Фітоочисний комплекс флотатор-біоплато бокс-174 для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою

1. Фітоочисний комплекс флотатор-біоплато для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, що містить корпус флотатора із системою аерації, до якого підведений трубопровід подачі води на очищення, корпус біоплато, гідравлічно з'єднаний із корпусом флотатора, заповнений фільтруючим завантаженням і вищими водними рослинами, дренаж розподілу води в зоні кореневої системи вищих водних рослин в корпусі біоплато, збірний дренаж, розташований в нижній частині корпусу біоплато, трубопровід відводу очищеної води, який відрізняється тим, що корпус флотатора виконаний за принципом сполучених посудин із двох, як мінімум, установлених вертикально циліндричних флотореакторівгідроциклонів, гідравлічно з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами, які установлені з ухилом і розташовані таким чином, що з'єднують нижню частину днища одного циліндричного флотореактора-гідроциклона із іншим циліндричним U 2 (19) 1 3 пристрій не забезпечує необхідної мінералізації органічних і розчинених речовин із підвищеною екологічною небезпекою. Характерним є прискорене засмічування та обростання поверхні отворів кальцієвими солями, що також впливає на якість, ефективність аераційної обробки води і призводить до необхідності частих зупинок, для позапланового обслуговування та ремонту. Ці причини призводять до зниження економічних показників використання обладнання. Найбільш близькою конструкцією до рішення, що пропонується є комплекс інтенсивного очищення води, який включає флотатор із системою аерації, до якого підведений патрубок подачі води на очищення, секцію біоплато, заповнену фільтруючим завантаженням, в якому висаджені вищі вологолюбні рослини, дренажу розподілу води в зоні кореневої системи рослин, збірного дренажну, розташованого в нижній частині корпусу, трубопроводу відводу очищеної води, [2] (прототип). Недоліком пристрою-прототипу є невисока продуктивність роботи в результаті недостатнього контакту між водою, активним мулом і повітрям, яким провадиться аерація води. При цьому повітря необхідно як для безпосереднього окислення забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, так і для створення оптимальних умов життєдіяльності активного мулу, котрий поглинає і мінералізує речовини, що забруднюють воду. В результаті досягнення прийнятного рівня очищення води супроводжується зменшенням продуктивності, адже процес є довготривалим, а тому і енергоспоживання при експлуатації обладнання залишається високим. Причиною тому є стабільність газонасичення об'єму води, що знаходиться в робочому корпусі, неспроможність системи аерації створити умови перемішування води у всьому об'ємі, за рахунок чого зростає контактна взаємодія між забрудненнями, активним мулом і киснем повітря. Особливо ця проблема стосується установок, призначених для очищення значних об'ємів забрудненої води, при цьому неможливе регулювання за умов нестабільної продуктивності системи очищення, а також при зміні характеру забруднень. Тому створюються несприятливі умови використання активного мулу, особливо при необхідності проведення процесів окислення органічних домішок, азотвмістних забруднень, що зумовлено недостатньою активністю мулу, низьким значенням редокс-потенціалу системи водазабруднення-активний мул, а також недостатня кількість останнього. Процес очищення із використанням пристрою-прототипу є довготривалим, а для досягнення необхідного рівня очищення це супроводжується значними витратами енергії. Конструкція пристрою не передбачає створення динамічного контакту між активним мулом і забрудненнями, адже потребує додаткового енергетично потужного обладнання, що впливає на вартість очищення води із застосуванням вказаного обладнання. В основу корисної моделі поставлено задачу, в фітоочисному комплексі флотатор-біоплато БОКС-174 для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, який містить 58881 4 корпус флотатора із системою аерації, до якого підведений трубопровід подачі води на очищення, корпус біоплато, гідравлічно з’єднаний із корпусом флотатора, заповнений фільтруючим завантаженням і вищими водними рослинами, дренаж розподілу води в зоні кореневої системи вищих водних рослин в корпусі біоплато, збірний дренаж, розташований в нижній частині корпусу біоплато, трубопровід відводу очищеної води, крім того, корпус флотатора виконаний за принципом сполучених посудин із двох, як мінімум, установлених вертикально, циліндричних флотореакторівгідроциклонів, гідравлічно з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами, які установлені з ухилом і розташовані таким чином, що з'єднують нижню частину днища одного циліндричного флотореактора-гідроциклона із іншим циліндричним флотореактором-гідроциклоном, причому тангенційні трубопроводи додатково обладнані форсунками, які гідравлічно під'єднані до додатково установлених пристроїв напірних пневмогідроелеваторів, а корпус біоплато, гідравлічно з’єднаний із корпусом флотатора, виконаний із послідовно розташованих камер, в яких, як мінімум, одна, яка заповнена фільтруючим завантаженням і вищими водними рослинами, обладнана додатковим дренажем, який розташований між дренажем розподілу води і збірним дренажем, і гідравлічно зв'язує камери корпусу біоплато, окрім того, корпус біоплато додатково обладнаний системою температурного коригування і рециркуляційної подачі води між камерами корпусу біоплато і корпусом флотатора, а також додатковими пристроями введення розчину реагентів і біодеструкторів-ензимів, з'єднаними трубопроводами із корпусами біоплато і флотатора в корпусі біоплато як додаткові обладнані системи температурного коригування і рециркуляційної подачі води між камерами корпусу біоплато і корпусом флотатора, використовують установку марки «ВИХОР», і/або «АЛТАЙ», які призначені для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів із отриманням теплової енергії, забезпечити збільшення редокс-потенціалу водного середовища і активного мулу, його кількісних характеристик, градієнту швидкості перемішування води при її флотаційній обробці. Поставлена задача досягається в фітоочисному комплексі флотатор-біоплато БОКС-174 для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, який містить корпус флотатора із системою аерації, до якого підведений трубопровід подачі води на очищення, корпус біоплато, гідравлічно з'єднаний із корпусом флотатора, заповнений фільтруючим завантаженням і вищими водними рослинами, дренаж розподілу води в зоні кореневої системи вищих водних рослин в корпусі біоплато, збірний дренаж, розташований в нижній частині корпусу біоплато, трубопровід відводу очищеної води, завдяки тому, що корпус флотатора виконаний за принципом сполучених посудин із двох, як мінімум, установлених вертикально, циліндричних флотореакторівгідроциклонів, гідравлічно з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами, які установлені з 5 ухилом і розташовані таким чином, що з'єднують нижню частину днища одного циліндричного флотореактора-гідроциклона із іншим циліндричним флотореактором-гідроциклоном, причому тангенційні трубопроводи додатково обладнані форсунками, які гідравлічно під'єднані до додатково установлених пристроїв напірних пневмогідроелеваторів, а корпус біоплато, гідравлічно з’єднаний із корпусом флотатора, виконаний із послідовно розташованих камер, в яких, як мінімум, одна, яка заповнена фільтруючим завантаженням і вищими водними рослинами, обладнана додатковим дренажем, який розташований між дренажем розподілу води і збірним дренажем, і гідравлічно зв'язує камери корпусу біоплато, крім того, корпус біоплато додатково обладнаний системою температурного коригування і рециркуляційної подачі води між камерами корпусу біоплато і корпусом флотатора, а також додатковими пристроями введення розчину реагентів і біодеструкторів-ензимів, з'єднаними трубопроводами із корпусами біоплато і флотатора. Поставлена задача досягається теж за рахунок того, що в фітоочисному комплексі флотаторбіоплато БОКС-174 для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, в корпусі біоплато як додаткові обладнані системи температурного коригування і рециркуляційної подачі води між камерами корпусу біоплато і корпусом флотатора, використовують установку марки «ВИХОР», і/або «АЛТАЙ», які призначені для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів із отриманням теплової енергії. Виконання флотатора, як мінімум, із двох циліндричних камер, з'єднаних між собою коаксіальними трубопроводами, забезпечуються умови кругового перемішування води у кожній з камер, що призводить до створення градієнту швидкості перемішування, динамічного контакту між забрудненнями, активним мулом і аераційним повітрям. Взаємне розташування з'єднувальних коаксіальних тангенційних трубопроводів таким чином, що з'єднують нижню частину днища із циліндричним об'ємом, до якого відповідний трубопровід приєднаний тангенційно, враховуючи, що кожен із з'єднувальних трубопроводів обладнаний форсунками гідроелеватора, досягається одночасне насичення води киснем повітря при цьому потік повітря є рушійною силою, що спрямовує потік води із нижньої частини в зону основної аераційної системи кожної з циліндричних камер. Такий рух створює умови одночасного аерування води із мулом, що захоплюється током середовища по коаксіальним трубопроводам з нижньої частини днища, що сприяє як перемішуванню, так і рециркуляції активного мулу із відновленням його активності завдяки газонасиченою, а також створення обертового руху води в кожному із резервуарів. Підвищується редокс-потенціал середовища, а створення обертового руху в камерах в зоні інтенсивного газонасичення сприяє оптимізації процесу флотаційного віддуву забруднень у верхню зону із подальшим вилученням флотошламу із камер. Таким чином оптимізується контакт між забрудне 58881 6 ною водою, активним мулом і киснем повітря, створює сприятливі умови для окислення домішок, а також для життєдіяльності та активного і одночасного впливу на стічну воду гетеротрофних та автотрофних (нітрифікуючих) бактерій які можуть бути зосереджені в конічній частині камер, що сприяє окисленню і мінералізації забруднень, що присутні у воді, враховуючи, що вказані конструктивні особливості поєднуються із моделюванням біоактивного середовища шляхом введення розчину біодеструкторів-ензимів, впливати на ефективність очищення, а виконання секції біоплато, гідравлічно з'єднаної із флотатором, наприклад, у вигляді послідовно розташованих камер, дозволяє створити умови генерування біологічно активного середовища на основі частково очищеної води і введенням розчину біодеструкторів-ензимів із подальшим його використанням на всіх етапах очищення. Для цього єдиний корпус секції біоплато може бути розділений герметичними стінками на послідовно розташовані камеру інтенсифікації, в яку надходить очищена вода за допомогою додаткового дренажу, розташованого в камері очищення між дренажами розподілу води і збірним дренажем. За допомогою пристрою введенням розчину біодеструкторів-ензимів в камеру інтенсифікації створює необхідні умови генерування та розвитку необхідної кількості трофічних рівнів штамів мікроорганізмів, що відповідають характеру забруднень води і подаються системою рециркуляційної подачі води, якою обладнаний пристрій, в голову споруд і тому, що пристрій додатково обладнаний системою температурного коригування за рахунок чого активізується процес біодеструкції домішок, присутніх у воді до форм, що є поживними для мікроорганізмів, а також одночасно змінюють редокс-потенціал води, що надходить на очищення, а також води, що надходить на фіто-контактне очищення камери очищення, яка заповнена фільтруючим завантаженням із висадженим в ньому вищими вологолюбними рослинами, адже камера інтенсифікації секції біоплато додатково обладнана пристроєм введенням розчину біодеструкторівензимів і системою рециркуляційної подачі води в патрубок подачі води на очищення і камеру подачі води на очищення. Таке рішення дозволяє збагачувати біологічно активну складову, що присутня на поверхні зернистого завантаження камери очищення біоплато у вигляді біоплівки, за допомогою якої складні забруднення перетворюються до форм, здатних поглинатися рослинами. При цьому, надаються властивості, необхідні для вилучення конкретного виду забруднень, або їх широкої гами. Обладнання циліндричних камер флотатора окремим пристроєм введенням розчину біодеструкторів-ензимів із системою форсунок-регуляторів, розташованих над поверхнею флотошламу досягається необхідне дозування мікробіологічного агенту для повного мінералізування і стабілізації флотошламу, а також його перемішування із транспортуванням струменями форсунок в зону відбору для утилізації. Таке рішення дозволяє попередити умови загнивання відведеного флотошламу, 7 отримати його у вигляді максимально мінералізованого осаду, безпечного для навколишнього середовища. На фіг.1 зображена схема фітоочисного комплексу флотатор-біоплато БОКС-174 для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою. На фіг.2 зображена в плані схема взаємного розташування циліндричних камер флотатора, з'єднаних між собою коаксіальними тангенційними трубопроводами фітоочисного комплексу флотатор-біоплато БОКС-174 для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою. Фітоочисний комплекс флотатор-біоплато БОКС-174 для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою складається із трубопроводу подачі води на очищення 1, приєднаного до розподільного стояка 2, розташованого в одній із циліндричних камер флотатора 3, обладнаних, наприклад, конічними днищами 4, з яких відходять тангенційні трубопроводи 5, що приєднані таким чином, що з'єднують нижню частину конічного днища із циліндричною частиною сусідньої камери флотатора, приєднаних тангенційно, при цьому в зоні конічного днища кожен із з'єднувальних трубопроводів обладнаний форсунками гідроелеватора 6, кожна з циліндричних камер флотатора обладнана системою аерації 7, окремим пристроєм введенням розчину біодеструкторів-ензимів 8 із системою форсунок-регуляторів 9, розташованих над поверхнею флотошламу, збірниками флотошламу 10, до яких приєднані трубопроводи утилізації флотошламу 11, трубопроводу відбору води із флотатора 12, секції біоплато, яка виконана із послідовно розташованих камери інтенсифікації 13, котра додатково обладнана пристроєм введенням розчину біодеструкторівензимів 14 і системою температурного коригування і рециркуляційної подачі 15 по трубопроводу 16 води в розподільний стояк і по байпасному трубопроводу 17 - в камеру подачі води на очищення 18, камери очищення 19, заповнену фільтруючим завантаженням 20, в якому висаджені вищі вологолюбні рослини 21, в зоні кореневої системи яких розташована дренаж розподілу води 22, заведений в камеру подачі води на очищення, додатковий дренаж 23, заведений в камеру інтенсифікації, збірний дренаж 24 виведений в камеру збору очищеної води 25, яка обладнана трубопроводом відводу очищеної води 26, ізолююче покриття біоплато 27 із штучним освітленням. Фітоочисний комплекс флотатор-біоплато БОКС-174 для видалення із води забруднень із підвищеною екологічною небезпекою працює наступним чином. Пуск в роботу здійснюється шляхом подачі забрудненої води по трубопроводу 1 через розподільний стояк 2, розташований в першій по ходу циліндричній камері флотатора 3, завдяки гідравлічному з'єднанню коаксіальними трубопроводами 5, водою одночасно заповнюється й друга циліндрична камера флотатора. Включається в роботу система аерування води 7, включаються в роботу гідроелеватори 6, розташовані в коаксіальних тан 58881 8 генційних трубопроводах 5. Окислені забруднення у вигляді флотошламу піднімаються над рівнем води, а частково очищена вода по трубопроводу відбору води із флотатора 12 надходить в камеру подачі води на очищення 18 біоплато і через дренаж розподілу води 22, в камеру очищення 19, де проходить фільтраційне і біосорбційне очищення, фільтрується в напрямі нижньої зони камери 18, потрапляє через додатковий дренаж 23 в камеру інтенсифікації 13, заповнюючи її до рівня води камери подачі води на очищення 18 секції біоплато. Одночасно в камеру інтенсифікації 13 вводиться розчин біодеструкторів-ензимів за допомогою відповідного додаткового пристрою 14. У камері інтенсифікації провадиться інтенсивний розвиток саме тих штамів мікроорганізмів біодеструктора, що потрапили через додатковий дренаж 23 в камеру інтенсифікації і були найбільш складними для вилучення на попередніх стадіях. Тобто, провадиться моделювання біоактивного середовища відповідно до вмісту забруднень, тим більше, що нарощування біомаси відбувається в присутності природних каталізаторів-ензимів. Пристрій переводиться у номінальний режим роботи, коли включається у роботу система температурного коригування і рециркуляційної подачі 15 водо-біоактивної суміші по трубопроводу 16 і додається до води в розподільному стояку 2. Таким чином, вода, що надходить на очищення змішується із очищеною водою, збагаченою біокультурою, що приводить до зміни загального редокспотенціалу середовища і активізується процес біологічного очищення, за умов інтенсивного аерування, яке провадиться системою 7, створюються такі умови, коли біокультрура поглинає (харчується) забрудненнями, що знаходяться у воді, у тому числі такі, що знаходяться в іонній формі, відбувається їх окислення і мінералізація. Процес проводиться за умов роботи гідроелеваторів 6, які створюють організований рух води з конічних частин 4 камер флотатора в циліндричну частину сусідньої камери 3. Завдяки такому взаємному розташуванню, а також тому тангенційному приєднанню трубопроводів по відношенню до циліндричних частин 3 камер флотатора в діаметрально протилежних місцях, вода в кожній із камер отримує обертовий рух, переважно у висхідному напрямі, в зону розташування системи аерації 7, де відбувається інтенсивне газонасичення із одночасною біологічною обробкою, що також підвищує редокс-потенціал. Стічна вода безупинно перемішується й аерується в режимі обертового руху і висхідної циркуляції за рахунок піднімання води та активного мулу, котрий являє собою суспензію мікроорганізмів із утворенням флотошламу на поверхні води. Із утворенням флотошламу включається окремий пристрій введенням розчину біодеструкторів-ензимів 8 і через систему форсунокрегуляторів 9 провадиться остаточна обробка флотошламу біологічно активним розчином, котрий призводить до остаточного мінералізування забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, переведення їх в стан нешкідливої речовини, запобігти можливості їх вторинної пептизації. Завдяки обертовому руху, відцентрові сили відво 9 дять флотошлам з поверхні води в збірники флотошламу 10 і через приєднані до них трубопроводи 11 провадиться відвід мінералізованих забруднень на утилізацію. Вилучення значної кількості забруднень сприяє подальшому зростанню редокс-потенціалу води. Вода із другої камери флотатора по трубопроводу відбору води 12 надходить в камеру подачі води на очищення 18 секції біоплато, куди додається, у разі необхідності, водо-біоактивна суміш з камери інтенсифікації по байпасному трубопроводу 17. Підготовлена вода, через дренаж розподілу води 22 вводиться в фільтруюче завантаження 20 камери очищення 19, в зону кореневої системи вищи вологолюбних рослин 21. Вода із залишками забруднень та реагентнобіологічним комплексом домішок контактує із кореневою системою вологолюбних рослин 5, котрі поглинають залишки розчинених забруднень із підвищеною екологічною небезпекою. Процесу сприяє наявність біодеструктора, котрий утворює активну біоплівку на гранулах мінерального фільтруючого зернистого завантаження 20, що сприяє фіксації забруднень в зоні кореневої системи рослин, а присутність біоплівки із штамів біодеструктора прискорює процес мікробіологічного розкладання забруднень до елементів, котрі здатні поглинатися кореневою системою вологолюбних рослин 21. Вода фільтрується крізь мінеральне завантаження 20 у напрямі нижньої зони камери очищення 19, очищається від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, але частина води відбирається додатковим дренажем 23, заповнюючи камеру інтенсифікації 13. Очищена вода відбирається в нижній зоні камери очищення 20 біоплато збірним дренажем 24 і відводиться в камеру збору очищеної води 25, звідки трубопроводом відводу очищеної води 26 спрямовується для подальшого використання. Використання ізолюючого покриття біоплато 27 створює умови проведення фотосинтезу незалежно від пори року. Надлишок рослинного шару вищих водних рослин із біоплато вилучається і використовується у якості палива в установках типу ВИХОР, або АЛТАЙ (ТУ-У29.2-36497217001:2009, ТУ-У29.2-36497217-002:2009), які призначені для спалювання екологічно небезпечних органічних промислових і муніципальних відходів із отриманням теплової енергії. 58881 10 Запропоноване технічне рішення відрізняється від пристроїв аналогічного призначення тим, що дозволяє цілеспрямовано впливати на процес комплексного біологічного очищення шляхом створення оптимального мікробіологічного середовища, що відповідає характеру найбільш складних (для очищення) забруднень із підвищеною екологічною небезпекою у поєднанні із динамікою гідравлічного і аераційного потоків в циліндричних камерах флотатора. Об'єднуються обертовий і висхідний рух рідини, що найбільш сприяє масообмінним процесам між забрудненнями, активним мулом та киснем повітря. Запропонований підхід створює необхідні умови, які дозволяють впливати на біологічне очищення в залежності від характеру забруднень, їх кількості і досягти оптимального балансу таких параметрів як продуктивність та ефективність вилучення забруднень. Регулювання якості біологічно активного середовища вирішене за рахунок природного нарощування його в камері інтенсифікації, використовуючи саме воду, очищену від забруднень із підвищеною екологічною небезпекою, коли індикатором слугують можливі залишки забруднень. Важливим є й те, що за рахунок глибокої переробки із використанням біодеструкторів-ензимів у якості відходів отримується мінералізована маса знезараженого флотошламу, який можна використовувати у якості добрива, наприклад, для вирощування технічних культур. Пристрій має універсальне призначення, адже здатен до пристосування до умов конкретного водного середовища. Впровадження пристрою дозволить одержати екологічний і економічний ефект за рахунок оптимізації витрат реагентів, які використовуються пристроями аналогічного призначення, високої ефективності і продуктивності очищення, а також реалізації практично безвідходної технології. Очікуваний економічний ефект від реалізації пристрою на комунальних очисних спорудах стічних вод може скласти 1820,0...1980,0 тисяч гривень на рік для очисної споруди продуктивністю 10,0...12,0 тисяч куб. м. на добу в порівнянні із спорудами аналогічного призначення. Джерела інформації: 1. А. с. СРСР №1286526, С 02 F 1/24; 1987р 2. Патент на корисна модель №63364А, 2003р. 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 58881 Підписне 12 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