Дисковый биофильтр

Предложенное устройство относится к области биологической очистки производственных и сточных вод от загрязняющих веществ и может найти применение на предприятиях пищевой промышленности, фермерских хозяйствах для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод.
Известны устройства для биологической очистки, например, погружной биофильтр с вращающимися дисками (см. в кн. «Очистка производственных сточных вод: учебное пособие для студентов вузов». /С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов/ М. Стройиздат, 1979, 320 с. рис. 5.25, стр. 200). На дисках нарастает биопленка толщиной до 4 мм, которая поглощает загрязнения из воды и выходя из нее при вращении, окисляет их с помощью кислорода воздуха. Основным недостатком таких устройств является низкая производительность из-за низкой скорости окисления. Вследствие этого значительно возрастают габариты установок очистки, причем требуется дополнительный отстойник для осаждения отмершей биомассы.
Известно устройство по патенту №2452693 (бюл. №16 от 10.06.2012 г), в котором для интенсификации процессов окисления в биопленке, над пакетом пластин установлены источники излучения в видимой части спектра. Данное устройство принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие:
1) Расположение источников излучения в видимой части спектра с оптимальной длиной волн над пакетом дисковых пластин способствует интенсификации окисления только ограниченной части поверхности дисков, находящихся над поверхностью воды, а во всей толще воды процесс протекает медленнее.
2) Не ограничивается и не обновляется нарастающая толщина биопленки, что снижает скорость протекания биохимических процессов.
3) Для очистки воды от отмершей излишней биопленки необходимы дополнительные устройства очистки, что требует дополнительных производственных площадей и экономических затрат.
Технический результат заключается в увеличении общей производительности очистительной установки и снижении экономических затрат.
Технический результат достигается тем, что предложен дисковый биофильтр, состоящий из резервуара, пакета сетчатых дисков, вала с приводом, подводящего и отводящего патрубков, отличающийся тем, что в резервуаре расположено несколько валов с пакетами сетчатых дисков, со взаимным перекрытием примерно на 2/3 диаметра, вращающихся с разными скоростями в направлении совпадения вектора скорости диска в нижней части резервуара с направлением движения жидкости в резервуаре, причем диски снабжены насадками из щеток, расположенных по торцам и с каждой стороны плоскости дисков, при этом высота щеток составляет 0,4-0,6 расстояния между дисками. Внутри резервуара, ниже валов с пакетами дисков, параллельно валам, расположен щелевой оптический световод, поверхности которого касаются торцевые щетки дисков. В выходной части резервуара расположен тонкослойный отстойник с карнизами на входе каждой тонкослойной пластины и общим промывным патрубком, а в нижней части резервуара имеется наклонный желоб сбора илового осадка.
Предложенное устройство представлено на фиг. 1 - общий вид устройства, фиг. 2 - поперечное сечение, фиг. 3 - схема расположения щелевого световода; фиг. 4 - схема промывки карнизов.
Здесь:
1 - резервуар,
2 - патрубок подвода исходной воды,
3 - отражатель,
4 - сетчатые диски,
5 - валы,
6 - промывной патрубок,
7 - патрубок отвода очищенной воды,
8 - тонкослойные пластины,
9 - карнизы,
10 - патрубок отвода шлама с карнизов,
11 - патрубок отвода шлама из резервуара,
12 - прозрачный световод,
13 - зеркальный светоотражатель,
14 - источник света,
15 - редуктор,
16 - привод, 17-щетки,
18 - днище резервуара,
19 - наклонный желоб.
Предложенное устройство представляет собой резервуар 1, в торце которого имеется патрубок подвода исходной воды 2. Внутри резервуара 1, перед патрубком подвода 2 установлен отражатель 3 для стабилизации потока воды. Внутри резервуара 1, поперек направления потока воды расположены валы 5, на которых находятся сетчатые диски 4 в виде сборных пакетов. Валы 5 вместе с дисками 4 имеют возможность вращения с помощью привода 16 через редуктор 15. На противоположном торце резервуара 1 выполнен блок тонкослойного отстаивания, состоящий из тонкослойных пластин 8, имеющих в нижней части карнизы 9. Наклон пластин 8 составляет 45°- 60°. Над блоком тонкослойного отстаивания расположен промывной патрубок 6 и патрубок отвода очищенной воды 7. В нижней части блока тонкослойного отстаивания имеется патрубок отвода шлама с карнизов 10.
Резервуар 1 имеет днище 18 с двумя наклонными стенками и наклонным желобом 19, который имеет наклон к заднему торцу резервуара 1, где находится патрубок отвода шлама 11.
Устройство работает следующим образом:
Исходная загрязненная вода поступает через патрубок 2 в резервуар 1. При входе в резервуар 1, поток воды натекает на отражатель 3 стабилизируется и равномерно распределяется по резервуару. Перемещаясь по объему резервуара, вода проходит между пакетами сетчатых дисков 4 с щетками 17. На сетчатых дисках нарастает биопленка в виде слизистых структур толщиной 1-4 мм.
При вращении дисков биопленка попеременно погружается в воду и выходит из нее, при этом извлекая из воды загрязнители, и окисляя их с помощью кислорода воздуха, в темновой фазе фотосинтеза. Одновременно с подачей воды через патрубок 2 в резервуар 1, и с вращением дисков 4 включается источник света 14, и через прозрачный световод 12, отражаясь от зеркального светоотражателя 13, в толщу воды, между дисками 4 испускает световой поток с необходимой длиной волны, обеспечивая фотосинтез в биопленке. Щетки 17, расположенные на торцах дисков 4, непрерывно очищают поверхность световода 12 от осаждающихся частиц биопленки, которые образуются в результате взаимного трения щеток 17, с боковых поверхностей дисков 4. Привод 16 обеспечивает непрерывное вращение дисков 4, причем редуктор 15 обеспечивает вращение дисков 4, расположенных на разных валах, с различными скоростями. Диски, расположенные ближе к входному патрубку 2 должны вращаться быстрее, т.к. биопленка на них культивируется быстрее из-за большего количества питательных веществ, которыми являются загрязнители. По мере удаления от входного патрубка 2 количество питательных веществ уменьшается и процесс нарастания биопленки происходит медленнее. Редуктор 15 обеспечивает вращение дисков в одну сторону, таким образом, чтобы вектор направления вращения дисков в нижней части резервуара 1 совпадал с направлением движения очищаемой воды, от входного патрубка 2 к тонкослойным пластинам 8. Такое вращение дисков 4 позволяет направленно сгребать хлопья излишнего активного ила и частиц биопленки, оседающих на днище резервуара 18 и обеспечивать движение этого шлама по наклонному желобу 19 к патрубку отвода шлама из резервуара 11. Далее, вода из резервуара 1 вместе с частицами шлама, не успевшими осесть на дно 18, через отверстие в торце резервуара, поступает в пространство тонкослойного отстаивания, где расположены тонкослойные пластины 8. Вода, протекая между пластинами 8, начинает разделяться по фракциям. Твердая фракция, состоящая из излишнего ила и омертвевшей биопленки, в виде шлама начинает оседать под действием сил гравитации, в соответствии с законом Стокса. Осевший на поверхность пластин ил начинает сползать вниз, за счет наклона пластин 8 (45°-60°). Сползающий ил попадает на карнизы 9, откуда смывается водой, поступающей из промывного патрубка 6, и удаляется через патрубок отвода шлама 10. Очищенная вода удаляется через патрубок 7 и поступает потребителям.
Таким образом, представленный дисковый биофильтр позволяет значительно увеличить производительность очистки сточных вод и снизить экономические затраты.