Устройство для обработки сточных вод
APPARATUS FOR WASTE WATER TREATMENT

Изобретение относится к устройствам для обработки стоков, а именно, к песчаным фильтрам, ботаническим площадкам, устройствам для фильтрования и утилизации очищенных вод, генераторам энергии и может быть использовано 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 в технических целях.
Известно устройство для обработки сточных вод, приведенное в патенте RU 193258 U1. Устройство состоит 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.
Устройство предназначается для гальванохимической обработки обработки стока с помощью микрогальванопар фиксированных на пористых электропроводящих перегородках, образующих гальванический элемент и одновременно генерировать электрическую энергию.
Недостатком данного устройства является узкий диапазон функционирования, ограниченный аэробной областью. При длительной работе устройства возможно заиливание зоны пористого комбинированного электрода продуктами жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. Это затрудняет его использование в сочетании с другими модулями водообработки, а также приводит к падению напряжения на клеммах устройства и необходимости частой очистки электродов.
Недостатком данного устройства также является его существенное увеличение размеров при составлении батареи из подобных элементов с целью увеличения выходного напряжения.
Задачей (техническим результатом) изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленная цель решается тем, что в устройстве для обработки стоков состоящем из неэлектропроводящего корпуса, камер с патрубками для приема исходного стока и выпуска обработанного раствора имеется набор электропроводящих сетчатых или с отверстиями электродов- перегородок из железных пластин и углеволокнистого материала (УВМ), сокращено число камер с фильтрующей загрузкой за счет того, что вместо части комбинированных электродов-перегородок выполненных из железа и углеволокна, использована композиция из соединенных электрическим проводником, но отстоящих друг от друга электродов-перегородок из железных пластин с отверстиями и УВМ таким образом, что между этими электродами-перегородками размещается либо фильтрующая дисперсная загрузка, либо зона анаэробной обработки стока. В качестве фильтрующего дисперсного материала могут быть использованы частицы из любых материалов, например, сорбентов на основе цеолита или отходов переработки горных пород, а также материалов способных образовывать микрогальванопары, таких как железные стружки с гранулами активного угля.
В результате такой компоновки электродов-перегородок образуется цепочка последовательно связанных друг с другом проводником электрического тока гальванических элементов, разделенных фильтрующим материалом или зоной анаэробной обработки стока. Это позволяет существенно повысить выходное напряжение на клеммах устройства без уменьшения электропроводности за счет введения фильтрующей загрузки.
В общем случае число гальванических элементов, разделенных камерами с фильтрующим материалом или анаэробной камерой определяется величиной заданного напряжения. Например, при изготовлении устройства с напряжением около 5-6 В на основе электродов-перегородок из железа и УВМ это число зависит от природы стока и должно быть не меньше 8.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства с минимальным количеством электродов-перегородок, а также с одной зоной анаэробной обработки стока и одной секцией с фильтрующей загрузкой.
Устройство состоит из неэлектропроводящего корпуса (1), камеры (2) для приема исходного стока с патрубком (3), электрода-перегородки из железной пластины с отверстиями (4), комбинированного сменного электрода-перегородки из железной пластины с отверстиями закрытого с одной стороны углеволокнистым материалом (5), сменного электрода-перегородки из УВМ (6), сменного электрода-перегородки из железа с отверстиями сверху (7) как показано на фиг 1, комбинированного сменного электрода-перегородки из железной пластины с отверстиями закрытой с одной стороны углеволокнистым материалом (8), сменного электрода-перегородки из УВМ (9), сменного электрода-перегородки из железной пластины с отверстиями (10), сменного электрода-перегородки из УВМ (11), камеры для накопления очищенного стока (12), с патрубком (13), камеры с загрузкой из сыпучего материала (14), анаэробной зоны (15), крышки анаэробной зоны (16), металлических проводников электрического тока (17) и (18).
Устройство работает следующим образом.
Исходный сток подается на обработку в камеру 2 через патрубок 3, проходит через отверстия в электроде-перегородке 4 и поступает в комбинированный электрод-перегородку с отверстиями 5. Здесь под действием электродноактивных примесей (например, растворенного кислорода) железо микрогальванопар окисляется с образованием ионов и окислов железа, которые вызывают ионную коагуляцию и способствуют гетерокоагуляции с участием нерастворимых окислов железа. Затем очищаемый сток вместе с диспергированными продуктами коагуляции проходит через вспомогательный электрод-перегородку из УВМ 6 и поступает в анаэробную зону 15. Осадок коагулята накапливается в зоне между комбинированным электродом-перегородкой с отверстиями 5 и сменным электродом-перегородкой из УВМ (6). Эпизодически часть осадка удаляется из камеры с помощью насоса. После обработки в анаэробной камере сток проходит через комбинированный электрод-перегородку 8 и затем поступает через электрод-перегородку из углеволокна 9 в камеру с загрузкой из сыпучего материала 14, где происходит отфильтровывание частиц дисперсной фазы из обрабатываемого стока. Профильтрованный сток поступает через отверстия в железном электроде-перегородке 10 и через электрод-перегородку из углеволокна 11 в накопительную камеру 12, а оттуда через патрубок 13 на доочистку или технические нужды.
Потребитель электрической энергии подключается к перегородкам-электродам из электропроводящих материалов 4 и 11, которые образуют батарею из гальванических элементов напрямую либо через накопитель энергии (например, через ионистор).
Расширение функциональных возможностей устройства достигается за счет того, что часть электродов-перегородок из УВМ и железа попарно соединена проводником электрического тока и образует стенки камеры анаэробной зоны или камеры с фильтрующей загрузкой и убираются камеры с фильтрующей загрузкой не связанные с генерацией электрической энергии.
Эффективность обработки стока достигается за счет того, что в рабочем пространстве устройства сочетаются процессы аэробной и анаэробной обработки стока и появляется возможность при необходимости выполнять эти процессы под действием электрического поля.