загрузочный материал для биофильтров

Формула изобретения

1. Загрузочный материал для биофильтров, содержащий блок со сквозным каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения окислительной мощности загрузочного материала и производительности биофильтров, снижения стоимости загрузки за счет применения недефицитных материалов и сокращения трудозатрат на ее изготовление и монтаж, повышения надежности и эффективности работы биофильтров, блок выполнен из керамики с открытыми порами с центральным сквозным цилиндрическим каналом, на четырех гранях блока, параллельных каналу, выполнены выемки в форме полуцилиндров, а на ребрах блока выемки в форме четверти цилиндра.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что удельная поверхность блока составляет 77 690 м²/м³, а размеры пор керамики 2 18 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано в качестве загрузочного материала для биофильтров.

Известна загрузка для биофильтров, выполненная из блоков пеностекла размером 450450120 мм и размером 250250120 мм, в которых просверлены отверстия диаметром 18-32 мм с шагом между ними 45-48 мм. Удельная площадь поверхности такой загрузки достигает 70 м²/м³, пористость составляет 60% плотность 100-200 кг/м³.

Биофильтры с такой загрузкой при ее высоте 2 м и гидравлической нагрузке 3-3,6 м³/м³ сут. обеспечивает окислительную мощность по снятой БПК 0,9-1,0 кг/м³ сут. Эффективность очистки сточных вод составляет 80-90% /1/.

Загрузка из пеностекла трудоемка в изготовлении и требует тщательной укладки блоков во избежание перекрытия отверстий и образования застойных зон. Развитую поверхность и пористую мелкоячеистую структуру имеют только просверленные каналы, поры которых через 2-3 месяца работы биофильтра заиливаются. Заиливание мелкоячеистых пор приводит к образованию микрозон анаэробного разложения обработанной биопленки и вторичному загрязнению очищенной воды.

Целью изобретения является повышение окислительной мощности загрузочного материала и производительности биофильтров, снижение стоимости загрузки за счет применения недефицитных материалов и сокращения трудозатрат на ее изготовление и монтаж, повышение надежности и эффективности работы биофильтров.

На фиг. 1 изображен блок загрузочного материала в общем виде. На фиг. 2

блок в поперечном разрезе.

Поставленная цель достигается тем, что загрузочный материал для биофильтров выполнен в виде блоков 1 кубической формы, имеющих: по граням четыре вертикальных выемки 2 в виде полуцилиндров, четыре вертикальные выемки 3 в виде одной четверти цилиндра по ребрам блока и одно вертикальное сквозное цилиндрическое отверстие 4 в центре блока.

Блок выполнен из крупнопористой керамики, имеет шероховатую поверхность, пористость от 77 до 91% плотность 80-130 кг/м³, содержит множественные углубления и поры 5 размером от 2 до 18 мм. Преобладают поры округлой формы размером 6 мм, имеющие сложную развитую поверхность. Удельная поверхность блока составляет 77-690 м²/м³, прочность блока позволяет выдерживать статические нагрузки 0,8-1,8 МПа.

Форма блоков обеспечивает при их монтаже возможность получать многопустотную самонесущую конструкцию с вертикальными вентиляционными каналами.

Блоки загрузочного материала изготавливаются из широко распространенных керамзитовых глин путем их термообработки в формах специальной конструкции. Термообработка исходного сырья в формах осуществляется в обжиговых печах, используемых в производстве стеновых строительных материалов /кирпич, керамзит и т.п./. При переработке исходного глинистого сырья формируется блок указанной конфигурации и структуры.

Известные производства керамических пористых стеновых материалов на основе глинистого сырья позволяет изготавливать указанные блоки загрузочного материала для биофильтров различных размеров /до размера 400400400 мм/.

Загрузочный материал отличается тем, что вертикальные сквозные каналы распределены равномерно по поверхности блока кубической формы, выполненного из материала, обеспечивающего получение дополнительной рабочей поверхности в углублениях и порах. Отличительной чертой предложенного загрузочного материала является наличие множественных пор размером 2-18 мм и вертикальных сквозных выемок по граням и ребрам блока, обеспечивающих при его монтаже в корпусе биофильтра формирование вертикальных каналов для равномерной подачи кислорода воздуха к биопленке. При эксплуатации блоков загрузочного материала, имеющего поры размером меньше 2 мм, наблюдается быстрое заиливание их, что приводит к вторичному загрязнению очищаемой воды, а при размере пор >18 мм теряется преимущество удельной площади поверхности блока и уменьшается его механическая прочность.

Пример работы биофильтра с загрузкой из керамических блоков.

Для экспериментальной проверки предложенного загрузочного материала были изготовлены образцы указанной формы, размером 150150150 мм с центральным цилиндрическим отверстием диаметром 50 мм, с диаметром сквозных выемок: по граням 25 мм, по ребрам 15 мм. Полученные образцы полностью отвечают требованиям, предъявляемым строительными нормами и правилами к загрузкам для биофильтров по химической стойкости и прочности.

С полученными образцами загрузочного материала проведены длительные испытания на модели биофильтра с естественной вентиляцией. Результаты этих исследований в сравнении с прототипом приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных следует, что предложенный загрузочный материал позволяет в 2-2,5 раза увеличить окислительную мощность биофильтров по сравнению с известным биофильтром, загруженным блоками пеностекла. Увеличение окислительной мощности позволяет повысить гидравлическую нагрузку на биофильтр на 26% а органическую нагрузку /по БПК/ в 1,5 раза.

Наличие высокоразвитой поверхности и внутренних пор в загрузочном материале дает возможность быстрому формированию биопленки, ведущей процесс очистки сточных вод.

Сравнительный микробиологический анализ биопленки показал, что на керамической загрузке развивается в 1,2-1,5 раза больше различных видов аэробных микроорганизмов.

Наблюдения за наращиванием биопленки и формированием биоценоза показали, что в верхних слоях загрузки интенсивно развиваются бактерии, осуществляется окисление органических веществ и аммонийного азота.

Биопленка в порах внутри блоков содержит большое количество бактерий-денитрификаторов, осуществляющих восстановление нитратов и нитритов в газообразный азот, что повышает качество очистки сточных вод от соединений азота.

Наличие равномерно распределенных по площади биофильтра вертикальных сквозных каналов обеспечивает хорошую вентиляцию по всей высоте биофильтра и в то же время создает условия для свободного удаления отработанной биопленки. Шероховатость поверхности загрузочного материала способствует лучшему закреплению на нем биопленки и ее удержанию в процессе работы биофильтрата. Улучшенные условия аэрации в загрузке, особенно у поверхности, и увеличение ее фактической общей пористости повышают степень защиты биофильтрата от заиливания при перегрузках по органическим и взвешенным веществам. Беспрепятственный вынос из тела биофильтра отработанной биопленки предотвращает ее накопление и гниение, а следовательно, исключает вторичное загрязнение очищаемой воды.

Достаточная прочность, небольшая плотность загрузки и ее форма позволяет получить при монтаже самонесущую конструкцию высотой до 14-16 м при снижении нагрузки на ограждающие и несущие элементы конструкции биофильтров.

В отличие от пластмассовых загрузок сложных конструкций предложенный загрузочный материал не требует дополнительных трудозатрат на ее подготовку перед заполнением биофильтра, а форма обеспечивает простоту его монтажа в биофильтре.

Использование изобретения позволяет повысить окислительную мощность и производительность биофильтров за счет увеличения фактической рабочей поверхности загрузочного материала и обеспечения равномерной подачи кислорода воздуха по всему объему биофильтра, снизить стоимость биофильтров за счет применения загрузки, изготовленной из дешевого и доступного сырья, снизить затраты на строительство и эксплуатацию биофильтров за счет снижения трудозатрат на монтаж загрузки, облегчения несущих и ограждающих конструкций, на обслуживание сооружений и повысить эффективность очистки сточных вод и надежность работы биофильтров за счет повышения степени их защиты от заиливания при перегрузках по органическим и взвешенным веществам.