Плоскостной элемент загрузки для биологической очистки сточных вод

 

Использование: для биологической очистки природных и сточных вод от органических и минеральных загрязнений. Сущность изобретения: в плоскостном элементе загрузки, содержащем каркас и полученный путем пневмоэкструзии полимерный материал для иммобилизации микроорганизмов, каркас выполнен из металлических стержней, образующих между собой решетку, на которую нанесен полимерный материал для иммобилизации микроорганизмов. Металлический каркас обеспечивает не только жесткость конструкции, но и участвует в создании биогальванического элемента на границе биопленка-металл. Возникающий при этом слабый электрический ток увеличивает в 3 раза удельную скорость биологического окисления. Предлагаемый элемент загрузки позволяет увеличить глубину очистки сточных вод от органических соединений, полностью снять фосфаты, уменьшить иловый индекс. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам для биологической очистки природных и сточных вод от органических и минеральных загрязнений и может быть использовано в сооружениях биологической очистки сточных вод.

Известны различные типы устройств и посадок, используемые в сооружениях биологической очистки природных и сточных вод.

Известна пленочная насадка для биологической очистки, состоящая из большого числа соприкасающихся листов, изготовленных из синтетического полимера. Каждый лист содержит идентичные копланарные гофры М-образного сечения. За счет гофрирования листов создается жесткость модуля, собранного из отдельных листов (Патент США N 4675103, кл. C 02 F 3/10).

Известен загрузочный материал для биофильтров высокопористый, обладающий развитой поверхностью биообрастания, который изготавливается путем соединения параллельными швами двух полимерных пленок или тонких листов, один из которых обычный, другой термоусаживающийся. (авт.св. N 1291553, кл. C 02 F 3/04).

Известна загрузка для биологической очистки сточных вод, содержащая основание, выполненное в виде параллельных и/или коаксиально расположенных прутков, образующих решетку, и носитель для иммобилизации микроорганизмов, выполненный из пенопласта с замкнутыми порами и плотностью менее единицы в виде отрезков шнура диаметром 5 50 мм, прикрепленных одним концом к пруткам решетки [1] Недостатком этих устройств является то, что эффективность их использования повышается за счет увеличения поверхности контакта загрузки с обрабатываемой водой и воздухом. Все вышеописанные типы насадок и загрузок направлены на решение одной задачи удержать большее количество биомассы с целью повышения окислительной мощности единицы объема сооружения и улучшения тем самым качества очистки воды.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является объемный модуль загрузки для биофильтра, содержащий каркас, выполненный из пластин полимерного материала, проставок и элементов крепления. Полимерные пластины каркаса получают путем пневмоэкструзии с заданной пористостью от 20 ^oC 50 мкм до 400 ^oC 500 мкм и толщиной 2 ^oC 25 мм и соединяют в объемный модуль с помощью проставок в виде отрезков полимерных труб высотой 5 ^oC 50 мм, обеспечивающих заданный шаг между пластинами. В жесткую конструкцию пластины соединяют с помощью гибкого полимерного жгута, шайбы и фиксатора [2] Недостатками этой загрузки являются громоздкость конструкции, сложность монтажа, недостаточная степень очистки воды.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и монтажа загрузки, интенсификация процесса биологической очистки за счет повышения удельных скоростей окисления органических соединений при одновременном достижении глубокой степени очистки.

Технический результат достигается тем, что в плоскостном элементе загрузки для биологической очистки сточных вод, содержащем каркас и полученный путем пневмоэкструзии полимерный материал для иммобилизации микроорганизмов, каркас выполнен из металлических стержней, образующих между собой решетку, на которую нанесен полимерный материал для иммобилизации микроорганизмов.

На фиг. 1 представлен плоскостной элемент загрузки для биологической очистки сточных вод, вид спереди; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант изготовления плоскостного элемента загрузки.

Плоскостной элемент загрузки состоит из жесткого каркаса, выполненного в виде параллельно расположенных металлических стержней 1, образующих решетку, и полимерного материала 2 для иммобилизации микроорганизмов, нанесенного на каркас путем пневмоэкструзии.

Полимерный материал наносится с заданной пористостью от 20 до 500 мкм и толщиной от 2 до 25 мм.

На фиг. 3 представлен плоскостной элемент загрузки, изготовленный другим способом. Готовые полимерные листы 2, полученные пнневмоэкструзией с заданной пористостью и толщиной, соединяют друг с другом через стержни 1 каркаса термической сваркой.

Полученные плоскостные элементы загрузки за счет металлического каркаса обладают большой жесткостью и могут собираться в виде параллельных пластин в отдельный модуль или устанавливаться (подвешиваться) внутри сооружений биологической очистки.

Металлический каркас обеспечивает не только жесткость конструкции, но и участвует в создании биогальванического элемента на границе биопленка - металлический каркас.

Плоскостной элемент загрузки работает следующим образом. Плоскостной элемент загрузки или собранные в модуль плоскостные элементы загрузки размещают в сооружениях биологической очистки воды. Полимерный материал обрастает биопленкой микроорганизмов, которые в процессе своей жизнедеятельности окисляют органические соединения, продуцируют кислые продукты, выделяемые во внешнюю среду. На границе контакта биопленки и жидкости образуется локальная зона, в которой активная реакция среды кислая. В результате электрохимической реакции в локальной зоне на границе биопленка - металлический каркас образуется разность потенциалов и выделяются ионы металла, полностью связывающие некоторые анионы. Возникающий при этом слабый электрический ток увеличивает удельную скорость биологического окисления.

Пример. В параллельные аэротенки с активным илом, один из которых контрольный, подают городские сточные воды со следующими концентрациями загрязнений: БПК 80 мг/л, ХПК 100 мг/л, фосфаты 3,13 мгР/л, взвешенные вещества 60 мг/л, азот аммонийный 16,3 мгN/л, азот нитритов 0,022 мгN/л.

В контрольный аэротенок помещена загрузка, известная из прототипа, в опытный плоскостной элемент загрузки с металлическим каркасом.

Время аэрации в контрольном аэротенке 5 ч, а в опытном за счет увеличения удельной скорости окисления, 1,9 ч.

Результаты сравнительных исследований приведены в таблице.

В графе "контроль" представлены результаты исследований по очистке сточных вод в аэротенке с известной загрузкой прототипа, в графе "опыт" с предлагаемым плоскостным элементом загрузки, содержащим металлический каркас и полученный путем пневмоэкструзии полимерный материал.

Из данных таблицы видно, что глубина очистки в опытном аэротенке на 20 ^oC 23% превышает глубину очистки по органическим соединениям /БПК, ХПК/ и в 2 раза по аммонийному азоту.

Эффективность очистки по фосфатам в контрольном аэротенке составляет 23,3% тогда как в опытном 100% Удельная скорость окисления в контрольном и опытном аэротенках составляет соответственно 17,3 и 50 мгO₂/г·ч, что дает возможность сократить время аэрации в опытном аэротенке.

В результате увеличения зольности ила за счет выпадения в осадок солей железа иловый индекс снижается с 92 до 60 мл/г, что способствует уменьшению выноса взвешенных веществ из вторичного отстойника с 10 до 7 мг/л.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными обладает следующими преимуществами: плоскостной элемент загрузки за счет металлического каркаса /решетки/ обладает высокой жесткостью, что упрощает его установку в виде отдельных модулей внутри сооружений биологической очистки.

Кроме того, металлический каркас участвует в создании биогальванического элемента на границе биопленка металлический каркас, благодаря чему увеличивается глубина очистки воды от органических соединений, полностью снимаются фосфаты, удельная скорость окисления увеличивается в 3 раза, уменьшается иловый индекс, исключается использование реагентов для удаления фосфатов из жидкости.

Формула изобретения

Плоскостной элемент загрузки для биологической очистки сточных вод, содержащий полученный путем пневмоэкструзии полимерный материал для иммобилизации микроорганизмов, отличающийся тем, что он снабжен каркасом, выполненным из металлических стержней, образующих между собой решетку, при этом полимерный материал нанесен на каркас или выполнен в виде полученных путем пневмоэкструзии листов, соединенных друг с другом через каркас термической сваркой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4