RU2163225C2

RU2163225C2 - Plant for removal of synthetic detergents from fecal domestic sewage

Info

Publication number: RU2163225C2
Application number: RU99101513/12A
Authority: RU
Inventors: В.И. Тумченок
Original assignee: Тумченок Виктор Игнатьевич
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2001-02-20

Abstract

FIELD: bacterial treatment of fecal domestic sewage for removal of synthetic detergents. SUBSTANCE: plant has a catcher, sand trap, reactor with transverse partitions to form chamber. Located along reactor axis are mixing turbines mounted on vertical drive shaft. Lower chamber is communicated with air blower. Installed between air blower and chamber is mixer of air with oxygen, and centrifugal microfilter. The latter is communicated by biomass with dynamic disintegrator with branch pipes. Rotor is installed along axis of dynamic disintegrator and having blind holes engaged through circular channel with holes of perforated ring which forms a cavity together with disintegrator body. The cavity is isolated from inlet and outlet branch pipes and communicated with next stages of disintegrator by branch pipes. Disintegrator is communicated with electrolysis chamber, anode and cathode sections. Anode section relative to oxygen is communicated with mixer installed between air blower and reactor chamber. Reactor chambers are made with perforated immobilizing partitions. EFFECT: higher efficiency of treatment. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области микробной очистки фекально-бытовых стоков (ФБС) от синтетических моющих средств (CMC) с выработкой чистящих паст, с использованием биомассы аэробов для накопления тяжелой воды (Д₂О), а дезинтеграта аэробов для создания приемственности микрофлоры при очистке фекально-бытовых стоков от синтетических моющих средств.The invention relates to the field of microbial treatment of fecal-domestic wastewater (FBS) from synthetic detergents (CMC) with the production of cleaning pastes, using biomass of aerobes to accumulate heavy water (D ₂ O), and aerobic disintegrate to create microflora when cleaning fecal household drains from synthetic detergents.

Известна установка очистки воды, в том числе ФБС от CMC, включающая реактор с поперечными перегородками, образующими камеры движения воды сверху вниз, а воздуха снизу вверх (патент РФ N 2091333, кл. С 02 F 3/28, 1992), недостатком которой является невысокая степень очистки из-за дефицита кислорода для разложения биологически стойких CMC, что снижает эффективность очистки. A known installation of water purification, including PBS from CMC, including a reactor with transverse baffles, forming a chamber for the movement of water from top to bottom, and air from bottom to top (RF patent N 2091333, CL 02 F 3/28, 1992), the disadvantage of which is low degree of purification due to oxygen deficiency for the decomposition of biologically resistant CMC, which reduces the cleaning efficiency.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки ФБС от CMC достигается тем, что реактор выполнен со смесительными турбинами, размещенными в камерах, смонтированных на вертикальном приводном валу, а нижняя камера сообщена с нагнетателем воздуха, с установленным между нагнетателем воздуха и камерой смесителем воздуха с кислородом и сообщена с центробежным микрофильтром (ЦМФ), который по биомассе сообщен с динамическим дезинтегратором (ДД), включающим входящий и выходящий патрубки, установленный по оси ДД ротор с глухими отверстиями, взаимодействующими через кольцевой канал с отверстиями перфорированного кольца, образующего с корпусом ДД полость, изолированную от входного и выходного патрубков, сообщенную патрубком со следующими ступенями дезинтеграторов, а последний ДД сообщен с камерой электролиза, включающей анодную и катодную секции, причем анодная секция по кислороду сообщена со смесителем, установленным между нагнетателем воздуха и реактором, а выходной патрубок ДД сообщен с верхней камерой реактора. The purpose of the invention is to increase the efficiency of purification of PBS from CMC is achieved by the fact that the reactor is made with mixing turbines located in chambers mounted on a vertical drive shaft, and the lower chamber is in communication with an air blower, with an air / oxygen mixer installed between the air blower and the chamber. with a centrifugal microfilter (CMF), which is biomass in communication with a dynamic disintegrator (DD), including inlet and outlet nozzles, a rotor with blind holes mounted along the axis of the DD, operating through an annular channel with openings of a perforated ring that forms a cavity isolated from the inlet and outlet nozzles with the housing of the DD, communicated by a nozzle with the following stages of disintegrators, and the last DD is in communication with the electrolysis chamber, including the anode and cathode sections, the anode section being in oxygen communication with a mixer installed between the air blower and the reactor, and the DD outlet pipe is in communication with the upper chamber of the reactor.

CMC трудно ассимилируются водной средой, неблагоприятно воздействуют на состояние водоемов, у рыб являются причиной жаберного кровотечения и удушья. CMC усиливают токсичность и канцерогенность других загрязнений. Для микробного разложения CMC предлагается интенсивное аэрирование смесительными турбинами с вводом кислорода, получаемого электролизом при разложении тяжелой воды, причем камеры реактора снабжены перфорированными перегородками, обеспечивающими иммобилизацию микроорганизмов-деструкторов в условиях кислородного насыщения воды. Для обеспечения микроорганизмов-деструкторов биогенными веществами в ФБС добавляют дезинтеграт, содержащий микроэлементы, витамины, ферменты, нуклеиновые кислоты и биостимуляторы. Окисление CMC делает их доступными для разложения микрофлорой в реакторе в условиях автоселекции и сукцессии. CMCs are difficult to assimilate in the aquatic environment, adversely affect the state of water bodies, and in fish they cause gill bleeding and suffocation. CMCs increase the toxicity and carcinogenicity of other contaminants. For microbial decomposition of CMC, intensive aeration by mixing turbines with the introduction of oxygen obtained by electrolysis during the decomposition of heavy water is proposed, moreover, the reactor chambers are equipped with perforated baffles, which provide immobilization of microorganisms-destructors under conditions of oxygen saturation of water. To provide destructive microorganisms with nutrients, a disintegrate containing microelements, vitamins, enzymes, nucleic acids and biostimulants is added to PBS. Oxidation of CMC makes them available for decomposition by microflora in the reactor under conditions of autoselection and succession.

На чертеже схематически представлена установка очистки ФБС от CMC, включающая ловушку 1 и песколовку 2 для приема БФС, собственно реактор 3 с поперечными перегородками 4, образующими камеры 5, а по оси реактора 3 в камерах 5 размещены смесительные турбины 6, установленные на вертикальном приводном валу 7, а нижняя камера 5 сообщена с нагнетателем воздуха 8, с установленным между нагнетателем воздуха 8 и камерой 5 смесителем 9 воздуха с кислородом и сообщена с центробежным микрофильтром (ЦМФ) 10, который по биомассе сообщен с динамическим дезинтегратором (ДД) 11, включающим входной 12 и выходной 13 патрубки, установленный по оси ДД 11 ротор 14 с глухими отверстиями 15, взаимодействующими через кольцевой канал 16 с отверстиями 17 перфорированного кольца 18, образующего с корпусом ДД 11 полость 19, изолированную от входного 12, выходного 13 патрубков, сообщенную патрубком 20 со следующими ступенями ДД 21 и 22, а последний ДД 22 сообщен с камерой 23 электролиза, включающей анодную 24 и катодную 25 секции, причем анодная 24 секция по кислороду (О₂) сообщена со смесителем 9, установленным между нагнетателем воздуха 8 и камерой 5 реактора 3, а выходной патрубок 13 ДД 11 сообщен с верхней камерой 5 реактора 3, причем камеры 5 реактора 3 выполнены с перфорированными иммобилизационными перегородками 26.The drawing schematically shows the installation of PBS cleaning from CMC, including a trap 1 and a sand trap 2 for receiving BFS, the reactor 3 itself with transverse baffles 4 forming chambers 5, and mixing turbines 6 mounted on a vertical drive shaft are placed along the axis of the reactor 3 in chambers 5 7, and the lower chamber 5 is in communication with the air blower 8, with an air-oxygen mixer 9 installed between the air blower 8 and the chamber 5 and connected to a centrifugal microfilter (CMF) 10, which is biomass-connected with the dynamic disintegrate rum (DD) 11, including input 12 and output 13 nozzles mounted on the axis of DD 11 rotor 14 with blind holes 15, interacting through the annular channel 16 with holes 17 of the perforated ring 18, forming with the housing DD 11 cavity 19, isolated from the input 12 output 13 nozzles, communicated by nozzle 20 with the following stages DD 21 and 22, and the last DD 22 is in communication with the electrolysis chamber 23, including the anode 24 and cathode 25 sections, and the anode 24 section in oxygen (O ₂ ) in communication with the mixer 9 installed between air blower 8 and a chamber 5 of the reactor 3, and the outlet pipe 13 DD 11 is in communication with the upper chamber 5 of the reactor 3, and the chamber 5 of the reactor 3 is made with perforated immobilization partitions 26.

Установка очистки ФБС от CMC работает следующим образом. Installation cleaning PBS from CMC works as follows.

ФБС в ловушке 1 освобождаются от плавающих взвесей (щепа, синтетика и т. д. ), а в песколовке 2 отделяют песок, кости, металлические включения и т.д. ФБС в смеси с дезинтегратом из патрубка 13 ДД 11 и биомассы после ЦМФ 10 поступает в реактор 3 и в смесительной турбине 6, вращающейся на приводном валу 7, смешивается с воздухом, насыщенным кислородом (О₂). На выходе из турбины 6 образуется факел распыла, который орошает биопленку на поперечных перфорированных перегородках 26. Благодаря иммобилизации (прилипанию) микрофлоры к перегородкам 26 происходит автоселекция - выживание микроорганизмов, приспособленных к жизнедеятельности в условиях обильной пены, создаваемой CMC, а неприспособленные смываются и сдуваются факелом распыла. За счет добавки дезинтеграта из ДД 11 ФБС обогащается его биологически активными компонентами, а добавка отжатой биомассы после ЦМФ 10 обеспечивает ввод микроорганизмов-деструкторов CMC. За счет иммобилизации в биопленке на перегородках 26 создаются условия для использования микрофлорой нижележащих камер 5 продуктов жизнедеятельности (метаболитов) микрофлоры вышележащих камер 5, т.е. сукцессия. По ходу перемещения ФБС по высоте реактора 3 в каждой камере 5 образуются турбиной 6 факелы распыла с насыщением стоков кислородом, необходимым для деструкции такого экологически жесткого компонента, каким является CMC. За время перемещения стоков по высоте реактора 3 происходит деструкция CMC и очистка. В условиях обильного аэрирования аэробы накапливают в себе тяжелую (Д₂О) воду, причем коэффициент накопления K_н = 10⁷-10⁹. Содержание тяжелой воды в микроорганизмах-деструкторах составляет 0,4-0,6% от их биомассы. Вода со взвешенными в ней фрагментами биопленки и мертвыми клетками организмов-деструкторов поступает в патрубок 12 ДД 11 и проходит обработку в кольцевом канале 16. При выбросе воды в виде жидкостного поршня между днищем глухого отверстия 15 жидкостным поршнем возникает разрешение и в воде жидкостного поршня появляются пузырьки пара, которые конденсируются в кольцевом канале 16. Объем конденсата в тысячу раз меньше объема пара, из которого образовался конденсат, и в воде возникают пустоты. В поле центробежных сил пустоты заполняются с гидравлическими ударами, причем центрами конденсации является микрофлора и гидравлические удары разрушают оболочки клеток микрофлоры с освобождением биологически активных компонентов и тяжелой воды. Тяжелая вода имеет плотность на 10% превышающую плотность легкой воды, и она проходит через отверстия 17 перфорированного кольца 18 в полость 19. При движении воды по кольцевому каналу 16 над отверстиями 17 кольца 18 в условиях разрежения происходит образование пузырьков пара и последующая конденсация на перемычках между отверстиями 17, сопровождаемая дезинтеграцией клеток и ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды. При выбросе воды из глухих отверстий 15 ротора 14 скоростной напор переходит в статический, под более высоким статическим напором вода поступает в глухие отверстия 15 и ей сообщается скоростной напор. При пульсации часть энергии скоростного и статического напоров переходит в тепловую энергию, приводящую к нагреву воды. Температура кипения тяжелой воды 101,42^oC и она труднее испаряется и лучше конденсируется в сравнении с легкой водой, следовательно, наряду с динамической дезинтеграцией происходит тепловая, с отводом тяжелой воды в полость 19, а ее выходу в кольцевой канал 16 препятствует вязкость тяжелой воды, на 23% превышающая вязкость легкой, и центробежный потенциал тяжелой воды. Смесь ассоциатов молекул тяжелой и легкой воды из полости 19 по патрубку 20 поступает в следующие ступени ДД 21 и 22. Количество ступеней ДД подбирают из условия доведения концентрации тяжелой воды до концентрации 90-95% для последующего ее разложения электролизом на дейтерий (Д₂), используемый в термоядерном реакторе (на чертеже не показан), причем энергия термоядерного распада 1 кг дейтерия эквивалентна сжиганию 10000 т угля (100 ж.д. вагонов грузоподъемностью 100 т каждый - эшелон топлива). Кислород (О₂) из анодной секции 24 камеры электролиза отводят в смеситель 9 нагнетателя воздуха 8. Смесь воздуха с кислородом перемещается снизу вверх по высоте реактора 3, причем в каждой камере 5 турбиной 6 она входит в контакт со стоками и факел распыла аэрирует ФБС. Воду после микробного разложения CMC отводят в ЦМФ 10 для отжатия биомассы. Часть ее возвращают на вход в реактор 3 в качестве "затравки" для разложения CMC микроорганизмами-деструкторами, а избыточную биомассу используют в качестве чистящей пасты (ЧП). Вода после ЦМФ по ПДК допустима для сброса в водоемы.FBS in trap 1 are freed from floating suspensions (wood chips, synthetics, etc.), and sand, bones, metal inclusions, etc. are separated in the sand trap 2. FBS mixed with disintegrate from the nozzle 13 DD 11 and biomass after CMP 10 enters the reactor 3 and in the mixing turbine 6, rotating on the drive shaft 7, is mixed with air saturated with oxygen (O ₂ ). At the exit of the turbine 6, a spray torch forms, which irrigates the biofilm on the transverse perforated partitions 26. Owing to the immobilization (sticking) of microflora to the partitions 26, auto-selection occurs - the survival of microorganisms adapted to life in the conditions of abundant foam created by CMC, and the unfit ones are washed off and deflated by the torch sprayed. Due to the addition of the disintegrate from DD 11, FBS is enriched with its biologically active components, and the addition of squeezed biomass after CMP 10 provides the input of CMC destructive microorganisms. Due to immobilization in the biofilm on the partitions 26, conditions are created for the microflora to use the underlying chambers 5 of the vital products (metabolites) of the microflora of the overlying chambers 5, i.e. succession. In the course of the FBS movement along the height of the reactor 3, in each chamber 5 turbine 6 forms spray nozzles with oxygen saturation of the effluents necessary for the destruction of such an environmentally rigid component as CMC. During the movement of effluents along the height of the reactor 3, CMC destruction and purification take place. Under conditions of abundant aeration, aerobes accumulate in themselves heavy (D ₂ O) water, and the accumulation coefficient K _n = 10 ⁷ -10 ⁹ . The content of heavy water in microorganisms-destructors is 0.4-0.6% of their biomass. Water with biofilm fragments suspended in it and dead cells of destructive organisms enters the nozzle 12 of DD 11 and is processed in the annular channel 16. When water is discharged in the form of a liquid piston between the bottom of the blind hole 15 by a liquid piston, a solution appears and bubbles appear in the water of the liquid piston steam that condenses in the annular channel 16. The volume of condensate is one thousand times smaller than the volume of steam from which condensate has formed, and voids appear in the water. In the field of centrifugal forces, voids are filled with hydraulic shocks, the microflora being the centers of condensation and hydraulic shocks destroy the microflora cell membranes with the release of biologically active components and heavy water. Heavy water has a density 10% higher than the density of light water, and it passes through the holes 17 of the perforated ring 18 into the cavity 19. When water moves through the annular channel 16 above the holes 17 of the ring 18, vapor bubbles form and subsequent condensation occurs at the bridges between holes 17, accompanied by the disintegration of cells and associates of molecules of heavy and light water. When water is ejected from the blind holes 15 of the rotor 14, the high-pressure head becomes static, at a higher static pressure, water enters the blind holes 15 and the high-pressure head is informed of it. When pulsating, part of the energy of the speed and static heads passes into thermal energy, which leads to heating of the water. The boiling point of heavy water is 101.42 ^o C and it is more difficult to evaporate and condenses better than light water, therefore, along with dynamic disintegration, thermal occurs, with the removal of heavy water into the cavity 19, and the viscosity of heavy water prevents its exit to the annular channel 16 , 23% higher viscosity of light, and centrifugal potential of heavy water. A mixture of heavy and light water molecule associates from cavity 19 through nozzle 20 enters the next stages of DD 21 and 22. The number of DD stages is selected from the condition of bringing the concentration of heavy water to a concentration of 90-95% for its subsequent decomposition by electrolysis into deuterium (D ₂ ), used in a fusion reactor (not shown in the drawing), and the fusion energy of 1 kg of deuterium is equivalent to burning 10,000 tons of coal (100 railway wagons with a carrying capacity of 100 tons each - a fuel train). Oxygen (O ₂ ) from the anode section 24 of the electrolysis chamber is discharged into the mixer 9 of the air blower 8. The mixture of air and oxygen moves from bottom to top along the height of the reactor 3, and in each chamber 5 of the turbine 6 it comes into contact with drains and the spray torch aerates FBS. After microbial decomposition, the CMC is diverted to CMP 10 to squeeze out the biomass. Part of it is returned to the inlet of reactor 3 as a “seed” for decomposition of CMC by microorganisms-destructors, and excess biomass is used as a cleaning paste (PE). Water after CMF according to MPC is permissible for discharge into water bodies.

Совмещение очистки ФБС от CMC с выработкой дейтерия - основы атомной энергетики XXI века, повышает рентабельность эксплуатации очистных сооружений с оздоровлением экологической обстановки вокруг населенных пунктов. Микробная очистка становится актуальной в связи с возрастающим потреблением CMC в бытовых и технических целях и может явиться основанием для безотходного водопользования. Combining the purification of PBS from CMC with the development of deuterium, the basis of nuclear energy in the 21st century, increases the profitability of the operation of treatment facilities with the improvement of the environmental situation around settlements. Microbial purification becomes relevant due to the increasing consumption of CMC for domestic and technical purposes and may be the basis for non-waste water use.

Claims

Installation for cleaning fecal-domestic wastes from synthetic detergents, including a trap, a sand trap for receiving fecal-domestic wastes, a reactor with transverse partitions forming chambers, characterized in that mixing turbines mounted on a vertical drive shaft are placed along the axis of the reactor, and the lower the chamber is in communication with an air supercharger, with an air / oxygen mixer installed between the air supercharger and the chamber, and communicated with a centrifugal microfilter, which is communicated via biomass with a disintegrator including an inlet and an outlet nozzle, a rotor installed along the axis of the dynamic disintegrator with blind holes interacting through an annular channel with holes of a perforated ring forming a cavity isolated from the inlet and outlet nozzles with the housing of the dynamic disintegrator, communicated by the nozzle with the following stages of dynamic disintegrators and the last dynamic disintegrator is in communication with the electrolysis chamber, including the anode and cathode sections, the anode sec Ia oxygen communicated with a mixer arranged between the blower and the reactor chamber, an outlet in communication with the dynamic disintegrator reactor chamber, the reactor chambers are perforated baffles immobilization.