Установка с вращающейся загрузкой для биологической очистки воды Советский патент 1993 года по МПК C02F3/08 

Изобретение относится к биохимической очистке сточных вод методом фильтрации.

Цель изобретения - повышение эффективности работы путем создания оптимальной регулируемой пульсации переменной угловой скорости вращения биоротора в течение одного оборота и снижения затрат на очистку воды.

На чертеже изображена установка с вращающейся загрузкой для биологической очистки воды, поперечный разрез.

Установка 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 которой выполнена выпуклой. Радиальные стенки 5 образуют секции 6. Биоротор снабжен оболочкой, например, цилиндрической, в которой цилиндрическая поверхность 7 выполнена проницаемой, например, с отверстиями 8,.возможен вариант ее выполнения в виде мелкоячеистой сетки и т.д. 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 через отверстия 3 и канал 4 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 конструк-. цию биоротора на плаву. Над биоротором расположен патрубок 11 с соплами 12 для подачи очищаемой воды. Биоротор снабжен приспособлением для его вращения, выполненным в виде продольных лопаток 13, закрепленных на цилиндрической поверхности 7 оболочки, Лопатки 13 выполнены съемными. Они закреплены на биороторе с помощью зажимов 14. Лопатки 13 выполнены разной высоты и расстояния между ними изменяются по периметру цилиндрической оболочки. Кроме того, расстояние между лопатками над одним сектором увеличивается, а над диаметрально расположенным сектором уменьшается. Емкость 1 снабжена лотком 15 и патрубком 16 для отвода очищенной воды. Перед лотком 15 установлена водоотбойная пластина 17.

Установка работает следующим образом.

Очищаемая вода поступает на цилиндрическую поверхность 7 оболочки биоротора, погруженного в очищаемую воду, на половину его диаметра, по патрубку „12 и соплам. Вода задерживается на этой поверхности с помощью лопаток 13 и через отверстия 8 поступает на гранулы 9 в секциях биоротора. Вследствие того, что вода подается на него сверху возникает момент вращения ротора, который вращается с

.переменной угловой скоростью с частотой

вращения - пределах, например, 0,4-1,0

мин в течение одного оборота биоротора.

При этом происходит попеременное насыщение биологической пленки, образовавшейся на поверхности гранул 9 кислородом атмосферного воздуха или питательными веществами из очищаемой,воды, в зависимости от расположения той или иной секции

5 6 ротора в данный 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

0 приближения к его центральному каналу 2, предложена выпуклая форма радиальных стенок 5, выпуклость которых обращена в сторону вращения ротора. При опускании стенки 5 с такой формой происходит захват

5

воздуха частью ее поверхности, расположенной вблизи центрального канала 2 ротора.

По мере погружения радиальной стенки 5 в воду гранулы 9 смачиваются водой и по

0 ее поверхности смещаются вверх, к центральному каналу 2 ротора и попадают в обь- . ем воздуха захваченной частью этой стенки, что способствует увеличению продолжительности времени контакта биологической

5 пленки на гранулах 9, расположенных в этой части ротора. В процессе движения стенки воздух вытесняется водой через отверстия 3 в полость центрального канала 2, торцы которого непроницаемы. Из полости канала

0 2 воздух через отверстие 3 выходит в секции 6 ротора,расположенные на уровне воды в емкости, так как в канале он находится с избыточным давлением. Воздух движется между гранулами 9 в этих секциях увеличи5 вая массообмен между ним и биопленкой, при этом интенсивность процесса окисления уменьшается по ходу движения воздуха, так как размеры секции б в этом направлении увеличиваются, а поступающий объем

0 воздуха не изменяется, соответственно, уменьшается массообмен воздуха вокруг биопленки на гранулах 9. Это способствует увеличению и выравниванию интенсивности контакта биопленки с воздухом по всему

5 .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 способ- ствует 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 непроницаемы- N|H торцами 4. При этом массообмен воздуха над библогической пленкой увеличивается по ходу движения воздуха в направлении центрального канала 2, так как сечения секции 6 уменьшаются в этом направлении, соответственно, увеличивается и обьем и скорость движения воздуха,

Все это способствует увеличению и вы- р вниванию интенсивности биопленки с вфздухом по всему объему загрузки в роторе увеличивает окислительную мощность биофильтра,

При подъеме стенки 5 над поверхностью воды остаточная вода из секции б, рас- пфложенной .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.к центральному каналу, что увеличивает время контакта между воздухом и гранулами с биопленкой, размещен- , ных в погружающихся в воду секциях.

Соединение полостей, образованных выпуклой поверхностью радиальных стенок и непроницаемыми торцами оболочки биоротора с другими его секциями, с помощью 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 между гранулами.

При каждом обороте ротора полностью происходит замена воды, которую необходимо обрабатывать. Очищенная вода по патрубку 16 отводится по назначению.

При вращении биоротора гранулы 9 перемешиваются и истирают одна другую.

При этом происходит самоочищение и биомасса не может чрезмерно расти по толщине, иначе система забилась бы. Обновление пленки биомассы интенсифицирует про- 5 цесс изъятия загрязнений.

Таким образом, предлагаемый биофильтр с вращающейся загрузкой обеспечит . вает повышение эффективности работы путем увеличения и выравнивания интен- 0 сивности контакта биопленки с воздухом по всему объему загрузки в роторе, увеличения окислительной мощности биофильтра, по- : вышения оптимальной скорости вращения ротора, что увеличивает его производитель-.

5 ность и снижает капитальные и эксплуатационные затраты при биологической очистке сточных вод.

Создание угловой переменной скорости обеспечивается за счет выполнения про0 дольных лопаток разной высоты и изменения расстояния между ними по периметру оболочки, что при подаче очищаемой воды на соответствующие участки поверхности биороторэ с разным количеством и высотой

5 лопаток 13 создает разный по величине момент вращения и разную величину сопротивления очищаемой воды вращающемуся биоротору, так как в ней количество лопаток и их длина в процессе вращения би-оротора

0 изменяются. Кроме того, увеличение расстояния между лопатками 13, закрепленными над одним сектором, и уменьшение его над диаметрально расположенным сектором позволяет интенсифицировать пульса5 цию угловой переменной скорости вращения биоротора, так как при увеличении момента вращения под действием дина- мики подаваемой воды на биоротор, сопротивление его вращению уменьшается

0 из-за уменьшения количества лопаток в воде, заполняющей резервуар, а при уменьшении момента вращения при подаче воды на участок биоротора с увеличивающимся расстоянием между лопатками, увеличива5 ется сопротивление жидкости этому вращению, ибо количество в ней лопаток увеличивается. Для обеспечения регулируемой пульсации угловой скорости вращения биоротора лопатки 13 выполнены съемными.

0 с возможностью регулировать их высоту, при этом они полностью вынимаются с за- . жимов 14 или перемещаются по высоте между ними, что позволяет в процессе пус- ко-наладочных работ и в процессе эксплуа5 тации при изменении состава загрязнений, их количества или других параметров,влия- ющих на биохимические процессы очистки сточной воды.изменять количество лопаток или их высоту на соответствующих участках биоротора, регулируя таким образом величины момента его вращений или сопротивления в заданных пределах.

Создание регулируемой пульсации переменной угловой скорости вращения биоротора в течение одного оборота интенсифицирует метаболическую активность биоциноза закрепленного на грану- лах 9 загрузки в результате воздействия внешней дополнительной силы, стимулирующей функционирование клеток. Поле внешних сил возникает в результате вращения биоротора с переменной угловой скоростью, причем это воздействие переменно на протяжении полного оборота по величине, частоте и амплитуде. Это позволяет за счет повышения метаболических процессов интенсифицировать процесс изъятия загрязнений из очищаемой воды при снижении себестоимости ее обработки. ..

Таким образом, в предложенной уста- новке повышается эффективность работы путем создания оптимальной регулируемой пульсации переменной угловой скорости вращения биорбтора в течение одного оборота и снижения затрат на очистку воды за счет использования новой совокупности конструктивных элементов, нового их взаимного расположения, новой взаимосвязи между ними и новых соотношений размеров.

Формул а изо бретени я Установка с вращающейся загрузкой для биологической очистки воды, содержащая емкость с очищаемой водой, частично погруженный в нее биоротор с водопроницаемой цилиндрической оболочкой, разделенный радиальными стенками на секторы, заполненные плавающей загрузкой и сообщенные между собой, приспособление для вращения биоротора с трубопроводом подачи очищаемой воды, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности в работе путем создания оптимальной регулируемой пульсации угловой скорости вращения биоротора и снижения затрат на очистку воды, радиальные стенки выполнены выпуклыми, а приспособление для вращения биоротора - в виде съемных лопаток, установленных на наружной поверхности оболочки с возможностью регулирования их высоты, при этом расстояние между лопатками над одним сектором увеличивается, а над диаметрально расположенным секто- ром-у мен ьшается.

Использование: биохимическая очистка сточных вод методом биофильтрации. Сущность изобретения: установка содержит резервуар 1 с обрабатываемой водой и биоротор, состоящий из центрального канала 2 с отверстиями 3, радиальных стенок 5, имеющих выпуклую форму, образующие секции 6. Биоротор снабжен цилиндрической оболочкой, боковая цилиндрическая поверхность 7 которой выполнена проницаемой. В секциях 6 расположена плавающая нагрузка в виде гранул 9, Стенки 5 образуют оболочки-полости 10, соединенные через центральный канал 2 с другими секциями б. Биоротор снабжен приспособлением для его вращения, выполненным в виде продольных лопаток 13, закрепленных на цилиндрической поверхности 7 оболочки, Часть лопаток 13 выполнена съемными. Они закреплены на биороторе с помощью зажимов 14. Лопатки 13 выполнены разной высоты и расстояние между ними изменяется по периметру цилиндрической оболочки - над одним сектором увеличивается, а над диаметрально расположённым сектором уменьшается. 1 ил. v Ё