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 №28492, 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.
Известна загрузка для биофильтра из полимерной сетки с пучками волокон, закрепленная на каркасном блоке из прямоугольных пластиковых рамок, скрепленных между собой в параллелепипед, при этом полимерная сетка закреплена на гранях и по высоте параллелепипеда в поперечных плоскостях, перпендикулярных его продольной оси. Длина пучков полимерных волокон в ячейках полимерной сетки составляет не более шага закрепления полимерных сеток в поперечных плоскостях каркасного блока /Патент РФ на полезную модель №49525, C02F 3/00, 2005 г./.
Недостатками этой загрузки являются сложность и трудоемкость его изготовления, а также сложность регенерации полимерных сеток с пучками полимерных волокон.
Известен модульный элемент загрузки для биологической очистки сточных вод, состоящий из металлического каркаса и носителя для иммобилизации микроорганизмов, выполненного в виде полученных путем пневмоэкструзии листов, соединенных друг с другом через каркас термической сваркой /Патент РФ №2095320, C02F 3/04, 1997 г./.
Недостатками этого элемента также являются сложность и трудоемкость его изготовления и сложность регенерации носителя для иммобилизации микроорганизмов.
Известна загрузка для биологической очистки сточных вод, состоящая из каркасных блоков с закрепленной на них сетеобразной загрузкой. Каркасные блоки выполнены в виде прямоугольных пластиковых рамок с полимерной сеткой, скрепленных между собой в параллелепипед, при этом, внутри параллелепипеда в плоскостях, перпендикулярных его продольной оси и вдоль этой оси с шагом не менее 15 мм закреплены поперечные полимерные сетки /Патент РФ на полезную модель №48973, C02F 3/00, 2005 г./.
Недостатками этого элемента также являются сложность и трудоемкость его изготовления, а также сложность регенерации носителя для иммобилизации микроорганизмов.
3
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенной модульной загрузке для биологической очистки природных и сточных вод, является загрузка, выполненная из сеток, наполненных дробленым кусковым материалом плотностью менее 1 г/см и крупностью 3-10 см /Патент РФ №2035404, C02F 3/06, 1995 г./.
Недостатком этой загрузки является сложность обеспечения заданных технологических габаритов (длина, ширина, высота) модульного элемента носителя, помещенного в мягкий контейнер из сетчатого материала, из-за действия на легкий кусковой материал в затопленном положении архимедовой выталкивающей силы, приводящей к формированию слоя загрузочного материала с максимально возможной площадью поперечного сечения, в результате чего перекрывается вся доступная поверхность емкости (аэробной или анаэробной камеры). Вследствие этого возникает сложность в обеспечении циркуляции иловой смеси в емкостном сооружении, приводящая к нарушению гидравлического и технологического режима работы емкостного сооружения, усложнению эксплуатации.
Задача предложенных технических решений заключается в создании простого и надежного в эксплуатации модульного элемента загрузки для биологической очистки природных и сточных вод.
Технический результат от использования предложенной загрузки заключается в интенсификации процесса биологической очистки за счет создания свободной циркуляции иловой смеси в объеме сооружения, обеспечивающей постоянное протекание иловой смеси через модуль, упрощения эксплуатации, в том числе контроля работы сооружения, и регенерации загрузочного материала.
3
Поставленная задача по первому варианту решается, а технический результат достигается за счет того, что модульный элемент загрузки для биологической очистки природных и сточных вод, содержащий носитель для иммобилизации микрофлоры, в качестве которого используют дробленый кусковой материал плотностью менее 1 г/см и крупностью 3-10 см, и синтетическую сетку снабжен жестким металлическим каркасом в форме параллелепипеда, состоящим, по меньшей мере, из четырех вертикальных стоек, соединенных между собой горизонтальными прутками и верхней решеткой, при этом синтетическая сетка обтягивает металлический каркас и прикреплена к нему, носитель для иммобилизации микрофлоры размещен внутри металлического каркаса, обтянутого сеткой, а вертикальные стойки каркаса снабжены в верхней части узлами крепления.
В частном случае, в качестве узлов крепления вертикальных стоек каркаса используют карабины.
3
Поставленная задача по второму варианту решается, а технический результат достигается за счет того, что модульный элемент загрузки для биологической очистки природных и сточных вод, выполненный из синтетической сетки, наполненной носителем для иммобилизации микрофлоры, в качестве которого используют дробленый кусковой материал плотностью менее 1 г/см и крупностью 3-10 см, снабжен жестким металлическим каркасом в форме параллелепипеда, состоящим, по меньшей мере, из четырех вертикальных стоек, соединенных между собой горизонтальными прутками и верхней решеткой, и расположенным снаружи сетки, а вертикальные стойки каркаса снабжены в верхней части узлами крепления.
А также за счет того, что боковые грани и основание металлического каркаса соединены между собой вертикальными и/или горизонтальными и/или диагональными металлическими прутками.
В частном случае, в качестве узлов крепления вертикальных стоек 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 природных и сточных вод 1 (Фиг.1) состоит из жесткого металлического каркаса в форме параллелепипеда, выполненного из четырех вертикальных стоек 2, соединенных между собой горизонтальными прутками 3 и верхней решеткой 4. Металлический каркас в форме параллелепипеда обтянут синтетической сеткой 5, прикрепленной к нему. Внутри каркаса, обтянутого синтетической сеткой 5, расположен дробленый кусковой материал 6 плотностью менее 1 г/см и крупностью 3-10 см, являющийся носителем для иммобилизации (прикрепления) микрофлоры. Вертикальные стойки 2 снабжены в верхней части узлами крепления 7. Модульный элемент 1 установлен в аэробной камере 8 с аэратором 9 и верхними балками 10 и закреплен на балках 10 узлами крепления 7 вертикальных стоек 2 жесткого металлического каркаса.
Модульный элемент загрузки для биологической очистки природных и сточных вод по первому варианту исполнения работает следующим образом.
В отсутствии в аэробной камере 8 жидкой среды дробленый кусковой материал 6 - носитель прикрепленной микрофлоры - располагается в пределах металлического каркаса, обтянутого синтетической сеткой 5. В аэробную камеру 8 подают иловую смесь, которая заполняет, а затем протекает через камеру 8, в которой на верхних балках 10 посредством узлов крепления 7 подвешен модульный элемент загрузки 1. В камеру 8 подают воздух через аэратор 9, расположенный у дна камеры 8 под модульным элементом загрузки 1. В заполненной водной средой (иловой смесью) камере 8 под воздействием архимедовой силы выталкивания элементы носителя 6, материал которых имеет положительную плавучесть, всплывают и прижимаются к верхней решетке 4. От бокового перемещения элементы носителя удерживаются сеткой 5, расположенной по боковым сторонам каркаса. В камере 8 происходит процесс биологической очистки с участием иммобилизованной на носителе микрофлоры. При необходимости опорожнить камеру, иловую смесь выводят из нее, дробленый кусковой материал 6, размещенный внутри каркаса, обтянутого сеткой 5, оседает на сетку 5, расположенную в основании каркаса. Размер дробленого кускового материала должен составлять 3-10 см, поскольку при меньших размерах межпоровое пространство кускового материала заиливается, что приводит к снижению удельной поверхности носителя прикрепленной микрофлоры, а использование кусков дробленого материала с большими размерами снижает удельную площадь прикрепления микроорганизмов. 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 природных и сточных вод 1 (Фиг.2) состоит из жесткого металлического каркаса в форме параллелепипеда, выполненного из четырех вертикальных стоек 2, соединенных между собой горизонтальными прутками 3 и верхней решеткой 4. Внутри каркаса расположена синтетическая сетка 5, наполненная дробленым кусковым материалом 6 плотностью менее 1 г/см и крупностью 3-10 см, являющимся носителем для иммобилизации (прикрепления) микрофлоры. Вертикальные стойки 2 снабжены в верхней части узлами крепления 7. Модульный элемент 1 установлен в анаэробной камере 11 с перемешивающим устройством 12 и верхними балками 10 и закреплен на балках 10 узлами крепления (карабинами) 7 вертикальных стоек 2. Боковые грани и основание металлического каркаса снабжены ограничительными металлическими прутками 13, которые могут быть расположены горизонтально и/или вертикально и/или диагонально.
Модульный элемент загрузки для биологической очистки природных и сточных вод работает следующим образом.
В отсутствии в анаэробной камере 11 жидкой среды синтетическая сетка 5, наполненная кусками носителя микрофлоры - дробленого кускового материала 6, располагается в пределах металлического каркаса на горизонтальных металлических прутках 13 основания каркаса. В анаэробную камеру 11 подают иловую смесь, которая заполняет, а затем протекает через камеру 11, в которой на верхних балках 10 посредством узлов креплений 7 (карабинов) подвешен модульный элемент загрузки 1 для биологической очистки. 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 элементы носителя микрофлоры - дробленого кускового материала 6, имеющего положительную плавучесть, всплывают и прижимаются к верхней решетке 4. От бокового перемещения элементы носителя удерживаются сеткой 5 и ограничительными вертикальными металлическими прутками 13, расположенными по боковым граням металлического каркаса. В камере происходит процесс биологической очистки с участием иммобилизованной на носителе микрофлоры. При необходимости опорожнить камеру 11, иловую смесь выводят из нее, дробленый кусковой материал 6, размещенный внутри синтетической сетки 5 и металлического каркаса, оседает на ограничительных горизонтальных металлических прутках 13 в нижней части (на основании) каркаса. От бокового перемещения элементы носителя 6 удерживаются сеткой 5 и ограничительными вертикальными металлическими прутками 13. Размер дробленого кускового материала должен составлять 3-10 см, поскольку при меньших размерах межпоровое пространство кускового материала заиливается, что приводит к снижению удельной поверхности носителя прикрепленной микрофлоры, а использование кусков дробленого материала с большими размерами снижает удельную площадь прикрепления микроорганизмов. За счет использования такой конструкции модульного элемента для биологической очистки природных и сточных вод интенсифицируется процесс биологической очистки и упрощается эксплуатация сооружений.
Таким образом, предложенные технические решения позволяют упростить монтаж и эксплуатацию модульных элементов загрузки для биологической очистки природных и сточных вод 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.