Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод



Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод
Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод
Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод
Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод
Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод
Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод
Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод
Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод
Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод

 


Владельцы патента RU 2430020:

ВЕОЛИЯ УОТЕР СОЛЬЮШНЗ ЭНД ТЕКНОЛОДЖИЗ СЕППОРТ (FR)

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод. Исходные сточные воды 1 подают в кондиционирующий резервуар 2. Поток повторно используемой воды, очищенной анаэробным образом, самотеком поступает через линию 10 в кондиционирующий резервуар 2. Из кондиционирующего резервуара 2 образованную смесь сточных вод перекачивают насосом 3 в основание реактора 5 с восходящим потоком через впускные распределительные системы 6. Вода протекает в верхнем направлении через плотный анаэробный иловый слой. Вследствие анаэробного разложения загрязняющих веществ в сточных водах образуется биогаз и смесь твердой фазы, жидкости и газа. Образованную смесь вводят в трехфазный сепаратор 8. Газ удаляют посредством наклонных перегородок 12 через линию 7. Очищенные сточные воды выводят через линию 9. Изобретение позволяет улучшить анаэробную обработку сточных вод. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Данное изобретение относится к области биологической очистки сточных вод и более конкретно к использованию систем с иловым слоем при анаэробной очистке сточных вод.

При биологической обработке сточных вод используется активная биомасса (бактерии) для преобразования загрязняющих веществ (органических веществ) в безвредные компоненты.

По существу имеется два типа бактерий, которые могут выполнять такую обработку. Для так называемой анаэробной обработки (без кислорода) консорции анаэробных бактерий преобразуют загрязняющие вещества в основном в биогаз.

При аэробной обработке количество загрязняющих веществ уменьшается при аэробных (с кислородом) условиях при образовании значительного количества новых бактерий/биомассы (избыточного активного ила), что требует последующего отделения от обработанных сточных вод и отдельной обработки образованных бактерий/биомассы.

В системах реакторов с анаэробным иловым слоем используются анаэробные бактерии для преобразования загрязняющих веществ в сточных водах в биогаз. Размножение этих анаэробных бактерий в основном происходит в виде агрегатов, часто называемых гранулированной биомассой. Данные системы часто характеризуются низким объемом образования биомассы (обычно 2-4% от преобразованных веществ, вызывающих истощение растворенного кислорода (COD)) как результат низкого размножения анаэробных бактерий, включенных в процесс очистки.

Это, с одной стороны, является значительным преимуществом, поскольку избыточная биомасса, образованная в системах обработки сточных вод, должна быть удалена в качестве твердотельных отходов, при существенных затратах, однако, с другой стороны, увеличивает важность удержания/сохранения достаточного количества биологически активного ила в системе (реакторе) для обработки сточных вод.

Удержание биомассы в реакторах для анаэробной обработки может быть выполнено разными способами. Иммобилизация биомассы на неподвижном или подвижном носителе является одним из способов обеспечения разных величин времени удержания жидкости и времени удержания биомассы.

Лучшим и предпочтительным способом, однако, является использование в основном гранулированной биомассы, как это используется в реакторах UASB, EGSB и IC.

На сегодняшний день более 85% новых промышленных систем высокопроизводительной анаэробной обработки базируются на методиках с анаэробным иловым слоем (Frankin R.J. (2001). Full scale experiences with anaerobic treatment of industrial wastewater. Wat Sci. Tech., 44(8), 1-6).

Способ очистки обычно включает использование системы, в которой исходные сточные воды вводят в донную часть реактора с восходящим потоком, содержащего биомассу, диспергированную в (частично очищенных) сточных водах. В процессе анаэробной очистки образуется биогаз, и смесь жидкости (воды), твердотельных частиц (биомассы) и газа протекает вверх в таком реакторе. Перед выпуском очищенных сточных вод должно быть выполнено разделение фаз газ-жидкость-твердая фаза.

Типичная система для такого процесса базируется на кондиционирующем резервуаре, в который поступают исходные сточные воды. Поток повторно используемой воды, очищенной анаэробным образом, из реактора также поступает (обычно самотеком) в кондиционирующий резервуар. Из кондиционирующего резервуара смесь вводится в основание реактора с восходящим потоком через специально выполненную впускную распределительную систему. Затем вода протекает в верхнем направлении через плотный анаэробный иловый слой. Растворимые вещества, вызывающие истощение растворенного кислорода (COD), легко преобразуются в биогаз, который обогащен метаном, и устанавливается восходящий циркуляционный поток воды и газа вместе с илом. Секции специально выполненного трехфазного сепаратора в верхней части реактора прежде всего обеспечивают эффективную дегазацию. Затем смесь твердой фазы и жидкости вводится в корпус трехфазного сепаратора, и частицы твердой фазы, с которых удалены приставшие к ним газовые пузырьки, опускаются на дно трехфазного сепаратора и возвращаются в реактор.

В реакторах с иловым слоем биомасса удерживается посредством хорошей осаждаемости такой биомассы и использования трехфазного сепаратора или трехфазных сепараторов, установленных в реакторе, которые могут эффективным образом отделять (от обработанных сточных вод и образованного биогаза) и удерживать такую биомассу в реакторе.

Задачей данного изобретения является предоставление улучшенного способа анаэробной обработки сточных вод, основанной на технологии с использованием илового слоя.

Данная задача достигается использованием способа и реактора для анаэробной обработки сточных вод с одним или несколькими из представленных ниже отличительных признаков такой улучшенной системы; эти отличительные признаки включают:

улучшенные удержание ила и эксплуатационные качества посредством использования

улучшенного способа повторного использования воды, очищенной анаэробным образом,

улучшенного трехфазного сепаратора или трехфазных сепараторов с:

наклонными пластинами, трубами или другими внутренними компонентами, установленными в корпусе трехфазного сепаратора для увеличения эффективной поверхности осаждения,

средствами для очистки трехфазного сепаратора или трехфазных сепараторов и их внутренних компонентов в ходе протекания процесса,

несколькими пластинчатыми перегородками для отделения газа с нижней стороны трехфазного сепаратора или трехфазных сепараторов для увеличения эффективности отделения газа,

улучшенной одной или нескольких впускных распределительных систем.

Первая особенность данного изобретения состоит в улучшенной системе повторного использования воды, очищенной анаэробным образом. Повторное использование части воды, очищенной анаэробным образом, полезно для стабильного протекания процесса с анаэробным иловым слоем, и стабильного функционирования реактора или устройства для проведения такого процесса. Это обеспечивает стабильные гидравлические условия, повторное использование щелочных и питательных веществ и разбавление исходных подаваемых/сточных вод (для предотвращения создания токсичных условий и/или локального чрезмерного содержания веществ. В применяемых в настоящее время способах, реакторах или устройствах с использованием анаэробного илового слоя обычной практикой является повторное использование (части) воды, очищенной анаэробным образом, (самотеком) возвращаемой в кондиционирующий резервуар, после того как она полностью прошла через трехфазный сепаратор или трехфазные сепараторы. Это приводит к избыточной нагрузке на поверхность (выраженной как м3 воды/м2 поверхности трехфазного сепаратора · час) трехфазного сепаратора или трехфазных сепараторов, при определении нагрузки на поверхность как величины, полученной делением полного расхода исходной воды, подаваемой в реактор (= расход фактических исходных сточных вод + расход повторно используемой воды), на имеющуюся в распоряжении площадь поверхности трехфазного(ых) сепаратора(ов).

Данное изобретение в этом первом варианте осуществления определяется как способ анаэробной очистки сточных вод при использовании системы илового слоя, при котором подают сточные воды и повторно используемую воду в нижнюю часть реактора с восходящим потоком, содержащего в основном гранулированную биомассу, с соответствующим образованием биогаза при такой обработке, пропускают образованную смесь газ/жидкость/твердую фазу в верхнем направлении, отделяют газ и твердую фазу от жидкости в трехфазном сепараторе и получают тем самым воду, очищенную анаэробным образом, которая выводится из верхней части сепаратора, улучшение способа включает отбор повторно используемой воды отдельно от удаляемой очищенной воды после отделения газа от жидкости, либо из верхней части реактора с внешней стороны трехфазного сепаратора, либо из трехфазного сепаратора.

Элемент новизны данного изобретения заключается в том, что повторно используемую воду, очищенную анаэробным образом, отбирают не от воды, выпускаемой из трехфазного сепаратора, а из верхней части реактора с внешней стороны трехфазного сепаратора, из специальной секции трехфазного(ых) сепаратора(ов) или предпочтительно из донной части трехфазного(ых) сепаратора(ов), где биогаз уже отделен и собраны осажденные твердотельные частицы (из корпуса трехфазного сепаратора).

В другом варианте осуществления данное изобретение относится к реактору с восходящим потоком, который применим в способе по данному изобретению, данный реактор с восходящим потоком содержит реакторный бак, имеющий объединенный с ним, по меньшей мере, один трехфазный сепаратор для разделения газа, твердой фазы и жидкости, при этом, по меньшей мере, один трехфазный сепаратор находится в верхней части указанного реактора, впускное распределительное средство для введения потока сточных вод в реактор, указанное впускное распределительное средство находится в нижней части реактора, средство для удаления очищенной воды, которое удаляет воду, очищенную анаэробным образом, из сепаратора, средство для отбора повторно используемой воды, которое отбирает поток повторно используемой воды из реактора, данное средство отделено от средства для удаления очищенной воды, при этом средство для отбора повторно используемой воды выполнено таким образом, что отбирает воду из трехфазного сепаратора или из верхней части реактора с внешней стороны трехфазного сепаратора после отделения газа от жидкости.

Имеются различные способы, посредством которых повторно используемая вода может быть отобрана из верхней части реактора или из трехфазного сепаратора. В первом варианте осуществления повторно используемая вода отбирается из сепаратора в месте, в котором газ уже отделен. Предпочтительно отбор выполняется из донной части сепаратора, непосредственно над пластинами, отклоняющими газ. При этом всегда, однако, важно, чтобы газ был отделен от жидкой фазы перед отбором повторно используемой жидкости.

В другом варианте осуществления повторно используемая жидкость отбирается из верхней части реактора, с внешней стороны сепаратора, т.е. из смеси твердой фазы-газа-жидкой фазы. В этом варианте осуществления также возможно расположение места отбора повторно используемой жидкости после приспособления, отклоняющего газ, такого как наклонная пластина, посредством чего обеспечивается некоторое отделение газа из смеси твердой фазы-газа-жидкой фазы.

В еще одном варианте осуществления также возможно специальное использование одного или нескольких трехфазных сепараторов (при условии наличия более чем одного сепаратора) или части трехфазного(ых) сепаратора(ов) для отбора повторно используемой жидкости, в то время как остальной(ые) сепаратор(ы) или части трехфазного(ых) сепаратора(ов) используются только лишь в качестве сепаратора(ов) для выпуска очищенных сточных вод.

Количество повторно используемой воды (по объему) обычно будет находиться между >0 и 95% суммарного количества повторно используемой воды и выпускаемой воды, очищенной анаэробным образом. Соответственно количество выпускаемой воды, очищенной анаэробным образом, будет находиться между 5 и <100% от указанного суммарного количества.

В результате полезная нагрузка на поверхность (м32·ч) трехфазного сепаратора так низка, насколько это возможно, и прямо пропорциональна фактическому расходу исходных сточных вод.

Важным преимуществом данного изобретения является возможность либо проектирования трехфазных сепараторов меньшего размера, что позволило бы снизить инвестиционные расходы, либо реализации более высоких эксплуатационных характеристик трехфазного сепаратора вследствие более низкой гидравлической нагрузки на него.

Довольно часто реактор содержит несколько трехфазных сепараторов. В таком случае важно иметь эффективное и равное количество повторно используемой части жидкости, очищенной анаэробным образом, от каждого трехфазного сепаратора и по длине/поверхности каждого трехфазного сепаратора.

В другом варианте осуществления данного изобретения это достигается использованием для отбора повторно используемой жидкости системы для регулирования расхода между минимальной и максимальной величинами.

Автоматические перекрывающие клапаны при этом установлены на линиях/трубах для возврата повторно используемой жидкости от каждого трехфазного сепаратора. В этом случае полное или частичное количество повторно используемой жидкости может быть отобрано от каждого трехфазного сепаратора или трубы по отдельности. Другими словами, в этом варианте осуществления поток повторно используемой жидкости от каждого трехфазного сепаратора регулируется данными клапанами, посредством которых определяется распределение количества повторно используемой жидкости от каждого трехфазного сепаратора.

В первом варианте осуществления каждый трехфазный сепаратор содержит на дне трубу для отбора повторно используемой жидкости, очищенной анаэробным образом, с несколькими отверстиями/щелями (расположенными внутри трехфазного сепаратора) вдоль ее длины.

Каждая труба вытянута через стенки соответственно трехфазного сепаратора и реакторного бака и содержит перекрывающий автоматический клапан (с внешней стороны реактора) непосредственно перед соединением всех труб с коллектором.

Этот коллектор объединяет потоки повторно используемой жидкости, очищенной анаэробным образом, от каждого трехфазного сепаратора и выпускает объединенный поток в кондиционирующий резервуар. Это может быть также пояснено следующим примером.

Расчетный расход исходных сточных вод 100 м3/ч.

Фактический расход сточных вод 60 м3/ч.

Расход воды, подаваемой в реактор, составляет 150 м3/ч, так что 50 м3/ч жидкости, очищенной анаэробным образом, используется повторно в расчетном режиме.

Эффективная поверхность трехфазного сепаратора 15 м2.

Реактор имеет 3 трехфазных сепаратора равной длины.

Для известного уровня техники полезная нагрузка на поверхность трехфазного сепаратора, как для проектного решения, так и фактически, составляет 150/15=10 м32·ч. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения с улучшенным отбором повторно используемой жидкости полезная нагрузка на поверхность трехфазного сепаратора составляет 100/15=6,67 м32·ч в расчетном режиме и лишь 60/15=4 м32·ч в условиях фактического функционирования.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления перекрывающие клапаны в линии для отбора повторно используемой жидкости имеют, например, следующую последовательность функционирования.

В любой момент времени 2 клапана закрыты и 1 клапан открыт.

Каждые 5 минут происходит переключение: один из закрытых клапанов открывается, и в то же время открытый клапан закрывается.

Таким образом, в любой момент времени полный поток повторно используемой жидкости отбирается из одного из трех трехфазных сепараторов с расходом 50 м3/ч в расчетном режиме и максимальным расходом 150 м3/ч в случае отсутствия потока исходных сточных вод.

Результатом такого регулирования потоков во времени является:

более равномерная рециркуляция повторно используемой жидкости от каждого трехфазного сепаратора и на протяжении длины каждого трехфазного сепаратора,

автоматическая очистка трехфазного сепаратора со снижением риска засорения.

Другим отличительным признаком трехфазного сепаратора по данному изобретению является то, что в корпусе трехфазного сепаратора установлены наклонные пластины, трубы или другие наклонные внутренние компоненты для увеличения эффективной поверхности осаждения без изменения объема.

Внутренние компоненты позиционированы под углом, составляющим обычно от 50 до 70°, для обеспечения осаждения под действием силы тяжести собранных твердотельных частиц и свободного пространства между пластинами в трубах или между внутренними компонентами составляют обычно, по меньшей мере, 50 мм для предотвращения засорения. Это может быть также пояснено следующим примером.

Расчетный расход исходных сточных вод 100 м3/ч.

Фактический расход сточных вод 60 м3/ч.

Расход воды, подаваемой в реактор, составляет 150 м3/ч, так что 50 м3/ч жидкости, очищенной анаэробным образом, используется повторно в расчетном режиме.

Реактор имеет три трехфазных сепаратора одинаковой длины с эффективной поверхностью осаждения 5 м2 каждый без дополнительных внутренних компонентов и эффективной поверхностью осаждения 25 м2, образуемой в результате использования группы наклонных труб в количестве ~100 диаметром 150 мм каждая, данные трубы позиционированы под углом 60° в корпусе трехфазного сепаратора.

Полезная нагрузка на поверхность трехфазного сепаратора, как для проектного решения, так и фактически, составляет 100/15=6,67 м32·ч в обычной системе. В соответствии с данным изобретением полезная нагрузка на поверхность трехфазного сепаратора составляет 100/75=1,13 м32·ч для проектного решения и лишь 60/75=0,8 м32·ч при фактических условиях функционирования.

Это является значительным преимуществом как в отношении более высокой эффективности процесса (улучшенного контроля запаса ила, более высоких эксплуатационных качеств и улучшенных уровней выбросов), так и для обеспечения более низких общих инвестиционных затрат.

Для реализации одной и той же нагрузки на поверхность требуется меньше трехфазных сепараторов (поверхности).

Кроме того, комбинация дополнительной поверхности осаждения и новых средств для повторного использования жидкости, очищенной анаэробным образом, имеет результатом более эффективное отделение осажденных твердотельных частиц на дне трехфазного сепаратора. Это также снижает риск засорения.

В случае сепаратора или его части, специально предназначенных для повторно используемой воды, возможно использование других видов внутренних компонентов в данном сепараторе или его части, чем в сепараторах для выпуска очищенных сточных вод, или же вообще отсутствие внутренних компонентов в данном сепараторе или его части.

Данное средство для очистки анаэробным образом сточных вод предоставляет также возможность очистки трехфазного(ых) сепаратора(ов) и его(их) внутренних компонентов в процессе эксплуатации посредством подачи обратного потока воды или (био)газа, нагнетаемых через ту же самую выводную трубу и отверстия или щели.

Это особенно важно, когда реактор функционирует при давлении биогаза (полностью закрыт), поскольку при таких условиях очень неудобно открывать реактор для проверки или очистки.

Трехфазный(е) сепаратор(ы) в соответствии с данным изобретением может(могут) иметь несколько (от 2 до 10) отклоняющих перегородок для отделения биогаза, аналогичных тем, что используются в трехфазных сепараторах Biothane UASB и Biobed. Осажденные твердотельные частицы из трехфазного сепаратора будут возвращаться непосредственно в реактор в результате циркуляционного потока, обусловленного разностью в весе (наведенного потока).

Другой важный предпочтительный отличительный признак, относящийся к новому способу и реактору с анаэробным иловым слоем по данному изобретению, связан с улучшением смешивания и распределения сточных вод, подлежащих обработке, со всей имеющейся биомассой.

Обычно впускная распределительная система содержит одно сопло на 1-4 м2 поверхности реактора и имеет четное число сопел, равномерно распределенных по поверхности реактора при использовании ветвей с несколькими соплами на одной ветви.

Специфическим отличительным признаком этого варианта осуществления данного изобретения является то, что изготавливается с несколькими впускными распределительными системами, расположенными на разной его высоте.

Это не только предоставляет улучшенное распределение и смешивание потока воды, подаваемой в реактор, с имеющейся в наличии биомассой, но также очень эффективно разрушает застойные слои ила и предотвращает образование полостей, заполненных биогазом, которые могут приводить к нерегулярным и нежелательным выпускам образуемого биогаза из реактора.

Предпочтительно реактор имеет, по меньшей мере, одну, более предпочтительно от 2 до 5 независимо функционирующих впускных распределительных систем. Эти системы расположены в разных плоскостях по высоте реактора. Как правило, первая система расположена вблизи дна реактора. Другие впускные распределительные системы расположены над первой системой в местах между уровнями, соответствующими 15 и 55% от высоты реактора.

В типичной конфигурации одна система расположена на дне реактора, а другие системы расположены на высоте соответственно 2, 4 и 6 м от дна.

Впускная распределительная система может быть выполнена в виде системы для регулирования расхода между минимальной и максимальной величинами с предпочтительно горизонтальным выпуском для улучшения смешивания и разрушения илового слоя (для предотвращения захвата биогаза). Обычно 0-40% потока направляется в одну половину сопел и соответственно 60-100% в другую половину. Предпочтительное переключение от минимума до максимума осуществляется каждые 1-5 минут.

В настройках при использовании двух впускных распределительных систем обычно от 20 до 80% потока направляется в придонную впускную распределительную систему и соответственно от 80 до 20% потока во впускную распределительную систему на более высоком уровне.

В случае использования более двух впускных распределительных систем распределение поступающей жидкости между системами следующее: 20-80% потока направляется в придонную впускную распределительную систему и остаток, т.е. 80-20% потока распределяется равномерно между остальными впускными распределительными системами на более высоких уровнях.

Этот вариант осуществления поясняется следующим примером.

Расчетный расход исходных сточных вод 100 м3/ч.

Фактический расход сточных вод 60 м3/ч.

Расход воды, подаваемой в реактор, составляет 150 м3/ч, так что 50 м3/ч жидкости, очищенной анаэробным образом, используется повторно в расчетном режиме.

Реактор 600 м3, высотой 15 м и с поверхностью 40 м2.

Реактор имеет 3 впускных распределительных системы вдоль его высоты, одна расположена вблизи дна, другая на высоте 2 м и третья на высоте 4 м.

Каждая впускная распределительная система снабжена 4 ветвями и 10 соплами в целом.

1/2 потока, поступающего в реактор (т.е. 75 м3/ч) направляется в придонную впускную распределительную систему и по 1/4 (т.е. 37,5 м3/ч) направляется во впускные распределительные системы, расположенные соответственно на высоте 2 и 4 м.

Каждая впускная распределительная система функционирует с распределением потока между минимальной и максимальной величинами 30%/70%, как поясняется выше.

Различные аспекты данного изобретения теперь будут разъяснены с привлечением приложенных фигур, среди которых

фиг.1 представляет собой общую схему расположения технологического оборудования, состоящего из реактора и кондиционирующего резервуара,

фиг.2a представляет собой вид сбоку трехфазного сепаратора,

фиг.2b представляет собой вид сверху сепаратора,

фиг.2c представляет собой другой вид сверху сепаратора,

фиг.3 представляет собой схему реактора с восходящим потоком с впускными распределительными системами на нескольких уровнях,

фиг.4a и 4b представляют собой два варианта осуществления труб для непосредственного отбора повторно используемой жидкости,

фиг.5 представляет собой вид сверху реактора с восходящим потоком с несколькими трехфазными сепараторами и

фиг.6 представляет собой схему отбора повторно используемой жидкости из верхней части реактора с использованием пластины, отклоняющей газ.

На фиг.1 исходные сточные воды 1 поступают в кондиционирующий резервуар 2, в котором они объединяются с повторно используемой водой 10 (протекающей самотеком из реактора 5 с восходящим потоком). В кондиционирующем резервуаре 2 вода кондиционируется (температура, pH, добавление питательных веществ) средствами, которые не показаны. Подающий насос 3 реактора закачивает кондиционированную воду через клапаны 4 во впускные распределительные системы 6, расположенные вблизи дна реактора 5.

Сточные воды поднимаются в реакторе, в котором присутствует иловый слой, состоящий в основном из гранулированного ила. Вследствие анаэробного разложения загрязняющих веществ в сточных водах образуется биогаз и создается смесь твердой фазы, жидкости и газа. Данная смесь вводится в трехфазный сепаратор 8, в котором газ удаляется посредством наклонных перегородок 12. Твердотельные частицы в смеси оседают через сепаратор и возвращаются в реактор. Очищенные сточные воды выводятся через линию 9. Образованный газ удаляется через линию 7. Повторно используемая жидкость отбирается (самотеком) через линию 10. В альтернативном варианте повторно используемая жидкость может отбираться (во всех случаях самотеком) с места 10a (с внешней стороны трехфазного сепаратора) или 10b (из части трехфазного сепаратора).

На фиг.2a представлен подробный вид трехфазного сепаратора 8, на котором 13 обозначает впускное отверстие для потока воды. Эта вода также содержит газ и твердотельные частицы, протекает между несколькими отклоняющими перегородками 12 для отделения биогаза. Вследствие турбулентного протекания смеси в нижнем направлении включенный в нее газ отделяется от твердотельных частиц. Часть смеси протекает вниз через участок между дном отклоняющих пластин и более низким газовым зазором 11, а часть ее протекает вверх во внутреннюю секцию 15 сепаратора 8. Внутренняя секция 15 предпочтительно снабжена внутренними компонентами, такими как наклонные трубы или наклонные пластины, чтобы улучшить разделение жидкости и твердой фазы. Твердотельные частицы оседают в нижнем направлении и возвращаются в реактор через участок 16. Жидкость протекает вверх из внутренней секции 15, и через сливные желоба 14 очищенные сточные воды удаляются по линии 9. Повторно используемая жидкость может быть отобрана из донной части трехфазного сепаратора 8 и затем через трубу 10 самотеком поступать в кондиционирующий резервуар.

На фиг.2b представлен вид сверху трехфазного сепаратора 8, для которого числовые обозначения соответствуют числовым обозначениям в описании фиг.1 и 2a. На этой фигуре представлены различные возможные варианты наклонных пластин. 15a обозначает гофрированные наклонные пластины, 15b обозначает наклонные трубы и 15c обозначает наклонные плоские пластины.

На фиг.2c представлен вид сверху трехфазного сепаратора, который имеет секцию, специально предназначенную для отбора повторно используемой жидкости. Эта секция обозначается как 16. Эта секция может быть с внутренними компонентами или без них. Вода из секции 16 протекает через сливные желоба 14a к трубе 10 для отбора повторно используемой жидкости. Выпускаемые очищенные сточные воды протекают по желобам 14 к трубе 9 для выпуска очищенных сточных вод.

На фиг.3 изображена сложная впускная распределительная система, которая имеет четыре распределительных системы 6a, 6b, 6c и 6d. Количество воды, подаваемой к разным выпускным трубам, регулируется клапанами 4a, 4b, 4c и 4d.

На фиг.4a и 4b представлены детали труб для непосредственного отбора повторно используемой жидкости, которые предпочтительно расположены на дне трехфазного сепаратора 10. На фиг.4a показана труба с отверстиями 17. На фиг.4b показана труба со щелями 17a.

На фиг.5 показан вид сверху нескольких трехфазных сепараторов в реакторе с восходящим потоком. В этом варианте осуществления показано два сепаратора, однако он может также включать больше сепараторов. Каждый из сепараторов соединен трубами для непосредственного отбора повторно используемой жидкости с линией 10 для повторно используемой жидкости. Трубы для непосредственного отбора повторно используемой жидкости снабжены клапанами, которые являются двухпозиционными или могут регулировать расход от 0 до 100% плавным или ступенчатым образом.

На фиг.6 представлен возможный вариант осуществления отклонения газа с внешней стороны трехфазного сепаратора. Это устройство состоит из средств 19 и 20, отклоняющих газ, которые расположены перед средством 10 для отбора повторно используемой жидкости.

1. Способ анаэробной очистки сточных вод при использовании системы илового слоя, включающий подачу сточных вод и повторно используемой воды в нижнюю часть реактора с восходящим потоком, содержащего в основном гранулированную биомассу, с соответствующим образованием биогаза при такой обработке, пропускание образованной смеси газ/жидкость/твердая фаза в верхнем направлении, отделение газа и твердой фазы от жидкости в трехфазном сепараторе и получение тем самым воды, очищенной анаэробным образом, которая выводится из верхней части сепаратора, отличающийся тем, что осуществляют отбор повторно используемой воды отдельно от удаляемой очищенной воды после отделения газа от жидкости либо из трехфазного сепаратора, либо из верхней части реактора с внешней стороны трехфазного сепаратора.

2. Способ по п.1, в котором несколько трехфазных сепараторов находятся в верхней части реактора, и повторно используемую часть жидкости, очищенной анаэробным образом, от каждого трехфазного сепаратора используют посредством системы для регулирования расхода между минимальной и максимальной величинами.

3. Способ по п.1 или 2, в котором повторно используемую воду вводят в кондиционирующий резервуар, предпочтительно самотеком, в который также вводятся исходные сточные воды, и из которого объединенный поток сточных вод и повторно используемой воды вводят в реактор.

4. Способ по п.1, в котором в корпусе трехфазного сепаратора устанавливают наклонные пластины, трубы для увеличения эффективной поверхности осаждения в 1-10 раз.

5. Способ по п.1, в котором несколько отклоняющих пластин для отделения биогаза устанавливают на входе трехфазного сепаратора для предотвращения введения биогаза в секцию фактического осаждения трехфазного сепаратора и для обеспечения эффективного отделения биогаза (пузырьков), приставшего к твердотельным частицам.

6. Способ по п.5, в котором используют от 2 до 10 отклоняющих пластин для отделения биогаза.

7. Способ по п.1, в котором подаваемую воду вводят в реактор посредством впускных распределительных систем, расположенных на нескольких уровнях.

8. Способ по п.7, в котором впускные распределительные системы расположены на 2-5 уровнях.

9. Способ по п.7 или 8, в котором первая впускная распределительная система расположена вблизи дна реактора, а другая впускная распределительная система или другие впускные распределительные системы расположены над первой системой в местах между уровнями, соответствующими 15 и 55% от высоты реактора.

10. Реактор с восходящим потоком, применимый в способе по любому из пп.1-9, содержащий реакторный бак, имеющий объединенные с ним трехфазные сепараторы для разделения газа, твердой фазы и жидкости, при этом трехфазные сепараторы находятся в верхней части указанного реактора, впускное распределительное средство для введения потока сточных вод в реактор, указанное впускное распределительное средство расположено в нижней части реактора, средство для удаления воды, которое удаляет воду, очищенную анаэробным образом, из сепаратора, средство для отбора повторно используемой воды, которое отбирает поток повторно используемой воды из реактора, данное средство отделено от средства для удаления очищенной воды, при этом средство для отбора повторно используемой воды выполнено таким образом, что отбирает воду из трехфазных сепараторов или из верхней части реактора с внешней стороны трехфазных сепараторов после отделения газа от жидкости.

11. Реактор по п.10, в котором присутствует кондиционирующий резервуар, снабженный средством для подачи исходных сточных вод и средством для подачи повторно используемой жидкости, предпочтительно самотеком, и соединенный со средством для отбора повторно используемой воды из реактора и средством для подачи потока повторно используемой жидкости и сточных вод в реактор.

12. Реактор по п.10 или 11, в котором трехфазный сепаратор имеет наклонные пластины, трубы, установленные в корпусе трехфазного сепаратора.

13. Реактор по п.10, в котором находится несколько трехфазных сепараторов, и средство для повторного использования очищенной воды от каждого трехфазного сепаратора снабжено системой для регулирования расхода между минимальной и максимальной величинами.

14. Реактор по п.10, в котором на входе трехфазного сепаратора расположено несколько отклоняющих пластин для отделения биогаза.

15. Реактор по п.14, в котором используется от 2 до 10 отклоняющих пластин для отделения биогаза.

16. Реактор по п.10, в котором подаваемая вода вводится в реактор посредством многоуровневой впускной распределительной системы.

17. Реактор по п.16, который содержит от 2 до 5 впускных распределительных систем на разных уровнях.

18. Реактор по п.16 или 17, в котором первая впускная распределительная система расположена вблизи дна реактора, а другая впускная распределительная система или другие впускные распределительные системы расположены над первой системой в местах между уровнями, соответствующими 15 и 55% от высоты реактора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для производства биогаза из естественных отходов животноводства и птицеводства малых и средних фермерских предприятий.

Септик // 2424986
Изобретение относится к сооружениям для естественной биологической обработки сточных вод и может быть использовано в отдельно стоящих домах индивидуальной застройки, коттеджах с численностью проживания 2-7 человек.

Изобретение относится к устройству для анаэробной биологической очистки сточных вода, к которому сточная вода подводится по подводящему трубопроводу и из которого очищенная сточная вода выходит по отводящему трубопроводу, а образовавшийся газ выходит по газоотводящему трубопроводу, с основной камерой, в которую в нижней зоне подводится подлежащая очистке сточная вода и из которой в вышерасположенной противолежащей зоне выходит, по меньшей мере, один поднимающий трубопровод для отвода образующегося газа и очищенной, содержащей частицы ила сточной воды, который входит в рециркуляционный резервуар для разделения газа и очищенной, содержащей частицы ила сточной воды, и выходное отверстие которого в рециркуляционном резервуаре находится выше его входного отверстия в основной камере.

Изобретение относится к биологической обработке сточных вод. .

Изобретение относится к реакторам и методам анаэробной очистки сточных вод. .

Изобретение относится к способу анаэробной ферментации веществ и к предназначенному для этого аппарату. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства и топливной энергетики, а более конкретно - к способам и устройствам для переработки различных жидких органических отходов, например навоза, птичьего помета и т.п., в биогаз (газообразное органическое топливо) и жидкое органическое удобрение.

Изобретение относится к анаэробной конверсии биомассы в биогаз в раздельных процессах гидролиза и метанового брожения биомассы под действием метановых мезофильных, термофильных и психрофильных бактерий, содержащихся в возвратной флегме.

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к биоэнергетике. Анаэробный реактор содержит корпус с камерами гидролизного и метанового брожения, устройства загрузки и перемешивания субстрата в камерах, гидравлический затвор и колонну для обогащения биогаза, разделенную перегородками на сборник биогаза и секции, заполненные иммобилизирующей засыпкой. Корпус и колонна соединены двумя патрубками, один из которых соединен между выходом субстрата из корпуса реактора и верхней частью колонны. Другой подключен между выходом биогаза из корпуса реактора и нижней частью колонны. В реакторе установлен диафрагменный электролизер. Выход с газом водородом подключен к нижней части колонны обогащения. Выход с аналитом - к входу корпуса в гидролизную камеру. Выход электролизера с католитом соединен с камерами метанового брожения. К выходу сборника биогаза в колонне подключен гидравлический затвор. В качестве засыпки в секциях колонны обогащения газа использован волокнистый графитовый материал с большой развитой поверхностью, между гидравлическим затвором на выходе биогаза из колонны обогащения и патрубком в нижней части колонны установлен насос для повторной продувки через нее биогаза. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и качества вырабатываемого биогаза и удобство эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Биореактор включает реакторную емкость, имеющую смесительную камеру, отделенную перегородкой от реакционной камеры, размещенную в основном над смесительной камерой, причем смесительная камера имеет впускную систему для входящего потока или смеси входящего потока и рециркулированного материала, причем впускная система имеет выпускное отверстие в смесительной камере. В одном варианте исполнения перегородка имеет отверстие, образующее соединение между смесительной камерой и реакционной камерой, причем выпускное отверстие впускной системы направлено на отверстие в перегородке. Смесительная камера имеет каркас для упрочнения смесительной камеры. Изобретение позволяет снизить избыточное давление в смесительной камере, что позволяет сократить расходы на количество материала для перегородки между смесительной камерой и реакционной камерой. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение может быть использовано для биологической обработки сточных вод. Реактор (1) с восходящим потоком содержит бак (2) реактора, трубопроводы (31-34), распределитель (3) сточных вод, флотационные разделители (10, 20) для разделения воды (7) реактора, биомассы (8) и биогаза (9), сборное устройство (4) и газоотделитель (6) для разделения биомассы (8) и биогаза (90). Первый флотационный разделитель (10) содержит один или несколько соединенных со сборным устройством (4) колпаков (11) для газа с выпускными отверстиями, причем площадь поперечного сечения выпускных отверстий (13) регулируют посредством подвижных экранов (14). Реактор содержит исполнительные элементы для приведения в действие подвижных экранов (14, 24), причем исполнительные элементы предпочтительно оснащены гидроприводом. Кроме того, реактор (1) с восходящим потоком имеет электронное управление. В выпускных отверстиях, по меньшей мере, одна краевая область (13) ограничена гибким оболочковым экраном, соединенным с нагнетательным устройством для текучей среды, предпочтительно для воды. Реактор обеспечивает биологическую обработку сточных вод с повышенной эффективностью, заключающейся в увеличении степени преобразования имеющихся в сточных водах органических загрязнений. 18 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области биотехнологии и охраны окружающей среды и может быть использовано в производстве биогаза при сверхнормативном закисании сбраживаемых масс. Способ производства биогаза в периодическом или непрерывном режиме включает предварительную подготовку субстрата, анаэробное сбраживание в мезофильном режиме, непрерывный отвод биогаза из биогазовой установки и опорожнение метантенка от сброженной массы. При предварительной подготовке субстрата вводят буферный агент, содержащий преимущественно карбонат кальция. Изобретение позволяет повысить выход биогаза, нивелировать эффект сверхнормативного закисания сбраживаемых масс, исключить задержку и полную остановку процесса расщепления органических веществ, а также исключить торможение процесса метанового брожения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 10 пр.

Группа изобретений может быть использована для переработки осадков, образующихся при очистке городских и промышленных сточных вод, с получением негниющего осадка и электрической энергии. Способ включает получение сброженного осадка с использованием основного сбраживания, получение первого водного отходящего потока и частично обезвоженного, сброженного осадка, с помощью первого разделения жидких и твердых компонентов сброженного осадка, получение частично обезвоженного и гидролизованного сброженного осадка с использованием термогидролиза частично обезвоженного сброженного осадка, сбраживание частично обезвоженного и гидролизованного осадка. Способ включает также извлечение биогаза, образовавшегося при брожении и основном брожении, получение энергии из биогаза, включающее получение энергии, необходимой для осуществления термогидролиза, и получение дополнительной энергии, причем весь биогаз используется для получения электроэнергии. Установка включает устройство для проведения термогидролиза (16), устройства для первого (10) и второго (11) сбраживания, для фазового разделения жидких и твердых компонентов (17, 28), а также средства извлечения биогаза (20) и устройство получения электроэнергии (21). Изобретения обеспечивают надежную и простую переработку большого количества осадков, плохо поддающихся биологическому разложению, и практически полное их превращение в биогаз и далее в электроэнергию. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области переработки и утилизации органических отходов путем сбраживания биомассы для получения биогаза и удобрения, в том числе в зонах с холодным климатом. Биогазовая установка содержит теплоизолированный метантенк, состоящий из экструдера-смесителя, электрических мешалок биомассы, насосов, камер гидролизного, кислотного и метанового брожения, каждая из которых имеет теплообменник. К выходу метантенка, к камере метанового брожения, подключен газгольдер и сепаратор сброженной массы. Биогазовая установка снабжена блоком источников возобновляемой и другой избыточной в данный момент энергии в сетях. Блок источников возобновляемой и другой избыточной энергии включает имеющий теплообменники, ТЭНы и генератор тепловой аккумулятор, соединенный с источниками возобновляемой энергии и электрической сетью. При этом вход теплоаккумулятора для подпиточной воды подключен к магистрали, а выходы горячей воды теплоаккумулятора соединены с экструдером-смесителем и камерами брожения. ТЭН теплоаккумулятора посредством переключателей электрической энергии соединен с электрическими мешалками, насосами и с экструдером-смесителем либо с генератором с возможностью работы последнего от источников возобновляемой энергии либо в случае их отсутствия - от сети во временной период действия низких тарифов за оплату электроэнергии. Изобретение обеспечивает увеличение выработки биогаза за счет обеспечения оптимальных режимов непрерывного сбраживания биомассы в зонах холодного климата с увеличенным отопительным периодом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, пищевой перерабатывающей промышленности, а также к коммунальному городскому хозяйству. Изобретение предназначено для обеззараживания и последовательного фазного, анаэробного разложения измельченных биологических отходов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных, птицы, человека и отходов производства пищевой перерабатывающей промышленности с получением биогаза и обеззараженных (от патогенной микрофлоры, гельминтов, их яиц и семян растений) минерализованных органических удобрений, а также биокормовых добавок. Устройство содержит цилиндрической формы резервуар, разделенный внутри попеременно не доходящими до низа и верха резервуара перегородками на проточные камеры ферментации с образованием над каждой их парой обособленных газовых секций, загрузочный и разгрузочный патрубки, нагреватели субстрата и присоединенный к газовым секциям газопровод. Цилиндрической формы резервуар имеет высоту, равную его диаметру, а его объем разделен коаксиальными перегородками на пять коаксиальных камер, объемы которых равны соответственно: 3, 3, 5, 74, 15% объема устройства, причем загрузочная камера расположена в центре устройства, а разгрузочная на периферии. Изобретение обеспечивает снижение потерь тепла, глубокую температурную пастеризацию сырья и его гидролиз в начале процесса, равномерную подачу сырья из камеры в камеру, минимизацию мертвых зон, ликвидацию температурных градиентов в объеме и, как следствие, получение более качественных биогаза и удобрений при одинаковых сроках утилизации сырья. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Двухступенчатый беспрерывнодействующий подземный генератор биоводорода включает биогенератор, установленный в земле, заполненный до определенного уровня биомассой, газоотводную трубу и трубу отвода остаточной биопульпы. Биогенератор состоит из двух биореакторов, расположенных в земле на глубине до 2000 м, включенных последовательно по рабочей среде. В заявленном устройстве предусмотрены системы самотекущей загрузки и разгрузки биореакторов под действием сил тяготения столба входной биомассы и газлифтного эффекта метановой и водородной биопульп, система подкисления метановой биопульпы, система подачи посевной микрофауны и система подачи биостимулятора на начальном участке активной зоны биореактора 2-й ступени. Данное техническое решение обеспечивает оптимальные температурные условия реакций анаэробного преобразования биомассы, позволяет получить на выходе из установки биоводород высокого давления, создает условия для самотекущей загрузки биореактора биомассой, газлифтной выгрузки биоводорода и остаточной биопульпы.

Изобретение относится к анаэробному мембранному биореактору для обработки потоков отходов, содержащих общие биоразлагаемые твердые вещества. Поток отходов, содержащий анаэробно биоразлагаемые компоненты, подают в анаэробный реактор, в котором компоненты реагируют с микроорганизмами для биологического разрушения компонентов и получения биомассы и биогаза. Перемешивание происходит в выбранных частях анаэробного реактора, в особенности нижней и верхней частях реакторах. Относительно тяжелые твердые вещества осаждаются на дне и смешиваются с перемешиваемым раствором, в то время как относительно легкие или мелкодисперсные твердые вещества всплывают в верхней части анаэробного реактора, где они смешиваются с перемешиваемым раствором. Это оставляет промежуточную или среднюю часть анаэробного реактора, где концентрация твердых веществ является относительно меньшей по сравнению с концентрацией твердых веществ в верхней или нижней частях анаэробного реактора. Изобретение обеспечивает максимально возможные скорости потоков через мембрану, предотвращает или снижает засорение и, в свою очередь, продлевает срок службы мембран аппарата мембранного разделения путем минимизации количества циклов очистки. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Метантенк // 2572417
Изобретение относится к устройствам для анаэробного сбраживания осадков сточных вод и может быть использовано на станциях очистки городских, производственных и сельскохозяйственных сточных вод. Метантенк содержит герметичный резервуар 1 с коаксиальными перегородками 11, разделяющими его на внешнюю камеру 12, камеру уплотнения осадка 13 и внутреннюю камеру сбраживания 14, сообщающиеся между собой посредством окон 15, трубопроводы подачи исходного 3 и уплотненного осадков, трубопроводы отвода осветленного 5, уплотненного 6 и сброженного осадков 7, а также патрубки для удаления газа 9. Герметичный резервуар 1 имеет внешнюю тепловую изоляцию 2. В окнах 15, расположенных в коаксиальных перегородках 11, установлены заполненные зернистым материалом пакеты сеток 16. Окна 15 с крупнозернистым материалом 18 размещены в нижней части 17 коаксиальной перегородки 11, разделяющей внешнюю камеру 12 и камеру уплотнения осадка 13. Окна 15 с мелкозернистым материалом 20 расположены в верхней части 19 коаксиальной перегородки 11, разделяющей камеру уплотнения осадка 13 и внутреннюю камеру сбраживания 14, которые дополнительно содержат пустотелые полимерные наполнители 21 и сетки 8 на входе в трубопроводы 6, 7 для отвода осадка. Трубопроводы 3, 4 подачи осадка установлены тангенциально к камерам уплотнения 13 и сбраживания 14. Изобретение позволяет повысить производительность метантенка и снизить энергозатраты на обработку осадка. 2 ил.
Наверх