RU2157346C1

RU2157346C1 - Apparatus for biological clearing of sewage water

Info

Publication number: RU2157346C1
Application number: RU99100799A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов; Н.С. Кобелев
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-10-10

Abstract

FIELD: clearing of domestic, industrial and agricultural sewage water. SUBSTANCE: apparatus has pneumatic aeration unit with outer and inner rings connected via distribution line to pipe of pneumatic aeration unit. Widening nozzles with small air flow flare are positioned on outer ring and widening nozzles with large air flow flare are positioned on inner ring. Nozzles are provided with curved helical grooves. Pins are made in the form of curved blades. Such construction allows supplied air to be uniformly distributed through the whole volume of granular charge of biological filter. EFFECT: increased efficiency by supplying vortex air flow and improved uniform passage of air through filter charge. 3 dwg

Description

Изобретение относится к биологической очистке сточных вод и может быть использовано для очистки городских, промышленных и сельскохозяйственных сточных вод. The invention relates to the biological treatment of wastewater and can be used for the treatment of urban, industrial and agricultural wastewater.

Известны способ биологической очистки сточных вод и установка для его осуществления (см. а.с. N 952760, МКИ C 02 F 3/00, Бюл. N 31, 1982), включающий равномерное распределение предварительно осветленных сточных вод по поверхности биофильтра, фильтрование сточной жидкости через фильтрующий материал с биопленкой, аэрацию, промывку их, причем нижние слои загрузки отбирают, промывают ее от избыточной биопленки и возвращают в верхнюю часть биофильтра, установка включает цилиндрический биофильтр, заполненный фильтрирующей гранулированной загрузкой плотностью меньше единицы, узла аэрации, распределения по поверхности загрузки очищаемой воды. A known method of biological wastewater treatment and installation for its implementation (see AS N 952760, MKI C 02 F 3/00, Bull. N 31, 1982), including the uniform distribution of pre-clarified wastewater on the surface of the biofilter, filtering waste liquids through filtering material with biofilm, aeration, washing them, and the lower layers of the charge are removed, washed from excess biofilm and returned to the upper part of the biofilter, the installation includes a cylindrical biofilter filled with filtering granular charge tightly less than unity, aeration unit, distribution over the loading surface of treated water.

Недостатками данной установки являются значительные затраты энергии на отмывку и подачу загрузочного материала с нижних слоев в верхнюю часть биофильтра и разрушение и смыв биопленки под возросшим действием гидродинамических сил при выпуске загрузки на отмывку, выращивание которой требует значительного времени, что фактически может привести к остановке работы установки. The disadvantages of this installation are the significant energy costs for washing and feeding the feed material from the lower layers to the upper part of the biofilter and the destruction and rinsing of the biofilm under the increased action of hydrodynamic forces when releasing the load to the washing, the cultivation of which takes a considerable time, which can actually lead to the plant stopping .

Известно устройство биологической очистки сточных вод (см. а.с. N 1368268, МКИ C 02 F 3/08, Бюл. N 3, 1988), содержащее цилиндрический корпус биофильтра, заполненный гранулированной загрузкой с плотностью меньше единицы, узла пневматической аэрации, трубы подвода и отвода воды, устройство снабжено двумя перегородками, из которых одна размещена горизонтально в нижней части корпуса и образует с его днищем смесительную камеру, другая выполнена в виде обратного конуса с центральным патрубком, расположенным в верхней части корпуса и образует фазоразделительную секцию, при этом отверстия в перегородке смещены к стенкам корпуса, устройство также снабжено направляющей трубой, установленной на вертикальной оси корпуса с возможностью вращения ее вокруг оси, с запорным стаканом, прикрепленным к ее верхней части, а также штырями, взрыхляющими загрузку, а в нижней части трубы выполнены окна, имеющие расположенные над ними козырьки, верхняя кромка патрубка и верхняя перегородка установлены на одном уровне с верхней кромкой направляющей трубы, а штыри над нижней перегородкой выполнены в виде щетки. A device for biological wastewater treatment (see AS N 1368268, MKI C 02 F 3/08, Bull. N 3, 1988) containing a cylindrical biofilter body filled with a granular load with a density of less than one, pneumatic aeration unit, pipe water inlet and outlet, the device is equipped with two partitions, one of which is placed horizontally in the lower part of the housing and forms a mixing chamber with its bottom, the other is made in the form of an inverse cone with a central pipe located in the upper part of the housing and forms a phase separation n section, while the holes in the partition are displaced to the walls of the housing, the device is also equipped with a guide tube mounted on the vertical axis of the housing with the possibility of rotation around the axis, with a locking cup attached to its upper part, as well as pins, loosening the load, and in the lower part of the pipe has windows with visors located above them, the upper edge of the pipe and the upper partition are installed at the same level with the upper edge of the guide pipe, and the pins above the lower partition are made in the form of a brush.

Недостатком данного устройства для биологической очистки сточных вод является недостаточная равномерность распределения в загрузку воздуха и неэффективность созревания биопленки во всем объеме загрузки и низкая биологическая очистка сточных вод. The disadvantage of this device for biological wastewater treatment is the lack of uniform distribution in the air load and the inefficiency of maturation of the biofilm in the entire volume of the load and low biological wastewater treatment.

Технической задачей предлагаемого устройства для биологической очистки сточных вод является повышение степени равномерности распределения подаваемого воздуха во всем объеме загрузки биофильтра и повышение эффективности биологической очистки сточных вод путем закрутки потока воздуха. The technical task of the proposed device for biological wastewater treatment is to increase the degree of uniformity of the distribution of the supplied air throughout the biofilter loading volume and to increase the efficiency of biological wastewater treatment by swirling the air flow.

Технический результат достигается тем, что устройство для биологической очистки сточных вод, содержащее цилиндрический корпус биофильтра, заполненны гранулированной загрузкой с плотностью меньше единицы, узел пневматической аэрации, трубы подвода и отвода воды, снабжено двумя перегородками, из которых одна размещена горизонтально в нижней части корпуса и образует с его днищем смесительную камеру, а другая выполнена в виде обратного конуса и образует фазоразделительную секцию, при этом отверстия в перегородке смещены к стенкам корпуса, устройство также снабжено направляющей трубой, установленной на вертикальной оси корпуса с возможностью вращения вокруг оси, с запорным стаканом, прикрепленным к ее верхней части, и штырями, взрыхляющими загрузку, а в нижней части направляющей трубы выполнены окна, имеющие расположенные над ними козырьки, верхняя кромка патрубка верхней перегородки установлена на одном уровне с верхней кромкой направляющей трубы, а штыри над нижней перегородкой выполнены в виде щетки, имеет узел пневматической аэрации, содержащий внешнее и внутреннее кольца, соединенные с трубой узла пневматической аэрации распределительной линией, на внешнем кольце расположены расширяющиеся насадки с малым факелом потока воздуха, а на внутреннем кольце предусмотрены расширяющиеся насадки с большим факелом потока воздуха, причем насадки имеют внутренние криволинейные винтообразные канавки, а штыри выполнены в виде изогнутой лопасти. The technical result is achieved by the fact that the device for biological wastewater treatment, containing a cylindrical biofilter body, is filled with a granular load with a density of less than one, the pneumatic aeration unit, water supply and drain pipes are equipped with two partitions, one of which is placed horizontally in the lower part of the body and forms a mixing chamber with its bottom, and the other is made in the form of an inverse cone and forms a phase separation section, while the holes in the partition are displaced to the walls of the housing The device is also equipped with a guide tube mounted on the vertical axis of the housing with the possibility of rotation around the axis, with a locking cup attached to its upper part, and pins loosening the load, and in the lower part of the guide pipe there are windows having visors located above them, the upper the edge of the pipe of the upper partition is installed at the same level with the upper edge of the guide tube, and the pins above the lower partition are made in the form of a brush, has a pneumatic aeration unit containing external and internal rings connected to the pipe of the pneumatic aeration unit by a distribution line, expanding nozzles with a small air flow torch are located on the outer ring, and expanding nozzles with a large air flow torch are provided on the inner ring, and the nozzles have internal curved helical grooves and the pins are made in the form of a curved the blades.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для биологической очистки сточных вод; на фиг. 2 - размещение насадок на кольцах; на фиг. 3 - развертка внутренних криволинейных винтообразных канавок на поверхности насадок. In FIG. 1 is a schematic diagram of a device for biological wastewater treatment; in FIG. 2 - placement of nozzles on the rings; in FIG. 3 - scan of the internal curved helical grooves on the surface of the nozzles.

Устройство для биологической очистки сточных вод содержит цилиндрический корпус 1, который разделен прикрепленными к нему нижней 2 горизонтальной и верхней 3 (в виде обратного конуса) перфорированными перегородками на разъемные смесительную камеру 4, камеру 5 с гранулированной загрузкой и фазоразделительную секцию 6. В центре устройства имеется вертикальная направляющая труба 7, соединенная в верхней части с валом 8 вращения, через которую осуществляется отвод биопленки из фазоразделительной секции 6 в нижнюю часть направляющей трубы 7, для сообщения со смесительной камерой 4 предусмотрено окно 9 с направляющими козырьками 10 над ними. На верхнем конце направляющей трубы 7 свободно патрубком 11 насажена верхняя перфорированная перегородка 3, отверстия 12 которой смещены к стенке корпуса 1. Цилиндрический корпус биофильтра 1 заполнен загрузкой 13 в виде гранулированного синтетического материала. На направляющей трубе 7 имеются штыри 14, которые взрыхляют гранулированную загрузку 13. Штыри 15 выполнены в виде щетки и служат также для чистки нижней горизонтальной перфорированной перегородки 2. Верхняя часть направляющей трубы 7 коаксиально расположена в трубе 16, которая крепится к направляющей трубе 7 ниже патрубка 11. Верхняя кромка патрубка 11 верхней перфорированной перегородки 3 расположена вровень с верхней частью направляющей трубы 7. Устройство снабжено трубой 17 для подачи исходной жидкости, трубой 18 для отвода очищенной жидкости, трубой 19 с узлом 20 пневматической аэрации, расположенными на уровне низа смесительной камеры 4 для подачи воздуха. К верхней части направляющей трубы 7 посажен запорный стакан 21. Узел 20 пневматической аэрации содержит внешнее 22 и внутреннее 23 кольца, соединенные с трубой 19 с помощью распределительной линии 24. На внешнем кольце 22 расположены расширяющиеся насадки 25 с малым факелом потока воздуха, а на внутреннем кольце 23 предусмотрены расширяющиеся насадки 26 с большим факелом потока воздуха, насадки 25 и 26 имеют внутренние криволинейные винтообразные канавки 27. Устройство имеет клапан 28. The device for biological wastewater treatment contains a cylindrical body 1, which is divided by perforated baffles attached to it lower 2 horizontal and upper 3 (in the form of a cone in return) into detachable mixing chamber 4, chamber 5 with granular loading and phase separation section 6. In the center of the device there is a vertical guide tube 7 connected in the upper part to the rotation shaft 8, through which the biofilm is removed from the phase separation section 6 to the lower part of the guide tube 7, for I communication with the mixing chamber 4 provides a window 9 with guiding visors 10 above them. At the upper end of the guide tube 7, the upper perforated partition 3 is freely inserted by the pipe 11, the openings 12 of which are displaced to the wall of the housing 1. The cylindrical housing of the biofilter 1 is filled with a charge 13 in the form of a granular synthetic material. On the guide tube 7 there are pins 14 that loosen the granular load 13. The pins 15 are made in the form of a brush and also serve to clean the bottom horizontal perforated partition 2. The upper part of the guide tube 7 is coaxially located in the pipe 16, which is attached to the guide tube 7 below the nozzle 11. The upper edge of the pipe 11 of the upper perforated partition 3 is located flush with the upper part of the guide pipe 7. The device is equipped with a pipe 17 for supplying the source fluid, pipe 18 for draining the purified fluid, a pipe 19 with a pneumatic aeration unit 20 located at the bottom of the mixing chamber 4 for air supply. A closure cup 21 is fitted to the top of the guide tube 7. The pneumatic aeration unit 20 comprises an outer 22 and an inner 23 ring connected to the pipe 19 by a distribution line 24. On the outer ring 22 are expanding nozzles 25 with a small air flow torch, and on the inner the ring 23 is provided with expanding nozzles 26 with a large torch of air flow, nozzles 25 and 26 have internal curved helical grooves 27. The device has a valve 28.

Устройство для биологической очистки сточных вод работает следующим образом. A device for biological wastewater treatment works as follows.

Сточная вода поступает по трубе 17 в смесительную камеру 4 и через перфорированную перегородку 2 поднимается в аэрационную камеру 5 с гранулированной загрузкой 13. Прошедшая гранулированную загрузку 13 вода и смытые с ее поверхности частицы биопленки, через конусную перфорированную перегородку 3 попадает в фазоразделительную секцию 6, где осуществляется разделение биопленки и очищенной воды. Отстоенная жидкость по трубе 18 отводится на дальнейшую обработку, а осадок по наклонным стенкам конической перфорированной перегородки 3 сползает в направляющую трубу 7 и через окна 9 поступает в смесительную камеру 4, перемешиваясь с воздухом, поступающим от узла 20 пневматической аэрации с очищаемой сточной водой. Сжатый воздух по узлу 20 пневматической аэрации попадает во внешнее 22 и внутреннее 23 кольца, соединенные с распределительной линией 24, и выходит через расширяющиеся насадки 25 с малым факелом потока воздуха и расширяющиеся насадки 26 с большим факелом потока воздуха, в которых он закручивается во внутренних криволинейных винтообразных канавках 27 и смешивается с исходной жидкостью и осадком, образуя диспергированную эмульсию в смесительной камере 4, которая через перфорированную перегородку 2 попадает в гранулированную загрузку 13 с учетом волнового движения и подъемной своей силы (эффекта эрлифта). При этом гранулированная загрузка 13 активно обогащается воздухом и соответственно усиливается процесс образования биопленки и биологической очистки сточных вод. Расширяющиеся насадки в плане расположены по периметру таким образом, что позволяет потоку воздуха проходить через перфорированную перегородку 2 селективно. Высота факела потока воздуха увязана с гидравлическим сопротивлением гранулированной загрузки 13 с учетом наличия в ней пор, величина которых у периферии меньше, чем в центре из-за истирания гранул. Штыри 14 выполнены в виде изогнутой лопасти с зазором у стенки цилиндрического корпуса 1, что исключает трение о них при их вращении. Штыри 14, выполненные в виде изогнутой лопасти, усиливают контакт поднимающейся вверх по загрузке эмульсии в закрученном виде и происходит воздействие на частицы гранулированной загрузки 13 механических, аэрогидродинамических и вибрационных сил при промывке гранулированной загрузки 13 путем тщательного истирания частиц. В верхней части направляющей трубы 7 предусмотрен клапан 28, который открывается при достижении плотности осадка больше плотности жидкой фазы и закрывается при давлении жидкости в центральной трубе 7 больше давления в цилиндрическом корпусе 1. Wastewater flows through a pipe 17 into a mixing chamber 4 and rises through a perforated baffle 2 into an aeration chamber 5 with a granular charge 13. The granulated charge 13 that has passed through the water and biofilm particles washed off its surface, through a conical perforated partition 3 gets into the phase separation section 6, where separation of biofilm and purified water is carried out. The settled liquid through the pipe 18 is discharged for further processing, and the sediment along the inclined walls of the conical perforated partition 3 slides into the guide pipe 7 and through the windows 9 enters the mixing chamber 4, mixing with the air coming from the pneumatic aeration unit 20 with the treated wastewater. Compressed air through the pneumatic aeration unit 20 enters the outer 22 and inner 23 rings connected to the distribution line 24, and exits through expanding nozzles 25 with a small air flow torch and expanding nozzles 26 with a large air flow torch, in which it swirls in an internal curved helical grooves 27 and mixes with the original liquid and sediment, forming a dispersed emulsion in the mixing chamber 4, which through the perforated baffle 2 enters the granular load 13 taking into account Olnova movement and lifting its force (air lift effect). In this case, the granular charge 13 is actively enriched with air and, accordingly, the process of biofilm formation and biological wastewater treatment is enhanced. The expanding nozzles in plan are located around the perimeter in such a way that allows the air flow to pass through the perforated partition 2 selectively. The height of the airflow plume is linked to the hydraulic resistance of the granular charge 13, taking into account the presence of pores in it, the magnitude of which at the periphery is less than in the center due to abrasion of the granules. The pins 14 are made in the form of a curved blade with a gap at the wall of the cylindrical body 1, which eliminates friction about them during their rotation. The pins 14, made in the form of a curved blade, enhance the contact of the emulsion rising upward along the load in a twisted form and the particles of the granular load 13 are subjected to mechanical, aerohydrodynamic and vibrational forces when washing the granular load 13 by thoroughly abrasing the particles. A valve 28 is provided in the upper part of the guide tube 7, which opens when the sediment density exceeds the density of the liquid phase and closes when the pressure of the liquid in the central tube 7 is greater than the pressure in the cylindrical body 1.

Один-два раза в сутки направляющую трубу 7 с закрепленными на ней штырями 14 приводят во вращение и частицы гранулированной загрузки 13 при взрыхлении оттираются, а освобожденная биопленка через фазоразделительную секцию 6 и направляющую трубу 7 возвращается в смесительную камеру 4. В результате периодического взрыхления гранулированной загрузки 13 исключается залеживание и образование застойных зон, обеспечивается сохранение большей части количества биопленки на частицах гранулированной загрузки 13. Once or twice a day, the guide tube 7 with the pins 14 mounted on it is rotated and the particles of the granular load 13 are wiped off when loosened, and the released biofilm is returned through the phase separation section 6 and the guide tube 7 to the mixing chamber 4. As a result of periodic loosening of the granular load 13 eliminates the formation and formation of stagnant zones, ensures the preservation of most of the amount of biofilm on the particles of the granular load 13.

Предложенное устройство для биологической очистки сточных вод обеспечивает равномерное распределение воздуха в гранулированной загрузке, исключает образование застойных зон и повышает эффект биологической очистки. The proposed device for biological wastewater treatment provides a uniform distribution of air in the granular charge, eliminates the formation of stagnant zones and increases the effect of biological treatment.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в использовании для создания глубоко эмульгированной воздушной смеси, повышения равномерности распределения сжатого воздуха во всем объеме гранулированной загрузки путем закрутки потока воздуха и аэродинамических сил для смыва загрязнений с поверхности гранулированной загрузки и перфорированной перегородки без привлечения дополнительной энергии извне. The originality of the proposed technical solution is to use to create a deeply emulsified air mixture, to increase the uniformity of the distribution of compressed air throughout the granular load by swirling the air flow and aerodynamic forces to flush contaminants from the surface of the granular load and the perforated partition without attracting additional energy from the outside.

Claims

A device for biological wastewater treatment, containing a cylindrical biofilter body filled with a granular load with a density of less than one, a pneumatic aeration unit, water inlet and outlet pipes, and equipped with two partitions, one of which is placed horizontally in the lower part of the body and forms a mixing tank with its bottom the chamber, and the other is made in the form of a return cone with a central nozzle located in the upper part of the housing, and forms a phase separation section, while the holes in the partition offset to the walls of the housing, the device is also equipped with a guide tube mounted on the vertical axis of the housing with the possibility of rotation around the axis, with a locking cup attached to its upper part, as well as pins, loosening the load, in the lower part of the pipe there are windows having located above them the visors, the upper edge of the nozzle and the upper partition are flush with the upper edge of the guide tube, and the pins above the lower partition are made in the form of a brush, characterized in that the pneumatic aeration unit contains the outer and inner rings connected to the pipe of the pneumatic aeration unit by a distribution line, expanding nozzles with a small air flow torch are located on the outer ring, and expanding nozzles with a large air flow torch are provided on the inner ring, and the nozzles have internal curvilinear grooves and pins made in the form of a curved blade.