Гідропонна споруда “біоплато-фільтр”

1. Гідропонна споруда, яка містить корпус, заповнений фільтруючим зернистим завантаженням із висадженими у ньому вищими вологолюбними рослинами, трубопровід подачі стічної води в корпус із дренажною мережею її розподілу, розташованою в зоні кореневої системи рослин, дренаж збору, розташований в нижній зоні корпусу і з'єднаний з трубопроводом відводу очищеної води в збірний резервуар, яка відрізняється тим, що додатково оснащена системою дегазаційного корегування, яка містить проміжний дренажний трубопровід, встановлений між дренажною мережею розподілу та дренажем збору води, і гідравлічно з'єднана технологічним трубопроводом із коло U 2 (19) 1 3 40322 4 при цьому відстань між краєм штуцером технологанічного походження, якими збагачені побутові гічного трубопроводу і штуцером пневмопроводу, стічні води. Причиною є стабільно низькі показники розташованого у верхню зону колони-резервуару редокс-потенціалу води, особливо в умовах, коли може перевищувати 10м. біологічне очищення супроводжується газовидіПоставлена задача досягається за рахунок толенням, наприклад, метан, вуглекислий газ, сіркого, що комплекс автоматичного регулювання з'єдводень, тощо, присутність яких призводить до нинаний із пристроєм створення вакууму, наприклад, зьких значень редокс-потенціалу, створює умови вакуумним насосом, та електроприводом запірнодля стабілізації системи вода-забруднення і рорегулюючої арматури, котра з'єднує внутрішній бить неможливим окислення домішок, проведення об'єм колони-резервуару із зовнішньою атмосфеденітрифікації забруднень, що містять азот. Вміст рою через пневмопровід. газової складової, що є результатом процесів заСистема дегазаційного корегування дозволяє гнивання є причиною скорочення життєдіяльності оптимізувати вміст газової складової у воді, що активного мулу, котрий у поєднанні із фітосорбційочищається таким чином, що впливає одночасно ною системою, котрою є вищі вологолюбиві росна редокс-потенціал води у верхній та нижній золини, висаджені у фільтруючому зернистому заванах таким чином, що утворюється неоднорідність нтаженні, складають основу біологічного (градієнт) цього показника в напрямі фільтруванвилучення забруднень, при цьому скорочуються ня. життєві функції рослин, та їх активність щодо поЗавдяки проміжному дренажному трубопровоглинання елементів, що забруднюють воду. ду, встановленому між дренажною мережею розВ основу корисної моделі поставлена задача, поділу та дренажем збору води досягається відбір в гідропонній споруді "біоплато-фільтр" із колонводи, котра періодично відводиться по технологічним дегазатором за рахунок додаткового обладному трубопроводу в колону-резервуар, в якому нання системою дегазаційного корегування, яка провадиться деаерація водного середовища робовключає проміжний дренажний трубопровід, встатою пристрою, котрий створює вакуум, наприклад, новлений між дренажною мережею розподілу та вакуумним насосом, що забезпечує зростання редренажем збору води і гідравлічно з'єднана технодокс-потенціалу води, після чого дегазоване водне логічним трубопроводом із колоною-резервуаром, середовище (звільнене від сірководню, метану, котрий обладнаний пневмопроводом, штуцер якодвоокису вуглецю та інших газових складових) го заведений у його верхню зону і приєднують коповертається в біоплато-фільтр, що забезпечуєтьлону-резервуар до пристрою створення вакууму, ся комплексом автоматичного регулювання та забезпеченим комплексом автоматичного регулюзапірною арматурою, при цьому створюється в вання та запірною арматурою, забезпечити градієнижній частині пристрою анаеробну зону. Узгонтне збільшення редокс-потенціалу води в напрямі джена робота елементів пристрою впливає на фільтраційного очищення із одночасним провегазове середовище, створюючи градієнту редоксденням дегазації води. потенціалу, його збільшення у напрямі фільтруПоставлена задача досягається в гідропонній вання, за рахунок чого забезпечуються умови виспоруді "біоплато-фільтр" із колонним дегазатором далення сполук забруднень з води біотехнологічбіоплато-фільтрі із озоновим регенераторомним шляхом біологічної нітрифікаціїокислювачем, який складається із корпусу, заповденітрифікації, адже верхня зона (розташування неного фільтруючим зернистим завантаженням із кореневої системи рослин) являє собою аеробну висадженими у ньому вищими вологолюбивими зону, а нижня - анаеробну. Такі умови сприяють рослинами, трубопроводу подачі стічної води в біоокисленню сполук забруднень до нітратів і накорпус із дренажною мережею її розподілу, розтаступному їх біовідновлення до азоту. При цьому шованою в зоні кореневої системи рослин, дренапровадиться комплексне біологічне очищення із жу збору, розташованого в нижній зоні корпусу і використанням прямого фітосорбційного поглиприєднаного до трубопроводу відводу очищеної нання кореневою системою вищих вологолюбивих води в збірний резервуар, за рахунок додаткового рослин та нітрозних автотрофних і гетеротрофних обладнаний системою дегазаційного корегування, бактерій, що перетворять азотвмісткі речовини в яка включає проміжний дренажний трубопровід, газоподібний азот, протікають у присутності речовстановлений між дренажною мережею розподілу вини, здатних до окислювання. та дренажем збору води і гідравлічно з'єднана Виконання колони-резервуару видовженим технологічним трубопроводом із колоноювертикально у поєднанні із взаємним розташуванрезервуаром, котрий обладнаний пневмопровоням штуцерів технологічного трубопроводу, що дом, штуцер якого заведений у його верхню зону і гідравлічно з'єднує колону-резервуар із проміжним приєднують колону-резервуар до пристрою стводренажним трубопроводом із штуцером пневморення вакууму, забезпеченим комплексом автомапроводу, дозволяє досягти необхідного рівня вакутичного регулювання та запірно-регулюючою аруму і деаерації, особливо, коли відстань між відпоматурою. відними штуцерами може перевищувати 10м. Поставлена задача може бути досягнута за З'єднання комплексу автоматичного регулюрахунок того, що колона-резервуар виконаний вивання із пристроєм створення вакууму, наприклад, довженим вертикально, а штуцер технологічного вакуумним насосом, та електроприводом запірнотрубопроводу, що гідравлічно з'єднує колонурегулюючої арматури дозволяє автоматично узгорезервуар із проміжним дренажним трубопроводжувати роботу кожного із елементів конструкції, дом заведений в її нижню зону таким чином, що забезпечуючи періодичність створення вакууму і його край знаходиться вище рівня дренажної меповернення дегазованої води із колонирежі розподілу води, що подається на очищення, 5 40322 6 підвищується редокс-потенціал води. На поверхні резервуару в зону очищення, враховуючи кількісні мінерального завантаження розвивається біоплівта якісні показники води, що надходить на очика із представників групи так званих нітрозних бакщення. Важливим, при цьому, є те, що разом із терій, за допомогою яких під час фільтрування регулюванням редокс-потенціалу по висоті зерниводи провадиться видалення азотвмістких сполук стого завантаження створюється неоднорідне газ води шляхом біологічної нітрифікаціїзове середовище між розподільчою та збірною денітрифікації. Провадиться біоокислення сполук дренажними мережами, що у поєднанні здатні азоту до нітратів і наступному їх біовідновлення до створювати оптимальні умови життєдіяльності азоту. Спочатку провадиться фаза нітрифікації біоактивного середовища (біоплівки, активного окислювання амонійного азоту до нітритів, що замулу), що перешкоджає їх відмиранню, руйнує безпечується діяльністю представниками групи так стабільність системи вода-забруднення, сприяє званих нітрозних бактерій - автотрофів Nitrosomoвилученню останніх і позитивно впливає на продуnas, Nitrosocystis, Nitrosococcus і ін. [3]. Функціонуктивність очищення. ванню аеробних мікроорганізмів сприяє контакт Таким чином, завдяки запропонованим консповерхні із повітрям, що створює оптимальні умотруктивним рішенням провадиться комплексне ви біообробки забруднень, збільшує коефіцієнт очищення в умовах вилучення забруднень розвипроцесу розкладання забруднень за рахунок зроснутою кореневою системою вологолюбивих ростання питомої швидкості утилізації субстрату баклин, яка має велику сумарну площу, з одночасним теріями. Окрім того, біоплівка містить автотрофні фільтруванням крізь зернисте завантаження, на бактерії-нітрифікатори й гетеротрофні бактерії, за поверхні якого вода піддається біологічному очирахунок чого відбувається окислювання органічних щенню біоплівкою, при цьому досягається створечовин, а потім - нітрифікація. Але побічними рення умов для існування мікроорганізмів аеробів продуктами біологічного розкладання органічних (у верхній зоні) і мікроорганізмів, що існують в забруднень є утворення газової складової, зокреанаеробних умовах, саме це дозволяє досягти ма сірководню, метану, двоокису вуглецю, та іннайбільш оптимальних умов вилучення забрудших, котрі блокують розвиток бактерій-анаеробів, нень. Разом із створенням градієнту редокснаприклад, породи Pseudomonas, вплив яких припотенціалу середовища відбувається переведення зводить до повної нітрифікації забруднень. Комрозчинених домішок у зважений стан і їх поглиплекс автоматичного регулювання 14 подає сигнання кореневою системою вологолюбивих роснал, котрий приводить в дію електропривод 12, лин і біоплівкою, що утримується на поверхні закотрий за допомогою запірно-регулюючої арматувантаження, досягається розкладання складних ри 11 перекриває доступ до атмосферного повітря органічних сполук на складові і їх поглинання, для і включає вакуумний насос 13, котрий через пневяких ці елементи є необхідними поживними речомопровід із штуцером 10, заведеним у верхню зовинами. ну колонного-резервуару 9, відкачує повітря із На Фіг. зображена схема гідропонної споруди останнього. Таким чином, в колонному-резервуарі "біоплато-фільтр" із колонним дегазатором. 9 створюється вакуум, котрий створює зниження Гідропонна споруда "біоплато-фільтр" із котиску в зоні проміжного дренажного трубопроводу лонним дегазатором складається із трубопроводу 6, котрим вода в із середньої зони мінерального подачі стічної води на очищення 1, із дренажною завантаження забирається і по технологічному мережею її розподілу 2, в корпусі 3 заповненого трубопроводу 7, через штуцер 8 поступово заповмінеральним завантаженням 4, в якому висаджені нює об'єм колонного-резервуару 9. При цьому інвищі вологолюбиві рослини 5, проміжного дренажтенсивно провадиться деаерування води, вилуного трубопроводу 6, технологічного трубопроводу чення газової складової, за рахунок чого 7, із штуцером 8, котрий заведений в нижню зону підвищується редокс-потенціал води. Висота між колонного-резервуару 9, обладнаного пневмопроштуцерами 8 і пневмопроводом 10 визначають водом із штуцером 10, заведеним у верхню зону робочий об'єм, а те, що він може перевищувати колонного-резервуару, запірно-регулюючої арма10м., вказує на параметри вакуумування, що витури 11, із електроприводом 12, котра з'єднує внузначає ступінь дегазації відповідного об'єму води. трішній об'єм колони-резервуару із зовнішньою При досягненні робочої висоти у внутрішньому атмосферою через пневмопровід, вакуумного наоб'ємі колони-резервуару 9, комплекс автоматичсосу 13, комплексу автоматичного регулювання ного регулювання 14 припиняє робота вакуумного вакуумним насосом, та електроприводом запірнонасосу 13 і подає сигнал електроприводу 12 запіррегулюючої арматури 14, дренажу збору очищеної но-регулюючої арматури 11, відкривання якої з'єдводи 15, трубопроводу відводу води 16 в збірний нує внутрішній об'єм колони-резервуару із зовнішрезервуар 17, трубопроводу відводу очищеної ньою атмосферою. Зрівняння тисків води 18. супроводжується зворотнім током дегазованої Гідропонна споруда "біоплато-фільтр" із ководи через штуцер 8, по технологічному трубопролонним дегазатором працює наступним чином. воду 7 і проміжному дренажному трубопроводу 6 в Вода на очищення подається по трубопроводу мінеральне завантаження 4, нижньої зони корпусу 1 у дренажну мережу її розподілу 2, розташовану в 3. В нижньому шарі, в результаті дегазації середокорпусі 3, який заповнений мінеральним завантавища утворюються анаеробні умови, в яких нітриженням 4, в котрому висаджені вищі вологолюбиві ти й нітрати під дією бактерій породи Pseudomoрослини 5. Вода із забрудненнями фільтрується nas відновлюються до вільного азоту [4]. крізь мінеральне завантаження 4, контактуючи із Проводяться біологічні процеси із використанням кореневою системою вологолюбивих рослин 5, за автотрофних і гетеротрофних бактерій, за допоморахунок чого вилучаються частина забруднень і 7 40322 8 гою котрих вилучаються азотвмісткі речовини, каколи речовини, які шкідливі для людини є необхідрбонати та інші домішки, які звичайно присутні у ними поживними речовинами для вищих рослин та воді. Зміна редокс-потенціалу води також прискомікробіологічної флори і поглинаються ними. Тобрює розкладання сполук, переведення розчинених то, реалізується безпечна технологія, яку слід задомішок у зважений стан, їх поглинання коренепроваджувати не тільки за її доступність і простовою системою вологолюбивих рослин. Таким читу, але й за економічну доцільність, а отримана ном, вода піддається комплексній обробці біологіочищена вода не містить шкідливих хімічних реачного характеру (біоплівка та фітосорбційне гентів. Пристроєм цілеспрямовано реалізується поглинання), що призводить до остаточного очикомплексний вплив на водне середовище, викорищення води від забруднень і через дренаж збору стовуючи біологічні методи, такі як фітоконтактний очищеної води 15, трубопроводу 16 вода надхомасообмін з боку вологолюбивих вищих рослин, дить в збірний резервуар 17, звідки по трубопродля яких створені спеціальні умови, а також вплив воду відводу очищеної води 18 відводиться для на водне середовище, що очищається біологічної подальшого використання. обробки біоплівкою. Запропоноване технічне рішення має суттєві Технологія очищення є безпечною для людей відмінності від конструкцій пристроїв аналогічного та навколишнього середовища, адже дозволяє призначення. Це полягає у співполученні конструкконтролювати процес газоутворення, впливати на тивних елементів гідропонної споруди, періодичможливий розвиток патогенної мікрофлори, а ності їх функціонування, за рахунок чого реалізувпровадження є доступним і не потребує значних ється комплексний вплив на водне середовище, витрат, адже може використовуватись на вже діювикористовуючи біологічні методи, такі як фітокончих об'єктах очищення стічних вод. тактний масообмін з боку вологолюбивих вищих Відмінністю також є робота пристрою в авторослин, для яких створені спеціальні умови, а таматичному (автономному) режимі із максимальним кож вплив на водне середовище, що очищається врахуванням особливостей водного середовища, біологічної обробки біоплівкою у поєднанні із змікількісних і якісних характеристик забруднень, що ною газового середовища та фільтрацією крізь вилучаються. спеціально підібраний шар зернистого завантаПристрій дозволяє зменшити собівартість ження. очищення води за рахунок комплексного впливу на Обладнання пристрою системою дегазаційноводне середовище, виключення витрат на реагенго корегування одночасно здійснює вилучення ти та необхідність постійного контролю за процегазової складової, котра негативно впливає на сом очищення з боку обслуговуючого персоналу. активність та життєдіяльність штамів біоплівки, Орієнтовний економічний ефект від впровпливає на параметри водної системи, створюючи вадження пристрою може скласти до 150-180тис. неоднорідність редокс-потенціалу води, а також грн. на рік для споруди, продуктивністю до 1000 забезпечує зміну швидкісних характеристик протікуб. м на добу. кання води, що очищується. Джерела інформації: Конструктивне виконання системи дегазацій1. А. с. №1761678, кл. С 02 F 1/00; 1/24; В 01 ного корегування, котра співполучає проміжний D36/04, 1992. дренажний трубопровід із колоною-резервуаром 2. Использование высших водных растений поєднує процес деаерації із гідростатичним режидля биологической очистки эвтрофных водоемов. мом комплексного біологічного очищення, що доК. Янкявичюс и др. ЦООНТИ-ИНИОН, г.Вильнюс. зволяє одержати нову якість очищення води, котра 3. Голубовская Э. К Биологические основы може містити забруднення із відмінними фізикоочистки воды. - М.: Высш. шк., 1978 - 271с. хімічними властивостями, при цьому робота при4. Виноградский С. Н. Микробиология почвы. строю базується на використанні природних явищ, М.: Изд-во АН СССР, 1952. - 792с. 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 40322 Підписне 10 Тираж 28 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