УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для биологической очистки хозбытовых и промышленных сточных вод и может найти применение на городских очистных сооружениях, в локальных системах очистки предприятий химической, медицинской, фармацевтической, лакокрасочной, машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности.
Известно устройство для биологической очистки сточных вод, представляющее собой резервуар с входными и выходными патрубками. В нижней части резервуара расположены горизонтальные сетчатые электроды для генерации пузырьков кислорода и водорода (патент США №39114164, кл. 204-149, 1976).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится одновременная обработка микроорганизмов активного ила и растворенных органических веществ в очищаемой сточной воде пузырьками кислорода и водорода, что уменьшает скорость биоокислительных процессов и степень очистки сточных вод, приводит к с смешению этих пузырьков с образованием взрывоопасной смеси гремучего газа, а, кроме того, приводит к заиливанию и засорению самих горизонтальных сетчатых электродов, и в целом снижает производительность очистки сточных вод.
Известно устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее резервуар, входной и выходной патрубки и электроды, выполненные в виде вертикально поочередно установленных на днище резервуара пластин анода и катода, при этом над каждой пластиной катода установлено приспособление в виде купола с трубкой для сбора и отвода водорода из резервуара (на полезную модель патент РФ №71334, COF2F 3/02; COF 1/46, 2008)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность установки куполов с трубками над каждой пластиной катода, необходимость увеличения расстояния между пластинами катода и анода, что увеличивает напряжение и расход энергии и, кроме того, на гладких боковых поверхностях пластин анода и катода генерируются пузырьки различного размера, что снижает скорость биоокисления и производительность очистки сточных вод.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип, является устройство, описанное в способе биологической очистки сточных вод, состоящее из резервуара с входным и выходным патрубками исходной и очищенной воды, электродной системы, установленной в нижней части резервуара, состоящей из анода и катода, выполненных в виде сетки из металлической проволоки, при этом диаметр проволоки сетки анода в 2-5 раз больше диаметра проволоки сетки катода. Над анодом установлена решетка, на которой расположена насадка для прикрепления микроорганизмов активного ила или биопленки. (Патент РФ №2323165, кл. C02F 3/2; C02F 1/46, 2007)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится заиливание и засорение горизонтально установленных сеток анода и катода при непрерывном движении потока очищаемой жидкости через эти сетки сверху вниз, невозможность увеличения площади поверхности этих сеток анода и катода больше, чем площадь сечения резервуара, что снижает скорость и производительность очистки сточных вод.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является увеличение производительности очистки сточных вод за счет увеличения площади поверхности сеток анода и катода и уменьшение их гидравлического сопротивления.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для биологической очистки сточных вод, состоящем из резервуара с входным и выходным патрубками исходной и очищенной воды, электродной системы, установленной в нижней части резервуара и состоящей из анода и катода, выполненных в виде сетки из металлической проволоки, при этом диаметр проволоки сетки анода в 2-5 раз больше диаметра сетки катода, а над анодом установлена решетка, на которой расположена насадка для прикрепления микроорганизмов, при этом сетки закреплены на боковых стенках вертикально установленных пластин. Закрепление сеток на боковых стенках вертикально установленных пластин позволяет увеличить площади поверхностей анода и катода по сравнению с площадью сечения резервуара, что в свою очередь позволяет увеличить ток без растворения анода, а значит объем газов электролиза и производительность устройства при очистке сточных вод.
Кроме того, закрепление сеток анода и катода из металлической проволоки на боковых стенках вертикально установленных пластин снижает гидравлическое сопротивление сеток по сравнению с их горизонтальной установкой, предотвращает их забивание частицами дисперсной фазы и хлопьями микроорганизмов, уменьшает время на остановку, очистку и подготовку устройства к работе, а значит, в целом увеличивает производительность.
Пузырьки кислорода, образующиеся на проволоке сеток анода в несколько раз больше пузырьков водорода, так как диаметр сетки анода в 2-5 раз больше диаметра проволоки сеток катода. Поэтому скорость всплывания пузырьков кислорода больше скорости течения очищаемой жидкости, движущейся сверху вниз через насадку.
Пузырьки кислорода поднимаются вверх через слой сетки насадки с прикрепленными к ее поверхности микроорганизмами, которые усваивают кислород в процессе жизнедеятельности, окисляют органические вещества в очищаемой сточной воде, уменьшая их концентрацию.
Пузырьки водорода по размеру в несколько раз меньше пузырьков кислорода, их скорость всплывания меньше скорости очищаемой жидкости, которая уносит их вниз, не позволяя смешиваться с пузырьками кислорода с образованием гремучей смеси.
Схема устройства для биологической очистки сточных вод приведена на фигуре 1, на фигуре 2 приведен вид сверху на электродную систему, на фигуре 3 - вид на пластины анода и катода в аксонометрии.
Устройство состоит из резервуара 1 с входным 2 выходным 3 патрубками исходной и очищенной воды. В нижней части резервуара 1 расположена электродная система: сверху шина анода 4 с пластинами 5 и шина катода 6 с пластинами 7. Шины 4 и 6 присоединены соответственно к полюсам источника постоянного тока 8. На каждой пластине анода 5 и катода 7 на обеих боковых сторонах прикреплены сетки из металлической проволоки соответственно 9 и 10, при этом диаметр проволоки сетки 9 пластин анода 5 в 2-5 раз больше диаметра проволоки сетки 10. Над шиной 4 анода и пластин 5 установлена решетка 11, на которой расположена насадка 12 для прикрепления микроорганизмов (активного ила или биопленки). Для предотвращения короткого замыкания на корпус 1 шины анода 4 и катода 6 имеют диэлектрические изоляторы 13, а пластины 5 и 7 установлены на диэлектрических опорах 14. Кроме того, резервуар 1 установлен на опорах 15. Для уменьшения утечек тока опоры 15 установлены на прокладках 16, выполненных из диэлектрического материала.
Таким образом, в предлагаемом устройстве для биологической очистки сточных вод можно значительно увеличить площади сеток анода и катода за счет вертикальной установки пластин, на боковых поверхностях которых закреплены эти сетки. Это в свою очередь позволяет увеличить ток без превышения плотности тока, приводящего к растворению сеток анода, а значит увеличить расход газов электролиза и, в конечном счете, увеличить окислительную способность и повысить производительность очистки сточных вод. Кроме того, сетки, закрепленные на вертикальных боковых поверхностях пластин, предотвращают их забивание активным илом, микроорганизмами или частицами, находящимися в очищаемой воде, что уменьшает время на остановку и регенерацию сеток, а, значит, способствует увеличению производительности устройства.