Комплекс біоплато для очисних споруд стічних вод підприємств молочної промисловості

1. Комплекс біоплато для очисних споруд стічних вод підприємств молочної промисловості, який складається із корпусу, заповненого зернистим завантаженням, в якому висаджені вищі вологолюбні рослини, трубопроводу подачі стічної води на очищення, дренажного колектора розподілу стічної води в зернистому завантаженні, дренажного колектора відбору очищеної води, трубопроводу відводу очищеної води, який відрізняється тим, що корпус виконаний у вигляді трьох послідовних секцій, розділених вертикальними стінками, гідравлічно з'єднаних між собою дренажними колекторами, розташованими в центральній секції, заповненій зернистим завантаженням із спеціально підібраними вищими вологолюбними рослинами, при цьому дренажні колектори розподілу стічної води і відбору очищеної води розташовані таким чином, що займають різновисотне положення у вертикальній площині, діагональне поперечному розрізу секції, корпус додатково обладнаний системою примусової рециркуляції води між секціями у вигляді гідроелеватора-сатуратора, а дренажний колектор розподілу стічної води обладнаний регенераційним штуцером. 2. Комплекс біоплато для очисних споруд стічних вод підприємств молочної промисловості за п. 1, який відрізняється тим, що вертикальні стінки розділяють корпус на приймальну секцію, секцію U 2 (19) 1 3 лин і підведені трубопроводи подачі води па очистку і відведення очищеної води [1]. Недоліком роботи пристрою є низька ефективність вилучення забруднень, коли в склад забруднень входять різні за походженням домішки, у тому числі сполуки органічного походження, якими, як правило, збагачені побутові стічні води. Фітосорбційне очищення такого класу забруднень за участі активного мулу можливе при інтенсивній зміні значень редокспотенціалу води, що не забезпечується пристроєм-аналогом. Неможливість активного впливу на середовище в зоні очищення води призводить до накопичення забруднень, для яких не створені умови їх окислення і розкладання до форм, здатних для поглинання рослинами, що призводить до скорочення часу фільтроциклу і зниження ефективності вилучення забруднень. Більш близькою конструкцією до рішення, що пропонується, є пристрій, який складається із корпусу, заповненого зернистим завантаженням, в якому висаджені вищі вологолюбиві рослини, трубопроводу подачі стічної води на очищення, дренажного колектора розподілу стічної води в зернистому завантаженні, дренажного колектора відбору очищеної води, трубопроводу відводу очищеної води, [2] (прототип). Недоліком пристрою-прототипу також є відсутність впливу на редокспотенціал водного середовища, а також низький коефіцієнт селективності вилучення забруднень. Низькі значення редокспотенціалу супроводжується, як правило, стабільним вмістом кисню, наслідком чого є стабільність водної системи із забрудненнями, адже не створюються умови для окислення забруднень, життєдіяльності мікробіологічної субстанції (активного мулу) котрий здатен руйнувати забруднення до форм, що здатні до поглинання фітосорбційним шаром. Пристроємпрототипом не передбачається утворення аеробної та анаеробної зони очищення, котрі є оптимальними для розкладання відповідних домішок при наявності широкої гами забруднень, при цьому шар вищих вологолюбивих рослин також не узгоджений із властивостями забруднень, що потребують вилучення для очищення води. Таким чином, не створені умови для оптимізації вибіркового вилучення, а тому пристрій здатен ефективно вилучати один клас забруднень, при цьому відбувається накопичення інших домішок, які можуть забивати поровий об'єм завантаження, створювати неприйнятні умови для життєдіяльності аеробного класу активного мулу, що призводить до зниження продуктивності фільтрування та ефективності очищення, а також супроводжується процесом загнивання (особливо за умов низьких значень редокспотенціалу). наслідком чого є утворення неприємного запаху і отруєння частково очищеної води продуктами розкладання, а тому може являти небезпеку розвитку та розповсюдження бактерій. Таким чином, створюються несприятливі санітарноепідеміологічні умови, які пов'язані із появою неприємного запаху від осаду, що вилучається із води. 47308 4 Накопичення осаду, котрий не вилучається кореневою системою вологолюбивих рослин сприяє кальватації отворів дренажної системи та завантаження, створюючи великий гідравлічний опір проходженню води, що і є причиною нестабільності продуктивності. Пристрій-прототип не є пристроєм універсального призначення, яка б могла бути застосована для одночасного очищення води санітарно-комунального господарства та вод промислових підприємств від забруднюючих речовин, що характеризуються широким спектром фізико-хімічних властивостей. В основу корисної моделі поставлена задача, в комплексі біоплато, за рахунок виконання корпусу із трьох послідовних секцій, гідравлічне з'єднаних між собою за допомогою дренажних колекторів, розташованих в центральній секції таким чином, що займають різно-висотне положення у вертикальній площині, діагональне секції, додаткового обладнання корпусу системою примусової рециркуляції, а дренажного колектора розподілу стічної води - регенераційним колектором, забезпечити зміну редокс-потенціалу в напрямі току очищення, а також підвищити коефіцієнт селективності вилучення забруднень. Поставлена задача досягається комплексом біоплато, складається із корпусу, заповненого зернистим завантаженням, в якому висаджені вищі вологолюбиві рослини, трубопроводу подачі стічної води на очищення, дренажного колектора розподілу стічної води в зернистому завантаженні, дренажного колектора відбору очищеної води, трубопроводу відводу очищеної води, за рахунок того. що корпус виконаний у вигляді трьох послідовних секцій, розділених вертикальними стінками, гідравлічно з'єднаних між собою дренажними колекторами, розташованими в центральній секції, заповненій зернистим завантаженням із спеціально підібраними вищими вологолюбивими рослинами при цьому дренажні колектори розподілу стічної води і відбору очищеної води розташовані таким чином. що займають різновисотне положення у вертикальній площині, діагональне поперечному розрізу секції, корпус додатково обладнаний системою примусової рециркуляції води між секціями у вигляді гідроелеватора-сатуратора, а дренажний колектор розподілу стічної води обладнаний регенераційним штуцером. Поставлена задача досягається за рахунок того, що вертикальні стінки розділяють корпус на приймальну секцію, секцію біоплато, збірну секцію, які гідравлічне з'єднані між собою дренажними колекторами таким чином, що дренажний колектор розподілу стічної води заведений через вертикальну роздільну стінку у верхню частину приймальної секції і розташований діагональне по відношенню до вертикальної площини секції біоплато в напрямі її нижньої зони. а дренажний колектор відбору очищеної води, розташований в секції біоплато діагональне по відношенню до вертикальної площини секції біоплато і заведений у верхню зону збірної секції через роздільну вертикальну стінку. 5 Поставлена задача досягається за рахунок того. що система примусової рециркуляції виконана у вигляді гідроелеватора-сатуратора із штуцером підводу стиснутого повітря, або води, що об'єднує збірну і приймальну секції. Поставлена задача досягається за рахунок того, що вищі вологолюбиві рослини, висаджені в зернистому завантаженні секції біоплато. підібрані різних нидів і види вищих водних рослин розташовані послідовно у напрямі розташування дренажного колектора розподілу стічної води, який має різновисотне положення в шарі зернистого завантаження. Поставлена задача досягається за рахунок того, що регенераційний штуцер, яким обладнаний дренажний колектор розподілу стічної води в нижній зоні біоплато приєднаний до трубопроводу підводу стиснутого повітря із системою його активаційної обробки, а також системою введення біодеструкторів або знезаражуючого розчину із блок-дозатора. Виконання корпусу у вигляді трьох послідовних секцій, розділених вертикальними стінками, гідравлічне з'єднаних між собою дренажними колекторами, розташованими в центральній секції, заповненій зернистим завантаженням із спеціально підібраними вищими вологолюбивими рослинами створює необхідні умови для досягнення підвищення коефіцієнту селективності вилучення забрудненії завдяки утворенню відокремлених зон впливу на забруднення у поєднанні із мікробіологічним та фітосорбційним впливом. При цьому досягається ефект впливу на редокс-потеиціал води вже в приймальній секції завдяки обладнанню пристрою системою примусової рециркуляції. Гідравлічне з'єднання секцій дренажними колекторами, розташованими в центральній секції таким чином, що займають різновисотне положення у вертикальній площині. діагональне секції дозволяє забезпечити утворення аеробної, аноксидної і анаеробної зон очищення води, що сприяє підвищенню вибірковості вилучення забруднень, створюючи оптимальні умови залежно від властивостей домішок. Саме для того дренажний колектор розподілу стічної води заведений через вертикальну роздільну стінку у верхню частину приймальної секції і розташований діагональне по відношенню до вертикальної площини секції біоплато в напрямі її нижньої зони, а дренажна система відбору очищеної води, розташована в секції біоплато також діагональне по відношенню до вертикальної площини секції біоплато із нижньої і заведена у верхню зону збірної секції через роздільну вертикальну стінку. Таке розташування робить можливим утворення аеробної зони в початковому шарі зернистого завантаження, яким заповнена секція біоплато. враховуючи газонасичен-ня водного середовища у приймальній секції завдяки роботі системи примусової рециркуляції, що сприяє прискоренню процесу денітрифікації забруднень. Центральна частина завантаження утворює аноксидну зону за рахунок взаємного різновнсотного розташування трубопроводів дренажних систем. Об'єм заванта 47308 6 ження біоплато, наближений до вертикальної стінки, що відділяє від збірної секції більш сприятливий утворенню анаеробної зони очищення, завдяки зайняттю нижніх шарів трубопроводом дренажної системи розподілу води, що сприяє нітрифікації забруднень із фільтруванням води у верхній шар завантаження, до дренажного колектора відбору очищеної води. Важливим є узгодження особливостей розташування дренажних колекторів із добором вологолюбивих рослини. Адже вищі вологолюбиві рослини, висаджені в зернистому завантаженні секції біоплато підібрані різних видів і розташовані послідовно у напрямі розташування дренажного колектора розподілу стічної води. який мас різновисотне положення в шарі зернистого завантаження таким чином, що коренева система рослин здатна досягати колектора. Таке рішення дозволяє поєднати створення оптимальних умов переробки забруднень активним мулом, штами якого відповідають аеробним, аноксидним і анаеробним умовам існування із фітосорбційним очищенням, коли види рослин максимально підібрані для поглинання відповідних забруднень. У ньому випадку провадиться зональне корегування редокс-потенціалу водного середовища і створюються умови поступового вилучення окремого типу домішок, а рослинний шар здатен найбільш ефективно вилучати домішкові включення різного походження, тобто, створити умови селективного (вибіркового) вилучення забруднень із води. яка містить широкий спектр забруднень. При цьому в кожній зоні, завдяки поєднанню конструктивних рішені, відносно взаємного розташування дренажних колекторів із підбором відповідного виду рослинного шару, забезпечуються проведення масообмінних процесів поглинання рослинами домішок із стічної води із максимальною ефективністю і продуктивністю, адже досягається вибіркове вилучення забруднень. Виконання системи примусової рециркуляції у вигляді гідроелеватора-сатуратора із штуцером підводу стиснутого повітря, що об'єднує збірну і приймальну секції створює умови зміни редокспотенціалу в приймальній секції, проводячи газонасичення, призводить до прямого окислення і мінералізації забруднень та віддуву поверхнево активних речовин. Зміна редокс-потенціалу відбувається також в результаті змішування води, що надходить на очищення із газо-водяною сумішшю, приготовленою на основі вже очищеної води, що забезпечується системою примусової рециркуляції, що позитивно впливає на процес фітоочищення, руйнуючи стабільність системи вода-забруднення. Окрім того. система примусової рециркуляції дозволяє компенсувати зниження фітосорбційної активності рослин в темний період доби, що стабілізує показники очищення води. Обладнання регенераційним штуцером дренажного колектора розподілу стічної води в нижній зоні біоплато, приєднання його до трубопроводу підводу стиснутого повітря дозволяє провадити періодичне регенерування відповідного колектора від можливого накопичення осаду, розпушувати об'єм завантаження, що сприяє покращенню кон 7 такту водного середовища із кореневою системою рослин. Система активної обробки стиснутого повітря, що подається через штуцер, наприклад, генерування озону прискорює процеси окислення, а також знезараження води, так само як і введення знезаражуючого розчину із блок-дозатора. На фіг.1 зображена загальна схема комплексу біонлато. На фіг.2 зображена схема комплексу біоплато в плані (без завантаження і рослинного шару). Комплекс біонлато складається із трубопроводу подачі води на очищення 1, корпусу 2, котрий вертикальними стінками 3 і 4 розділяється на приймальну секцію 5, секцію біоплато 6, збірну секцію 7, дренажного колектора розподілу стічної води 8, перфоровані труби якого розташовані діагональне по відношенню до вертикальної площини секції біоплато із впускними отворами 9 заведеними через вертикальну роздільну стінку (3) у верхню частину приймальної секції (5), дренажного колектора відбору очищеної води 10, перфоровані труби якого розташовані в секції біоплато також діагональне по відношенню до вертикальної площини секції біоплато із випускним отвором 1 1. заведеним через роздільну вертикальну стінку (4) у верхню зону збірної секції (7), зернистого завантаження 12 секції біоплато, в якому висаджені вищі вологолюбні рослини 13 (підібрані різних видів і розташовані послідовно у напрямі розташування дренажного колектора розподілу стічної води), гідроелеваторасатуратора 14 із штуцером підводу стиснутого повітря 15 системи примусової рециркуляції, що об'єднує збірну і приймальну секції, регенераційного штуцера 16, яким обладнаний кожний із перфорованих трубопроводів дренажного колектора (9), приєднаний до трубопроводу підводу стиснутого повітря 17 від компресора 18, обладнаного системою активаційної обробки повітря 19, а також системою введення знезаражуючого розчину із блок-дозатора 20, трубопроводу відводу очищеної води 21. Комплекс біоплато працює наступним чином. Вода на очищення подається по трубопроводу 1 в корпус 2, але завдяки роздільній вертикальній стінці 3 вода надходить в приймальну секцію 5. В період номінального режиму роботи пристрою, при заповненні корпусу 2 водою, включається система примусової рециркуляції води, котра об'єднує збірну і приймальну секції. В гідроелеваторсатуратор 14 за допомогою пристрою 15 подається стиснуте повітря, створюючи динамічний рух водоповітряної суміші шляхом відбору частини очищеної води із збірної секції 7 і повертається у приймальну секцію 5. Таким чином, у приймальну секцію 5, надходить водогазова суміш, збагачена киснем повітря, за рахунок чого у воді приймальної секції 5 різко підвищується редокс-потенціал води, значне збагачення стічної води киснем повітря, що сприяє прямому окисленню забруднень, попередній мікробіологічній обробці забруднень, а також віддування поверхнево активних речовин на поверхню води, звідки вони вилучаються у вигляді флотошламу. Обробка водо-газовою сумішшю 47308 8 прискорює реакції розкладання забруднюючих сполук, присутність кисню сприяє знищенню патогенної мікрофлори, створює необхідні умови для життєдіяльності аеробних штамів активного мулу. Використання системи примусової рециркуляції більш інтенсивна в темний період доби. коли знижується 4)ітосорбційна активність рослинного шару. Вода, підготовлена в приймальній секції, збагачена киснем повітря, через впускні отвори 9 заведеними через вертикальну роздільну стінку 3 потрапляє дренажний колектор розподілу стічної води 8, через перфоровані труби якого вода розподіляється в зернистому завантаженні 12 секції біоплато 6. Завдяки тому, що перфоровані труби дренажного колектора 8 розташовані діагональне по відношенню до вертикальної площини секції біоплато, верхній об'єм зернистого завантаження, розташований поблизу вертикальної стінки 3, збагачений киснем повітря, а тому створюються оптимальні умови для життєдіяльності аеробного активного мулу. що розвивається па поверхні зернистого завантаження у вигляді активної біоплівки. її наявність активізує процес мікробіологічного мінералізування забруднень, прискорює процеси розпаду органічних компонентів, у тому числі розчинених домішок, їх денітрифікації та окислення і поглинання кореневою системою вищих вологолюбних рослин 13. котрі є найбільш активними у поглинанні денітрифікованих речовин. Паралельно змінюється редокс-потенціал середовища. Очищена води фільтрується крізь зернисте завантаження в напрямі перфорованих труб дренажного колектора відбору очищеної води 10, який поблизу вертикальної стінки 3 розташований в нижній зоні секції біоплато 6. В центральній зоні зернистого завантаження секції біоплато 6 суміш води поступово втрачає повітря (створюючи неоднорідність редокспотенціалу в шарі зернистого завантаження) і утворює аноксидну зону, в якій створюються умови для мінералізації домішок і переробки осаду, що містить вуглецевий субстрат, а тому в цій зоні висаджені рослини, для розвитку яких необхідні саме такі речовини, а коренева система рослин здатна досягати розташування дренажного колектора розподілу стічної води 8. Об'єм завантаження, розташований поблизу вертикальної роздільної стінки 4, завдяки тому, що дренажний колектор розподілу стічної води 8 наближається до нижньої зони секції біоплато, найменш насичений киснем, а тому в його об'ємі утворюється зона нітрифікації забруднень із розвитком анаеробної біоплівки на поверхні зернистого завантаження. Тому в цій зоні провадиться процес нітрифікації забруднень із їх вилученням відповідним шаром вищих водних рослин, для яких є необхідними саме нітрифіковані речовини. отримані із забруднень води. При цьому коренева система цих рослин здатна розвиватися до розташування перфорованих трубопроводів дренажного колектора розподілу стічної води 8. Характерним є і вертикальний напрям фільтрування води. 9 що очищається до дренажного колектора відбору очищеної води 10. Для попередження кальватації отворів перфорації трубопроводів дренажного колектора 9, регенерування завантаження періодично подається стиснуте повітря, від компресора 18 по трубопроводу підводу стиснутого повітря 17 в регенераційні штуцера 16, яким обладнаний кожний із перфорованих трубопроводів дренажного колектора 9. Потік повітря здатен попереджати утворення осаду, зріджувати прилеглий шар завантаження, що поліпшує контакт кореневої системи рослин із забрудненнями, безпосередньо впливає на зміну редокс-потенціалу та окислення забруднень. Останній процес, залежно від характеру забруднень та їх кількості, посилюється шляхом активації повітря, наприклад, генерування озону, або іонізації повітря, що забезпечує система активаційної обробки повітря 18. Періодичне включення системи дозволяє стабілізувати високу ефективність очищення в період максимального навантаження пристрою, а також провадити знезараження води активними окислювачами, або шляхом аерозольного введення знезаражуючого розчину із блок-дозатора 19. Очищена вода після комплексної обробки збирається перфорованими трубами дренажного колектора відбору очищеної води 10, розташованого в секції біоплато також діагонально по відношенню до вертикальної площини секції біоплато і по випускному отвору 11 через вертикальну стінку 4 надходить у верхню зону збірної секції 7, звідки по трубопроводу 21 відводиться для подальшого використання. Запропоноване технічне рішення, що реалізується в комплексі біоплато має суттєві відмінності від споруд аналогічного призначення. Це полягає у поєднанні комплексного впливу на водне середовище активним газонасиченням, створенням особливих мікробіологічних зон обробки у поєднанні із фітоконтактним масообміном відповідно підібраного і розташованого рослинного шару. Конструктивно це досягається завдяки 47308 10 різновисотному розташуванню дренажних колекторів розподілу стічної води і відбору очищеної води таким чином, що вони займають взаємно протилежне діагональне положення відносно секції біоплато, а поєднання із додатковим газонасиченням води за допомогою гідроелеватора-сатуратора системи примусової рециркуляції, досягається утворення зон денітрифікації, аноксидної та нітрифікації. Використання характеристик мікробіологічних зон із співполученням із відповідними видами рослин, котрі висадження в цих зонах дозволяє отримати високий технічний ефекти очищення води, котрий базується на зміні характеристик середовища (редокс-потенціалу) та створення умов вибіркового вилучення забруднень, що значно підвищує коефіцієнт селективное ті забруднень. Особливістю пристрою є стабільність показників очищення, що забезпечується роботою регенераційного обладнання, котре попереджає засмічування і кальватацію перфорованих трубопроводів та зернистого завантаження, при цьому забезпечується знезараження води шляхом активаційної обробки повітря, або введенням знезаражуючого розчину, що робить використання пристрою, технологію безпечним. Реалізація запропонованого технічного рішення дозволить збільшити швидкість процесу біологічної та фітокоптактної обробки (в 2...4 рази у порівнянні із традиційним використанням біоставка [3]), відповідно зросте й продуктивність процесу очищення, що в позитивно вплине на собівартість очищення води при стабільно високих показниках. Джерела інформації: 1. А.с. №1761678, кл. С 02 F 1/00; 1/24; В 01 D36/04, 1992. 2. Использование высших водных растений для биологической очистки эвтрофных водоемов. К. Янкявичюс и др. ЦООНТИ-ИНИОН, г. Вильнюс. 3. Блинов В.А. Биотехнология. - Саратов, 2003. - 196 с. 11 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 47308 Підписне 12 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