RU2513401C1

RU2513401C1 - Trickling filter

Info

Publication number: RU2513401C1
Application number: RU2012140198/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-04-20
Also published as: RU2012140198A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to water engineering, particularly, to water treatment systems. Tricking filter comprises casing, waste water feed system, sprayer and bed. Said casing is composed of rectangular unit with dual bottom. upper bottom composed by fire grate and lower solid bottom with reinforced concrete walls and cover. Besides it comprises waste water dispensing tanks, waste being fed thereto via waste water feed system intake branch pipe. Note here that the height of bottom-to-bottom space should be at least 0.6 m. Trickling filter drainage should be made up of reinforced concrete plates to be laid on concrete supports. Note also that total area of opening for water flows into drainage system should make at least 5÷8% of trickling filter surface area. Water velocity therein should make at least 0.6 m/s. Note that waste water feed system comprises branched system of pipelines with sprayers equally spaced apart above filter bed. Note that lower bottom inclination to collection chutes makes at least 0.01 while lengthwise inclination of said chutes equals 0.005. Filter walls are made of prefabricated reinforced concrete and tower above bed surface for 0.5 m to decrease wind influence on water distribution over filter surface. Filter bed represents crushed stone and gravel.

EFFECT: higher reliability and efficiency.

3 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к системам очистки воды.The invention relates to hydraulic engineering, in particular to water purification systems.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является система водоочистки по а.с. СССР №1534572 МКИ E03B 3/04, 1987 г., содержащая корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку (прототип).The closest technical solution to the claimed object is a water treatment system according to as USSR No. 1534572 MKI E03B 3/04, 1987, comprising a housing, a wastewater supply system, a spray device and a charge (prototype).

Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая надежность и эффективности очистки сточных вод.The disadvantage of this device is the relatively low reliability and efficiency of wastewater treatment.

Технический результат - повышение надежности и эффективности очистки сточных вод.EFFECT: increased reliability and efficiency of wastewater treatment.

Это достигается тем, что в капельном биофильтре, содержащим корпус, систему подачи сточной воды, распылительное устройство и загрузку, корпус выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним - сплошным днищем, железобетонными стенками и крышей, а также содержит дозирующие баки для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок системы подачи сточной воды на очистку, при этом высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м, а дренаж биофильтра выполнен из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры, при этом общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров, а скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с, при этом система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства, равномерно расположенные над загрузкой биофильтра, причем уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков - не менее 0,005, а стенки биофильтра выполнены из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра, а материалом для загрузки биофильтров являются щебень и галька.This is achieved by the fact that in a drip biofilter containing a housing, a wastewater supply system, a spray device and a loading, the housing is made in the form of a rectangular block with a double bottom: the upper one is in the form of a grate and the lower one is a solid bottom, reinforced concrete walls and a roof, and contains dosing tanks for wastewater, which enters through the inlet pipe of the wastewater supply system for treatment, while the height of the double bottom space must be at least 0.6 m, and the drainage of the biofilter is made of reinforced concrete it, laid on concrete supports, while the total area of the holes for passing water into the drainage system should be at least 5 ÷ 8% of the surface area of the biofilters, and the speed of water movement in them should be at least 0.6 m / s, while the system The wastewater supply for treatment includes an extensive network of pipelines on which spraying devices are mounted uniformly located above the biofilter loading, with a bottom slope of at least 0.01 taken to the collection trays, a collection of longitudinal trays of at least 0.005, and a wall biofilter made of precast concrete and are raised above the surface loading of 0.5 m to reduce wind effects on the distribution of water over the filter surface, and to download pictures biofilters are gravel and pebbles.

На фиг.1 представлена схема капельного биофильтра, на фиг.2 - вид сверху фиг.1, на фиг.3 - схема распылительного устройства.Figure 1 presents a diagram of a drip biofilter, figure 2 is a top view of figure 1, figure 3 is a diagram of a spray device.

Капельный биофильтр содержит корпус, который выполнен в виде прямоугольного блока с двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним - сплошным днищем, железобетонными стенками 4 и крышей, а также содержит дозирующие баки 1 для сточной воды, которая поступает через впускной патрубок 5 системы подачи сточной воды на очистку. Высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м для возможности периодического его осмотра. Дренаж биофильтров выполняют из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры. Общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5÷8% площади поверхности биофильтров. Во избежание заиливания лотков дренажной системы скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с.The drip biofilter contains a housing, which is made in the form of a rectangular block with a double bottom: the upper one in the form of a grate and the lower one is a solid bottom, reinforced concrete walls 4 and a roof, and also contains metering tanks 1 for wastewater, which flows through the inlet pipe 5 of the supply system wastewater for treatment. The height of the double bottom space must be at least 0.6 m for the possibility of periodic inspection. Drainage of biofilters is made of reinforced concrete slabs laid on concrete supports. The total area of the holes for the passage of water into the drainage system should be at least 5 ÷ 8% of the surface area of the biofilters. In order to avoid siltation of the drainage system trays, the speed of water movement in them should be at least 0.6 m / s.

Система подачи сточной воды на очистку включает разветвленную сеть трубопроводов, на которых смонтированы распылительные устройства 2, равномерно расположенные над загрузкой 3 биофильтра.The system for supplying wastewater for treatment includes an extensive network of pipelines on which spraying devices 2 are mounted uniformly located above the loading of 3 biofilters.

Уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков (максимально возможный по конструктивным соображениям) - не менее 0,005. Стенки биофильтров выполняются из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра. При наличии дешевого загрузочного материала и свободной территории небольшие биофильтры можно устраивать без стенок; фильтрующий материал в этом случае засыпается под углом естественного откоса. Наилучшими материалами для засыпки биофильтров являются щебень и галька. Все примененные для загрузки естественные и искусственные материалы должны удовлетворять следующим требованиям: при плотности до 1000 кг/м³ загруженный материал в естественном состоянии должен выдерживать нагрузку на поперечное сечение не менее 0,1 МПа, не менее 10 циклов испытаний на морозостойкость; кипячение в течение 1 ч в 5%-ном растворе соляной кислоты; материал не должен получать заметных повреждений или уменьшаться в весе более чем на 10% первоначальной загрузки биофильтров; загрузка биофильтров по высоте должна быть одинаковой крупности, и только для нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м следует применять более крупную загрузку (диаметром 60÷100 мм).The slope of the lower bottom to the collection trays is taken at least 0.01, the longitudinal slope of the collection trays (the maximum possible for structural reasons) is not less than 0.005. The walls of the biofilters are made of precast concrete and rise above the loading surface by 0.5 m to reduce the influence of wind on the distribution of water over the surface of the filter. In the presence of cheap boot material and free territory, small biofilters can be arranged without walls; the filter material in this case is filled up at an angle of repose. The best materials for filling biofilters are crushed stone and pebbles. All natural and artificial materials used for loading must meet the following requirements: at a density of up to 1000 kg / m ^{3, the} loaded material in its natural state must withstand a cross-sectional load of at least 0.1 MPa, at least 10 frost resistance test cycles; boiling for 1 h in a 5% solution of hydrochloric acid; the material should not receive noticeable damage or decrease in weight by more than 10% of the initial load of biofilters; loading of biofilters in height should be the same size, and only for the lower supporting layer with a height of 0.2 m should use a larger load (diameter 60 ÷ 100 mm).

Каждое распылительное устройство (фиг.3) содержит цилиндрический полый корпус 6 с каналом 8 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 7 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 9, верхняя цилиндрическая ступень 11 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором 14 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 9 и состоящим из цилиндрической части 12 с закрепленным соосно с ней в нижней части шаровым сегментом 16, имеющим дроссельные отверстия 17, оси которых расположены параллельно оси корпуса 1 форсунки. Дроссельные отверстия 17, выполненные в шаровом сегменте 16, могут быть расположены по радиусам сферической поверхности, образующей шаровой сегмент 16.Each spray device (Fig. 3) contains a cylindrical hollow body 6 with a channel 8 for supplying liquid and a coaxial sleeve 7 rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve 9, the upper cylindrical step 11 of which is connected by means of a threaded connection with a central core installed with an annular gap 14 relative to the inner surface of the cylindrical sleeve 9 and consisting of a cylindrical part 12 with coaxially fixed to it in the lower th ball segment portion 16 having a throttle hole 17, the axes of which are arranged parallel to the axis of the nozzle body 1. Throttle holes 17, made in the ball segment 16, can be located along the radii of the spherical surface forming the ball segment 16.

Кольцевой зазор 14 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 9, соединяющими его с кольцевой полостью 8, образованной внутренней поверхностью втулки 7 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 11, причем кольцевая полость 13 связана с каналом 8 корпуса 6 для подвода жидкости.The annular gap 14 is connected to at least three radial channels 5, made in a two-stage sleeve 9, connecting it with an annular cavity 8 formed by the inner surface of the sleeve 7 and the outer surface of the upper cylindrical stage 11, and the annular cavity 13 is connected with the channel 8 of the housing 6 for fluid supply.

На боковой поверхности цилиндрической части 12 центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с шаровым сегментом 16, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 15, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия. При этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°.At least two rows of cylindrical throttle holes 15, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core, are made on the lateral surface of the cylindrical part 12 of the central core, in its lower part connected to the ball segment 16, and in each row, at least three holes. In this case, the axes of the throttle holes of one row are offset relative to the axes of the throttle holes of the other row by an angle lying in the range of 15 ° ÷ 60 °.

Капельный биофильтр работает следующим образом.Drip biofilter works as follows.

В капельном биофильтре сточная вода подается в виде капель или струй. Естественная вентиляция воздуха происходит через открытую поверхность биофильтра и дренаж. Такие биофильтры имеют низкую нагрузку по воде; обычно она колеблется от 0,5 до 1 м³ воды на 1 м³ фильтра.In a drip biofilter, wastewater is supplied in the form of drops or jets. Natural ventilation occurs through the open surface of the biofilter and drainage. Such biofilters have a low water load; it usually ranges from 0.5 to 1 m ^{3 of} water per 1 m ^{3 of} filter.

Капельные биофильтры рекомендуется применять при расходе сточных вод не более 1000 м³/сутки. Они предназначаются для полной (до БПК₁₀=10…15 мг/л) биологической очистки сточной воды.Drip biofilters are recommended for use at a wastewater flow rate of not more than 1000 m ³ / day. They are intended for complete (up to BOD ₁₀ = 10 ... 15 mg / l) biological treatment of wastewater.

Работа каждого из распылительных устройств осуществляется следующим образом.The operation of each of the spraying devices is as follows.

Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 6 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 13 через радиальные каналы 10 в кольцевой зазор 14 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней цилиндрической поверхности сердечника с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 15, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.Liquid under pressure is supplied to the cavity of the nozzle body 6 and then flows in two directions: the first into the annular cavity 13 through radial channels 10 into the annular gap 14 between the nozzle and the central core. At inlet pressures of more than 0.2 MPa, the liquid accelerates on the outer cylindrical surface of the core with the formation of a liquid film that does not come off from its outer surface. Upon reaching a liquid flow of oncoming flows flowing out of the cylindrical throttle holes 15, multiple crushing of the film occurs with the formation of a finely dispersed phase.

Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 8 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в нижнюю часть цилиндрической части 12 сердечника, из которой часть жидкости истекает через радиальные отверстия 15, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.The second direction in which the fluid enters is through the channel 8 for supplying fluid to the cavity of the central core, and then to the lower part of the cylindrical part 12 of the core, from which part of the fluid flows through radial holes 15, with multiple crushing of droplet fluid flows flowing from throttle bores.

Схема работы капельных биофильтров следующая. Сточная вода, осветленная в первичных отстойниках, самотеком (или под напором) поступает из системы 5 подачи сточной воды в распределительные устройства 2, из которых периодически напускается на поверхность биофильтра. Вода, профильтровавшаяся через загрузку 3 биофильтра, попадает в дренажную систему и далее по сплошному непроницаемому днищу стекает к отводным лоткам, расположенным за пределами биофильтра. Затем вода поступает во вторичные отстойники (на чертеже не показано), в которых выносимая пленка отделяется от очищенной воды.The scheme of operation of droplet biofilters is as follows. Wastewater clarified in the primary sumps by gravity (or under pressure) comes from the wastewater supply system 5 to switchgears 2, from which it is periodically infused onto the surface of the biofilter. Water filtered through a load of 3 biofilters enters the drainage system and then flows down a continuous impermeable bottom to drainage trays located outside the biofilter. Then the water enters the secondary sumps (not shown in the drawing), in which the film is separated from the purified water.

Claims

A drip biofilter containing a housing, a wastewater supply system, a spray device and a loading, the housing is made in the form of a rectangular block with a double bottom: the upper one is in the form of a grate and the lower one is a solid bottom, reinforced concrete walls and a roof, and also contains metering tanks for waste water , which enters through the inlet pipe of the wastewater supply system for treatment, while the height of the double bottom space must be at least 0.6 m, and the biofilter drainage is made of reinforced concrete slabs laid on concrete pores, while the total area of the holes for passing water into the drainage system should be at least 5–8% of the surface area of the biofilters, and the speed of water movement in them should be at least 0.6 m / s, while the wastewater supply system for treatment includes an extensive network of pipelines on which spraying devices are mounted uniformly located above the biofilter loading, the bias of the lower bottom to the collection trays is taken at least 0.01, the longitudinal inclination of the collection trays is at least 0.005, and the walls of the biofilter are made of reinforced concrete and rise above the loading surface by 0.5 m to reduce the influence of wind on the distribution of water over the filter surface, and the material for loading biofilters are crushed stone and pebble, characterized in that the spray device comprises a hollow body with a nozzle and a central core, and the body made with a channel for supplying fluid and has a coaxial sleeve rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical stup which is connected by means of a threaded connection to a central core installed with an annular gap relative to the inner surface of the cylindrical sleeve and consisting of a cylindrical part with a spherical segment fixed coaxially with it in the lower part, having throttle openings whose axes are located along the radii of the spherical surface forming the spherical segment and the annular gap is connected to at least three radial channels made in a two-stage sleeve connecting it to the annular at least a cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage, wherein the annular cavity is connected to the channel of the housing for supplying fluid, at least at least on the side surface of the cylindrical part of the central core in its lower part connected to the spherical segment two rows of cylindrical throttle holes, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core, and at least three holes are made in each row, with throttle openings the thi of one row are shifted relative to the axes of the throttle holes of the other row by an angle lying in the range of 15 ° ÷ 60 °.