МОДУЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЗАГРУЗКИ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к области водоочистки и может быть использована в установках и системах биологической очистки природных и сточных вод в аэробных и/или анаэробных условиях, а также в качестве фильтрующих загрузок для биологической доочистки сточных вод.
Известен модульный элемент загрузки биофильтра, состоящий из каркаса, выполненного из рам в виде параллелепипеда, на верхних гранях которого имеются пазы, в которых установлены верхние стержни с навернутыми на них листами полимерного волокнистого материала, закрепленного на стержнях струбцинами, а нижние части листов навернуты на нижние стержни и также закреплены на них струбцинами /Патент РФ на полезную модель №29492, C02F 3/04, 2003 г./.
Недостатком известного модульного элемента являются сложность его сборки, а также сложность и трудоемкость регенерации носителя для иммобилизации микроорганизмов - листов полимерного волокнистого материала, для регенерации которого требуется периодическое извлечение стержней с навернутыми на них листами полимерного волокнистого материала, их очисткой вне модульного элемента с последующим возвратом в модульный элемент или заменой на новые элементы.
Известны модульные элементы загрузки для биологической очистки сточных вод, состоящие из металлического каркаса и носителя для иммобилизации микроорганизмов, установленные или подвешенные в различных сооружениях биологической очистки природных и сточных вод /патенты РФ №2063933, C02F 3/04, 1996 г.; №2091332, C02F 3/04, 1997 г.; №2095320, C02F 3/04,1997 г. и другие/.
Недостатками этих элементов являются сложность и трудоемкость их изготовления, а также сложность регенерации носителя для иммобилизации микроорганизмов.
Известна модульная загрузка для биофильтра, содержащая объемные пористые элементы, образующие очистной слой со сквозными каналами в сквозном или ячеистом контейнере. Контейнер выполнен из стоек, объединенных вверху ригелем с продольными и поперечными силовыми элементами, а внизу - днищем с продольными и поперечными силовыми балками с прозорами, и крышки, установленной с возможностью обеспечения поджатия пористых элементов в очистном слое друг к другу и к днищу /патент РФ №2026828, C02F 3/04.1995 г./.
Недостатками этого устройства является нестабильность биологической очистки в процессе его эксплуатации из-за отсутствия регенерации объемных элементов, что приводит к периодическому самопроизвольному выносу отработанной биопленки сточной водой в специальные отстойники, что затрудняет управление процессом очистки сточных вод.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенной модульной загрузке для биологической очистки сточных вод, является загрузка, содержащая жесткое основание, выполненное в виде параллельно расположенных металлических стержней, образующих решетку, к которым одним концом прикреплен носитель для иммобилизации микроорганизмов, выполненный из пенопласта с замкнутыми порами и плотностью менее единицы в виде отрезков шнура диаметром 5-50 мм, на расстоянии между осями рядом расположенных шнуров не менее 1,5 диаметра шнура, причем расстояние между прутками решетки составляет не менее 1,5 диаметра шнура /патент РФ №2049736, C02F 3/04.1995 г./.
Недостатками этой загрузки являются сложность монтажа блока носителя в заводских условиях, неудобство транспортировки готовых модульных элементов носителя, а также сложность эксплуатации емкости, оборудованной носителем, при ее опорожнении.
Задача предложенного технического решения заключается в создании простого и надежного в эксплуатации и удобного для транспортировки модульного элемента загрузки для биологической очистки природных и сточных вод.
Технический результат от использования предложенной загрузки заключается в интенсификации процесса биологической очистки за счет повышения эффективности использования поверхности загрузки, а также в упрощении ее эксплуатации при проведении технологических промывок емкостных сооружений за счет сохранения объемных параметров элемента загрузки.
3
Поставленная задача по первому варианту решается, а технический результат достигается за счет того, что в модульном элементе загрузки для биологической очистки природных и сточных вод, содержащем жесткое основание, выполненное из параллельных продольных металлических прутков, образующих решетку, и носитель для иммобилизации микроорганизмов, выполненный из пенопласта с замкнутыми порами с плотностью меньше 1 г/см в виде отрезков шнура диаметром 5-50 мм, жесткое основание снабжено, по меньшей мере четырьмя, вертикальными металлическими стойками с узлами крепления в верхней части, соединенными между собой металлическими прутками, параллельными основанию, с образованием жесткого каркаса в форме параллелепипеда, отрезки шнура изогнуты в средней части и прикреплены изогнутой частью к пруткам основания на расстоянии один от другого не менее 1,5 диаметров шнура, а концы отрезков шнура, расположенных по периметру основания, направлены вертикально вверх, охватывают металлические прутки, соединяющие вертикальные стойки, и скреплены попарно над этими прутками.
Предпочтительно, что жесткое основание снабжено параллельными металлическими поперечными прутками.
Предпочтительно также, что отрезки шнура прикреплены изогнутой частью к пруткам основания узлами.
В частном случае, в качестве узлов крепления жесткого каркаса используют карабины.
3
Поставленная задача по второму варианту решается, а технический результат достигается за счет того, что в модульном элементе загрузки для биологической очистки природных и сточных вод, содержащем жесткое основание, выполненное из параллельных продольных металлических прутков, образующих нижнюю решетку, и носитель для иммобилизации микроорганизмов, выполненный из пенопласта с замкнутыми порами с плотностью меньше 1 г/см в виде отрезков шнура диаметром 5-50 мм, жесткое основание снабжено, по меньшей мере, четырьмя вертикальными металлическими стойками с узлами крепления в верхней части, соединенными между собой металлическими прутками, параллельными основанию, с образованием жесткого каркаса в форме параллелепипеда, и верхней решеткой, образованной параллельными между собой металлическими прутками, параллельными пруткам основания, отрезки шнура изогнуты в средней части и прикреплены изогнутой частью к пруткам жесткого основания на расстоянии один от другого не менее 1,5 диаметров шнура, а концы отрезков шнура направлены вертикально вверх, охватывают металлические прутки верхней решетки и скреплены попарно над этими прутками.
Предпочтительно, что жесткое основание (нижняя решетка) и верхняя решетка снабжены параллельными металлическими поперечными прутками.
Предпочтительно также, что отрезки шнура прикреплены изогнутой частью к пруткам основания (нижней решетки) узлами.
Отрезки шнура изогнутой частью могут быть прикреплены к пруткам основания узлами.
В частном случае, в качестве узлов крепления жесткого каркаса используют карабины.
Модульные элементы загрузки для биологической очистки природных и сточных вод могут быть размещены в аэробных, в анаэробных, а также анаэробно-аэробных камерах (секциях) установок или сооружений биологической очистки.
Варианты предложенных технических решений поясняются чертежами.
На Фиг.1 схематически изображен модульный элемент загрузки по первому варианту исполнения, размещенный в аэробной камере установки для биологической очистки сточных вод. На Фиг.2 схематически изображен модульный элемент загрузки по второму варианту исполнения, размещенный в анаэробной секции станции биологической очистки сточных вод.
3
Модульный элемент загрузки для биологической очистки 1 (Фиг.1), состоящий из жесткого основания 2, выполненного из параллельных между собой продольных металлических прутков с образованием решетки, и носителя для иммобилизации микроорганизмов, выполненного из пенопласта с замкнутыми порами с плотностью меньше 1 г/см в виде отрезков шнура 3, изогнутых в средней части и прикрепленных изогнутой частью к пруткам основания 2 на расстоянии один от другого не менее 1,5 диаметра шнура. Жесткое основание 2 снабжено четырьмя вертикальными стойками 4 с узлами крепления 5 в верхней части, стойки 4 соединены между собой металлическими прутками 6 с образованием каркаса в форме параллелепипеда. Отрезки шнура 3, расположенные по периметру основания 2, направлены вертикально вверх, охватывают металлические прутки 6 соединяющие вертикальные стойки 4, и скреплены попарно над прутками 6 с образованием «корзины» для удержания внутренних отрезков шнуров в пределах габаритов модульного элемента носителя. Модульный элемент 1 установлен в аэробной камере 7 с аэратором 8 и верхними балками 9 и закреплен на балках 9 узлами крепления 5 вертикальных стоек 4, выполненными из карабинов.
Расстояние между прутками основания не должно быть менее 1,5 диаметров шнура, поскольку уменьшение этого расстояния приводит к заиливанию модуля и снижению степени очистки.
Модульный элемент по первому варианту исполнения работает следующим образом.
При монтаже модульного элемента загрузки 1 в аэробной камере 7 в отсутствии жидкой среды отрезки шнура 3, скрепленные попарно над металлическими прутками 6, соединяющими между собой вертикальные стойки 4, и жесткое основание 2 образуют «корзину». Отрезки шнура 3, скрепленные попарно над металлическими прутками 6, повисают на них, а отрезки шнура 3, прикрепленные изогнутой частью к пруткам основания 2, располагаются в пределах «корзины» на основании 2. В аэробную камеру 7 подают иловую смесь, которая заполняет, а затем протекает через камеру 7, в которой на верхних балках 9 посредством карабинов 5 установлен модульный элемент загрузки для биологической очистки 1 (носитель для иммобилизованной микрофлоры). В камеру 7 подают воздух через аэратор 8, расположенный у дна камеры 7 под модульным элементом 1. В заполненной водной средой (иловой смесью) камере 7 под воздействием архимедовой силы выталкивания отрезки шнура 3, материал которых имеет положительную плавучесть, устанавливаются вертикально. В камере 7 происходит процесс биологической очистки с участием иммобилизованной на носителе микрофлоры. Под воздействием выделяющихся аэратором 8 пузырьков воздуха, отрезки шнура 3 совершают небольшие колебательные движения, что препятствует зарастанию носителя и способствует его регенерации. При необходимости опорожнить камеру 7, иловую смесь выводят из нее, отрезки шнура 3, прикрепленные изогнутой частью к пруткам основания 2, оседают на жесткое основание 2, выполненное из параллельных между собой продольных металлических прутков с образованием решетки, но остаются в пределах «корзины», образованной внешним контуром отрезков шнура 3, скрепленных попарно и повисших на металлических прутках 6, соединяющих между собой вертикальные стойки 4 модульного элемента загрузки 1.
За счет использования такой конструкции модульного элемента для биологической очистки природных и сточных вод интенсифицируется процесс биологической очистки и упрощается эксплуатация сооружений.
3
Модульный элемент загрузки для биологической очистки 1 (Фиг.2), состоящий из жесткого основания 2, выполненного из параллельных между собой продольных металлических прутков с образованием нижней решетки, и носителя для иммобилизации микроорганизмов, выполненного из пенопласта с замкнутыми порами с плотностью меньше 1 г/см в виде отрезков шнура 3, изогнутых в средней части и прикрепленных изогнутой частью к пруткам основания 2 на расстоянии один от другого 1,5 диаметра шнура. Жесткое основание 2 снабжено четырьмя вертикальными стойками 4 с узлами крепления 5 в верхней части, стойки соединены между собой металлическими прутками 6 с образованием каркаса в форме параллелепипеда и верхней решеткой 10, образованной параллельными между собой продольными металлическими прутками и параллельной основанию 2. Концы отрезков шнуров 3 направлены вертикально вверх, охватывают металлические прутки верхней решетки 10 и скреплены над ними попарно. Модульный элемент 1 установлен в анаэробной камере 11 с перемешивающим устройством 12 и верхними балками 9 и закреплен на балках 9 узлами крепления 5 (карабинами) вертикальных стоек 4.
Расстояние между прутками основания не должно быть менее 1,5 диаметров шнура, поскольку уменьшение этого расстояния приводит к заиливанию модуля и снижению степени очистки.
Модульный элемент работает следующим образом.
При монтаже модульного элемента загрузки 1 в анаэробной камере 11 в отсутствии жидкой среды отрезки шнура 3, прикрепленные изогнутой частью к пруткам основания 2, а в верхней части скрепленные попарно над металлическими прутками верхней решетки 10, повисают на прутках верхней решетки. В анаэробную камеру 11 подают иловую смесь, которая заполняет, а затем протекает через камеру 11, в которой на верхних балках 9 посредством карабинов 5 установлен модульный элемент загрузки для биологической очистки 1 (носитель для иммобилизованной микрофлоры). В камере 11 осуществляют перемешивание перемешивающим устройством 12, расположенным у дна камеры 11 под модульным элементом 1. В заполненной водной средой (иловой смесью) камере 11 под воздействием архимедовой силы выталкивания отрезки шнура 3, материал которых имеет положительную плавучесть, всплывают. В анаэробной камере 11 происходит процесс биологической очистки с участием иммобилизованной на носителе микрофлоры. Под воздействием вихревых потоков, возникающих при перемешивании, отрезки шнура 3 совершают небольшие колебательные движения, что препятствует зарастанию носителя и способствует его регенерации. При необходимости опорожнить камеру 11, иловую смесь сбрасывают, отрезки шнура 3 остаются висящими на верхней решетке 10.
Таким образом, предложенные технические решения позволяют упростить монтаж и эксплуатацию модульных элементов загрузки для иммобилизации микроорганизмов при одновременном повышении степени очистки воды и снижении стоимости модульных элементов за счет возможности заводского исполнения модулей различной конфигурации для использования в установках и сооружениях различной производительности.