Рециркуляційний біоплато-фільтр на спорудах очищення стоків молокозаводу

1. Рециркуляційний біоплато-фільтр на спорудах очищення стоків молокозаводу, який складається із корпусу біоплато, заповненого зернистим завантаженням, в якому висаджені вищі вологолюбні рослини, трубопроводу подачі води на очищення, дренажного трубопроводу розподілу води в зоні кореневої системи рослин, збірного дренажного трубопроводу, розташованого в нижній частині корпусу, трубопроводу відведення очищеної води, який відрізняється тим, що корпус біоплато обладнаний додатковими вертикальними перегородками, котрі дозволяють утворити послідовно розташовані впускну камеру, камеру біоплато, збірну камеру, при цьому до впускної камери підведений трубопровід подачі води на очищення, а також заведений дренажний трубопровід розподілу води, котрий розташований в камері біоплато, а збірний дренажний трубопровід виконаний таким чином, що його горизонтальна ділянка розташова U 2 (19) 1 3 ням, в якому висаджені вищі вологолюбні рослини, трубопроводу подачі води на очищення, дренажного трубопроводу розподілу води в зоні кореневої системи рослин, збірного дренажного трубопроводу, розташованого в нижній частині корпусу, трубопроводу відведення очищеної води, [2] (прототип). Недоліком пристрою є відсутність впливу на редокс-потенціал водного середовища, що супроводжується, як правило, недостатнім вмістом кисню, наслідком чого є стабільність водної системи із забрудненнями, адже не вистачає кисню для прямого окислення забруднень, а також створення оптимальних умов для життєдіяльності мікробіологічної субстанції (активного мулу) котрий здатен руйнувати забруднення органічного походження. При низькому значенні редокс-потенціалу (в об'ємі, де відсутнє активне газонасичення) аеробні бактерії (активний мул), знаходячись у зволоженому середовищі гинуть, загнивають і є джерелом неприємного запаху, а пристрій (в залежності від розташування) може не відповідати санітарним вимогам і може являти небезпеку розвитку та розповсюдження бактерій. Таким чином, створюються несприятливі санітарно-епідеміологічні умови, які пов'язані із появою неприємного запаху від осаду, що вилучається із води. Окрім того, недостатня активність активного мулу, що залишається на поверхні зернистого завантаження призводить до того, що вологолюбиві рослини можуть вилучати (споживати) тільки елементи, що знаходяться у сприятливому для них стані, тоді як складні органічні забруднення, у кращому випадку, осаджуються на завантаження, утворюючи баластний шар, котрий забиває пори, створюючи великий гідравлічний опір, призводить до кальватації завантаження. При цьому розчинені забруднення проходять разом із водою. Споруда-прототип не є пристроєм універсального призначення, яка б могла бути застосована для одночасного очищення води санітарнокомунального господарства та вод промислових підприємств від забруднюючих речовин, що характеризуються широким спектром фізико-хімічних властивостей. Очисні споруди універсального призначення необхідні для вирішення проблем регіонального водокористування, особливо для урбанізованих міст із розвинутим промисловим потенціалом, у той час , як господарська діяльність людини приводить до постійного забруднення навколишнього середовища нафтового походження та іншими домішками. В основу корисної моделі поставлена задача в рециркуляційний біоплатофільтр, за рахунок того, що корпус біоплато-додатковими вертикальними перегородками поділений на послідовно розташовані впускну камеру, камеру біоплато, збірну камеру, його обладнання вертикальним Г-подібним ерліфтним стояком, розташованим у впускній камері із приєднанням до трубопроводу із ерліфтним стояком окремих пневмонагнітаючої та водоциркуляційної систем, забезпечити збільшення градієнту редокс-потенціалу води, а також збільшити вміст кисню у воді в напрямі очищення. 47747 4 Поставлена задача досягається в рециркуляційному біоплатофільтрі, який складається із корпусу біоплатозаповненого зернистим завантаженням, в якому висаджені вищі вологолюбні рослини, трубопроводу подачі води на очищення, дренажного трубопроводу розподілу води в зоні кореневої системи рослин, збірного дренажного трубопроводу, розташованого в нижній частині корпусу, трубопроводу відведення очищеної води, за рахунок того, що корпус біоплатообладнаний додатковими вертикальними перегородками, котрі дозволяють утворити послідовно розташовані впускну камеру, камеру біоплато, збірну камеру, при цьому, до впускної камери підведений трубопровід подачі води на очищення, а також заведений дренажний трубопровід розподілу води, котрий розташований в камері біоплато, а збірний дренажний трубопровід виконаний таким чином, що його горизонтальна ділянка, розташована в нижній частині камери біоплато і заведена в збірну камеру, а також додатково обладнаний вертикальним Г-подібним ерліфтним стояком, розташованим у впускній камері із випускним соплом, орієнтованим в сторону трубопроводу подачі води, окрім того, до дренажного трубопроводу із ерліфтним стояком приєднані окремі пневмонагнітаюча та водоциркуляційна системи. Поставлена задача досягається шляхом того, що в рециркуляційному біоплатофільтрі пневмонагнітаюча система обладнана блоком подачі стиснутого повітря по трубопроводу до нагнітаючої форсунки, якою обладнаний вертикальний Гподібний ерліфтний стояк, при цьому форсунка орієнтована у вертикальному напрямі. Поставлена задача досягається за рахунок того, що водоциркуляційна система включає циркуляційний насос, до якого підведений забірний трубопровід, заведений у збірну камеру і нагнітаючий трубопровід штуцер якого заведений в горизонтальну ділянку збірного дренажного трубопроводу в зоні впускної камери, при цьому забірний і нагнітаючий трубопроводи додатково обладнані ежекційним контуром, розташованим по байпасній схемі навколо циркуляційного насоса. Обладнання корпусу біоплато додатковими вертикальними перегородками, котрі дозволяють утворити послідовно розташовані впускну камеру, до якої підведений трубопровід подачі води на очищення, камеру біоплато, збірну камеру дозволяє створити умови вибіркового впливу на водну систему, забезпечивши відокремлені зони і окремі умови для очищення води. Утворення, завдяки додатковій вертикальній перегородці впускної камери, до якої підведений трубопровід подачі води на очищення, забезпечує проведення попередньої обробки води шляхом її інтенсивного газонасичення із одночасним додаванням частини води, що пройшла очищення. Таким чином провадиться попередня зміна редокс-потенціалу водного середовища, а також процес прямої мінералізації забруднень. Цей процес забезпечується запропонованим конструктивним виконанням збірного дренажного трубопроводу, котрий додатково обладнаний вертикальним Г-подібним ерліфтним стояком, розташованим у впускній камері до якого 5 приєднана окрема пневмонагнітаюча система, нагнітаюча форсунка якої розташована саме у вертикальному ерліфтному стояку. Саме за рахунок подачі стиснутого повітря від блока по трубопроводу до орієнтованої у вертикальному напрямі нагнітаючої форсунки, частина очищеної води, що заповнює збірний дренажний трубопровід, захоплюється потоком повітря, перенасичується ним і подається у випускне сопло, орієнтоване в сторону трубопроводу подачі води. Очищена вода, насичена повітрям із сопла змішується із водою, що надходить на очищення, в результаті чого провадиться зміна редокспотенціалу як в результаті її насичення повітрям, так і від змішування води, що має більш високі значення цього параметру, адже вона провадиться відбір вже очищеної води. Конструктивне виконання елементів, що входить в систему очищення дозволяє одночасно провадити підвищення редокспотенціалу водного середовища перед процесом фітоочищення, руйнувати стабільності системи вода-забруднення та забезпечити безпосереднє окислення та мінералізацію домішкових включень. Попередня обробка перед тим, як вода потрапить в зону біологічного очищення дозволяє прискорити вилучення забруднень в зоні біофільтраційного очищення. Приєднання до дренажного трубопроводу окремої водоциркуляційної системи, котра включає циркуляційний насос, до якого підведений забірний трубопровід, заведений у збірну камеру і нагнітаючий трубопровід штуцер якого заведений в горизонтальну ділянку збірного дренажного трубопроводу в зоні впускної камери, забезпечує режим циркуляції води, що пройшла очищення, дозволяє впливати па швидкісні параметри процесу біофільтраційного очищення, а додаткове обладнання забірного і нагнітаючого трубопроводів ежекційним контуром, розташованим по байпасній схемі навколо циркуляційного насоса, дозволяє провадити регульоване газонасичення очищеної води, що спрямовується у збірну камеру. Окрім того, газонасичення потоку очищеної води у збірному дренажному трубопроводі забезпечує можливість регулювання газового середовища нижнього фільтруючого шару завантаження біоплато, створює необхідні умови життєдіяльності біоплівки, що приймає участь в розкладанні забруднюючих речовин, провадити остаточне мінералізування забруднень, сприяє процесу біологічного знезараження. На фіг. 1 зображена схема рециркуляційного біоплатофільтра. Рециркуляційний біоплатофільтр складається із трубопроводу подачі води на очищення 1, корпусу біоплато 2, який додатковою вертикальною перегородками 3 і 4 розділяють корпус на впускну камеру 5, камеру біоплато 6, збірну камеру 7, камера біоплато заповнена зернистим завантаженням 8, в якому висаджені вищі вологолюбні рослини 9, дренажного трубопроводу розподілу води в зоні кореневої системи рослин 10, збірного дренажного трубопроводу 11, до якого приєднаний Гподібний ерліфтний стояк 12 із випускним соплом, нагнітаючої форсунки 13 пневмонагнітаючої сис 47747 6 теми, що включає також блок подачі стиснутого повітря 14 і трубопровід 15. водоциркуляційної системи, котра включає забірний трубопровід 16, циркуляційний насос 17, нагнітаючий трубопровід 18, заведений в збірний дренажний трубопровід штуцер 19, байпасний трубопровід 20 навколо циркуляційного насоса із повітряним ежектором 21, трубопроводу відведення очищеної води 22. Рециркуляційний біоплатофільтр працює наступним чином. Вода на очищення подається по трубопроводу 1, заповнюючи корпус біоплатофільтра 2, при цьому, завдяки перегородці 3, вода потрапляє у впускну камеру 5 і через дренажний трубопровід розподілу води в зоні кореневої системи рослин 10 заповнює об'єм камери біоплато 6, в якому очищається шляхом біосорбційного очищення і фільтрування крізь зернисте завантаження 8, надходить у збірний дренажний трубопровід 11. В номінальному режимі роботи пристрою, включається блок подачі стиснутого повітря 14, по трубопроводу 15 подається стиснуте повітря в нагнітаючу форсунку 13, якою обладнаний вертикальний Г-подібний ерліфтний стояк 12 із випускним соплом. Завдяки тому, що форсунка орієнтована у вертикальному напрямі, потоком повітря частина очищеної води захоплюється із збірного дренажного трубопроводу 11 і потоком повітря водо-газова суміш через сопло Г-подібного ерліфтного стояка 12 спрямовується у впускну камеру 5. Таким чином, у впускну камеру 5, разом із водою, що потребує очищення надходить очищена вода, збагачена киснем повітря за рахунок чого у впускній камері 5 різко підвищується редокс-потенціал води, провадиться її перемішування, пряме окислення забруднень їх мінералізація, руйнується стабільність водної системи, що містить забруднення, зв'язуються і переводяться у зважений стан розчинені домішки. Підготовлена таким чином вода, через дренажний трубопровід розподілу води 10 надходить в зернисте завантаження 8 камери біоплато 6, в зону кореневої системи вищих вологолюбних рослин 9. Контактуючи із кореневою системою, підібраних вищих рослин, забруднення поглинаються останніми. Цьому процесу сприяє утворення на поверхні мінерального завантаження 8 біоплівки, котра включає біодеструктивних мікроорганізмів, які активізують процес мікробіологічного мінералізування забруднень, прискорюючи процеси розпаду органічних компонентів. Включення водоциркуляційної системи провадиться регулювання швидкості фільтраційного процесу і вплив на газове середовище у товщі зернистого завантаження 8. У цьому випадку, включення циркуляційного насосу 17 призводить до відбору очищеної води із збірної камери 7 по забірному трубопроводу 16 і спрямування води в нагнітаючий трубопровід 18. При цьому, частина води циркулює через байпасний трубопровід 20 навколо циркуляційного насоса і завдяки повітряному ежектору 21, котрим обладнаний байпасний трубопровід 20, вода, що спрямовується в штуцер 19, котрий заведений в збірний дренажний трубопровід, збагачується повітрям. Потік води, збагаченої повітрям, динаміка потоку, потрапляючи че 7 47747 рез штуцер 19 в збірний дренажний трубопровід 11 захоплює основний потік фільтраційної рідини, а надлишок повітря у вигляді бульбашок забезпечує помірне керування зернистого завантаження 8, що сприяє життєдіяльності біоплівки, прискорює процеси ферментації забруднень, за рахунок якого підвищується біологічна цінність елементів розпаду, котрі більш активно поглинаються рослинами. Фільтруючись крізь мінеральне завантаження 8 вода повністю очищується і збірний дренажний трубопровід 11, відводиться у збірну камеру 7, а завдяки надлишку кисню повітря, вода піддається природному знезараженню. Із збірної камери 7, очищена вода по трубопроводу 22 відводиться для подальшого її використання. Рециркуляційний біоплато-фільтр, відрізняється від споруд аналогічного призначення конструктивним компонуванням корпусу біоплато-фільтра, який завдяки додатковим вертикальним перегородкам створює умови послідовного очищення води із специфічними умовами впливу на водне середовище у поєднанні із запропонованим виконанням дренажного трубопроводу, його обладнанням Г-подібним ерліфтним стояком та приєднанням до нього окремих пневмонагнітаючої та водоциркуляційної систем, за рахунок чого досягається комплексний вплив на водне середовище процесу газонасичення, фітосорбційного масообміну, фільтраційного очищення. При цьому досягається роздільний вплив на забруднене водне середовище із поєднанням газонасичення та перемішуванням, Комп’ютерна верстка І.Скворцова 8 що значно прискорює процеси біодеструкції, мінералізування забруднень, за рахунок такого поєднання отримується якісно новий результат, адже запропоновані рішення щодо газонасичення дозволяють використовувати цей процес як безпосередній вплив на середовище, так і впливати на забезпечення оптимальних умов життєдіяльності активного мулу, створивши умови для впливу на фітосорбційним і біологічний масообмін між забрудненнями, активним мулом і рослинним шаром. До особливостей пристрою слід віднести безпеку технології і простоту експлуатації обладнання, а реалізація запропонованого технічного рішення дозволить, в кінцевому результаті, отримати стабільність високої ефективності очищення, при тому, що витрати при експлуатації споруд зменшаться в 1,5...1,8 рази за рахунок оптимізації швидкості процесу фільтрування, економії на витратах реагентів для хімічної обробки, що зменшує собівартість переробки стічної води, зменшенні площі, що використовується під розміщення споруд очищення. Тому, економічний ефект від впровадження пристрою може скласти 6...8 коп. на 1 куб. м води, що очищається. Використана інформація 1. Использование высших водных растений для биологической очистки эвтрофных водоемов. К. Янкявичюс и др. ЦООНТИ-ИНИОН, г. Вильнюс. 2. А.с. №1761678, кл. С02F1/00; 1/24; В 01 D36/04, 1992. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601