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, нефтехимической, медицинской, лакокрасочной, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для биологической очистки сточных вод, представляющее собой резервуар с входными и выходными патрубками. В нижней части резервуара расположены горизонтально сетчатые электроды для генерации кислорода и водорода.(патент США №3914164, кл 204-49, 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. Кроме того, смешиваясь, пузырьки кислорода и водорода образуют взрывоопасную смесь, что повышает опасность производства, уменьшает надежность и эффективность работы устройства.
Известно устройство для биологической очистки сточных вод, описанное в способе их биологической очистки, представляющем собой резервуар с входными и выходными патрубками исходной и очищенной воды. В нижней части резервуара находится электродная система для генерации пузырьков электролитических газов: кислорода и водорода. (Авт. св. СССР №865842 C02F /02, 1981).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится совместная подача пузырьков кислорода и водорода к микроорганизмам активного ила и органическим веществам, растворенным в
очищаемой воде, что снижает интенсивность биоокислительных процессов, приводит к увеличению размеров устройства, времени обработки в нем воды и расходу электроэнергии, затрачиваемой на электролиз воды. Кроме того, коалесценция пузырьков кислорода и водорода приводит к образованию взрывоопасной «гремучей» смеси, что повышает требования к безопасности и способствует удорожанию биологической очистки сточных вод, а также уменьшает надежность и эффективность работы устройства.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой конструкции и принятой за прототип является устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее резервуар, входной и выходной патрубки, электроды, вертикальную, не доходящую до днища перегородку с перепускным окном, разделяющей резервуар на камеры аэрации и флотации, перемешивающее приспособление, установленный в камере аэрации сборный желоб, сообщенный с перемешивающим приспособлением, при этом электроды разделены ионопроницаемой мембраной, установлены наклонно к днищу резервуара и прикреплены одним концом к нижней кромке вертикальной перегородки (Авт. св. СССР №998381, C02F /00, 1983).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, особенно связанная с необходимостью установки ионопроницаемой мембраны между электродами для раздельной подачи пузырьков кислорода в зону аэрации, а пузырьков водорода в зону флотации. Это увеличивает стоимость очистки воды, уменьшает надежность и эффективность устройства и усложняет технологический процесс, так как требует периодической регенерации или замены ионопроницаемой мембраны.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности и эффективности работы устройства за счет селективной подачи пузырьков кислорода в зону аэрации и предотвращения попадания в эту зону пузырьков водорода.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для биологической очистки сточных вод, содержащем 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.
Выполнение электродов в виде вертикально поочередно установленных на днище резервуара пластин анода и катода, позволяет развить большую поверхность электродов, значительно превышающую размеры днища резервуара, что приводит к уменьшению плотности тока и предотвращает растворимость анода, а значит увеличивает срок службы электродов. Кроме того вертикальная установка поочередно пластин анода и катода позволяет свободно подниматься пузырькам кислорода и водорода вверх без коалесценции (укрупнения) и образования газовых пробок около пластин электродов, что снижает расход электроэнергии и стоимость биологической очистки сточных вод, а также увеличивает надежность и эффективность работы устройства.
Установка над каждой пластиной катода приспособления в виде купола с трубкой для сбора и отвода водорода из резервуара позволяет собирать пузырьки водорода под этими куполами и не допускать их подъема вверх вместе с пузырьками кислорода, а значит смешиваться с ними с образованием взрывоопасной смеси. Это увеличивает скорость биологического окисления органических веществ, находящихся в сточной воде, так как извлекать кислород из пузырьков кислорода микроорганизмам активного ила гораздо легче, чем из смеси кислорода и водорода.
Установка над каждой пластиной катода приспособления в виде купола с трубкой для сбора и отвода водорода из резервуара упрощает конструкцию устройства для биологической очистки и его обслуживание в процессе эксплуатации.
Установка на каждом куполе трубки для отвода водорода из резервуара увеличивает безопасность производства, так как позволяет собирать водород в отдельном водородном газгольдере, что предотвращает его попадание в воздух над резервуаром и снижает возможность образования взрывоопасной смеси с воздухом, что увеличивает надежность и эффективность работы устройства.
Схема устройства для биологической очистки сточных вод представлена на чертеже: фиг.1 - общий вид; фиг.2 - вид сверху.
Устройство содержит резервуар 1, входной 2 и выходной 3 патрубки для исходной и очищенной воды и электроды, выполненные в виде вертикально поочередно установленных на днище резервуара 1 пластин анода 4 и катода 5.
Пластины анода 4 и катода 5 соответственно шинами 6 и 7 присоединены к положительному и отрицательному источнику постоянного тока.
Над каждой пластиной катода 5 установлено приспособление в виде купола 8 с трубкой 9 для сбора и отвода водорода из резервуара 1 по коллектору 10 и далее в водородный газгольдер (на фиг. не указан).
Для предотвращения утечек тока между пластинами анода 4 и катода 5 и днищем резервуара 1 установлены диалектрические опоры 11, а шины 6 и 7 пластин анода 4 и катода 5 выводятся из резервуара 1 через диэлектрические пробки 12.
Устройство для биологической очистки сточных вод работает следующим образом. На шины 6 и 7, а от них на пластины анода 4 и катода 5 подают напряжение от источника постоянного тока. По патрубку 2 подают в резервуар 1 сточную воду с активным илом. Между пластинами анода 4 и катода 5 идет электрический ток, приводящий к электролизу воды с образованием на пластинах анода 4 пузырьков кислорода, а на пластинах катода 5 пузырьков водорода. Пузырьки кислорода свободно поднимаются вверх и участвуют в процессе биоокисления растворенных в очищаемой воде
органических веществ микроорганизмами активного ила. Пузырьки водорода не могут также свободно подниматься вверх как пузырьки кислорода, так как над пластинами катода 5, где они образуются, установлены купола 8. Скапливаясь под этими куполами 8 пузырьки водорода коалесцируют, вытесняют из-под куполов очищаемую воду и в виде сплошного потока водородного газа через трубки 9 поступают в коллектор 10 и далее в водородный газгольдер.
Таким образом, в предлагаемом устройстве для очистки сточных вод, можно селективно использовать кислород, образующийся при электролизе воды на пластинах анода 4, а пузырьки водорода собирать отдельно под куполами 8, не допуская их смешения с пузырьками кислорода. Это позволяет вести биоокисление сточных вод без применения ионообменной мембраны, что значительно упрощает конструкцию устройства и его эксплуатацию. Кроме того, предотвращая смешение пузырьков кислорода и водорода, устройство позволяет интенсифицировать сам процесс биоокисления, так как извлекать кислород из его смеси с водородом микроорганизмам активного ила в процессе жизнедеятельности значительно сложнее, чем из пузырьков чистого кислорода. Все вышеуказанное приводит к уменьшению размеров устройства, расходу электроэнергии и, в конечном счете, стоимости биологической очистки сточных вод, а также увеличивает безопасность всего процесса биологической очистки сточных вод, так как, во-первых, позволяет предотвратить смешение пузырьков кислорода и водорода в резервуаре с образованием гремучей смеси, и, во-вторых, предотвратить выход пузырьков водорода и смешение их с воздухом над резервуаром с образованием взрывчатой пожароопасной смеси, что увеличивает надежность и эффективность работы предлагаемого устройства для биологической очистки сточных вод.