Способ биологической водоподготовки в режиме сукцессии микроорганизмов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к биологической безреагентной водоподготовке в режиме сукцессии микроорганизмов. Сущность изобретения: способ и устройство включают обработку воды в реакторе с поперечными перегородками, образующими камеры с лучевыми и кольцевыми барботерами при движении воды сверху вниз по круговой траектории струями воздуха, подаваемого из горизонтальных отверстий лучевых барботеров и тангенциальных отверстий кольцевых барботеров. Лучевые барботеры установлены относительно поперечных перегородок на расстоянии, увеличивающемся по ходу движения воды в камерах сверху вниз, а избыточный активный ил отводят, дезинтегрируют и рециркулируют в исходную воду. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к безреагентной биологической водоподготовке с использованием для развития и размножения одних микроорганизмов метаболитов (продуктов жизнедеятельности) других и усвоения одних микроорганизмов другими (сукцессия) и может быть использовано на объектах водоподготовки населенных пунктов.

Известен способ водоподготовки, включающий биологическую подготовку воды, при которой микроорганизмы размножают и выращивают при перемешивании с использованием биомассы других микроорганизмов, усваивающих растворенные в воде примеси и тонкодисперсные взвеси, микроорганизмы отделяют от воды ультрафильтрованием, биомассу дезинтегрируют, часть дезинтегратора возвращают на вход устройства водоподготовки [1] Известно устройство водоподготовки, содержащее корпус с технологическими патрубками, выполненный с поперечными перегородками, образующими камеры, снабженные лучевыми и кольцевыми барботерами, причем камеры сообщены между собой переливными трубами и отводами с запорной арматурой [2] Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является низкая эффективность водоподготовки.

Цель изобретения повышение эффективности водоподготовки.

В способе сукцессводоподготовки она достигается тем, что по ходу перемещения воды повышают массу активного ила, контактирующего с водой при ее перемещении сверху вниз.

Кроме того, установленные в камерах устройства лучевые барботеры с горизонтальными односторонними отверстиями размещены с разрывом относительно поперечных перегородок корпуса, причем высота разрыва повышается сверху вниз по камерам корпуса.

При истечении воздуха из односторонних горизонтальных отверстий лучевых барботеров в камерах возникает круговое перемещение воды с взмучиванием активного ила. Повышение высоты разрыва между горизонтальными отверстиями лучевых барботеров соответствено повышает буферность активного ила, создание иммобилизационной микрофлоры, адаптированной к изменению содержания растворенных примесей и тонкодиспергированных взвесей, на которых сорбируются микроорганизмы. Для повышения эффективности водоподготовки за счет сукцессии часть биомассы, отделяемой микрофильтрованием, подвергают дезинтеграции и возвращают на вход в устройство. Такая сукцессводоподготовка позволяет получать активный ил в качестве биоудобрения, а избыточная биомасса используется в качестве белково-витаминной кормовой добавки (ВВД) животным и птицы. Отказ от использования реагентов, например глинозема, устраняет вторичное загрязнение воды примесями реагентов, сокращаются издержки водоподготовки.

На чертеже схематически представлено устройство для осуществления способа сукцессводоподготовки.

Устройство содержит корпус 1 с технологическими патрубками 2, 3, 4, 5, 6, выполненный с поперечными перегородками 7, образующими камеры 8, снабженные лучевыми 9 и кольцевыми 10 барботерами, причем камеры 8 сообщены между собой переливными трубками 11 и отводами 12 с запорной арматурой 13. В камерах 8 устройство с горизонтальными односторонними отверстиями 14 размещены с разрывом 15 относительно поперечных перегородок 7, причем высота разрыва 15 повышается сверху вниз по камерам 8 корпуса 1 от а до А. Кольцевые барботеры 10 выполнены с горизонтальными тангенциальными отверстиями 16, выход воздуха из которых совпадает по направлению с выходом воздуха из отверстий 14 лучевых барботеров 9. Устройство включает ультрафильтры 17 и 18, дезинтегратор 19, сообщенный через теплообменник 20 с емкостью 21 для ВВД, а ультрафильтр 18 сообщен с емкостью 22 для биоудобрений.

Способ сукцессводоподготовки в устройстве осуществляют следующим образом.

Вода из источника через фильтр грубой очистки (на чертеже не показан) по патрубку 2 поступает в камеру 8 корпуса 1 устройства для осуществления способа, в котором ей сообщают круговые перемещения струями воздуха, истекающего из горизонтальных отверстий 14, подводимого по патрубку 4 в барботер 9. Дополнительные круговые перемещения воды осуществляют струями воздуха, истекающими из тангенциальных отверстий 16 кольцевого барботера 10. В связи с тем, что горизонтальные отверстия 14 лучевых барботеров 9 размещены на расстоянии а от перегородки 7 взмучиванию подвергается только поверхностный слой активного ила, который отлагается на перегородке 7. Для повышения буферности иммобилизации микроорганизмов, для очистки от растворенных примесей, расстояния повышаются от а на верхней камере 8 до А на нижней. Вода последовательно переходит через по переливным трубам 11 по камерам 8 сверху вниз и отводится через патрубок 6 в ультрафильтр 17. В каждой камере 8 на растворенных примесях воды размножают микроорганизмы, которые выделяют в воду метаболиты, поступая из вышеизложенных камер 8 на нижележащие метаболиты и микроорганизмы используются в качестве источника питания другими популяциями микроорганизмов, которые размножаются за счет автоселекции по ходу перемещения воды, т.е. имеет место сукцессия.

Часть активного ила по отводам 12 с запорной арматурой 13 последовательно перемещают сверху вниз и через патрубок 5 отводят в ультрафильтр 18 и образующийся осадок, являющийся биоудобрением, отводят емкостью 22. Отделяемую биомассу в ультрафильтре 17 дезинтегрируют в дезинтеграторе 19 и дезинтегратор возвращают на вход через патрубок 2 в камеру 8, и он является биостимулятором размножения и накопления биомассы микроорганизмов, участвующих в сукцессводоподготовке. Избыточная биомасса после дезинтегратора 19 поступает в теплообменник 20, в котором ее нагревают до температуры 90 95^oC, отводят в емкость 21 и используют в качестве белково-витаминной добавки (ВВД).

Кольцевые барботеры 10 предупреждают отложение активного ила возле стенок корпуса 1 и препятствуют возникновению застойных явлений, причем направление струй воздуха, истекающих из отверстий 16 и горизонтальных отверстий 14 лучевых барботеров 9 совпадают по направлению, т.е. обеспечивают круговые перемещения воды, что увеличивает продолжительность сукцессводоподготовки. При круговых перемещениях воды и активного ила происходит взмучивание и адсорбция растворенных в воде примесей тонкими фракциями, причем тонина частиц повышается в процессе эксплуатации за счет взаимной эрозии частиц. Одновременно с эрозией частиц происходит абразивная эрозия микроорганизмов, повышающая эффективность сукцессии, за счет частичного разрушения микроорганизмов в подвижном слое активного ила. С другой стороны, повышение промежутка 15 от а до А создает щадящие условия для размножения и развития микроорганизмов в слое активного ила, прилегающего к перегородке 7.

Безреагентная сукцессводоподготовка снижает издержки, сокращает потребность в оборудовании, производственных площадях и объемах зданий в десятки раз, устраняется потребность завоза реагентов, их загрузки, выгрузки, регенерации или захоронения, исключается вторичное загрязнение воды примесями реагентов. Совмещение сукцессводоподготовки с ультрафильтрацией исключает потребность в хлорировании воды, и соответственно появление концерогенности.

Формула изобретения

1. Способ биологической водоподготовки в режиме сукцессии микроорганизмов активного ила, включающий обработку воды в реакторе с поперечными перегородками, образующими камеры, снабженные лучевыми и кольцевыми барботерами, при движении воды сверху вниз по круговой траектории струями воздуха, подаваемого из горизонтальных отверстий лучевых барботеров и тангенциальных отверстий кольцевых барботеров, отделение биомассы микроорганизмов, дезинтеграцию биомассы и частичную рециркуляцию в исходную воду, отличающийся тем, что обработку воды ведут в камерах, лучевые барботеры которых размещают относительно поперечных перегородок на расстоянии, увеличивающемся по ходу движения воды в камерах сверху вниз.

2. Устройство биологической водоподготовки в режиме сукцессии микроорганизмов активного ила, содержащее корпус с технологическими патрубками подвода и отвода воды, воздуха и рециркулируемого ила, выполненный с поперечными перегородками, образующими последовательно расположенные камеры, снабженные лучевыми барботерами с горизонтальными односторонними отверстиями и кольцевыми барботерами с тангенциальными отверстиями и сообщенные между собой переливными трубами и отводами с запорной арматурой, отличающееся тем, что лучевые барботеры, установленные в камерах, размещены относительно поперечных перегородок на расстоянии, увеличивающемся по ходу движения воды в камерах сверху вниз.

РИСУНКИ

Рисунок 1