Установка очистки фекально-бытовых стоков от синтетических моющих средств

 

Изобретение предназначено для микробной очистки фекально-бытовых стоков от синтетических моющих средств. Установка содержит ловушку, песколовку, реактор с поперечными перегородками, образующими камеры. По оси реактора размещены смесительные турбины, установленные на вертикальном приводном валу, а нижняя камера сообщена с нагнетателем воздуха, с установленным между нагнетателем воздуха и камерой смесителем воздуха с кислородом и с центробежным микрофильтром, который по биомассе сообщен с динамическим дезинтегратором с патрубками, установленным по оси ротором с глухими отверстиями, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями перфорированного кольца, образующего с корпусом дезинтегратора полость, изолированную от входного и выходного патрубков, сообщенную патрубком со следующими ступенями дезинтегратора. Дезинтегратор сообщен с камерой электролиза с анодной и катодной секциями, причем анодная секция по кислороду сообщена со смесителем, установленным между нагнетателем воздуха и камерой реактора. Камеры реактора выполнены с перфорированными иммобилизационными перегородками. Установка обеспечивает повышение эффективности очистки. 1 ил.

Изобретение относится к области микробной очистки фекально-бытовых стоков (ФБС) от синтетических моющих средств (CMC) с выработкой чистящих паст, с использованием биомассы аэробов для накопления тяжелой воды (Д₂О), а дезинтеграта аэробов для создания приемственности микрофлоры при очистке фекально-бытовых стоков от синтетических моющих средств.

Известна установка очистки воды, в том числе ФБС от CMC, включающая реактор с поперечными перегородками, образующими камеры движения воды сверху вниз, а воздуха снизу вверх (патент РФ N 2091333, кл. С 02 F 3/28, 1992), недостатком которой является невысокая степень очистки из-за дефицита кислорода для разложения биологически стойких CMC, что снижает эффективность очистки.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки ФБС от CMC достигается тем, что реактор выполнен со смесительными турбинами, размещенными в камерах, смонтированных на вертикальном приводном валу, а нижняя камера сообщена с нагнетателем воздуха, с установленным между нагнетателем воздуха и камерой смесителем воздуха с кислородом и сообщена с центробежным микрофильтром (ЦМФ), который по биомассе сообщен с динамическим дезинтегратором (ДД), включающим входящий и выходящий патрубки, установленный по оси ДД ротор с глухими отверстиями, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями перфорированного кольца, образующего с корпусом ДД полость, изолированную от входного и выходного патрубков, сообщенную патрубком со следующими ступенями дезинтеграторов, а последний ДД сообщен с камерой электролиза, включающей анодную и катодную секции, причем анодная секция по кислороду сообщена со смесителем, установленным между нагнетателем воздуха и реактором, а выходной патрубок ДД сообщен с верхней камерой реактора.

CMC трудно ассимилируются водной средой, неблагоприятно воздействуют на состояние водоемов, у рыб являются причиной жаберного кровотечения и удушья. CMC усиливают токсичность и канцерогенность других загрязнений. Для микробного разложения CMC предлагается интенсивное аэрирование смесительными турбинами с вводом кислорода, получаемого электролизом при разложении тяжелой воды, причем камеры реактора снабжены перфорированными перегородками, обеспечивающими иммобилизацию микроорганизмов-деструкторов в условиях кислородного насыщения воды. Для обеспечения микроорганизмов-деструкторов биогенными веществами в ФБС добавляют дезинтеграт, содержащий микроэлементы, витамины, ферменты, нуклеиновые кислоты и биостимуляторы. Окисление CMC делает их доступными для разложения микрофлорой в реакторе в условиях автоселекции и сукцессии.

На чертеже схематически представлена установка очистки ФБС от CMC, включающая ловушку 1 и песколовку 2 для приема БФС, собственно реактор 3 с поперечными перегородками 4, образующими камеры 5, а по оси реактора 3 в камерах 5 размещены смесительные турбины 6, установленные на вертикальном приводном валу 7, а нижняя камера 5 сообщена с нагнетателем воздуха 8, с установленным между нагнетателем воздуха 8 и камерой 5 смесителем 9 воздуха с кислородом и сообщена с центробежным микрофильтром (ЦМФ) 10, который по биомассе сообщен с динамическим дезинтегратором (ДД) 11, включающим входной 12 и выходной 13 патрубки, установленный по оси ДД 11 ротор 14 с глухими отверстиями 15, взаимодействующими через кольцевой канал 16 с отверстиями 17 перфорированного кольца 18, образующего с корпусом ДД 11 полость 19, изолированную от входного 12, выходного 13 патрубков, сообщенную патрубком 20 со следующими ступенями ДД 21 и 22, а последний ДД 22 сообщен с камерой 23 электролиза, включающей анодную 24 и катодную 25 секции, причем анодная 24 секция по кислороду (О₂) сообщена со смесителем 9, установленным между нагнетателем воздуха 8 и камерой 5 реактора 3, а выходной патрубок 13 ДД 11 сообщен с верхней камерой 5 реактора 3, причем камеры 5 реактора 3 выполнены с перфорированными иммобилизационными перегородками 26.

Установка очистки ФБС от CMC работает следующим образом.

ФБС в ловушке 1 освобождаются от плавающих взвесей (щепа, синтетика и т. д. ), а в песколовке 2 отделяют песок, кости, металлические включения и т.д. ФБС в смеси с дезинтегратом из патрубка 13 ДД 11 и биомассы после ЦМФ 10 поступает в реактор 3 и в смесительной турбине 6, вращающейся на приводном валу 7, смешивается с воздухом, насыщенным кислородом (О₂). На выходе из турбины 6 образуется факел распыла, который орошает биопленку на поперечных перфорированных перегородках 26. Благодаря иммобилизации (прилипанию) микрофлоры к перегородкам 26 происходит автоселекция - выживание микроорганизмов, приспособленных к жизнедеятельности в условиях обильной пены, создаваемой CMC, а неприспособленные смываются и сдуваются факелом распыла. За счет добавки дезинтеграта из ДД 11 ФБС обогащается его биологически активными компонентами, а добавка отжатой биомассы после ЦМФ 10 обеспечивает ввод микроорганизмов-деструкторов CMC. За счет иммобилизации в биопленке на перегородках 26 создаются условия для использования микрофлорой нижележащих камер 5 продуктов жизнедеятельности (метаболитов) микрофлоры вышележащих камер 5, т.е. сукцессия. По ходу перемещения ФБС по высоте реактора 3 в каждой камере 5 образуются турбиной 6 факелы распыла с насыщением стоков кислородом, необходимым для деструкции такого экологически жесткого компонента, каким является CMC. За время перемещения стоков по высоте реактора 3 происходит деструкция CMC и очистка. В условиях обильного аэрирования аэробы накапливают в себе тяжелую (Д₂О) воду, причем коэффициент накопления K_н = 10⁷-10⁹. Содержание тяжелой воды в микроорганизмах-деструкторах составляет 0,4-0,6% от их биомассы. Вода со взвешенными в ней фрагментами биопленки и мертвыми клетками организмов-деструкторов поступает в патрубок 12 ДД 11 и проходит обработку в кольцевом канале 16. При выбросе воды в виде жидкостного поршня между днищем глухого отверстия 15 жидкостным поршнем возникает разрешение и в воде жидкостного поршня появляются пузырьки пара, которые конденсируются в кольцевом канале 16. Объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, из которого образовался конденсат, и в воде возникают пустоты. В поле центробежных сил пустоты заполняются с гидравлическими ударами, причем центрами конденсации является микрофлора и гидравлические удары разрушают оболочки клеток микрофлоры с освобождением биологически активных компонентов и тяжелой воды. Тяжелая вода имеет плотность на 10% превышающую плотность легкой воды, и она проходит через отверстия 17 перфорированного кольца 18 в полость 19. При движении воды по кольцевому каналу 16 над отверстиями 17 кольца 18 в условиях разрежения происходит образование пузырьков пара и последующая конденсация на перемычках между отверстиями 17, сопровождаемая дезинтеграцией клеток и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. При выбросе воды из глухих отверстий 15 ротора 14 скоростной напор переходит в статический, под более высоким статическим напором вода поступает в глухие отверстия 15 и ей сообщается скоростной напор. При пульсации часть энергии скоростного и статического напоров переходит в тепловую энергию, приводящую к нагреву воды. Температура кипения тяжелой воды 101,42^oC и она труднее испаряется и лучше конденсируется в сравнении с легкой водой, следовательно, наряду с динамической дезинтеграцией происходит тепловая, с отводом тяжелой воды в полость 19, а ее выходу в кольцевой канал 16 препятствует вязкость тяжелой воды, на 23% превышающая вязкость легкой, и центробежный потенциал тяжелой воды. Смесь ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды из полости 19 по патрубку 20 поступает в следующие ступени ДД 21 и 22. Количество ступеней ДД подбирают из условия доведения концентрации тяжелой воды до концентрации 90-95% для последующего ее разложения электролизом на дейтерий (Д₂), используемый в термоядерном реакторе (на чертеже не показан), причем энергия термоядерного распада 1 кг дейтерия эквивалентна сжиганию 10000 т угля (100 ж.д. вагонов грузоподъемностью 100 т каждый - эшелон топлива). Кислород (О₂) из анодной секции 24 камеры электролиза отводят в смеситель 9 нагнетателя воздуха 8. Смесь воздуха с кислородом перемещается снизу вверх по высоте реактора 3, причем в каждой камере 5 турбиной 6 она входит в контакт со стоками и факел распыла аэрирует ФБС. Воду после микробного разложения CMC отводят в ЦМФ 10 для отжатия биомассы. Часть ее возвращают на вход в реактор 3 в качестве "затравки" для разложения CMC микроорганизмами-деструкторами, а избыточную биомассу используют в качестве чистящей пасты (ЧП). Вода после ЦМФ по ПДК допустима для сброса в водоемы.

Совмещение очистки ФБС от CMC с выработкой дейтерия - основы атомной энергетики XXI века, повышает рентабельность эксплуатации очистных сооружений с оздоровлением экологической обстановки вокруг населенных пунктов. Микробная очистка становится актуальной в связи с возрастающим потреблением CMC в бытовых и технических целях и может явиться основанием для безотходного водопользования.

Формула изобретения

Установка очистки фекально-бытовых стоков от синтетических моющих средств, включающая ловушку, песколовку для приема фекально-бытовых стоков, собственно реактор с поперечными перегородками, образующими камеры, отличающаяся тем, что по оси реактора размещены смесительные турбины, установленные на вертикальном приводном валу, а нижняя камера сообщена с нагнетателем воздуха, с установленным между нагнетателем воздуха и камерой смесителем воздуха с кислородом и сообщена с центробежным микрофильтром, который по биомассе сообщен с динамическим дезинтегратором, включающим входной и выходной патрубки, установленный по оси динамического дезинтегратора ротор с глухими отверстиями, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями перфорированного кольца, образующего с корпусом динамического дезинтегратора полость, изолированную от входного и выходного патрубков, сообщенную патрубком со следующими ступенями динамических дезинтеграторов, а последний динамический дезинтегратор сообщен с камерой электролиза, включающий анодную и катодную секции, причем анодная секция по кислороду сообщена со смесителем, установленным между нагнетателем воздуха и камерой реактора, выходной патрубок динамического дезинтегратора сообщен с камерой реактора, причем камеры реактора выполнены с перфорированными иммобилизационными перегородками.

РИСУНКИ

Рисунок 1