КАПЕЛЬНЫЙ БИОФИЛЬТР
TRICKLING FILTER

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к системам очистки воды.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является система водоочистки по а.с. СССР №1534572 МКИ E03B 3/04, 1987 г., содержащая корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку (прототип).
Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая надежность и эффективности очистки сточных вод.
Технический результат - повышение надежности и эффективности очистки сточных вод.
Это достигается тем, что в капельном биофильтре, содержащим корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку, корпус выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним - сплошным днищем, железобетонными стенками и крышей, а также содержит дозирующие баки для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок системы подачи сточной воды на очистку, при этом высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м, а дренаж биофильтра выполнен из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры, при этом общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров, а скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с, при этом система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства, равномерно расположенные над загрузкой биофильтра, причем уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков - не менее 0,005, а стенки биофильтра выполнены из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра, а материалом для загрузки биофильтров являются щебень и галька.
На фиг.1 представлена схема капельного биофильтра, на фиг.2 - вид сверху фиг.1, на фиг.3 - схема распылительного устройства.
Капельный биофильтр содержит корпус, который выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним - сплошным днищем, железобетонными стенками 4 и крышей, а также содержит дозирующие баки 1 для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок 5 системы подачи сточной воды на очистку. Высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м для возможности периодического его осмотра. Дренаж биофильтров выполняют из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры. Общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров. Во избежание заиливания лотков дренажной системы скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с.
Система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства 2, равномерно расположенные над загрузкой 3 биофильтра.
3
Уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков (максимально возможный по конструктивным соображениям) - не менее 0,005. Стенки биофильтров выполняются из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра. При наличии дешевого загрузочного материала и свободной территории небольшие биофильтры можно устраивать без стенок; фильтрующий материал в этом случае засыпается под углом естественного откоса. Наилучшими материалами для засыпки биофильтров являются щебень и галька. Все примененные для загрузки естественные и искусственные материалы должны удовлетворять следующим требованиям: при плотности до 1000 кг/м загруженный материал в естественном состоянии должен выдерживать нагрузку на поперечное сечение не менее 0,1 МПа, не менее 10 циклов испытаний на морозостойкость; кипячение в течение 1 ч в 5%-ном растворе соляной кислоты; материал не должен получать заметных повреждений или уменьшаться в весе более чем на 10% первоначальной загрузки биофильтров; загрузка биофильтров по высоте должна быть одинаковой крупности, и только для нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м следует применять более крупную загрузку (диаметром 60÷100 мм).
Каждое распылительное устройство (фиг.3) содержит цилиндрический полый корпус 6 с каналом 8 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 7 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 9, верхняя цилиндрическая ступень 11 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором 14 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 9 и состоящим из цилиндрической части 12 с закрепленным соосно с ней в нижней части шаровым сегментом 16, имеющим дроссельные отверстия 17, оси которых расположены параллельно оси корпуса 1 форсунки. Дроссельные отверстия 17, выполненные в шаровом сегменте 16, могут быть расположены по радиусам сферической поверхности, образующей шаровой сегмент 16.
Кольцевой зазор 14 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 9, соединяющими его с кольцевой полостью 8, образованной внутренней поверхностью втулки 7 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 11, причем кольцевая полость 13 связана с каналом 8 корпуса 6 для подвода жидкости.
На боковой поверхности цилиндрической части 12 центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с шаровым сегментом 16, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 15, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия. При этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°.
Капельный биофильтр работает следующим образом.
3
3
В капельном биофильтре сточная вода подается в виде капель или струй. Естественная вентиляция воздуха происходит через открытую поверхность биофильтра и дренаж. Такие биофильтры имеют низкую нагрузку по воде; обычно она колеблется от 0,5 до 1 м воды на 1 м фильтра.
3
10
Капельные биофильтры рекомендуется применять при расходе сточных вод не более 1000 м/сутки. Они предназначаются для полной (до БПК=10…15 мг/л) биологической очистки сточной воды.
Работа каждого из распылительных устройств осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 6 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 13 через радиальные каналы 10 в кольцевой зазор 14 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней цилиндрической поверхности сердечника с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 15, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.
Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 8 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в нижнюю часть цилиндрической части 12 сердечника, из которой часть жидкости истекает через радиальные отверстия 15, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.
Схема работы капельных биофильтров следующая. Сточная вода, осветленная в первичных отстойниках, самотеком (или под напором) поступает из системы 5 подачи сточной воды в распределительные устройства 2, из которых периодически напускается на поверхность биофильтра. Вода, профильтровавшаяся через загрузку 3 биофильтра, попадает в дренажную систему и далее по сплошному непроницаемому днищу стекает к отводным лоткам, расположенным за пределами биофильтра. Затем вода поступает во вторичные отстойники (на чертеже не показано), в которых выносимая пленка отделяется от очищенной воды.