Устройство для биологической очистки сточных вод

 

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано для очистки городских, промышленных и сельскохозяйственных сточных вод. Устройство содержит цилиндрический корпус биофильтра, заполненный гранулированной загрузкой, узел пневматической аэрации, смесительную камеру, фазоразделительную секцию, направляющую трубу, штыри, узел пневматической аэрации содержит внешнее и внутреннее кольца, на внешнем кольце расположены расширяющиеся насадки с малым факелом потока воздуха, а на внутреннем кольце предусмотрены расширяющиеся насадки с большим факелом потока воздуха, причем насадки имеют внутренние криволинейные винтообразные канавки, а штыри выполнены в виде изогнутой лопасти, имеет в смесительной камере на узле пневматической аэрации пульсатор из биметаллических пластин дважды изогнутой формы количеством не менее четырех, свободно насаженных на горизонтальную ось, а на внутренней поверхности направляющей трубы установлены циклоидальные направляющие. Технический результат: повышение эффективности биологической очистки сточных вод. 4 ил.

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано для очистки городских, промышленных и сельскохозяйственных сточных вод.

Известно устройство для биологической очистки сточных вод (см. а.с. SU 1368268 МКИ С 02 F 3/08, Бюл. 3, 1988), содержащее цилиндрический корпус биофильтра, заполненный гранулированной загрузкой с плотностью меньше единицы, узел пневматической аэрации, трубы подвода и отвода воды, устройство снабжено двумя перегородками, из которых одна размещена горизонтально в нижней части корпуса и образует с его днищем смесительную камеру, другая выполнена в виде обратного конуса с центральным патрубком, расположенным в верхней части корпуса и образует фазоразделительную секцию, при этом отверстия в перегородке смещены к стенкам корпуса, устройство также снабжено направляющей трубой, установленной на вертикальной оси корпуса с возможностью вращения ее вокруг оси, с запорным стаканом, прикрепленным к ее верхней части, а также штырями, взрыхляющими загрузку, а в нижней части трубы выполнены окна, имеющие расположенные над ними козырьки, верхняя кромка патрубка и верхняя перегородка установлены на одном уровне с верхней кромкой направляющей трубы, а штыри над нижней перегородкой выполнены в виде щетки.

Недостатком данного устройства для биологической очистки сточных вод является недостаточная равномерность распределения в загрузке воздуха и неэффективность созревания биопленки во всем объеме загрузки и низкая биологическая очистка сточных вод.

Известно устройство для биологической очистки сточных вод (см. патент РФ 2157346 МПК 7 С 02 F 3/08, Бюл. 28, 2000), содержащее цилиндрический корпус биофильтра, заполненный гранулированной загрузкой с плотностью меньше единицы, узел пневматической аэрации, трубы подвода и отвода воды, и снабженное двумя перегородками, из которых одна размещена горизонтально в нижней части корпуса и образует с его днищем смесительную камеру, а другая выполнена в виде обратного конуса с центральным патрубком, расположенным в верхней части корпуса, и образует фазоразделительную секцию, при этом отверстия в перегородке смещены к стенкам корпуса, устройство также снабжено направляющей трубой, установленной на вертикальной оси корпуса с возможностью вращения вокруг оси, с запорным стаканом, прикрепленным к ее верхней части, а также штырями, взрыхляющими загрузку, в нижней части трубы выполнены окна, имеющие расположенные над ними козырьками, верхняя кромка патрубка и верхняя перегородка установлены на одном уровне с верхней кромкой направляющей трубы, а штыри над нижней перегородкой выполнены в виде щетки, узел пневматической аэрации содержит внешнее и внутреннее кольца, соединенные с трубой узла пневматической аэрации распределительной линией, на внешнем кольце расположены расширяющиеся насадки с малым факелом потока воздуха, а на внутреннем кольце предусмотрены расширяющиеся насадки с большим факелом потока воздуха, причем насадки имеют внутренние криволинейные винтообразные канавки, а штыри выполнены в виде изогнутой лопасти.

Недостатком данного устройства для биологической очистки сточных вод является недостаточно высокая эффективность очистки сточных вод из-за неполного смешения сжатого воздуха с обрабатываемой водой и осадком.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности биологической очистки сточных вод путем установки в смесительной камере на узле пневматической аэрации пульсатора из биметаллических пластин дважды изогнутой формы количеством не менее четырех, свободно насаженных на горизонтальную ось, а на внутренней поверхности направляющей трубы циклоидальных направляющих.

Технический результат достигается тем, что устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее цилиндрический корпус биофильтра, заполненный гранулированной загрузкой с плотностью меньше единицы, узел пневматической аэрации, трубы подвода и отвода воды, и снабженное двумя перегородками, из которых одна размещена горизонтально в нижней части корпуса и образует с его днищем смесительную камеру, а другая выполнена в виде обратного конуса с центральным патрубком, расположенным в верхней части корпуса, и образует фазоразделительную секцию, при этом отверстия в перегородке смещены к стенкам корпуса, устройство также снабжено направляющей трубой, установленной на вертикальной оси корпуса с возможностью вращения вокруг оси, с запорным стаканом, прикрепленным к ее верхней части, а также штырями, взрыхляющими загрузку, в нижней части трубы выполнены окна, имеющие расположенные над ними козырьками, верхняя кромка патрубка и верхняя перегородка установлены на одном уровне с верхней кромкой направляющей трубы, а штыри над нижней перегородкой выполнены в виде щетки, узел пневматической аэрации содержит внешнее и внутреннее кольца, соединенные с трубой узла пневматической аэрации распределительной линией, на внешнем кольце расположены расширяющиеся насадки с малым факелом потока воздуха, а на внутреннем кольце предусмотрены расширяющиеся насадки с большим факелом потока воздуха, причем насадки имеют внутренние криволинейные винтообразные канавки, а штыри выполнены в виде изогнутой лопасти, имеет в смесительной камере на узле пневматической аэрации пульсатор из биметаллических пластин дважды изогнутой формы количеством не менее четырех, свободно насаженных на горизонтальную ось, а на внутренней поверхности направляющей трубы установлены циклоидальные направляющие.

На фиг. 1 приведена схема устройства для биологической очистки сточных вод; на фиг.2 - размещение насадок на кольцах; на фиг.3 - развертка внутренней поверхности расширяющихся насадок с криволинейными винтообразными канавками; на фиг.4 - схема пульсатора из биметаллических пластин дважды изогнутой формы.

Устройство для биологической очистки сточных вод содержит цилиндрический корпус 1, который разделен прикрепленными к нему нижней 2 горизонтальной и верхней 3 (в виде обратного конуса) перфорированными перегородками на разъемные смесительную камеру 4, камеру 5 с гранулированной загрузкой и фазоразделительную секцию 6. В центре устройства имеется вертикальная направляющая труба 7, соединенная в верхней части с валом 8 вращения, через которую осуществляется отвод биопленки из фазоразделительной секции 6 в нижнюю часть направляющей трубы 7, для сообщения со смесительной камерой 4 предусмотрено окно 9 с направляющими козырьками 10 над ними. На верхнем конце направляющей трубы 7 свободно патрубком 11 насажена верхняя перфорированная перегородка 3, отверстия 12 которой смещены к стенке корпуса 1. Цилиндрический корпус 1 биофильтра заполнен загрузкой 13 в виде гранулированного синтетического материала. На направляющей трубе 7 имеются штыри 14, которые взрыхляют гранулированную загрузку 13. Штыри 15 выполнены в виде щетки и служат также для чистки нижней горизонтальной перфорированной перегородки 2. Верхняя часть направляющей трубы 7 коаксиально расположена в трубе 16, которая крепится к направляющей трубе 7 ниже патрубка 11. Верхняя кромка патрубка 11 верхней перфорированной перегородки 3 расположена вровень с верхней частью направляющей трубы 7. Устройство снабжено трубой 17 для подачи исходной воды, трубой 18 для отвода очищенной воды, трубой 19 с узлом 20 пневматической аэрации, расположенными на уровне низа смесительной камеры 4 для подачи воздуха. К верхней части направляющей трубы 7 посажен запорный стакан 21. Узел 20 пневматической аэрации содержит внешнее 22 и внутреннее 23 кольца, соединенные с трубой 19 с помощью распределительной линии 24. На внешнем кольце 22 расположены расширяющиеся насадки 25 с малым факелом потока воздуха, а на внутреннем крыльце 23 с большим факелом потока воздуха предусмотрены расширяющиеся насадки 26. Расширяющиеся насадки 25 и 26 имеют внутренние криволинейные винтообразные канавки 27. В верхней части направляющей трубы 7 предусмотрен клапан 28. В смесительной камере 4 на узле 20 пневматической аэрации предусмотрен пульсатор 29 из биметаллических пластин 30, 31, 32 и 33 дважды изогнутой формы количеством не менее четырех, свободно насаженных на горизонтальную ось 34. На внутренней поверхности направляющей трубы 7 установлены циклоидальные направляющие 35 в виде спирали по ее высоте.

Устройство для биологической очистки сточных вод работает следующим образом.

Сточная вода поступает по трубе 17 в смесительную камеру 4 и через перфорированную перегородку 2 поднимается в аэрационную камеру 5 с гранулированной загрузкой 13. Прошедшая гранулированную загрузку 13 вода и смытые с ее поверхности частицы биопленки, через конусную перфорированную перегородку 3 попадает в фазоразделительную секцию 6, где осуществляется разделение биопленки и очищенной воды. Отстоенная жидкость по трубе 18 отводится на дальнейшую обработку, а осадок по наклонным стенкам конической перфорированной перегородки 3 сползает в направляющую трубу 7 и через окна 9 поступает в смесительную камеру 4, перемешиваясь с воздухом, поступающим от узла 20 пневматической аэрации с очищаемой сточной водой. Сжатый воздух по узлу 20 пневматической аэрации попадает в пульсатор 29 из биметаллических пластин 30, 31, 32 и 33 дважды изогнутой формы количеством не менее четырех, свободно насаженный на горизонтальную ось 34, которые пульсируют за счет разницы температур между теплого сжатого компрессором воздуха и холодной поступающей на обработку воды, во внешнее 22 и внутреннее 23 кольца, соединенные распределительной линией 24, и выходит через расширяющиеся насадки 25 с малым факелом потока воздуха и расширяющиеся насадки 26 с большим факелом потока воздуха, в которых он закручивается во внутренних криволинейных винтообразных канавках 27 и смешивается с исходной жидкостью и осадком, образуя глубоко диспергированную эмульсию в смесительной камере 4, которая через перфорированную перегородку 2 попадает в гранулированную загрузку 13 с учетом волнового движения и подъемной своей силы (эффекта эрлифта). При этом гранулированная загрузка 13 активно обогащается воздухом и соответственно усиливается процесс образования биопленки и биологической очистки сточных вод. Расширяющиеся насадки 25 и 26 в плане расположены по периметру таким образом, что позволяет потоку воздуха проходить через перфорированнную перегородку 2 селективно. Высота факела потока воздуха увязана с гидравлическим сопротивлением гранулированной загрузки 13 с учетом наличия в ней пор, величина которых у периферии меньше, чем в центре из-за истирания гранул и наличия центробежных сил. Штыри 14, выполненные в виде изогнутой лопасти, усиливают контакт поднимающейся вверх по загрузке 13 эмульсии в закрученном и пульсирующем виде и происходит воздействие на частицы гранулированной загрузки 13 механических, аэрогидродинамических и вибрационных сил при промывке гранулированной загрузки 13 путем тщательного истирания частиц. В верхней части направляющей трубы 7 предусмотрен клапан 28, который открывается при достижении плотности осадка больше плотности жидкой фазы и закрывается при давлении жидкости в центральной трубе 7 больше давления в цилиндрическом корпусе 1. При прохождении осадка по направляющей трубе 7 он закручивается в циклоидальных направляющих 35, которые расположены спирально на ее внутренней поверхности. При своем спользании вниз по направляющей трубе 7 осадок имеет минимальные энергетические затраты за счет формы спирали и выходит через окна 9 в смесительную камеру 4 в закрученном виде, что интенсифицирует процессы смешения его с жидкостью и воздухом, что в дальнейшем способствует интенсивному образованию биопленки на зернах загрузки 13 и повышается эффективность биологической очистки сточных вод.

Один-два раза в сутки направляющую трубу 7 с закрепленными на ней штырями 14 приводят во вращение и частицы гранулированной загрузки 13 при взрыхлении оттираются, а освобожденная биопленка через фазоразделительную секцию 6 и направляющую трубу 7 возвращается в смесительную камеру 4, взаимодействуя при этом с циклоидальными направляющими. В результате периодического взрыхления гранулированной загрузки 13 исключается залеживание и образование застойных зон, обеспечивается сохранение большой части количества биопленки на частицах гранулированной загрузки 13.

Предлагаемое устройство для биологической очистки сточных вод обеспечивает равномерное распределение сжатого воздуха в гранулированной загрузке, создание глубоко диспергированной эмульсии, интенсивное окисление органических загрязнений за счет использования эффекта закрутки и пульсации, что повышает эффективность биологической очистки сточных вод и гидравлические характеристики устройства.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в комплексном использовании эффекта закрутки потоков в устройстве при помощи винтообразных канавок и циклоидальных направляющих и пульсации при помощи биметаллических пластин для создания глубоко диспергированной эмульсии исходной жидкостии, воздуха и осадка, способствующей повышению эффективности биологической очистки сточных вод.

Формула изобретения

Устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее цилиндрический корпус биофильтра, заполненный гранулированной загрузкой с плотностью меньше единицы, узел пневматической аэрации, трубы подвода и отвода воды, и снабженное двумя перегородками, из которых одна размещена горизонтально в нижней части корпуса и образует с его днищем смесительную камеру, а другая выполнена в виде обратного конуса с центральным патрубком, расположенным в верхней части корпуса, и образует фазоразделительную секцию, при этом отверстия в перегородке смещены к стенкам корпуса, устройство также снабжено направляющей трубой, установленной на вертикальной оси корпуса с возможностью вращения вокруг оси, с запорным стаканом, прикрепленным к ее верхней части, а также штырями, взрыхляющими загрузку, в нижней части трубы выполнены окна, имеющие расположенные над ними козырьки, верхняя кромка патрубка и верхняя перегородка установлены на одном уровне с верхней кромкой направляющей трубы, а штыри над нижней перегородкой выполнены в виде щетки, узел пневматической аэрации содержит внешнее и внутреннее кольца, соединенные с трубой узла пневматической аэрации распределительной линией, на внешнем кольце расположены расширяющиеся насадки с малым факелом потока воздуха, а на внутреннем кольце предусмотрены расширяющиеся насадки с большим факелом потока воздуха, причем насадки имеют внутренние криволинейные винтообразные канавки, а штыри выполнены в виде изогнутой лопасти, отличающееся тем, что в смесительной камере на узле пневматической аэрации предусмотрен пульсатор из биметаллических пластин дважды изогнутой формы, количеством не менее четырех, свободно насаженных на горизонтальную ось, а на внутренней поверхности направляющей трубы установлены циклоидальные направляющие.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4