УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
DEVICE FOR BIOLOGICAL WASTE WATER TREATMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройствам для биологической очистки сточных вод, включающим в себя корпус, в котором распложен материал-носитель для прикрепленного биоценоза и может быть использовано для повышения эффективности очистки сточных вод с температурой ниже 15°С.
Уровень техники
Технология очистки сточных вод при помощи прикрепленного к материалу-носителю биоценоза известна давно. Так из уровня техники известно устройство для биологической очистки сточных вод, включающее в себя корпус, в котором распложен материал-носитель для прикрепленного биоценоза, которое описано в патенте РФ на полезную модель № 130603, опубликованном 27.07.2013.
Данное устройство является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбрано за прототип предлагаемого изобретения.
Недостатком этого прототипа является то, что биохимические реакции, протекающие внутри прикрепленного к материалу-носителю биоценоза, протекают медленно при низкой температуре сточных вод (меньше 15°С), которая не является оптимальной для функционирования биоценоза. Действительно, известно, что скорость протекания биохимических реакций в биореакторе напрямую зависит от температуры. Установлено, что с изменением температуры сточной воды на 10°С скорость биохимических реакций изменяется двукратно. На практике оптимальная температура сточных вод определена в диапазоне от 20°С до 30°С. Превышение указанной температуры может привести к гибели микроорганизмов. При более низких температурах снижается скорость окислительных процессов, замедляется процесс адаптации микроорганизмов и бактерий к новым видам загрязнений, ухудшаются процессы нитрификации и денитрификации, флокуляции и осаждения биомассы очистных сооружений. Повышение температуры прикрепленного биоценоза в очищаемых сточных водах с температурой ниже 15°С с помощью подогрева материала-носителя биоценоза до оптимальных значений ускоряет процесс разложения органических веществ в 2-3 раза (в зависимости от температуры сточных вод).
В прототипе нет специальных средств для поддержания такой оптимальной температуры прикрепленного к материалу-носителю биоценоза. Единственное, что можно заранее сделать для улучшения эффективности очистки сточных вод с низкой температурой – это подогревать поступающую на очистку в биореактор сточную воду. Однако, такой путь повышения эффективности очистки сточных вод требует большого количества энергии, что не является оптимальным решением.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить устройство для биологической очистки сточных вод, включающее в себя корпус, в который поступают сточные воды, выход очищенной воды, причем в корпусе распложен подогреваемый материал-носитель для прикрепленного биоценоза, позволяющий, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно: обеспечить возможность поддерживать оптимальный температурный режим для эффективного функционирования прикрепленного к материалу-носителю биоценоза за счет возможности подогревать прикрепленный к материалу-носителю биоценоз в холодной воде, что и является поставленной задачей.
Для достижения этой цели материал-носитель для прикрепленного биоценоза выполнен с возможностью подогревания, и соединен с блоком подачи энергии посредством соединительного элемента.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность обеспечивать оптимальный режим работы биореактора за счет того, что сам материал-носитель будет подогревать непосредственно сообщество прикрепленных микроорганизмов, осуществляющих очистку сточных вод. Это будет намного эффективнее, чем нагревать весь объем сточных вод на входе в биореактор.
Существует вариант изобретения, в котором блок подачи энергии выполнен в виде источника тока, а соединительный элемент выполнен в виде электрических проводов, соединенных с источником тока.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность одной из конкретной реализации варианта нагревания материала-носителя для прикрепленного биоценоза, а именно с помощью электричества.
Существует также вариант изобретения, в котором материал-носитель для прикрепленного биоценоза содержит соединенные с источником тока посредством соединительных элементов, нагревательные элементы, расположенные внутри материала-носителя для прикрепленного биоценоза.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность реализации еще одного варианта нагревания материала-носителя для прикрепленного биоценоза, а именно когда электричеством нагреваются нагревательные элементы внутри материала-носителя.
Существует дополнительный вариант изобретения, в котором материал-носитель для прикрепленного биоценоза является нагревательным элементом.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность реализации еще одного варианта нагревания материала-носителя для прикрепленного биоценоза, а именно когда электричеством нагревается сам материал-носитель.
Существует альтернативный вариант изобретения, в котором блок подачи энергии выполнен в виде источника теплоносителя, а соединительный элемент выполнен в виде трубок, по которым протекает теплоноситель и соединенных с источником теплоносителя, при этом внутри материала-носителя для прикрепленного биоценоза расположены полости для пропускания теплоносителя
Благодаря данной выгодной характеристике появляется альтернативная возможность подводить тепло к материалу-носителю для прикрепленного биоценоза. Например, можно пропускать горячую воду (или другую жидкость или газ) внутри материала-носителя для прикрепленного биоценоза.
Существует кроме того и такой вариант изобретения, в котором материал-носитель для прикрепленного биоценоза выполнен из пористого материала.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность реализации варианта материала-носителя для прикрепленного биоценоза, когда внутри него можно обеспечить протекание теплоносителя.
Существует кроме того и такой вариант изобретения, в котором материал-носитель для прикрепленного биоценоза выполнен из сотового материала.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность реализации другого варианта материала-носителя для прикрепленного биоценоза, когда внутри него также можно обеспечить протекание теплоносителя.
Существует, наконец, вариант изобретения, в котором блок подачи энергии соединен с датчиком температуры и с модулем автоматического отключения нагревания при достижении заданной температуры и включением подогрева при снижении температуры ниже заданного уровня.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность автоматически отключать нагревание при достижении заданной температуры в области нахождения микроорганизмов.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 схематично изображает вид сбоку материала-носителя для прикрепленного биоценоза, используемого в устройстве очистки сточных вод, согласно изобретению, вариант с теплоносителем,
- фигура 2 схематично изображает разрез А-А материала-носителя для прикрепленного биоценоза, используемого в устройстве для биологической очистки сточных вод, согласно изобретению, вариант с теплоносителем,
- фигура 3 схематично изображает вид сбоку материала-носителя для прикрепленного биоценоза, используемого в устройстве очистки сточных вод, согласно изобретению, вариант с электричеством,
- фигура 4 схематично изображает вид сверху материала-носителя для прикрепленного биоценоза, используемого в устройстве для биологической очистки сточных вод, согласно изобретению, вариант с электричество.
Согласно фигурам 1-2 материал-носитель для прикрепленного биоценоза, используемый в устройстве для биологической очистки сточных вод включает в себя в себя подводящий патрубок теплоносителя 1, материал-носитель для прикрепленного биоценоза 2, патрубок 3 выхода теплоносителя. На фигурах 1 и 2 изображен вариант, когда материал-носитель 2 для прикрепленного биоценоза подогревается теплоносителем и соединен с блоком подачи энергии, который выполнен в виде источника теплоносителя 4, а внутри материала-носителя для прикрепленного биоценоза расположены полости 5 для пропускания теплоносителя. Это могут быть трубки, в которых течет теплоноситель.
Материал-носитель для прикрепленного биоценоза может быть выполнен из пористого материала или может быть выполнен из сотового материала. Таким образом можно обеспечить прохождения теплоносителя непосредственно по объему материала-носителя для прикрепленного биоценоза.
Источник теплоносителя 4 соединен с полостями материала-носителя для прикрепленного биоценоза 2 посредством соединительного элемента 6.  В это случае это может быть трубка для подачи теплоносителя.
Также единичные элементы материала-носителя для прикрепленного биоценоза могут быть соединены последовательно и теплоноситель, выходящий из предыдущего единичного элемента, поступает в последующий единичный элемент.
Согласно фигурам 3 и 4 блок подачи энергии может быть выполнен в виде источника тока 7, а соединительный элемент выполнен в виде электрических проводов 8, соединенных с источником тока 7.
Блок подачи энергии может быть соединен с датчиком температуры 9 и с модулем автоматического отключения нагревания при достижении заданной температуры и включением подогрева при снижении температуры ниже заданного уровня. На фигурах 1-4 модуль автоматического отключения нагревания не показан.
Контакт подсоединения проводов 8 с материалом-носителем для прикрепленного биоценоза показан как 10.
Осуществление изобретения
Устройство для биологической очистки сточных вод работает следующим образом.
Этап А1.
Подают сточные воды в устройство.
Этап А2.
Подогревают материал-носитель для прикрепленного биоценоза 2, для того, чтобы обеспечить оптимальную температуру в области нахождения прикрепленных к материалу-носителю микроорганизмов.
Этап А3.
При достижении заданной температуры перестают нагревать материал-носитель для прикрепленного биоценоза 2.
Этап А4.
Как только температура падает ниже заданного уровня, снова начинают нагревать материал-носитель для прикрепленного биоценоза 2.
Промышленная применимость
Устройство для биологической очистки сточных вод может быть осуществлено специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец устройства для биологической очистки сточных вод.
Испытания опытного образца устройства показали, что оно обеспечивает возможность поддержания оптимальной температуры в области нахождения прикрепленных к материалу-носителю микроорганизмов в биореакторе.
Таким образом, за счет того, что материал-носитель для прикрепленного биоценоза выполнен из подогреваемого материала, который нагревается при помощи электричества или подаваемого теплоносителя в жидком или газообразном состоянии и достигается заявленный технический результат, а именно: возможность поддерживать оптимальный температурный режим для эффективного функционирования микроорганизмов за счет возможности подогревать прикрепленный к материалу-носителю биоценоз в холодной воде.
Дополнительным полезным техническим результатом заявленного изобретения является то, что для достижения оптимального температурного режима функционирования прикрепленного к материалу-носителю биоценоза тратится меньше энергии, чем для подогрева всего объема поступающих на очистку сточных вод.