АКТИВИРУЕМАЯ СОРБЦИОННАЯ ЕРШОВАЯ НАСАДКА ИЗ УГЛЕВОЛОКНА

Полезная модель является устройством, предназначенным для ведения массообменных, преимущественно биореакционных процессов, и может быть использована в канализационных очистных станциях при биологической, электрохимической и физико-химической очистке бытовых и промышленных сточных вод коммунального хозяйства городов, поселков, отдельных коттеджей и промышленных предприятий.
Известно использование стеклоершей в процессах очистки сточных вод А. св. СССР №1540075 A1 J 18/50. Патент Украины №6116. Авторы Н.И. Куликов, В.Г. Потоцкий. Патентообладатель: Макеевский инженерно-строительный институт. Приоритет от декабря 1984 г.
При высокой эффективности очистки воды от примесей, аналог имел существенные недостатки: антисанитарные условия при производстве ершей и обламывания волокон в процессе эксплуатации.
Устранены названные недостатки в прототипе Патент РФ №2264252 по заявке №2003136469 с приоритетом от 16.12.2003 г. Зарегистрировано изобретение 20.11.2005 г. Срок действия патента до 16.12.23 г. Авторы изобретения; Н.И. Куликов, Е.Н. Куликова, А.Ю. Кочетков. «Каталитический ерш - насадка для массообменных реакторов очистки природных и сточных вод».
Недостатками этого изделия является повышенное гидравлическое сопротивление при протекании через них воды.
Задачи полезной модели:
1 Увеличение сорбционных свойств ершей.
2. Увеличение удельной скорости окисления примесей сточных вод.
3. Увеличение поверхности волокон в ершах.
4. Увеличение грязеемкости ершовой насадки.
Достигаются решения поставленных в полезной модели задач заменой полиамидных супертонких волокон супертонкими волокнами из углеволокна и заменой лески из капрона или лавсана сечением 0,27 мм полипропиленовыми нитями сечением 80 мкм при сохранении скрутки волокон в ерш нитями из нержавеющей стали и центрального шнура из крученого волокна.
Известно, что в биопленках иммобилизованного на ершах микробного ила даже в условиях активной аэрации анаэробные микроорганизмы составляют не менее 10% от общего числа микроорганизмов, включая метаногенных архей и анаммокс-бактерий, осуществляющих процессы метаногенеза и анаммокс, соответственно [Литти Ю.В., Некрасова В.К., Куликов Н.И., Симанькова М.В., Ножевникова А.Н. Обнаружение анаэробных процессов и микроорганизмов в иммобилизованном активном иле станции очистки сточных вод с интенсивной аэрацией // Микробиология. 2013. Т. 82. №6. С. 672-680.]. В то же время последние исследования [Русскова Ю.И., Литти Ю.В., Чернова Н.А., Ножевникова А.Н. Влияние электропроводящих материалов на скорость образования биогаза и на состав метаногенного микробного сообщества в термофильных условиях // Актуальная биотехнология. 2019. №3 (30). С. 541-543] показывают, что электропроводящие материалы значительно активируют и ускоряют процессы анаэробного разложения органических веществ. Использование в ершах супертонких волокон из углеволокна, являющегося электропроводящим материалом, позволяют ускорить процессы окисления примесей сточных вод.
Таким образом, полезная модель сорбционной ершовой насадки для биореакторов и фильтров очистки воды включает: использование центрального шнура из крученого химволокна, сечением большим, чем волокна, входящие в состав ерша; скрутку нарезанных волокон в ерш посредством трех нитей из нержавеющей стали сечением 0,5-0,7 мм [Н.И. Куликов, А.Н. Ножевникова, Г.М. Зубов и др. «Очистка муниципальных сточных вод с повторным использованием воды и обработанных осадков: теория и практика» - М.: Логос, 2015. - 400 с.], имеющих величину сопротивления деформации не более 180 МПа; состав набора волокон по весу из супертонких углеволокон сечением 10 мкм и полипропиленовых мононитей сечением 80 мкм.
Полезная модель поясняется Фиг. 1, 2 и 3, на которых показаны: Фиг. 1 - структура сорбционной ершовой насадки, Фиг. 2 - график зависимости гидравлического сопротивления набора волокон различных видов насадок протоку воды в трубопроводе. Фиг. 3 - график зависимости грязеемкости различных видов насадок при фильтровании взвесей.
На Фиг. 1, 2 и 3 использованы обозначения:
1. Центральный шнур для навивки и скрутки волокон;
2. Нити из нержавеющей стали сечением 0,5-0,7 мм;
3. Волокна из углеволокна сечением 10 мкм;
4. Нити из полипропиленовых волокон сечением 80 мкм;
5. Кассета из нержавеющей трубы;
6. Готовая бухта из 200 м сорбционной ершовой насадки диаметром 75-80 мм весом 12-13 кг/2000 м длины;
7. Каталитический ерш;
8. Стеклоерш;
9. Сорбционная ершовая насадка из полипропиленовых волокон и углеволокна.
Сорбционная ершовая насадка из смеси волокон состоит из центрального шнура 1, на который посредством 3-х нитей нержавеющей проволоки 2, навивается смесь нарезанных нитей супертонкого химволокна из углеволокна 3 сечением 10 мкм и нитей из полипропиленовых волокон 4 сечением 80 мкм. (Фиг. 1.)
Готовая сорбционная ершовая насадка навивается на кассету из нержавеющей трубы 5, в бухту 6. При проверке гидравлического сопротивления протоку воды сорбционной ершовой насадки в трубе длиной 3 м диаметром 670 мм, выявлено, что в сравнении с прототипом, гидравлическое сопротивление протоку воды у нового типа сорбционной ершовой насадки снизилось на 20%.
В таблице 1 представлена комплектация и характеристики очистки сточной воды новым ершом (сорбционная ершовая насадка), по сравнению со старым ершом (каталитический ерш).
Вес одной бухты готового ерша 10 кг при длине 200 м.
На Фиг. 2 и 3 показаны параметры сорбционной ершовой насадки по удельному гидравлическому сопротивлению протоку воды в трубопроводе и грязеемкости при фильтровании воды, содержащей взвешенные вещества, с различными скоростями в сравнении с другими видами ершовых насадок.
Параметры Фиг. 2, 3 и табл. 1 свидетельствуют о решении задач, поставленных в полезной модели. Наличие электропроводящего материала (углеволокно) в ершовой насадке ускоряет процесс очистки сточных вод от примесей в 1,1 раза (таблица 1).