колонный биотенк для биохимической очистки сточных вод

Формула изобретения

КОЛОННЫЙ БИОТЕНК ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащий емкости, установленные одна над другой с загрузкой, и сливные патрубки, отличающийся тем, что каждая емкость выполнена в виде кассеты, состоящей из двух частей, из которых верхняя часть выполнена в виде щетинок, расположенных в вертикальной к плоскости под углами 30 60^o к горизонту и на расстоянии 5 20 мм друг от друга, а нижняя часть снабжена перегородками, разделяющими емкость на сообщающиеся каналы, сливные патрубки выполнены с длиной, равной от 5 до 8 их диаметров и режимом течения сточных вод в них, определяемым числами Рейнольдса от 3000 до 6000.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биохимической очистке хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод и может быть использовано в очистных установках малой производительности.

Наиболее близким к изобретению является устройство для биохимической очистки сточных вод, в котором применен колонный биотенк, состоящий из расположенных одна над другой емкостями с плавающей загрузкой и сливными переточными патрубками.

К недостаткам данного устройства относится зарастание пространств между элементами загрузки, что ведет к уменьшению поверхности контакта сточной жидкости с биомассой, возникновение застойных зон в емкостях, образование пленки из грибов и актиномицет, кроме того, наличие плавающей загрузки препятствует поверхностной диффузии кислорода воздуха. Растворение кислорода в жидкости при протекании воды из верхних емкостей в нижние является недостаточным для развития аэробной микрофлоры в емкостях.

Задача изобретения интенсификация процесса очистки малых объемов сточных вод.

Это достигается тем, что колонный биотенк для биохимической очистки сточных вод содержит емкости, установленные одна над другой с загрузкой, и сливные патрубки, при этом каждая емкость выполнена в виде кассеты, состоящей из двух частей: съемной верхней части, к которой прикреплена загрузка, выполненная в виде щетинок, устанавливаемых в вертикальной плоскости под углами от 30 до 60^о к поверхности потока на расстоянии от 5 до 20 мм друг от друга, и нижней части емкости, разделенной перегородками на сообщающиеся каналы, со сливным патрубком диаметром, характеризирующимся числами Рейнольдса от 3000 до 6000, и длиной 5-8 его диаметров.

Использование в качестве загрузки кассет щетинок позволяет увеличить количество активной биомассы в емкостях кассет.

Разделение каждой кассеты перегородками на каналы позволяет оптимизировать гидродинамический режим движения жидкости в емкостях кассет и исключить застойные зоны.

Использование сливного патрубка с вышеуказанными параметрами в качестве аэратора, для насыщения сточной жидкости кислородом воздуха, в сочетании с поверхностной молекулярной диффузией кислорода воздуха, обеспечит преобладающее развитие в кассетах аэробной микрофлоры.

На фиг. 1 изображен колонный биотенк с кассетами; на фиг. 2 нижняя часть кассеты, вид сверху; на фиг. 3 верхняя часть кассеты, вид снизу.

Колонный биотенк 1 включает кассеты 2, каждая из которых состоит из нижней части 3 с каналами 4, образованными перегородками 5, сливным патрубком 6 в конце последнего канала, и съемной верхней части 7 с щетинками 8.

Колонный биотенк работает следующим образом. Сточная вода, поступающая в биотенк 1, попадает в кассету 2 и движется по нижней части кассеты 3 последовательно по каналам 4, образованным перегородками 5, к сливному патрубку 6. По пути движения жидкость контактирует с микрофлорой, иммобилизованной на прикрепленных к верхней части кассеты 7 щетинках 8 и на стенках каналов 4.

Прикрепленная биомасса производит сорбцию и окисление коллоидных и взвешенных органических веществ. Минерализующая биомасса отрывается и оседает на дно канала 4, где подхватывается потоком жидкости и выносится к сливному патрубку 6. Вынос отработанной микрофлоры обусловлен повышенной скоростью движения жидкости в нижней части каналов 4, так как в верхней части потока, где находятся щетинки 8, сопротивление значительно выше.

Испытания показали, что оптимальные углы наклона щетинок от 30 до 60^о, а оптимальное расстояние между ними от 5 до 20 мм. Установка щетинок под углами от 30 до 60^о в вертикальной плоскости по направлению потока позволяет увеличить активную поверхность каждой щетинки. Для повышения турбулизации потока жидкости возможна установка щетинок под углами от 30 до 60^о против направления потока.

Уменьшение угла наклона щетинок менее 30^о и расстояния между ними менее 5 мм приводит к зарастанию пространства между щетинками. В то же время увеличение угла наклона щетинок более 60^о и расстояния между ними более 20 мм приводит к значительному уменьшению количества активной биомассы, что, в свою очередь, приводит к снижению эффекта очистки.

Обеспечение биохимических процессов кислородом осуществляется за счет поверхностной диффузии кислорода воздуха в жидкость, а также вследствие процесса массопередачи кислорода воздуха в сливных патрубках.

Применение сливных патрубков с заданными параметрами истечения жидкости, по числам Рейнольдса от 3000 до 6000 в колонных биотенках производительностью от 1 до 3 м³/сут и диаметрами от 6 до 13 мм, способствует образованию вихревых воронок с вовлечением и диспергированием воздуха в жидкость. Истечение жидкости через сливной патрубок с числом Рейнольдса менее 3000 не вызывает появления вихревой воронки и интенсивного воздухововлечения. При числе Рейнольдса более 6000 вихревая воронка становится неустойчивой и происходит процесс ее "захлопывания".

Испытания показали, что для создания эффективного процесса массопередачи кислорода воздуха в сливных патрубках и минимальной высоты колонного биотенка длина сливного патрубка должна находиться в пределах 5-8 его диаметров. При длине сливного патрубка менее пяти его диаметров эффективность насыщения жидкости кислородом воздуха снижается. Увеличение длины сливного патрубка более восьми его диаметров приводит к удорожанию установки вследствие увеличения высоты биотенка без значительного повышения эффекта очистки.

Исследования количества растворенного кислорода в жидкости после прохождения воды через кассету с простым изливом и через кассету со сливным патрубком, выполненным по вышеуказанным параметрам, показали, что при начальной концентрации растворенного кислорода 0,3-0,5 мг/дм³количество кислорода в первом случае повышается до 2,0-2,5 мг/дм³, а во втором до 4,0 4,5 мг/дм³.

Кроме того, конструкция колонного биотенка выполнена так, что в случае выхода из строя любой кассеты возможна быстрая ее замена на новую.

Предлагаемое изобретение применено в установках для очистки сточных вод арендных и фермерских хозяйств производительностью 1 12 м³/сут/ разрабатываемых по заказу Минсельхозпрода РСФСР.