способ предупреждения биообрастания технологического оборудования водных систем и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ предупреждения биообрастания технологического оборудования в водных системах, который включает адгезию микроорганизмов-обрастателей к волокнистой насадке, отличающийся тем, что на волокнистую насадку поселяют гидробионтов-хищников не менее двух трофических уровней, которые питаются микроорганизмами-обрастателями и поедают друг друга, образуя при этом трофические цепи и сети.

2. Устройство для предупреждения биообрастания технологического оборудования в водных системах, которое включает емкость с размещенной в ней насадкой, узлы подвода и отвода воды и подачи воздуха, а также выпуска жидкости, причем волокнистая насадка изготовлена в виде плоской насадки типа "Вия" и размещена в устройстве горизонтальными рядами, при этом ряды смещены относительно друг друга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам предупреждения биообрастания водных систем и может быть использовано для борьбы с биологическим обрастанием теплообменников, труб и других поверхностей, которые омываются водой в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой, текстильной и других отраслей промышленности и энергетики.

В связи с широким применением в технологиях, в частности при теплообмене, замкнутых водооборотных систем резко увеличивается угроза биологического обрастания теплообменников, труб и другого оборудования, по которому течет вода.

Во всем мире широко используются химические способы борьбы с биологическим обрастанием теплообменников и другого технологического оборудования. Эти способы основаны на использовании разнообразных химических веществ, которые угнетают жизнедеятельность микроорганизмов-обрастателей, либо убивают их путем окисления (хлором, бромом, перекисью водорода), разрыва клеточной стенки или мембраны (поверхностно-активными веществами), токсического действия на микробные клетки (синтетическими биоцидами) и т.д.

Недостатками этих способов является то, что они требуют постоянного внесения в воду окислителей, солюбилизирующих или отравляющих веществ, которые не только экологически небезопасны, но и создают определенную угрозу здоровью людей, которые обслуживают водооборотные системы предприятий.

Известен безреагентный способ предупреждения биообрастания технологического оборудования, который основан на использовании в водооборотных системах волокнистой насадки, изготовленной в виде ерша, к поверхности которой происходит адгезия клеток микроорганизмов-обрастателей, в результате чего уменьшается скорость и масса обрастания в аппаратах [1]. Этот способ, который служит аналогом предлагаемого авторами изобретения, безусловно имеет преимущество перед химическими методами, так как не требует внесения в воду каких-либо веществ, которые растворяются в ней, и таким образом исключает загрязнение воды этими веществами.

Недостатками аналога является то, что используемая в нем волокнистая насадка изготовлена в виде ершей, которые имеют в воде объемную структуру, и в результате адгезии микроорганизмов к ворсинкам быстро преобразуются в слизистые цилиндры, в середине которых образуются анаэробные зоны, где происходит загнивание и разложением микробных клеток. В результате идущих анаэробных процессов в воду выделяются дурнопахнущие и коррозионно-агрессивные вещества, такие как меркаптаны, сероводород и другие, которые ухудшают качество воды, затрудняют эксплуатацию водооборотных систем, способствуют коррозии оборудования. Кроме того, технологические особенности ершиков позволяют размещать их в аппарате для борьбы с биообрастанием только вертикально, что приводит к опусканию и слипанию их ворсинок, которые в своей массе становятся недоступными для поселения на них микроорганизмов-обрастателей; усложняется также процесс регенерации ершиков - срыв биомассы, которая прилипла к ним.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению является "Способ предупреждения биообрастаний в системах оборотного водоснабжения" [2], который является прототипом. Этот способ предусматривает пропускание воды через волокнистую насадку, выполненную в виде ершиков, изготовленных из смеси гидрофильных (стеклянных или базальтовых) и гидрофобных (капроновых или полиэтиленовых) волокон в определенном соотношении.

Недостатками прототипа является, во-первых, то, что в объемной насадке происходит загнивание биомассы, и удаление последней при регенерации затруднено. Кроме того, гидрофильные и гидрофобные волокна предназначены для притяжения к своей поверхности и налипания (адгезии) на ней разнообразных бактерий, которые формируют обрастание технологического оборудования, что очень важно и полезно, но недостаточно, так как приводит к быстрому заиливанию насадки, требует частой регенерации ее, что затрудняет и усложняет эксплуатацию.

Эти недостатки прототипа устраняются в предлагаемом способе с использованием насадки типа "Вия".

Решение задачи предупреждения биообрастания теплообменников и другого технологического оборудования по изобретению достигается благодаря тому, что, во-первых, устройство для борьбы с биообрастанием оборудовано волокнистой насадкой, изготовленной в виде плоских, а не объемных как ершики, крепких и технологичных образований - насадки типа "Вия". Во-вторых, плоская насадка типа "Вия" размещается (располагается) в устройстве горизонтально, что делает поверхность каждого волоконца доступной для поселения на нем биообрастателей, и облегчает регенерацию насадки. В третьих, - это самое важное - предлагаемый способ предусматривает поселение в устройстве для борьбы с биообрастанием (а именно на насадку "Вия") гидробионтов-хищников различных трофических уровней, которые поедают микроорганизмов-обрастателей и друг друга и таким образом осуществляют постоянную естественную биологическую регенерацию насадки, увеличивая время непрерывного функционирования устройства.

На чертеже изображено устройство для предупреждения биообрастания.

Устройство состоит из емкости с конусным днищем 1 с размещенной в ней насадкой типа "Вия" 2, емкость 1 имеет также узлы для подачи 3 и отвода 4 воды, байпас 5, узел подачи и диспергирования воздуха 6, трубу для опорожнения емкости 7. Насадка типа "Вия" 2 размещена в емкости 1 горизонтальными рядами, которые смещены относительно друг друга для обеспечения надежного контакта воды, которая протекает через устройство, с насадкой. На насадку "Вия" поселяют гидробионтов-хищников первого и второго трофических уровней (простейших, ракообразных, молюсков и др.).

Устройство работает следующим образом. Вода, которая циркулирует в замкнутом цикле водоснабжения и используется для охлаждения в теплообменниках, в других технологических целях, поступает в емкость 1 с насадкой типа "Вия" 2 через узел подачи воды 3, проходит между волокнами насадки 2 и отводится через узел 4. При контакте с волокнистой насадкой типа "Вия" 2 происходит биообрастание последней, а специально внесенные гидробионты-хищники, которые образуют в устройстве цепи и сети, питаются биомассой микроорганихмов-обрастателей, постоянно регулируя их количество, и поедают друг друга.

При особенно интенсивном биообрастании устройство требует периодического регенерирования, которое проводят следующим образом: открывают вентиль на трубе-байпасе 5 (чтобы не останавливать основного производства), закрывают вентили на линии подачи 3 и отвода 4 воды, открывают вентиль на линии подачи воздуха 6 и некоторое время с помощью воздушно-водяной смеси стряхивают биообрастания с насадки "Вия" 2. Затем открывают вентиль на линии опорожнения 7 и выпускают из устройства воду с микроорганизмами-обрастателями и гидробионтами-хищниками в канализацию. Перекрывают вентиль на линии подачи воздуха 6, закрывают вентиль на линии опорожнения 7 и открывают вентили на линиях подачи 3 и отвода 4 воды. После заполнения емкости 1 водой байпас 5 перекрывают. Во время регенерации с насадки "Вия" 2 вымывается на все гидробионты-хищники, и поэтому их не надо повторно вносить в устройство.

В табл. 1, 2 представлены данные по степени очистки оборотной воды, поступающей на охлаждение теплообменников.

Анализ ила, отобранного из чаши градирни, показал, что содержание органической части (п.п.п., 600^oC) уменьшилось в 1,3 раза.

Количество взвешенных веществ в воде, выпускаемой в канализацию, составило 4,0 мг/дм³.

Таким образом, использование предлагаемого способа и устройства позволяет эффективно предотвращать биообрастания технологического оборудования в водооборотных системах.

Источники информации

1. Гвоздяк П.И., Никоновская Г.Н., Удилова О.Ф., Глоба Л.И. Роль волокнистой насадки в предотвращении биообрастаний аппаратов. // Химия и технология воды. 1990, N 5, с. 462-466.

2. А. с. СССР N 1535842, кл. C 02 F 1/50. Способ предотвращения биообрастаний в системах оборотного водоснабжения. /П.И.Гвоздяк, Г.Н.Никовская, Л.И.Глоба и др. - Опублик. 15.01.90, Бюл. N 2.