Установка для биоремедиации шламсодержащих стоков

Установка относится к области биотехнологий и может использоваться для пролонгированной переработки в биоудобрения загрязняющих веществ, содержащихся в стоках целлюлозно-бумажных комбинатов, предприятий пищевой промышленности, нефтедобычи и нефтепереработки, и т.п., а также любых других стоках, поступающих в сооружения доочистки и накопления (шламонакопители), где образуется отстой сточных вод (шлам).
Шлам складируется и длительное время находится в специальных хранилищах, создавая экологическую угрозу. Данные отходы оказывают вредное влияние на атмосферный воздух, почвенный покров и растительность прилегающих к шламонакопителям участков. Переработка шламов осложнена ввиду их специфического состава и дефицита необходимых для развития микроорганизмов питательных веществ. Внесение специфических биопрепаратов микроорганизмов-деструкторов с пролонгированным снабжением их дополнительными питательными веществами обеспечит длительную биоремедиацию в условиях накопителей с исключением экологической угрозы для окружающей среды.
Известна установка биоремедиации шламов (патент на полезную модель RU №13798, МПК C02F 3/04 (2000.01)), включающая наклонную водонепроницаемую площадку-основание с расположенными на ней штабелями шлама, узел наращивания микроорганизмов-деструкторов, системы аэрирования, орошения загрязненной массы культуральной жидкостью с добавками, дренирования отработанной культуральной жидкости, узел регенерации микроорганизмов-деструкторов, систему мониторинга температуры и влажности внутри штабеля, рН, содержания биогенных веществ в культуральной жидкости, отличающаяся тем, что узел регенерации и наращивания микроорганизмов выполнен совмещенным и представляет собой реактор-регенератор с мешалкой, соединенный с системой трубопроводов для введения добавок в культуральную жидкость, насосов и сплинкеров для подачи и разбрызгивания на поверхность штабеля культуральной жидкости, содержащей микроорганизмы-деструкторы загрязнений и добавки, стимулирующие процесс биоремедиации, с системами сбора культуральной жидкости и мониторинга в ней количества микроорганизмов-деструкторов.
Недостатки данной установки биоремедиации шламов:
- конструкция установки направлена исключительно на биологическую переработку шламов, помещенных на площадку, что допускает их негативное воздействие на окружающую среду в течение определенного периода времени до и во время переработки;
- низкая эффективность в связи с высокими трудозатратами по обслуживанию оборудования и необходимостью визуального наблюдения за процессом очистки рабочим персоналом, обусловленная отсутствием автоматического управления элементами установки, что, в целом, приводит к высокой затратности при обеспечении ее функционирования, повышая себестоимость продуктов биоремедиации.
Известна установка для промышленной переработки шлам-лигнина (патент на полезную модель RU №185403, МПК C05F 3/06 (2006.01)), включающая биореактор для переработки сырья и состоящая из корпуса со средствами подачи газа для аэрации перерабатываемого сырья, посевной суспензии микроорганизмов и извлечения готового продукта, при этом корпус выполнен с утеплителем, имеет отверстия для пассивной и активной вентиляции, защищенные от осадков колпаками, несет внутренние обогреватели, снабжен перекрытием между биореактором переработки сырья и рабочим помещением, на котором размещены анаэробный и аэробный биореакторы соответственно для получения биогаза в целях обогрева установки и для культивирования посевных микроорганизмов, подаваемых в виде суспензии в биореактор переработки сырья, причем перекрытие одной стороной лежит на борте шламонакопителя, а другой стороной - на опорном держателе, приваренном к корпусу; также установка включает шламовый насос с трубой откачки готового продукта из биореактора переработки сырья и подачи его в средство транспортировки; устройство для аэрации, выполненное в виде воздушного насоса с подводящей трубой забора воздуха из отверстия активной вентиляции и напорной трубы с системой барботажных труб с опорными держателями, равномерно распределенных в продольном и поперечном направлениях по всему объему биореактора переработки сырья с целью недопущения застойных зон; средство ввода сырья в биореактор переработки сырья выполнено в виде заслонки, расположенной в нижней части корпуса, и оборудовано зубчатой рейкой с держателями и лебедкой.
Недостатками данной установки для промышленной переработки шлам-лигнина являются:
- конструкция установки направлена исключительно на переработку накопленного в карте (накопителе) шлам-лигнина, что допускает его негативное воздействие на окружающую среду в течение определенного периода времени до и во время переработки;
- низкая эффективность в связи с высокими трудозатратами по обслуживанию оборудования и необходимостью визуального наблюдения за процессом очистки рабочим персоналом, обусловленная отсутствием автоматического управления элементами установки;
- необходимость в дополнительном анаэробном биореакторе, а также шламовом насосе для обеспечения периодической откачки продуктов переработки шлам-лигнина;
- отсутствие автоматического управления элементами установки и необходимость в дополнительном анаэробном биореакторе, а также шламовом насосе, в целом, обуславливают высокую затратность при сооружении установки и обеспечении ее функционирования, повышая себестоимость продуктов биоремедиации.
Задачей полезной модели является разработка установки, позволяющей устранить недостатки прототипа.
Технический результат - сокращение сроков негативного воздействия на окружающую среду загрязняющих веществ производств путем полноценного обеспечения их переработки, начиная с момента поступления сточных вод в сооружения дополнительной очистки и накопители за счет использования трубы сброса сточных вод в качестве биореактора с барботажем и оборудования подачи в сбрасываемые сточные воды препаратов микроорганизмов-деструкторов и минеральных удобрений с расчетной концентрацией, обеспечивающей дальнейшую эффективную переработку загрязняющих веществ сточных вод до экологически безопасных концентраций непосредственно в шламонакопителях, с возможностью дальнейшего использования продуктов биоремедиации в качестве удобрений в сельском хозяйстве.
Технический результат достигается тем, что предлагается установка для биоремедиации шламсодержащих стоков, включающая утепленный корпус на опоре, имеющий отверстия для пассивной вентиляции, защищенные от осадков колпаками, несущий внутренние обогреватели, оборудованный средствами внесения препаратов микроорганизмов и минеральных удобрений для развития микроорганизмов, биореактором с устройством для аэрации, исполненным в виде воздушного насоса с подводящей трубой забора воздуха, при этом опора для утепленного корпуса выполнена в виде фундамента, отверстия для пассивной вентиляции снабжены с внутренней стороны поворотными крышками, в корпусе имеются два отверстия для прохождения трубы сточных вод, выполняющей после вхождения в него и на определенном протяжении далее функции биореактора для переработки загрязняющих веществ; указанный биореактор снабжен датчиком уровня стоков в виде электронного уровнемера, датчиком скорости течения в виде турбинного расходомера; внутри корпуса в качестве средств для подачи сухих препаратов микроорганизмов-деструкторов и минеральных удобрений установлен ряд бункеров, каждый из указанных бункеров снабжен запирающим устройством, выполненным в виде стержня с зубчатой шестерней на одном из его концов и сквозным диаметрально расположенным отверстием в его средней части, служащим для прохождения сыпучих материалов; указанное запирающее устройство снабжено реверсивным электродвигателем с зубчатой шестерней на выступающей части его вала для вращения указанного выше стержня; под бункерами установлены рычажные весовые дозаторы периодического действия в виде безмена, оси которых закреплены на вертикальных металлических опорах, длинное плечо каждого рычажного весового дозатора несет постоянный груз, выполненный в виде реверсивного электродвигателя с зубчатой шестерней на его валу для перемещения по длинному плечу весового дозатора, при этом длинное плечо весового дозатора выполнено в виде рейки-шестерни, а короткое плечо оборудовано на свободном конце емкостью для сыпучих материалов; на корпусе каждого бункера размещены: планка с осью для фиксации рычажного весового дозатора в верхнем положении его длинного плеча, указанная планка установлена на одной оси с реверсивным электродвигателем планки, кнопка включения на аверс электродвигателя планки и включения на реверс электродвигателя запирающего устройства; каждый бункер закреплен на парных поперечных металлических балках, опирающихся на бетонные основания; установка также снабжена смесителем водного раствора сухих препаратов микроорганизмов-деструкторов и минеральных удобрений, подаваемых рычажными весовыми дозаторами; указанный смеситель закреплен на металлических опорных балках, опирающихся на бетонные основания, и оборудован: опорными столбиками рычажных весовых дозаторов, причем каждый из опорных столбиков снабжен сигнальной кнопкой возврата рычажного весового дозатора в исходное положение, также вертикальными трубками подачи воды в смеситель со шлангами и вентилями, оборудованными реверсивными электродвигателями, люками подачи сыпучих материалов в смеситель с крышками, снабженными реверсивными электродвигателями; на корпусе смесителя снизу на рамах люков установлены регистраторы закрытия их крышек в виде гидроизолированных рычагов с замыкающимися контактами; смеситель снабжен устройством для аэрации, выполненным в виде воздушного насоса с подводящей трубой забора воздуха; установлены трубки подачи из смесителя в биореактор водной смеси препаратов микроорганизмов-деструкторов и минеральных удобрений, несущие вентили, оборудованные реверсивными электродвигателями, также смеситель несет электрические обогреватели, закрепленные снаружи под его дном; биореактор уложен на дополнительные бетонные опоры; управление электродвигателями установки осуществляется дистанционно с помощью специализированного компьютерного программного обеспечения.
Установка для биоремедиации шламсодержащих стоков иллюстрируется чертежом. На чертеже представлена установка для биоремедиации шламсодержащих стоков, продольный разрез с детализацией, при этом на чертеже показаны два варианта положения отдельных элементов установки: рычажной весовой дозатор находится в исходном положении и рычажной весовой дозатор находится в верхнем положении его длинного плеча.
Установка включает: утепленный корпус (1), расположенный на фундаменте (2), с отверстиями для вентиляции (3), снабженными с внутренней стороны поворотными крышками (4) и защищенными сверху от осадков колпаками (5); в утепленном корпусе имеются два отверстия для прохождения трубы сточных вод (6), выполняющей после вхождения в него и на определенном протяжении далее функции биореактора переработки загрязняющих веществ; указанный биореактор снабжен датчиком уровня стоков в виде электронного уровнемера (7), датчиком скорости течения в виде турбинного расходомера (8), устройством для аэрации (9), выполненным в виде воздушного насоса (насос расположен вне корпуса и на чертеже не показан) с подводящей трубой забора воздуха; внутри корпуса для подачи сухих препаратов микроорганизмов-деструкторов и минеральных удобрений установлен ряд бункеров (10), каждый из указанных бункеров снабжен запирающим устройством (11), выполненным в виде стержня с зубчатой шестерней на одном из его концов и сквозным диаметрально расположенным отверстием (12) в его средней части, служащим для прохождения сыпучих материалов; указанное запирающее устройство снабжено реверсивным электродвигателем (13) с зубчатой шестерней на выступающей части его вала для вращения указанного выше стержня; установка содержит рычажные весовые дозаторы (14) периодического действия в виде безмена, оси которых закреплены на вертикальных металлических опорах, длинное плечо каждого рычажного весового дозатора несет постоянный груз (15), выполненный в виде реверсивного электродвигателя с зубчатой шестерней на его валу для перемещения по длинному плечу весового дозатора, при этом длинное плечо весового дозатора выполнено в виде рейки-шестерни, а короткое плечо оборудовано на свободном конце емкостью для сыпучих материалов (16); на корпусе бункера размещены: планка (17) с осью для фиксации рычажного весового дозатора в верхнем положении его длинного плеча, указанная планка установлена на одной оси с реверсивным электродвигателем планки, кнопка (18) включения на аверс электродвигателя планки и включения на реверс электродвигателя запирающего устройства; каждый бункер закреплен на парных поперечных металлических балках (19), опирающихся на бетонные основания; установка также снабжена смесителем (20) водного раствора сухих препаратов микроорганизмов-деструкторов и минеральных удобрений, подаваемых рычажными весовыми дозаторами, указанный смеситель закреплен на металлических опорных балках (21), опирающихся на бетонные основания, и оборудован: опорными столбиками рычажных весовых дозаторов (22), причем каждый из опорных столбиков снабжен сигнальной кнопкой (23) возврата рычажного весового дозатора в исходное положение, также вертикальными трубками (24) подачи воды со шлангами (25) и вентилями (26) с реверсивными электродвигателями; люками (27) подачи сыпучих материалов в смеситель с крышками (28) с обеспечением их функционирования реверсивными электродвигателями, люки оборудованы регистраторами закрытия крышек (29) в виде гидроизолированных рычагов с замыкающимися контактами, установленных снизу на рамах (30) люков, устройством для аэрации (31) смесителя, выполненным в виде воздушного насоса (расположен вне смесителя, на чертеже не показан) с подводящей трубой забора воздуха; трубками подачи водной смеси препарата микроорганизмов-деструкторов и минеральных удобрений (32) в биореактор, несущими вентили (33), оборудованные реверсивными электродвигателями (34) и электрическими обогревателями (35), закрепленными снаружи под дном смесителя; обеспечение дистанционного управления элементами установки для биоремедиации шламсодержащих стоков путем включения и выключения ее электродвигателей осуществляется компьютером со специализированным программным обеспечением; биореактор 6 уложен на дополнительные бетонные опоры (36).
3
Установка работает следующим образом: в бункеры 10 загружаются минеральные соли и органические вещества в сухой сыпучей форме и микробный препарат-биодеструктор в виде сухого порошка; далее через трубки 24 подачи в смеситель воды со шлангами 25 и вентилями 26, посредством дистанционно включаемого реверсивного электродвигателя в смеситель 20 подается вода; далее посредством дистанционного включения на аверс реверсивных электродвигателей люков 27 открываются крышки 28 люков, далее дистанционно включаются реверсивные электродвигатели постоянного груза 15 длинного плеча рычажных весовых дозаторов 14 с установлением подаваемой порции (навески) минеральных удобрений и препарата микроорганизмов-деструкторов для каждого бункера путем перемещения постоянного груза вдоль длинного плеча; далее дистанционно включаются на аверс реверсивные электродвигатели 13 запирающих устройств 11, проворачивая стержень запирающего устройства на 90°, с установлением цилиндрического отверстия стержня в вертикальном положении, после чего в емкости для сыпучих материалов 16 порционно подаются: микробный препарат-биодеструктор и, по отдельности из каждого конкретного бункера, ряд необходимых минеральных удобрений; когда навеска сыпучих материалов достигнет определенного значения, рычажные весовые дозаторы 14 проворачиваются и конец длинного плеча рычажного весового дозатора нажимает сигнальную кнопку 18, дистанционно включая: на аверс электродвигатель планки 17 фиксации рычажного весового дозатора и на реверс электродвигатель 13 запирающего устройства (стержня) 11; при этом обеспечивается фиксация длинного плеча рычажных весовых дозаторов 14 в верхнем положении и проворачивание стержня запирающего устройства 11 с установлением цилиндрического отверстия стержня в горизонтальном положении; после определенного, экспериментально выявленного промежутка времени, происходит дистанционное включение на реверс электродвигателя планки 17 фиксации рычажного весового дозатора и рычажные весовые дозаторы 14 возвращаются в исходное положение, нажимая сигнальные кнопки 23 опорных столбиков 22; после чего отверстия люков 27 закрываются крышками 28 люков; после закрытия крышек люков с замыканием контактов гидроизолированных рычагов 29 дистанционно включается устройство для аэрации смесителя 31 и начинается развитие микроорганизмов препарата-биодеструктора; по истечении определенного времени дистанционно открываются вентили 33 трубок подачи водной смеси 32 и в биореактор 6 подается обогащенная минеральными удобрениями суспензия микроорганизмов; объем (X м/сек) подачи суспензии регулируется степенью открытия реверсивными двигателями 34 вентилей 33 трубок подачи водной смеси 32; после опорожнения бункеров 10 цикл работы установки для биоремедиации шламсодержащих стоков повторяется.