Осветительно-аэрационный элемент

Устройство относится к технике очистки сточных вод и может быть использовано при биологической очистке сточных вод в аэротенках и биофильтрах.
Известна светодиодная лампа типа прямой трубки [Патент RU №2504715, МПК F21S 4/00, опубл. 20.01.2014 г.]. Изобретение предлагает энергосберегающий вариант светодиодной лампы типа прямой трубки с удобной сборкой и длительным сроком службы, который в основном устраняет проблемы короткого срока службы и трудоемкости использования, а также загрязнения окружающей среды, обусловленных соединением цоколя лампы и трубки при помощи клея.
Известен трубчатый аэратор [Патент RU №2485057, МПК C02F 3/02, опубл. 20.06.2013 г.]. Трубчатый аэратор содержит опорную трубу с радиальными отверстиями и эластичной трубчатой мембраной поверх опорной трубы, хомут на каждом из концов эластичной трубчатой мембраны, перфорации в эластичной трубчатой мембране.
Также известен аэрационный элемент (CN 206562378 U, 17.10.2017), содержащий трубку аэрации стоков, источник освещения, являющийся светодиодами.
По технической сущности и достигаемому эффекту известные устройства являются наиболее близкими к заявляемому, но имеют ряд недостатков - габариты, неудобство эксплуатации и обслуживания.
Известное устройство для аэрации обеспечивает высокую степень диспергирования сжатого воздуха и равномерность распределения пузырьков воздуха в обрабатываемой жидкости, а устройство для освещения отвечает всем требованиям энергосбережения и имеет длительный срок службы. Недостатком прототипа является высокое энергопотребление.
Задачей полезной модели является повышение эффективности биологической очистки.
Сущность полезной модели: осветительно-аэрационный элемент включает трубку продувки установки, трубку аэрации стоков, источник освещения и аэратор, заключенные в прозрачный корпус цилиндрической формы, с закрытым дном и открытым верхом. Особенностью данного элемента является, что его корпус выполнен из не хрупкого, прозрачного, светопропускающего материала, является герметичным и устойчивым к воздействию очищаемых вод. Другой особенностью является, что источником освещения являются светодиоды с узким спектром излучения - синим и красным, не нуждающиеся в рассеивателе света. Дополнительной особенностью является, что подача электроэнергии на светодиоды возможна как от источников переменного, так и постоянного тока.
На фиг. 1 представлен осветительно-аэрационный элемент.
На фиг. 2 представлен вид сверху осветительно-аэрационного элемента.
Установка включает следующие элементы конструкции: трубку 1 продувки установки, трубку 2 аэрации стоков, источник освещения 3 (например, светодиодная лента), корпус 4 установки, аэратор (на фиг. не обозначен), на который может устанавливаться аэрационная насадка диспергатор 5, дно 6 корпуса 4 установки. Конструктив осветительно-аэрационного элемента объединяет в себе ряд технических решений для достижения поставленных задач. Из-за разности температур между водами и элементами установки, возможно скопление конденсата внутри. В силу этого, трубка 1 продувки установки предназначена для продувки корпуса 4 установки. Трубка 2 аэрации стоков предназначена непосредственно для аэрации жидкости. Нижний торец трубки 2 аэрации стоков выходит из дна 6 корпуса 4 установки. На трубки 1 и 2 путем намотки помещается источник освещения 3 (например, лента светодиодная) с элементами, излучающими синий и красный спектр излучения лучей. Напряжение в сети, требуемое для светодиодов, составляет 12 В, что безопасно для эксплуатации, и в случае возможной протечки или при повреждении корпуса 4, не представляет опасности для человека и оборудования. Корпус 4 установки вертикальной цилиндрической формы с дном 6, выполненный из прозрачного полимерного материала.
Устройство осветительно-аэрационный элемент работает следующим образом: корпус 4 установки помещается в аэротенк или биофильтр. К осветительно-аэрационному элементу подводится воздух при помощи компрессора и напряжение 12 вольт. По трубке 2 аэрации стоков через аэрационный диспергатор 5 воздух распространяется по аэротентку или биофильтру в объеме сточных вод, тем самым насыщая ее кислородом. Помимо кислорода для роста микроорганизмов необходимы лучи синего и красного спектра, которые излучает заключенная в корпус 4 из светопропускаемого материала источник освещения 3. В процессе работы из-за перепада температур между источником освещения 3 и очищаемыми водами, на корпусе 4 образуется конденсат, который скапливается на дне 6 исследуемого устройства. Скапливаемый конденсат приведет к короткому замыканию и выходу из строя элементов источника освещения 3. Для предотвращения скапливания конденсата на дне 6 корпуса 4 установки, в корпус 4 внедрена трубка 1 для продувки установки, по которой воздух подается в нижнюю часть корпуса 4. Подача электроэнергии возможна от источников как переменного, так и постоянного тока.
Пример: для анализа эффективности, осветительно-аэрационный элемент был помещен в биофильтр системы очистки оборотных вод действующей рыборазводной фермы. После биофильтра с используемой установкой, был установлен механический фильтр, где задерживались твердые частицы и часть коллоидных веществ.
Режим использования биологического фильтра, установленного на рыбоводческой ферме, снижает химическое потребление кислорода (ХПК) на 50%, а биологическое потребление кислорода (ВПК) на 5%. Спустя 10 дней после интеграции в биологический фильтр осветительно-аэрационного элемента, получены результаты, сведенные в таблицу.
Согласно химическому анализу, при использовании осветительно-аэрационного элемента имеет место снижение ХПК на 83,4%, а ВПК на 81,3%. До применения заявляемого осветительно-аэрационного элемента, эффективность очистки вод путем денитрификации по азоту нитратов составляла 10,1%. После обработки вод с использованием осветительно-аэрационного элемента - 39,9%.
Таким образом, использование осветительно-аэрационного элемента более эффективно по сравнению с существующей биологической очисткой вод в биофильтрах, упрощает эксплуатацию и снижает затраты на электроэнергию.
Таблица. Результаты опытно-промышленных испытаний очистки вод рыборазводной фермы.