(0,535-0,545)D:(0,855-0,865)D.

А диаметры коаксиальных перегородок с переливными отверстиями в верхней их части дополнительных камер сбраживания определяются по формуле:

dci:dC2:dc3 (0,345-0,355)D:(0,675-0,685)D:(0,995-1,005)0.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит герметичный корпус 1 с центральной камерой сбраживания 2, камеры отстаивания 3, образованные коаксиальными цилиндрическими перегородками 4 с переливными отверстиями 5 в нижней их части. Дополнительные камеры сбраживания 6 образованы коаксиальными перегородками 7 с переливными отверстиями в верхней их части 8. Устройство содержит трубопровод 9 для подачи сточных вод, гидрозатвор 10 для вывода очищенной воды и патрубок 11 для удаления образующегося биогаза (метанового газа).

Устройство работает по принципу идеального вытеснения следующим образом.

Сточные воды по трубопроводу 9 поступают в нижнюю часть центральной камеры

сбраживания 2, где находятся метанобразу- ющие микроорганизмы и в объеме которой осуществляется основной процесс деструкции содержащихся в сточной воде органических включений.

Из центральной камеры сбраживания 2 сточные воды через верхнее переливное отверстие 8 коаксиальной перегородки 7 поступают в первую от центра корпуса камеру отстаивания 3, проходят через нее и через

нижнее переливное отверстие 5 коаксиальной перегородки 4 и поступают в первую от центра корпуса дополнительную камеру сбраживания 6. В дальнейшем сточные воды в направлении от центра корпуса к его

периферии проходят последовательно через остальные камеры отстаивания и сбраживания, которые вместе образуют вертикальный лабиринтный канал, в кото- ром происходит изменение направления

потока попеременно снизу вверх и сверху вниз, а также происходит изменение величины скорости основного потока сточных вод.

В камерах отстаивания осуществляется процесс осаждения (задержки) недеструктированных органических частиц, а в

дополнительных камерах сбраживания про.исходит дополнительное более глубокое

сбраживание мелких органических частиц.

Наличие нескольких камер отстаивания позволяет последовательно проводить процесс осаждения в зависимости от размера осаждающихся частиц и их полную деструкцию с помощью метанобразующих микроорганизмов во всем объеме потока очищаемых сточных вод.

Очищенная вода через гидрозатвор 10 отводится из корпуса устройства. Образующийся в процессе деструкции органических

включений метановый газ (биогаз) собирается в верхней части корпуса устройства и выводится из него через патрубок 11.

ПРИМЕР расчета устройства для анаэробной очистки сточных вод.

Расчет ведется на объем, позволяющий проводить анаэробную очистку 1QO м3/сут- ки сточных вод с органическими включениями (содержание сухих веществ до 2,5%), по средним значениям установленных соотношений, а именно:

d -P--0,1

О

и

D

Н 1,250;

doi:do2:d03 0,21 0:0,540:0,860; dci:dc2:dc3 0,350:0,68:0.

Расчётные Данные: D - диаметр цилиндрического корпуса, м4,70 Н - высота цилиндрического корпуса, м 5,80 d - диаметр центральной (основной) камеры сбраживания, м 0,66 doi - диаметр коаксиальной перегородки с переливным отверстием в:нижней ее части камеры отстаивания м 0,99 2,54 4,04 del - диаметр коаксиальной перегородки с переливным отверстием в верхней ее части дополнительной камеры сбраживания, м 1,16 3,20 dc3. 4,70 Диаметр центральной камеры сбраживания d D/6-(0,095-0,105)H/D экспериментально определен таким образом, что имеется оптимальное соотношение скоростей потоков сточной воды на выходе из подводящего трубопровода и в объеме самой центральной камеры сбраживания, которое обеспечивает необходимое перемешивание потока, но не создает унос крупных взвешенных органических включений из центральной камеры сбраживания, При меньшем диаметре центральной камеры сбраживания будет сохраняться достаточно высокая скорость потока и при этом скорость уноса крупных взвешенных частиц будет превышать скорость их осаждения, что приведет к снижению степени очистки сточной воды. При большем диаметре центральной камеры сбраживания снижение скорости потока будет таким значительным, что не будет необходимого перемешивания и необходимого контакта микрофлоры во всем объеме сточной воды, что также приведет к снижению степени очистки сточной воды.

Наличие коаксиальных цилиндрических перегородок с переливными отверстиями в верхней их части изменяет направление движения потока очищаемой воды как в центральной камере сбраживания, так и в дополнительных камерах сбраживания, что обеспечивает, с одной стороны, наибольшую полноту конверсии органических включений, а с другой стороны, создает условие для осаждения и задержки взвешенных частиц в основной камере сбраживания для их расщепления анаэробной микрофлорой.

Диаметры коаксиальных перегородок с переливными отверстиями в верхней их части дополнительных камер сбраживания связаны зависимостью с диаметром корпу- са предлагаемого устройства, а именно: dci:dc2:dc3 (0,345-0,355)D:(0,67.5-0,685)D:(0,955-1,005)D. Это соотношение определено экспериментально как оптимальное, позволяющее достичь такого из0 мёнения скорости потока очищаемой воды которое обеспечивает постепенное осаждение в камерах отстаивания взвешённых ча- стиц с постепенно уменьшающимися размерами в направлении от центра устрой5 ства к его периферии. При этом в дополнительных камерах сбраживания достигается полная деструкция этих частиц с помощью микрофлоры в биогаз.

Оборудование предлагаемого устройст0 ва дополнительными коаксиальными перегородками с переливными отверстиями в нижней их части обеспечивает изменение скорости потока очищаемой воды как по величине, так и по направлению, что создает

5 наилучшие условия для задержкй в камерах отстаивания взвешенных частиц, что приводит к очистке сточной воды от органических включений анаэробными микроорганизмами в биогаз (метановый газ).

0 Диаметры перегородок с переливными отверстиями в нижней их части связаны зависимостью с диаметром корпуса предлагаемого устройства, а именно: doi:d02:d03 (0,205-0,215)D:(0,535-0,545)D:(0,8555 -0,865)0.

При увеличении диаметров этих перегородок или при их уменьшении будут меняться расстояния между перегородками с верхним и нижним переливными отверсти0 ями, что приведет к изменению оптимальных скоростей потока сточной воды, Увеличение скорости потока приведет к уносу органических включений и микрофлоры, а уменьшение скорости потока приведет к

5 уплотнению осевших частиц и к уменьшению поверхности контакта их с микрофлорой. Таким образом, увеличение или уменьшение скорости потока очищаемой воды приводит к снижению степени очистки

0 вследствие уноса взвешенных частиц или вследствие снижения полноты конверсии органических включений в биогаз.

Все приведенные соотношения установлены экспериментальным путем как

5 оптимальные и могут изменяться в незначительных диапазонах, а именно:

doi:d02:do3 (0,205-0,215)D:(0,535-0,545)D:(0,855-0,865)D;

dci:dc2:dc3 (0,345-0,355)D:(0,675-0;685)D:(0,995-1.005)0.

Необходимо отметить, что использование в предлагаемом устройстве, работающем по принципу идеального вытеснения, чередующихся цилиндрических перегородок с верхним и нижним переливными отверстиями создает лабиринтный путь с переменным направлением потока и с переменным изменением скорости потока, что одновременно обеспечивает наибольшую полноту анаэробного сбраживания и осаж-- дения взвешенных частиц, задержка которых в камерах сбраживания также увеличивает степень анаэробной конверсии органических включений.

Предлагаемое устройство обеспечивает достаточно полную анаэробную очистку сточной воды с органическими включениями при использовании однокорпусной установки.

Формула изобретения

Устройство для анаэробной очистки сточных вод, содержащее вертикальный герметичный цилиндрический корпус с камерами сбраживания и отстаивания, разделенными коаксиальными цилиндрическими

СТОКИ |

перегородками, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки сточных вод от органических включений за счет обеспечения оптимального

гидродинамического режима и сочетания процессов объемного сбраживания и отстаивания, в коаксиальных перегородках, образующих камеры сбраживания, выполнены переливные отверстия в верхней их части, в

0 коаксиальных перегородках, образующих камеры отстаивания, выполнены переливные отверстия в нижней их части, диаметр центральной камеры сбраживания определяется соотношением

5 d D/6-(0,095-0,105)H/D,

где D и Н - диаметр и высота корпуса устройства, диаметры коаксиальных перегородок камер сбраживания по направлению от центра к периферии корпуса определены

0 соотношением (0,345-0,355)D:(0,675- 0,685)D:(0,995-1,005)0, а диаметры коаксиальных перегородок камер отстаивания по направлению от центра к периферии корпуса определены соотношением (0,2055 0,215)D:(0,535-0,545)D:(0,855-0,865)D.

биогаз

Использование: анаэробная очистка производственных сточных вод на предприятиях пищевой промышленности и по переработке сельхозпродукции. Сущность изобретения: устройство для анаэробной очистки сточных вод содержит вертикальный герметичный цилиндрический корпус с камерами сбраживания и отстаивания, разделенными коаксиальными цилиндрическими перегородками с переливными отверстиями в верхней части. Для повышения эффективности очистки предусмотрены дополнительно коаксиально расположенные камеры отстаивания с установленными в них коаксиальными перегородками с переливными отверстиями в нижней части. 1 ил.