Станція із біоплато геліофлотатор-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою

1. Станція із біоплато очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, що складається із корпусу, розділеного на послідовно розташовані камеру-флотатор із системою аерації, секцію біоплато, заповнену фільтруючим завантаженням із вищими водними рослинами, трубопроводу подачі води на очищення, дренажної системи розподілу води в зоні кореневої системи вищих водних рослин, збірної дренажної системи, розташованої в нижній частині корпусу, трубопроводу відводу очищеної води, яка відріз U 2 (11) 1 ВІД UA ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС (19) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 води на очищення, корпусу, розділеного на послідовно розташовані камеру-флотатор із системою аерації, секцію біоплато, заповнену фільтруючим завантаженням, в якому висаджені вищі водні рослини, дренажної системи розподілу води в зоні кореневої системи рослин, збірної дренажної системи, розташованої в нижній частині корпусу, трубопроводу відводу очищеної води, [2] (прототип). Недоліком відомого пристрою є складності з ефективного вилучення органічних забруднень і проблеми екологічної безпеки. Органічні речовини в стічних водах, наприклад, підприємств харчової промисловості, можуть містити білки, вуглеводи, жири, продукти переробки, синтетичні поверхневоактивні речовини із підвищеною екологічною небезпекою. Неорганічні компоненти представлені іонами калію, натрію, кальцію, магнію, хлору, карбонатами, сульфатами і іншими сполуками і елементами. Слід враховувати те, що, наприклад, молокозавод середньої потужності скидає стільки ж органічних забруднень із підвищеною екологічною небезпекою (по масі), скільки місто з населенням 20-30 тис. чоловік, а концентрація основних забруднень у таких стоках по ХСК і БСК досягає 10,0-20,0 г/л, зважених речовин 1500,01800,0 мг/л, що в середньому в 40-50 разів вище аналогічних показників, характерних для господарсько-побутової води населених пунктів. Висока концентрація органічних забруднень у даних виробничих стоках, що скидають у каналізаційні мережі, викликає підвищені навантаження на діючі загальноміські або селищні очисні спорудження, часто викликаючи порушення в їхній роботі. Крім того, приймання виробничих стічних вод молокозаводів для очищення на міських очисних спорудах може приводити до так званого процесу молочнокислої ферментації стоків, результатом чого є різке зниження pH і редокс-потенціалу мулової суміші і стоків із зменшенням біологічної активності мікроорганізмів активного мулу міських очисних споруд. Високий початковий вміст забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, вилучення яких із води у вигляді флотошламу, осаду (може досягати 20-30% від об'єму стічних вод), а наявність в них органічних забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, може призвести до пептизації, швидкого загнивання й утворення вторинних забруднень навколишнього природного середовища. Небезпека посилюється ще тим, що більшість підприємств харчової промисловості на сьогоднішній день перебуває усередині міської забудови, де споруди обмежені по площі для обробки й зберігання осаду, що утворяться. Саме тому актуальним залишається створення ефективного обладнання для локального очищення виробничих стічних вод, які б максимально враховували особливості забруднень, їх вилучення і утилізацію у формі, що не створює додаткової екологічної небезпеки. В основу корисної моделі поставлена задача, в станції із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, що складається із корпусу, розділеного на послідовно розташовані камеру 58880 4 флотатор із системою аерації, секцію біоплато, заповнену фільтруючим завантаженням із вищими водними рослинами, трубопроводу подачі води на очищення, дренажної системи розподілу води в зоні кореневої системи вищих водних рослин, збірної дренажної системи, розташованої в нижній частині корпусу, трубопроводу відводу очищеної води, за рахунок того, що між камероюфлотатором і секцією біоплато розташований додатковий освітлювач-мінералізатор, який обладнаний автономним пристроєм температурного корегування, а також автоматичним пристроєм введення біодеструкторів-ензимів і розчинів реагентів, крім того, додатковий освітлювачмінералізатор обладнаний системою ерліфтного відбору осаду, з'єднаною шламовим трубопроводом із камерою-флотатором, а трубопровід відводу очищеної води обладнаний додатковим ерліфтним стояком із циркуляційним трубопроводом, з'єднаним із трубопроводом подачі води на очищення і за рахунок того, що як автономний пристрій температурного корегування в додатковому освітлювачі-мінералізаторі використовують автономну установку марки ВИХОР, яка призначена для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів із отриманням теплової енергії, забезпечити підвищення редокс-потенціалу води, а також збільшення надійності знезараження осаду і очищеної води. Поставлена задача досягається в станції із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, що складається із корпусу, розділеного на послідовно розташовані камеру-флотатор із системою аерації, секцію біоплато, заповнену фільтруючим завантаженням із вищими водними рослинами, трубопроводу подачі води на очищення, дренажної системи розподілу води в зоні кореневої системи вищих водних рослин, збірної дренажної системи, розташованої в нижній частині корпусу, трубопроводу відводу очищеної води, за рахунок того, що між камерою-флотатором і секцією біоплато розташований додатковий освітлювач-мінералізатор, який обладнаний автономним пристроєм температурного корегування, а також автоматичним пристроєм введення біодеструкторів-ензимів і розчинів реагентів, крім того, додатковий освітлювач-мінералізатор обладнаний системою ерліфтного відбору осаду, з'єднаною шламовим трубопроводом із камероюфлотатором, а трубопровід відводу очищеної води обладнаний додатковим ерліфтним стояком із циркуляційним трубопроводом, з'єднаним із трубопроводом подачі води на очищення. Поставлена задача досягається і за рахунок того, що як автономний пристрій температурного корегування в додатковому освітлювачімінералізаторі використовують автономну установку марки ВИХОР, яка призначена для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів із отриманням теплової енергії. Розташування між камерою-флотатором і секцією біоплато додаткового освітлювачамінералізатора, обладнаного пристроєм введен 5 ням розчину біодеструкторів-ензимів, дозволяє вилучити значну кількість забруднень із підвищеною екологічною небезпекою за допомогою мікроорганізмів, ефективно використовуючи забруднення як джерело енергії. Сам процес біологічного очищення призводить до мінералізації складних органічних сполук, при цьому одночасно середовище створює умови для розмноження активних біологічних форм, які використовуються для мінералізації та стабілізації осаду і флотошламу в камері-флотаторі. Для цього призначена система ерліфтного відбору осаду із його подачею у флотошлам камери-флотатора. Процес посилюється введенням біодеструкторів і ензимів - природних каталізаторів, за допомогою яких здійснюються необхідні хімікобіологічні перетворення із великою швидкістю в широкому діапазоні температур, з перевагою температур в межах 18-36°С, що прискорює процеси розкладання жирів, білків і вуглеводів на воду, вуглекислоту, нітрити, сульфати, у результаті чого вони перетворюються в екологічно нешкідливі продукти мікробного метаболізму, до форм, здатних поглинатися кореневою системою вищих водних рослин. Таким чином, додатковий освітлювачмінералізатор, обладнаний пристроєм введенням розчину біодеструкторів-ензимів із системою ерліфтного відбору осаду і його подачею у флотошлам камери-флотатора виконує функцію відбору осаду із води, генератора активного мікробіологічного агента, здатного до повного мінералізування флотошламу, а також перетворювача легких залишків забруднень у поживні речовини для рослин. Поєднання ерліфтного відбору осаду з освітлювача-мінералізатора із ерліфтним відбором частини потоку очищеної води і її введенням циркуляційним трубопроводом в трубопровід подачі води на очищення дозволяє підвищити редокспотенціал середовища, що надходить на очищення, порушити його стабільність, створити оптимальні умови прискорення процесу флотаційного очищення із мінералізацією і стабілізацією флотошламу, що попереджує пептизацію останнього. Завдяки подачі мінералізованого осаду у флотошлам камери-флотатора системою ерліфтного відбору осаду із додаткового освітлювачамінералізатора здійснюється спеціальними форсунками-регуляторами, розташованими над поверхнею флотошламу, досягається необхідне дозування мікробіологічного агенту для ефективного мінералізування і стабілізації флотошламу, а також його перемішування із транспортуванням струменями форсунок в зону відбору для утилізації, попереджається утворення екологічно небезпечних аерозолів і неприємних запахів на очисних спорудах. На фіг. зображена схема станції із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою. Станція із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою складається із трубопроводу подачі води на очищення 1, приєднаного до камери-флотатора 2, обладнану системою аерації 3, приєднаної до компресорної установки 4, при 58880 6 строю відводу флотошламу 5, відвідного трубопроводу 6 в додатковий освітлювач-мінералізатор 7, який обладнаний пристроєм температурного коригування із автоматичним введенням розчину біодеструкторів-ензимів 8, а також системою ерліфтного відбору осаду, що включає ерліфтний стояк 9, до якого підведений трубопровід 10 подачі стиснутого повітря, шламовий трубопровід 11 із спеціальними форсунками-регуляторами 12, розташованими над поверхнею флотошламу камерифлотатора, до ерліфтного стояка приєднаний трубопровід утилізації осаду 13, секції біоплато 14, яка заповнена фільтруючим завантаженням 15, в якому висаджені вищі водні рослини 16, дренажної системи розподілу води 17, заведеною в додатковий освітлювач-мінералізатор, збірної дренажної системи 18, приєднаної до трубопроводу відводу очищеної води 19 із додатковим ерліфтним стояком 20, до якого підведена лінія 21 нагнітання стиснутого повітря, а також приєднаний циркуляційний трубопровід 22, зблокований із трубопроводом подачі води на очищення. Станція із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою працює наступним чином. Стічна вода подається по трубопроводу 1 в потік якої (в номінальному режимі роботи) з трубопроводу 22 вводиться збагачена повітрям очищена вода, котра має різко відмінний показник редокс-потенціалу від аналогічного показника основного потоку, що призводить до необхідного порушення стабільності системи водазабруднення. Потік "сирої" води потрапляє в камеру-флотатор 2. Включенням в роботу компресорної установки 4 подається повітря в систему аерації 3, за допомогою якої провадиться активне газонасичення і різке підвищення редокспотенціалу води, що створює умови контактної взаємодії між повітрям і домішками, активізує процес окислення останніх, переводить їх у зважений стан із коагуляцією і утворенням на поверхні камери-флотатора 2 флотошламу. Одержана, таким чином, зміна балансу (стабільності) розчинених домішок, що містить забруднення із підвищеною екологічною небезпекою, за рахунок вилучення значної їх кількості, також призводить до зміни редокс-потенціалу. Флотошлам, що утворився на поверхні камери-флотатора 2, відганяється в пристрій відведення флотошламу 5 струменями із спеціальних форсунок-регуляторів 12, які проводять одночасне введення штамів біодеструкторів-ензимів, які відбираються з додаткового освітлювача-мінералізатора 7. Склад мікроорганізмів підібраний таким чином, що здатен розкладати органічні та синтетичні складові забруднень із підвищеною екологічною небезпекою шляхом мікробного синтезу. Результатом мікробіологічної активності є знезараження флотошламу із підвищеною екологічною небезпекою від найпростіших, умовно-патогенної і патогенної мікрофлори. Крім того, проходить процес ферментації та стабілізації, за рахунок чого підвищується біологічна цінність елементів осаду і флотошламу із підвищеною екологічною небезпекою, перетворюючи 7 їх в добриво за рахунок біохімічних, структурних і мікробіологічних перетворень. Відповідні властивості активного біологічного субстрату створюються в додатковому освітлювачі-мінералізаторі 7, в який потрапляє вода з камери-флотатора 2 по відвідному трубопроводу 6. В додатковому освітлювач-мінералізатор 7 автономним пристроєм температурного коригування (в якості автономного пристрою температурного корегування використовують автономну установку марки ВИХОР, яка призначена для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів із отриманням теплової енергії, ТУ-У29.2-36497217-001:2009, ТУ-У29.236497217-002:2009) із автоматичним введенням розчину біодеструкторів-ензимів 8, вводяться температурно відкориговані розчини біодеструкторівензимів, котрі являють собою систему біологічно активних мікроорганізмів, наприклад, ензими і біопрепарати-біодеструктори типу "УНІКАЛ" (ТУ У 30165603-004-2001), "МІКРОЗИМ", "ЕПАРСИЛ" і "ЕКОНАДІН", котрі можуть включати більш ніж 80 видів штамів мікроорганізмів, різних загонів та сімейств, та мікроорганізмів із протилежними умовами життєдіяльності. Така комплексна сумішсимбіоз мікроорганізмів, потрапляючи в додатковий освітлювач-мінералізатор, здатна мінералізувати складні біологічні забруднення із підвищеною екологічною небезпекою, адже вони є поживними для мікробіологічного субстрату, при цьому відбувається розмноження саме тих штамів мікроорганізмів, що найбільш активні по відношенню до забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, саме таким чином провадиться моделювання (шляхом відбору) таких властивостей мікроорганізмів, котрі необхідні для ефективного очищення води відповідно до властивостей забруднень із підвищеною екологічною небезпекою. Накопичення необхідного мікробіологічного активного субстрату відбувається в нижній частині камерифлотатора 2, звідки надходить для використання за допомогою системи ерліфтного відбору. Для цього в ерліфтний стояк 9 по трубопроводу 10 подається стиснуте повітря, завдяки чому забирається водо-мулова суміш із одночасним інтенсивним газонасиченням, за рахунок чого підвищується його редокс-потенціал і по транспортному трубопроводу 11 надходить у спеціальні розпилюючи форсунки-регулятори 12 для інтенсивного мінералізування і стабілізації флотошламу. Можливий надлишок осаду із підвищеною екологічною небезпекою може утилізуватися шляхом періодичного відкриття клапану трубопроводу 13. Освітлена вода по дренажній системі розподілу води 17 надходить в фільтруюче завантаженням 15 секції біоплато 14, в зону розташування кореневої системи вищих вологолюбних рослин 16. За рахунок контакту із кореневою системою із води вилучаються забруднення із підвищеною екологічною небезпекою, що могли потрапити із водою, чому сприяє біоплівка, що утворюється на поверхні завантаження 15 і відповідає властивостям домішок. При безпосередньому контакті з кореневою системою призводить до поглинання вищими водними рослинами широкої гами 58880 8 домішкових включень шляхом фітоконтактної адсорбції. Далі вода фільтрується крізь завантаження 15 в напрямі збірної дренажної системи 18, якою збирається і по трубопроводу 19 основний її потік відводиться для використання. Частина потоку очищеної води, призначена для інтенсифікації процесу флотаційного очищення відбирається струменем стиснутого повітря, що надходить по лінії нагнітання 21 в додатковий ерліфтний стояк 20. Вода проходить додаткове газонасичення і по циркуляційному трубопроводу 22 транспортується для введення в трубопровід подачі води на очищення 1. Станція із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою має суттєві відмінності від пристроїв аналогічного призначення. Це стосується використання комплексу біодеструкторів-ензимів для мінералізації та стабілізації забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, вилучених із води у вигляді флотошламу та осаду, при цьому провадиться моделювання біоактивного середовища, що відповідає специфіці забруднень. Створюються умови нарощування біомаси в освітлювачі-мінералізаторі, надання їм активності шляхом корегування редокс-потенціалу перед використанням. При цьому досягаються оптимальні умови використання біокультури для вилучення забруднень із підвищеною екологічною небезпекою із мінімальним використанням біологічно активного агенту - біодеструктора, адже створені умови для його нарощування, зокрема автономним пристроєм температурного коригування (в якості автономного пристрою температурного корегування використовують автономну установку марки ВИХОР, яка і призначена для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів (побутового сміття) із отриманням теплової енергії, ТУ-У29.2-36497217001:2009, ТУ-У29.2-36497217-002:2009). Окрім того, композиційне співсполучення кожного з елементів пристрою є функціонально і технологічно пов'язано, взаємозалежне, дозволяє одержати якісно новий технічний результат, а експлуатація пристрою проста і доцільна економічно, при цьому мінералізовані відходи забруднень із підвищеною екологічною небезпекою після вилучення можуть використовуватися, наприклад, як біодобрива, або спалюватися в установці ВИХОР із отриманням теплової енергії. Використання пристрою дозволяє отримати стабільно високу ефективність очищення води, а оскільки результат базується на природному процесі синтезу біокультури і біологічного очищення води, що являє собою роботу природи, котра не має протиріч і відхилень, що могли б створювати негативні побічні ефекти, тому пристрій є безпечним у використанні як для людей, так і для усього оточуючого середовища і відноситься до безвідходних технологій. Вирішується проблема утилізації речовин життєдіяльності населених місць, складних біологічних забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, стічних вод харчової промисловості, є умови досягти замкнутого циклу водовикористання, при цьому шкідливі речовини із 9 58880 підвищеною екологічною небезпекою перетворюються в корисне органічне добриво. Реалізація пристрою дозволить вирішити проблеми утилізації побутових відходів із підвищеною екологічною небезпекою, які можуть бути перетворені та ефективно використані. Робота споруди-станції із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою базується на використанні біологічно чистих процесів, коли використовуються природні явища поглинання речовин із підвищеною екологічною небезпекою, які є для людини шкідливими, але поживними для мікроорганізмів і рослин. Тому станція із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою відповідає самим високим вимогам екологічної безпеки. Робота пристрою не потребує витрат хімреагентів, (особливо актуально для стічної води мо Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 10 локозаводів із підвищеною екологічною небезпекою), значних енерговитрат, може бути автоматизована і працювати тривалий період в режимі "безлюдної" технології. Впровадження пристрою-станції із біоплато ГЕЛІОФЛОТАТОР-173 очищення води від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, що включає установку ВИХОР, яка призначена для екологічно чистого спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів (сміття) із отриманням теплової енергії, дозволить одержати економічний ефект 2800,03200,0 тис.грн. за рік експлуатації, при продуктивності комунальних очисних споруд 10000,015000,0 куб. м. на добу в порівнянні із спорудами аналогічного призначення і продуктивності. Джерела інформації: 1. А.с. №1761678, кл. С02F1/00; 1/24; В01D36/04, 1992. 2. Патент на винахід №63364А, 2003р. Підписне Тираж 23 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