Биореактор



Биореактор
Биореактор

 


Владельцы патента RU 2536984:

Лузан Сергей Васильевич (RU)

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к оборудованию, предназначенному для очистки воды биологическим способом от аммонийного азота, нитрита, нитрата и поддержания pH на уровне 6,5-7,2, и может быть использовано для очистки природных и доочистки сточных вод. Биореактор содержит корпус, заполненный фильтрующей загрузкой, трубопроводы подачи исходной воды и слива очищенной воды. В верхней части корпуса установлен водозабор, соединенный с трубопроводом слива очищенной воды. Внутри корпуса размещен конус, вершина которого соединена с подающим исходную воду трубопроводом, причем конус установлен таким образом, что расстояние между дном корпуса и нижней стороной конуса составляет не более 10 мм. Полость между корпусом и конусом заполнена фильтрующей загрузкой, представляющей собой кварцевый песок с фракцией от 0,1 мм до 1,2 мм, и предусматривающей возможность развития на ней биопленки. Водозабор дополнительно оснащен источником ультрафиолетового излучения. Источник ультрафиолетового излучения может быть выполнен в водозаборе непосредственно перед трубопроводом слива очищенной воды. Изобретение обесечивает повышение эффективности и качества предварительной очистки при одновременном упрощении обслуживания установки и снижении эксплутационных затрат. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к биореактору, предназначенному для очистки воды биологическим способом от аммонийного азота, нитрита, нитрата н поддержания рН на уровне 6,5-7,2, и может быть использовано для очистки природных и доочистки сточных вод.

Известен биореактор-фильтр (патент на изобретение РФ №2356854), состоящий из биореактора, включающего корпус с закрепленной внутри него волокнистой насадкой, разбрызгивающее устройство, устройство для подвода воздуха и трубопровод подачи исходной воды, фильтра, включающего корпус, заполненный плавающей загрузкой и перекрытый верхним удерживающим устройством, трубопровода отвода очищенной воды, нижней сборно-распределительной системы и трубопровода отвода промывной воды, содержит сообщенную с трубопроводом подачи исходной воды верхнюю распределительную систему, выполненную в виде распределительной камеры и радиально присоединенных к ней труб, снабженных струеформирующими насадками, направленными выпускными отверстиями вверх, и размещенную в корпусе биореактора под волокнистой насадкой, устройство для подвода воздуха, выполненное в виде окон для подсоса воздуха, оборудованных конусными воздуховодами, размещенное в верхней части биореактора над струеформирующими насадками, фильтр с плавающей загрузкой, расположенный внутри корпуса биореактора между верхней распределительной системой и нижней сборно-распределительном системой, при этом корпус фильтра выполнен в виде двух плавно сопряженных цилиндроконических частей различного диаметра, а корпус биореактора оборудован сверху конусным отражателем, в вершине которого выполнено устройство для выпуска воздуха, и по внутреннему периметру выше волокнистой насадки - направляющим элементом, предназначенным для равномерного подвода к нему воды после разбрызгивания.

Также известен биореактор (патент на изобретение РФ №2377190) для очистки воды, содержащий резервуар, оснащенный трубой подачи очищаемой воды и трубой отведения очищенной воды, причем резервуар заключает в себе материал-носитель, предусматривающий возможность развития на нем биопленки, и указанный резервуар оснащен также средствами подачи среды, несущей реакционный газ, необходимый для процесса очистки, отличающийся тем, что поперечное сечение резервуара является круглым или эллиптическим, причем резервуар во время процесса очистки заполнен водой, также предусматривается возможность вращения материала-носителя, воды и среды, несущей реакционный газ, которое происходит вокруг оси вращения, проходящей через центр поперечного сечения резервуара.

Известна (патент на изобретение РФ №2144005) (прототип) установка для очистки воды, состоящая из биореактора, заполненного волокнистой насадкой, под которой размещено устройство для подачи воздуха, расположенного в верхней части биореактора разбрызгивателя, осадконакопителя с направляющими козырьками, фильтра с плавающей загрузкой, сифона, бака-гидрозатвора, трубопроводов подачи исходной и промывной воды и трубопроводов отвода очищенной и промывной воды. Данная установка предназначена для очистки воды путем упрощенной аэрации; биоокисления при прохождении через блок обработки естественным биоценозом и последующего фильтрования через слой плавающей инертной загрузки.

Недостатками установки являются недостаточная степень очистки воды, громоздкость и сложность сооружения, сложность очистки в связи со сложностью конструкции, высокая стоимость фильтрующей загрузки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание биореактора упрощенной конструкции, характеризующегося повышенной производительностью, высоким качеством очистки воды при уменьшении стоимости очистки.

Техническим результатом изобретения является создание компактной и простой в обслуживании установки, снижение эксплуатационных затрат при повышении эффективности и качества предварительной очистки воды с помощью физико-химических и биологических процессов.

Поставленная задача решается путем создания биореактора, выполненного в виде цилиндрического корпуса со встроенным внутрь конусом. Вершина конуса соединена с подающим исходную воду трубопроводом. В верхней части корпуса выполнен водозабор, оснащенный трубопроводом слива очищенной воды. Установка конуса внутрь корпуса произведена таким образом, что расстояние между дном корпуса и нижней стороной конуса составляет не более 10 мм, предпочтительно от 3 до 8 мм. Водозабор дополнительно оснащен источником ультрафиолетового излучения, а полость между корпусом и конусом заполнена фильтрующей загрузкой, предусматривающей возможность развития на ней биопленки.

В предпочтительном варианте исполнения фильтрующая загрузка представляет собой кварцевый песок с фракцией 0,1 мм до 1,2 мм. Объем носителя составляет от 50 до 200 дм3.

Биореактор может быть изготовлен из полипропилена толщиной от 3 до 5 мм или из любого другого подходящего инертного материала.

В предпочтительном варианте исполнения корпус выполняется высотой не более 1500 мм и в диаметре не более 650 мм.

Конус также может быть выполнен из полипропилена толщиной от 3 мм до 5 мм или из любого другого подходящего инертного материала. Высота конуса предпочтительно составляет от 300 мм до 500 мм с диаметром от 450 мм до 550 мм.

Предпочтительно водозабор выполняется цилиндрической формы с одной уплощенной стороной. Предпочтительный диаметр водозабора составляет не более 900 мм.

Источник ультрафиолетового излучения может быть представлен в виде ультрафиолетовых ламп, выполненных из кварцевого песка. В предпочтительном варианте исполнения биореактор оснащается двумя кварцевыми лампами, выполненными непосредственно перед трубопроводом слива очищенной воды.

Наилучшие результаты по очистке воды устройство демонстрирует при равных диаметрах трубы подачи исходной воды и трубы слива.

Ниже приводится пример осуществления предложенного технического решения, никоим образом не ограничивающий иные возможные способы его реализации.

На фиг. 1 выполнен общий вид заявляемого биореактора.

На фиг. 2 выполнен вид биореактора в разрезе.

Биореактор выполнен в виде цилиндрического корпуса 1 со встроенным внутрь конусом 2. Вершина 3 конуса 2 соединена с подающим исходную воду трубопроводом 4. В верхней части выполнен водозабор 5, оснащенный трубопроводом слива очищенной воды 6. Установка конуса внутрь корпуса произведена таким образом, что зазор 7 между дном корпуса и нижней стороной конуса составляет не более 10 мм, предпочтительно от 3 до 8 мм. Водозабор 5 оснащен источником ультрафиолетового излучения, выполненным в виде двух ультрафиолетовых ламп 8, а полость 9 между корпусом и конусом заполнена кварцевым песком с фракцией 0,1-1,2 мм.

Работает биореактор следующим образом. Насосом по подающему исходную воду трубопроводу 4 вода под давлением поступает в биореактор. Попадая в область конуса 2, вода под давлением попадает в узкий зазор 7 между конусом и дном основания и равномерно по всему диаметру вырывается в полость 9 между корпусом и конусом. В качестве наполнителя полость содержит кварцевый песок фракцией от 0,1 мм до 1,2 мм. Вода, проходя под давлением через песок, поддерживает его постоянно во взвешенном состоянии, заставляя частички песка двигаться и не давая песку возможности осесть на дно биореактора. Вода, подаваемая через конус 2, встречая на своем пути сопротивление песка во взвешенном состоянии, движется не прямолинейно, а многократно оборачивается по закону броуновского движения во взвешенном плавающем песке, заселенном полезными бактериями, тем самым неоднократно омывает его, позволяя бактериям на песке более длительное время очищать воду, прежде чем она достигнет поверхности биореактора. Очищенная вода перетекает в водозабор 5, наполняет его и направляется к трубопроводу слива очищенной воды 6. При этом вода протекает между ультрафиолетовыми лампами 8, подвергаясь облучению для стерилизации. На фиг.2 движение воды указано стрелками.

При использовании биореактора согласно изобретению обнаружено, что биологическая пленка, образующаяся на частичках кварцевого песка, не смывается в процессе подачи воды, так как благодаря узкому зазору вода, врываясь в полость, приводит к вихревому вращению воды с частиками песка, не позволяя частичкам песка тереться друг о друга. Также ширина зазора позволяет без дополнительных устройств и манипуляций контролировать объем поступающей в очищающую полость воды, приводя к более длительному нахождению единицы объема воды с взвесью материала-носителя, что приводит к ее качественной очистке с помощью микроорганизмов, нарастающих в виде биологической пленки на материале-носителе. Воздушные пузырьки, поступающие с исходной водой, разбиваются на более маленькие, что улучшает процессы окисления вредных примесей, содержащихся в воде. В устройстве отсутствуют застойные зоны с залеганиями материала-носителя.

Заявленное предложение промышленно применимо и имеет существенно более высокие эффективность и стабильность работы по сравнению с известными устройствами за счет конструктивной простоты. Низкая стоимость используемого материала-носителя по сравнению с носителями известных биореакторов делает устройство очень привлекательным с экономической точки зрения. Источник ультрафиолетового излучения позволяет проводить стерилизацию воды, не позволяя микроорганизмам выходить за пределы биореактора.

Благодаря своим небольшим размерам устройство может встраиваться в существующие системы водоочистки.

1. Биореактор для очистки природных и сточных вод, содержащий корпус, заполненный фильтрующей загрузкой, трубопроводы подачи исходной воды и слива очищенной воды, отличающийся тем, что в верхней части корпус содержит водозабор, соединенный с трубопроводом слива очищенной воды, а внутри корпуса размещен конус, вершина которого соединена с подающим исходную воду трубопроводом, при этом конус установлен таким образом, что расстояние между дном корпуса и нижней стороной конуса составляет не более 10 мм, полость между корпусом и конусом заполнена фильтрующей загрузкой, представляющей собой кварцевый песок с фракцией от 0,1 мм до 1,2 мм и предусматривающей возможность развития на ней биопленки, при этом водозабор дополнительно оснащен источником ультрафиолетового излучения.

2. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что корпус и конус выполнены из полипропилена предпочтительно толщиной от 3 до 5 мм.

3. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что источник ультрафиолетового излучения выполнен в виде ультрафиолетовых ламп.

4. Биореактор по п.3, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере две ультрафиолетовые лампы.

5. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что источник ультрафиолетового излучения выполнен в водозаборе непосредственно перед трубопроводом слива очищенной воды.

6. Биореактор по п.1, отличающийся тем, что диаметры трубопровода подачи исходной воды и трубопровода слива очищенной воды равны.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области биологии, в частности к иммунологическим исследованиям, являющимися предпочтительным методом тестирования биологических продуктов и при которых используется планшет для образцов, в частности, при осуществлении энзим-связывающего иммуносорбентного анализа - ELISA, или других процедур, связанных с иммунным анализом, использующих нуклеиново-кислотный зонд, а также при использовании для проведения тестирования на наличие ДНК- или РНК-последовательностей.

Группа изобретений относится к медицинской иммунологии, а именно к способам определения функциональной активности компонентов комплемента в сыворотке крови человека при диагностике ряда заболеваний и в биологических препаратах.
Способ культивирования дрожжей Phaffia rhodozyma для получения кормовой добавки, содержащей астаксантин, предусматривает приготовление культуры дрожжей на твердой агаризованной среде, выращивают посевной материал на качалке в колбах.

Изобретение относится к области микробиологии и биотехнологии, а именно к мобильным комплексам для наращивания суспензий микроорганизмов в полевых условиях, и может быть использовано в методах биологической рекультивации земель, очистке водных поверхностей и/или биологических методах увеличения нефтеотдачи.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложен способ выращивания колоний микробных клеток на поверхности пористой пластины.

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.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложена группа изобретений: способ получения химического продукта и аппарат для получения химического продукта указанным способом.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен контейнер для изоляции и идентификации микроорганизма.

Изобретение относится к области биотехнологии, фармацевтической промышленности, в частности к оборудованию для культивиротвания фотосинтезирующих микроорганизмов, преимущественно микроводорослей.

Изобретение относится к области агропромышленного комплекса, характеризующейся высокой бактериальной обсемененностью воздуха рабочей зоны, рабочих поверхностей и перерабатываемых материалов, в частности к устройствам для определения микробной обсемененности спецодежды.
Изобретение относится к технологии очистки сточных вод. Предложен способ аэробной биологической очистки сточных вод.

Изобретение относится к области природоохранной техники, в часности к сооружениям для подготовки к утилизации бесподстилочного навоза, помета на фермах, животноводческих, птицеводческих комплексах и к сооружениям для обработки осадков и других отходов механобиологической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод.

Переносная система обработки воды включает по меньшей мере одну подсистему для обработки воды, включающую систему флокуляции, систему хлорирования и систему биопесочной фильтрации.

Изобретение может быть использовано водоочистке. Исходная сточная вода по трубопроводу 1 поступает в первичный отстойник 2, где происходит ее осветление.

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к системам очистки воды. В капельном биофильтре, содержащем корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку, корпус выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним - сплошным днищем, железобетонными стенками и крышей, а также содержит дозирующие баки для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок системы подачи сточной воды на очистку, при этом высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м, а дренаж биофильтра выполнен из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры, при этом общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров, а скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с, при этом система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства, равномерно расположенные над загрузкой биофильтра, причем уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков - не менее 0,005, а стенки биофильтра выполнены из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра, а материалом для загрузки биофильтров являются щебень и галька.

Изобретение касается способа очистки сточных вод с использованием активированного ила во взвешенном состоянии и установки для осуществления способа. В уравнивающий резервуар очистительной установки подводят сточные воды и после этого перекачивают в активационный резервуар.

Изобретение может быть использовано в устройствах порционной биохимической очистки сточных вод в жилых домах круглогодичного проживания. Для осуществления способа активный ил подвергают аэрации и подают в него питательный раствор, содержащий источник азота, источник фосфора и источник органического вещества.

Изобретение относится к способу обработки сточных вод, образующихся в процессе переработки биомассы в жидкое биотопливо, где процесс переработки биомассы в жидкое биотопливо включает в себя получение синтез-газа из биомассы и синтез Фишера-Тропша для превращения указанного синтез-газа в жидкие углеводороды, в котором используется кобальтовый катализатор, в котором сточные воды, содержащие загрязненные спиртами водные стоки, образующиеся при переработке биомассы в жидкое биотопливо, очищают в общем процессе обработки сточных вод, включающем процесс биологической очистки, совместно со сточными водами, образующимися в процессе производства целлюлозы и/или бумаги, с которым интегрирован указанный процесс переработки биомассы в жидкое биотопливо, в котором загрязненные спиртами стоки разбавляют водными стоками из указанного процесса производства целлюлозы и/или бумаги перед процессом биологической очистки.

Изобретение относится к биологической очистке фекально-бытовых стоков. .

Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды относится к водной токсикологии и предназначен для оценки токсичности морской среды, содержащей сточные воды. Способ состоит из определения показателей роста культуры морской одноклеточной водоросли в тестируемой воде и включает культивирование культуры морской одноклеточной водоросли, процедуру биотестирования, состоящую из отбора проб воды, внесения в контроль и в тестируемую среду инокулята культивируемой водоросли, подсчета численности клеток водоросли. В качестве тест объектов используют культуры одноклеточных морских микроводорослей Platymonas viridis Rouch и Dunaliella salina Teod, на которых проводят долгосрочный (15-суточный) эксперимент. Микроводоросль Platymonas viridis Rouch используют для оценки влияния токсичности стоков на морскую среду.
Наверх