Устройство для обработки сточных вод

Полезная модель относится к устройствам для обработки стоков, а именно к устройствам для фильтрования и утилизации очищенных вод, генераторам энергии и может быть использована при очистке бытовых и промышленных стоков отдельно расположенных объектов и индивидуальных жилых домов.
Эффективность физико-химической обработки стоков достигается благодаря протекающим в устройстве сложным физическим, химическим и биологическим процессам, а утилизация воды и ценных компонентов с максимально возможной пользой осуществляется при их использовании, например, в сельском хозяйстве.
Известно устройство для обработки сточных вод, приведенное в патенте РФ №2409524. Устройство содержит гальванокоагулятор, выполненый в виде вращающегося барабана, оборудованного внутренними перегородками, с загрузкой в виде гальванической пары двух металлов или металла и графита. Гальванокоагулятор расположен между между биоконтакторами с сыпучей загрузкой, служащей носителем для микрофлоры.
Недостатками данного устройства являются трудности его эксплуатации и сложность конструкции, что не исключает проход ионов железа неконтролируемой степени окисления в аэробные биоконтактеры и способно существенно осложнить их работу.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству для обработки сточных вод является устройство (прототип), приведенное в работах [V.T. Shamirzaev, B.D. Zhukov, V.A. Gaisler, T.S. Shamirzaev. Treatment and optical analysis of domestic and industrial wastewater. // Solid State Phenomena. 2016. - V. 247. - P. 91-95, www.scientific.net/SSP.247.91. а также в Treatment and optical analysis of domestic and industrial wastewater / V.T. Shamirzaev, B.D. Zhukov, V.A. Gaisler, T.S. Shamirzaev. Third Asian School - Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials International School-Conference Vladivostok, Russia, August 19-26, 2015. Сборник трудов (на англ. яз.). Изд-во «Дальнаука» ДВО РАН, Владивосток. 2015]. Это устройство состоит из неэлектропроводящего корпуса, камеры для приема исходного стока с патрубком, перегородок с отверстиями, образующих, две камеры с загрузкой из сыпучего материала, содержащего гранулы активированного угля, перемешанные с железной стружкой и камеру для накопления очищенного стока с патрубком.
Устройство предназначается для кондиционирования состава стока перед его подачей в анаэробный биореактор. Кондиционирование выполняется за счет того, что в местах контакта гранул активированного угля с железной стружкой возникают микрогальванопары. Это способствует окислению железа кислородом, а также взаимодействию продуктов окисления с органическими и иными компонентами стока находящимися в составе частиц дисперсной фазы, в частности с органическими примесями и фосфатами. Полученные продукты задерживаются частицами загрузки. В итоге химическое потребление кислорода (ХПК) и содержание кислорода в обработанном стоке существенно уменьшаются.
Недостатком прототипа является неконтролируемое распределение компонентов, образующих микрогальванопары в рабочем пространстве устройства, что приводит к неравномерной обработке стока камерах устройства и снижению эффективности коагуляции. Функциональные возможности прототипа ограничены его использованием в качестве песочного фильтра с функцией коагуляции примесей сточных вод.
Задачей (техническим результатом) изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для обработки стоков, состоящем из неэлектропроводящего корпуса, камеры для приема исходного стока с патрубком, перегородки с отверстиями и двух пористых перегородок, образующих две камеры с загрузкой из сыпучего материала и камеру для накопления очищенного стока с патрубком пористые перегородки выполнены сменными, из электропроводящих материалов, снабжены электрическими клеммами и образуют гальванический элемент, причем одна из пористых перегородок комбинированная, выполнена из двух или более различных электропроводящих материалов, в том числе металлов и углеродсодержащих веществ, образующих в местах контакта микрогальванопары, а другая пористая перегородка служит вспомогательным электродом.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из: неэлектропроводящего корпуса (1), камеры (2) для приема исходного стока с патрубком (3), комбинированной пористой сменной перегородки из электропроводящих материалов (4), камеры с загрузкой из сыпучего материала (5), пористой сменной перегородки из электропроводящего материала (6), камеры с загрузкой из сыпучего материала (7), перегородки с отверстиями (8), камеры для накопления очищенного стока (9) с патрубком (10). К устройству может быть подключено любое количество идентичных устройств.
Устройство работает следующим образом.
Исходный сток подается на обработку в камеру (2) через патрубок (3), фильтруется через комбинированную пористую сменную перегородку из электропроводящих материалов (4). В комбинированной перегородке под действием электродноактивных примесей (например, растворенного кислорода) возникают микрогальванопары, металл окисляется с образованием ионов и окислов, которые вызывают ионную коагуляцию и способствуют гетерокоагуляции с участием нерастворимых окислов металла и дисперсной загрузки в камере (5). Затем очищаемый сток вместе с диспергированными продуктами коагуляции проходит через пористую сменную перегородку из электропроводящего материала (6) и поступает в камеру с загрузкой из сыпучего материала (7), где происходит отфильтровывание частиц дисперсной фазы из обрабатываемого стока. Профильтрованный сток поступает через отверстия в перегородке (8) в накопительную камеру (9), а оттуда через патрубок (10) на доочистку или технические нужды.
Потребитель электрической энергии подключается к пористым сменным перегородкам из электропроводящих материалов, которые образуют гальванический элемент напрямую, либо через накопитель энергии (например, через ионистор).
Расширение функциональных возможностей устройства достигается за счет того, что две перегородки камер устройства выполнены сменными пористыми из электропроводящих материалов и образуют гальванический элемент, причем одна из перегородок выполнена из двух или более различных электропроводящих материалов, в том числе металлов и углеродсодержащих веществ, образующих в местах контакта микрогальванопары, что позволяет одновременно очищать сток от примесей и получать электрический ток, а также вводить в обрабатываемый сток ионы различных металлов (например, меди), токсичные в отношении патогенной микрофлоры.
Кроме того, эффективность обработки стока достигается за счет того, что в рабочем пространстве устройства нарабатываются ионы и окислы металлов в количестве достаточном в присутствии дисперсной загрузки для коагуляции диспергированных примесей стока и оптимизации стока по содержанию ионов окисленного металла, кислорода и ХПК.