Биореактор

 

Использование: аэробная и анаэробная обработка сточных вод. Сущность изобретения: биореактор содержит корпус с загрузкой, трубопроводы подачи исходной жидкости и газа и отвода обработанной жидкости и газа. С целью упрощения конструкции и улучшения массообменных характеристик он снабжен аэратором-смесителем с расположенным в его верхней части эжектором, аэратор-смеситель сообщен с нижней частью корпуса биореактора, а эжектор соединен с трубопроводом отвода обработанной воды. Конструкция аппарата проста, что удешевляет его изготовление и монтаж. 1 ил.

Изобретение относится к аэробной и анаэробной очистке сточных вод и может быть использовано для получения целевых продуктов с помощью иммобилизованных микроорганизмов и ферментов.

Сооружение с псевдоожиженным слоем в нисходящем потоке имеет центральную трубу, под которой расположен аэратор. Создаваемый аэратором поток обеспечивает необходимую степень рециркуляции для псевдоожижения загрузки в нисходящем потоке вокруг центральной трубы. В этом сооружении имеется верхний распределитель циркуляционного потока и находящийся над ним распределитель поступающей сточной воды. В качестве загрузки используется легкий материал "перлит" /Патент США N 4454038, кл. C 02 F 3/08, 1984/.

Недостатками этого сооружения являются сложность конструкций аппарата и распределителей воздушных и водных потоков, необходимость использования нагнетателей воздуха и технического кислорода.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции аппарата, улучшение массообменных и эксплуатационных характеристик.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемый биореактор, содержащий корпус с загрузкой и трубопроводы обработанной жидкости и газа, снабжен аэратором-смесителем с расположенными в его верхней части эжектором и патрубком подачи исходной воды, аэраторсмеситель соединен с нижней частью корпуса биореактора, а эжектор с трубопроводом отвода обработанной жидкости и циркуляционным контуром.

На чертеже показан биореактор в продольном разрезе.

Биореактор состоит из корпуса /биоокислителя/ 1 и аэраторасмесителя 2, соединенных трубой 3, эжектора 4, металлической сетки 5 для удержания загрузки, промежуточной емкости 6, циркуляционного насоса 7, циркуляционного трубопровода 8 и трубопровода 9 отвода жидкости, трубопровода 10 для подачи исходной воды патрубка 11 ввода газа, насоса 12 ввода жидкости, трубопровода 13 отвода газа и регулирующих вентилей 14.

Биореактор работает следующим образом.

В установившемся режиме очищаемая вода из промежуточной емкости подается циркуляционным насосом по циркуляционному трубопроводу 8 в эжектор 4, где она смешивается с засасываемым через патрубок из атмосферы воздухом. Из эжектора 4 газонасыщенная струя воды с большой скоростью выводиться в аэратор-смеситель 2, в котором продолжается смешение воздуха с очищаемой водой и неочищенной сточной водой, подаваемой насосом по трубопроводу в верхнюю часть аэраторасмесителя. Аэратор-смеситель 2 работает под избыточным давлением. Газонасыщенная струя воды через щелевой зазор и трубу выдавливается в биоокислитель под загрузку. В восходящем потоке воды создается взвешенный слой загрузки, для удержания которой в верхней части аппарата устанавливается металлическая сетка. Из биоокислителя вода поступает в промежуточную емкость и циркуляционным насосом вновь подается в эжектор. Очищенная вода отбирается из циркуляционного трубопровода через трубопровод 9 отвода воды в количестве, равном количеству подаваемой неочищенной воды, с помощью регулирующих вентилей 14. Отработанный воздух из промежуточной емкости по трубе выбрасывается в атмосферу.

Размеры аппарата, скорость потока воды в нем, кратность циркуляции воды в нем, коэффициент эжекции, время аэрации рассчитываются, исходя из типа применяемой загрузки, состава и количества загрязняющих веществ в воде, требуемой концентрации растворенного кислорода для роста специфической микрофлоры активного ила.

В анаэробном режиме вместо воздуха в биореактор подается требуемый газ, например, циркулирующий метан, если аппарат используется в качестве матентенка, а вместо сточных вод соответствующий субстрат, если аппарат используется для его микробиологической или ферментативной трансформации.

Пример: лабораторная установка рабочим объемом 6 л имеет размеры аэротенка-смесителя φ = 102 мм, h 300 мм, биоокислителя φ = 102 мм, h 400 мм. В качестве загрузки использован кварцевый песок /фракция размером 2-3 мм/. Объем загрузки составляет 20-30% объема биоокислителя. Размер ячеек установленной сетки из нержавеющей стали 1х1 мм. Скорость потока 50-60 м/ч. Коэффициент эжекции 2,5-3,0. Кратность циркуляции 25-30. Коэффициент массопереноса по кислороду 3000 ч^-1.

Очистка сточной воды завода белково-витаминных концентратов, содержащей ХПК-2000 мг/л, аммонийный азот 120 мг/л, происходила в аппарате ХПК 150 мг/л, аммонийный азот 18 мг/л. Аналогичная очистка в аэротенках требует около 40 ч аэрирования.

Конструкция аппарата проста, что удешевляет его изготовление и монтаж, аппарат удобен в эксплуатации. Для его работы не требуется воздушное нагнетательное оборудование, предварительное разбавление субстрата. В то же время, коэффициент массопереноса в аппарате выше, чем в аппаратах другой конструкции.

Формула изобретения

Биореактор, содержащий корпус с загрузкой, трубопроводы подачи исходной жидкости и газа и отвода обработанной жидкости и газа, отличающийся тем, что он снабжен аэратором-смесителем с расположенным в его верхней части эжектором, аэратор-смеситель сообщен с нижней частью корпуса биореактора, а эжектор соединен с трубопроводом отвода обработанной воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1