UA151854U - Насадка для іммобілізації мікроорганізмів в біотехнологіях очистки стічних вод - Google Patents

Abstract

Насадка для іммобілізації мікроорганізмів в біотехнологіях очистки стічних вод виконана з композитного матеріалу у вигляді елемента трубчастої форми, а елемент насадки складається з двох коаксіально розташованих трубчастих деталей різного діаметра, з'єднаних променеподібними перегородками, довжина елемента насадки становить 40 мм, діаметри коаксіально розташованих трубчастих деталей складають, відповідно 60 та 20 мм, число променеподібних з'єднальних перегородок - 8 шт., всі елементи насадки мають в перерізі форму конусності з кутом 2,8°, і між ними зберігаються проcвіти не менше, ніж 10 мм, а зовнішня поверхня насадки вільна від застійних зон накопичування відмерлого біоценозу, при тому питома поверхня насадки складає 275 м2/м3. Як композитний матеріалу тіла насадки використовується суміш поліетилену з щільністю нижчою за щільність муловодяної суміші і доломітової муки з щільністю 2,92 г/см3,

Description

Корисна модель належить до біотехнології очищення води і може бути використана при біологічному очищенні господарсько-побутових чи промислових стічних вод в аеробних та/або анаеробних умовах.

Відомий носій для іммобілізації мікроорганізмів, який складається з окремих елементів у вигляді полотнищ із поліамідних волокон типу "ВІЯ", закріплених нерухомо вертикальним дротом, установленим в петлі (ША 50546, С2, 15.06.2004).

Причинами, що перешкоджають ефективному використанню носія, є складність його монтажу в біореактори та складність здійснення регенерації.

Аналогом є насадка для іммобілізації мікроорганізмів, яка виконана з полімерного матеріалу у вигляді елемента трубчастої форми із сітчастою структурованою бічною поверхнею і прохідними отворами для циркуляції стічних вод, діаметр елемента насадки - 50 мм, довжина - 500 мм, з елементів насадок формують блок насадок, що монтують в установках очистки стічних вод (ША 73428, С2, 15.07.2005).

Відома насадка має наступні недоліки: в біореакторах очистки стічних вод із комбінацією завислих і іммобілізованих на поверхні насадки мікроорганізмів, відбувається швидке замулювання сітчастої бічної поверхні насадки і, відповідно, суттєве скорочення її питомої поверхні. Розміщення в спорудах біоочистки насадок у вигляді блоків також ускладнює процеси монтажу, а згодом, і експлуатації.

Найближчим аналогом є насадка ПОША126049,02,11.06.2018 для іммобілізації мікроорганізмів в біотехнологіях очистки стічних вод, яка виконана з полімерного матеріалу у вигляді елемента трубчастої форми, а елемент насадки складається з двох коаксіально розташованих трубчастих деталей різного діаметра, з'єднаних променеподібними перегородками, довжина елементу насадки становить 40 мм, діаметри коаксіально розташованих трубчастих деталей складають 60 та 20 мм, число променеподібних з'єднальних перегородок - 8 шт., зовнішня поверхня всіх складових деталей елемента насадки піддається фізичній (механічній) обробці для підвищення її шорсткості і, відповідно, адгезійної властивості, зовнішня поверхня всіх складових деталей елемента насадки активується за допомогою імпульсних магнітних полів, для підвищення селективної та адгезійної властивостей, всі елементи насадки мають в перерізі форму конусності з кутом 2,8", і між ними зберігаються просвіти не менше, ніж 10 мм, а зовнішня

Зо поверхня насадки вільна від застійних зон накопичування відмерлого біоценозу, при тому питома поверхня насадки складає 275 м-/м3.

В цілому, така удосконалена конструкція насадки для іммобілізації мікроорганізмів, а саме просторова структура, конфігурація, геометричні розміри, питома вага, роблять можливим її застосування в спорудах біологічної очистки у вигляді вільно плаваючих саморегенерованих носіїв біоценозу, що розміщуються в структурі горизонтального, або вертикального муловодяного потоку аеротенка.

Використання таких насадок в реальному біореакторі показало недолік, що знижує ефективність біодеструкції та нітриденітрифікації за рахунок неповного охоплення насадками з прикріпленим біоценозом маси стічних вод в своєму циркуляційному русі.

Справа в тому, що водоповітряний потік в аеротенку сформований аераторами, піднімає носії в верхні шари об'єму аеротенка і за рахунок нижчої щільності матеріалу носіїв в порівнянні з щільністю водомулової суміші, значна частина носіїв залишається на поверхні і виключається з активної циркуляції разом з муловодяною масою, яка спрямовується до дна в своїй циркуляції у безаераційній зоні, але в значній мірі без носіїв іммобілізованої мікрофлори.

Це явище спостерігається особливо при концентрації носіїв в аеротенку більше ніж 12 95 до об'єму аераційної зони біореактора.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення конструкції насадки для іммобілізації мікроорганізмів в біотехнологіях очистки стічних вод шляхом нового вирішення в частині матеріалу тіла насадки і, таким чином, підвищенню видалення із стічних вод органічних та біогенних забруднень, спрощенню умов експлуатації споруд очистки, скороченню ресурсо- та енерговитрат, забезпеченню надійності і якості виготовлення насадків.

Поставлена задача вирішується тим, що матеріалом тіла насадки визначається композитна суміш, щільністю рівною щільності муловодяної суміші.

Як композитний матеріал насадки використовується суміш поліетилену з щільністю, нижчою за щільність муловодяної суміші і доломітової муки у відсотковому виразі складає:

Мдол - 100 (Рв- Рол) / (2,9 - Рол), де Мдол - відсоткова кількість доломітового борошна в композитному матеріалі тіла насадки.

Рол - щільність поліетилену

Рв - середня щільність муловодяної суміші в даному аеротенку.

Насадка із матеріалу тіла із щільністю рівною щільності муловодяної суміші буде вільно переноситися муловодяною сумішшю в усі зони циркуляційного руху в аеротенку, як в аераційній зоні, так і в нисхідному потоці в процесі циркуляції.

Таким чином буде забезпечена робота прикріпленого на носіях біоценозу в усьому об'ємі аеротенку.

На фіг. 1 представлений один елемент насадки.

На фіг. 2 на поперечному розрізі аеротенку представлена схема динаміки пересування насадок з матеріалу щільністю нижчою за щільність муловодяної суміші.

На фіг. З представлена принципова схема динаміки пересування насадок, виготовлених з композитного матеріалу в циркуляційному русі муловодяної суміші в аераційній зоні аеротенку.

Насадка має зовнішню трубчасту деталь - 1, коаксіально розташовану внутрішню трубчасту деталь меншого діаметра - 2, променеподібні перегородки - 3, що з'єднують дві трубчасті деталі 1 та 2 та ребра - 4 висотою 5 мм - 24 шт. з просвіти між ними не менше як в 10 мм, (фіг.2) скупчення спливаючих на поверхні насадок з щільністю матеріалу, з якого вони виготовлені, нижчою за щільність муловодяної суміші - 5, (фіг. 3) вільне пересування насадок в зоні аерації - 6, та вільне низхідне пересування насадок в зоні без аерації - 7.

Заявлений пристрій працює таким чином.

Для введення насадки в експлуатацію її просто висипають із пакувальної тари та рівномірно розподіляють по всьому об'єму аераційної зони біореактора.

На виході очищеної води із біореактора встановлюється сітчаста перегородка для запобігання можливості виносу носіїв із споруди.

В процесі очищення стічних вод на поверхні насадки завдяки особливостям Її конструкції і геометрії утворюється стійкий шар біоплівки.

Біоценоз, що іммобілізується на носіях складається з аеробних та анаеробних мікроорганізмів. Так, в глибинних шарах плівки розчинного кисню практично нема, максимальна його кількість знаходиться у верхньому шарі плівки, що межує з рідиною, яка обробляється киснем повітря. Це дозволяє в спорудах біоочистки із іммобілізованою на носіях такої конструкції мікрофлорою, інтенсифікувати в умовах єдиної мулової системи перебіг процесів не тільки біодеструкції органічних забруднень, але і процесів нітриденітрифікації.

Зо Внаслідок того, що щільність матеріалу тіла насадки рівна до щільності муловодяної суміші в умовах руху в спорудах біоочистки рециркуляційних муловодяних потоків, відбувається постійне залучення до цього руху вільно плаваючих носіїв із прикріпленим біоценозом і забезпечується, таким чином, їх постійне переміщення по всьому об'єму аеротенку. Завдяки цим процесам і відсутності на поверхні зон накопичення та загнивання відмерлого біоценозу, в умовах турбулентності відбувається саморегенерація поверхні носіїв від надлишків та відмерлої біоплівки, а також підвищення ефективності переносу кисню в зоні аерації, що призводить до скорочення витрат повітря і, в цілому, енерговитрат.

Об'єм завантаження відносно корисного об'єму аеротенків складає переважно 5-50 95.

Застосування насадок заявленої конструкції і композитним матеріалом тіла насадки в біотехнологіях із іммобілізацією мікрофлори, забезпечує: - надійність якісного виготовлення насадок в поточному процесі, - підвищення потужності споруд біологічної очистки на 60-80 95, та/або підвищення ефективності видалення із стічних вод органічних забруднень, сполук азоту та фосфору; - підвищення регенеративних властивостей в умовах турбулентного потоку мулової суміші; - покращення седиментаційних характеристик мулу; - зменшення приросту мулу та зменшення навантажень на вторинні відстійники; - підвищення ефективності переносу кисню завдяки присутності носіїв мікроорганізмів в зоні аерації; - значне покращення експлуатаційних показників проведення процесу очистки стічних вод.

Біотехнологія з іммобілізованими мікроорганізмами на поверхні насадок заявленої конструкції і композитним матеріалом тіла насадки забезпечує нові параметри очистки комунальних і близьких до них по складу промислових стічних вод: - БСК і завислі речовини до 10 мг/л; - азот амонійний до 1 мг/л; - нітрати до 12 мг/л; - загальний азот до 10 мг/л.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Насадка для іммобілізації мікроорганізмів в біотехнологіях очистки стічних вод, яка виконана з композитного матеріалу у вигляді елемента трубчастої форми, а елемент насадки складається з двох коаксіально розташованих трубчастих деталей різного діаметра, з'єднаних променеподібними перегородками, довжина елемента насадки становить 40 мм, діаметри коаксіально розташованих трубчастих деталей складають відповідно бО та 20 мм, число променеподібних з'єднуваальних перегородок - 8 шт., зовнішня поверхня всіх складових деталей елемента насадки піддається фізичній (механічній) обробці для підвищення її шорсткості і, відповідно, адгезійної властивості, зовнішня поверхня всіх складових деталей елемента насадки активується за допомогою імпульсних магнітних полів, для підвищення селективної та адгезійної властивостей, всі елементи насадки мають в перерізі форму конусності з кутом 2,87 ії між ними зберігаються просвіти не менше ніж 10 мм, а зовнішня поверхня насадки вільна від застійних зон накопичування відмерлого біоценозу, при тому питома поверхня насадки складає 275 мг/м3, яка відрізняється тим, що як композитний матеріал тіла насадки використано суміш поліетилену з щільністю, нижчою за щільність муловодяної суміші і доломітового борошна з щільністю 2,92 г/см3, причому вміст доломітового борошна у відсотковому виразі складає Мдол--100(Рв-Р пол)2,9-Р пол), де Мдол - відсоткова кількість доломітового борошна в композитному матеріалі тіла насадки, Рол - щільність поліетилену, Рв - середня щільність муловодяної суміші в даному аеротенку. а я отув А Шк Я он ох З г. я а я У КЕ У с КЕ й певен о ши ше шо М як | К фо х Шк й вй х ЖЕ її : 1 хх : х ЖЕ її : 1 хх : х ЖЕ її : 1 хх : ї ЕЕ Н 1 хх 2-0 ї ЕЕ Н 1 хх їт 13 5 Н їх 3 ті х ЖЕ її : 1 хх : х ЖЕ її : 1 хх : х ЖЕ її : 1 хх : х ЖЕ її : 1 хх : х ЖЕ її : 1 хх :

   Фіг. 1