Установка очистки стоков

СОЮЗ СОВЕ 1 СКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 11/04 51) 1 ТН ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) РЕТЕН И юл, М 14 одных и евосточ алогических прого,отделени нок и Г,Е,Фридма А М 4022665,4, 1977,КА ОЧИСТКИ СТО ание: очистка сто ем общего азота в производстве и м для выработки би роорганизмами.корпусе размещ КОВов сел ьскохоожет быть газа аназСущность ны послеышение качес 00 ЙН 4+ 702 -4 НМО МО 2+ азробной обработки гидрат окиси аммони ЙН 4)ОН и двууглеки В условиях аак переходит вИНз+ Н 20 -+монийМНз+ СО 2+еспечивают сла яслый Н 20 ЖН 4)Н бощелочную Оз. ко реду в рые амеПИСАН Е ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институтблем ДальнАН СССР(57) Использоким содержанзяйственномиспользованоробными микизобретения: Изобретение относится к технике анаэробной очистки стоков с высоким содержанием аммонийного азота, нитрификация которых при аэробной очистке затруднена и может быть использована на очистных сооружениях свинокомплексов,Цель изобретения - пов тва биогаза.Укаэанная цель достигается тем, что камеры разобщены, установленными поперек потока субстрата ленточными фильтрами из гибких нитей, под которыми размещены газовые фильтры в виде фильтросных труб, отверстия которых направлены в объем ленточного фильтра, а камера метаного брожения разобщена на секции ленточными фильтрами, между которыми размещены, взаимодействующие встречными струями вверху фильтросная труба для иловой воды, а внизу для биогаза. причем область взаидовательно приямок, камера кислого брожения, камера регрессии кислого брожения, камеры щелочного и метанового брожения, которые разобщены ленточными и газовыми фильтрами, В процессе обработки стоков происходит последовательный распад под воздействием микроорганизмов жиров, белка и углеводов с локальной циркуляцией газов, выделившихся при их распаде. Биогаз обогащается метаном за счет синтеза его из диоксида углерода в присутствии водорода, ПОлучаемого при ферментном разложении стоков. Биогаз очищается от сероводорода и аммиака, что повышает его теплоту сгорания и делает возможным для использования в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания, 6 ил,модействия ограничена дополнительными ленточными фильтрами иэ гибких нитей.Особенностью стоков свинокомплекса является высокое содержание общего азота, который угнетает биоценоз активного ила, в особенности зто касается аммонийно- ф го азота, который частично переводится С нитрофицирующими бактериями первона чально в азотистую, а затем в азотную кис- СО лоту,еееере щелочного брожения, т.е. улучшают работу метаногенов,Г 1 ри распаде белка, который проходитпо реакцииБЕЛКИ + Н 20 -ф 2 СН 4 + С 02 + Н 25 ++ М з+ С 02, образуется сероводород, который является ингибитором для метанообразующих бактерий, а поэтому требуется егоразложение до элементарной органическойсеры, путем окисления кислородом при ферментном разложении воды метаногенами,которые используют водород воды, а кислород окисляет сероводород, что улучшает условия последующего использованиябио газа,Распределение процессов распада беззольного органического вещества по камерам кислого, регрессии кислого, щелочногои метанового брожения позволяет учитывать биогенный состав стоков свиноводстваи используемого в качестве источника углерода жидкого птичьего помета. Наиболеелегко расщепляемым компонентом являются жиры, которые подвергаются распаду вкамере кислого броженияЖИРЫ + НО - 2 СН 4+ СОг, обеспечивающие максимальный выход метана достигающий 1,25 - 1.5 кг с 1 кг жира, причемпереходу его в камеру регрессии кислогоброжения препятствует ленточный фильтр,перекрывающий в верхней части поток стоков, по пропускающий белки и углеводы..Название следующей камеры принятоиз условия, что при распаде белка выделяется сероводород, препятствующий жизнедеятельности "чистых" метаногеновБЕЛКИ + Н 20 -ф ЗСН 4 + С 02 ++ Н 25 + ЙНЗ+ С 02В камере щелочного брожения происходит распад углеводов, которые являются наиболее трудноразлагаемой фракциейУГЛЕВОДЫ + Н 20 - ЗС 02 + ЗСН 4, причем специального их отделения не применяют, т.е, в камеру переходит избыточноеколичество беззольного органического ве щества из предыдущей камеры, а задерживаются ленточным и газовым фильтрамигазовая составляющая продуктов распада.Одновременно в этой камере происходитпереход аммиака в гидрат окиси аммония идвууглекислый аммоний, обеспечивающиещелочную реакцию,В камере метанового брожения происходит синтез СН из диоксида углерода,которому способствует разобщение пространства камеры на отдельные секции ленточными фильтрами и взаимодействие между смесью газов и иловой водой в пространстве между ленточными фильтрами, гибкиенити которых заселяются глетангенами,5 Здесь же в камере на ложном днище происходит отделение иловый воды и отвод эольной части помета и свиных стоков, Камерыкислого, регрессии кислого, щелочного брожения снабжены фильтросными трубами со"0 общенными с насосами, что препятствуетобразованию плотных отложений на днищах. Камеры имеют перекрытия с замкнутыми газовыми оьемами, в которыхнизконапорными вентиляторами осуществ 15 ляется замкнутая рециркуляция газа,. причем перетоку газа из одного газового объемав другой в значительных количествах препятствуют ленточные и газовые фильтры,причем локальные газовые обьемы пере 20 крыты общим газовым обьеглом, расположенным выше и заполнение которогоосуществляется газом из газового объемакамеры метанового брожения, Газовые объемы камер и общий газовый объем являются25 изоляцией для термофильного режима, который используется в камерах, По периметру камер и по периметру общего газовогообьема выполнены гидравлические затворы, обеспечивающие герметичность и преЗО пятствующих выходу биогаэа и входувоздуха, причем общий газовый объем выполнен с компенсатором типа "гармошка".аккумулирующим избыточное количествогаза, Раздельный распад компонентов безЗ 5 зольного органического вещества с рециркуляцией локальных газов обеспечиваетдостижение цели изобретения - повышеииекачества биогаза за счет полного устранения аммиака, сероводорода и снижения ко 40 личества диоксида углерода.На фиг,1 показан вид в плане установки,при снятых перекрытиях; на фиг.2 - укрупненно разрез А - А на фиг.1, на фиг.З - видпо стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 -укрупненно45 разрез В - В на фиг.1; нафиг.5 укрупненно, разрез Г-Г на фиг,1; на фиг.6 - разрез Д-Дна фиг,1 1 укрупненно),Установка очистки стоков содержит корпус, разобщенный на камеры кислого 1, ре 50 грессии кислого 11, щелочного 111,метанового О 1 брожения, приямка 2 с колодцем 3, патрубком подвода стоков 4 и отводаосадка патрубком 5, в камерах 1-1-111 размещены фильтросные трубы 6 сообщенные с55 насосами 7. Камеры- 1-11 разобщены, установленными поперек потока субстраталенточными фильтрами 8 из гибких нитей,под которыми размещены газовые фильтры9 в виде фильтросных труб, отверстия 10которых направлены в объем ленточногофильтра 8. а камера метэного брожения И разобщена нэ секции 11 ленточными фильтрами 12, между которыми размещены, взаимодействующие встречными струями, вверху фильтросная труба 13 для лловой воды, а внизу труба 14 для биогаэа, причем область 15 ограничена дополнительными ленточными фильтрами 16 и 17 из гибких нитей. Корпус 1 выполнен с перекрытием 18, выполненным по периметру с гидравлическим затвором 19. а над ним размещено перекрытие 20 с компенсатором 21 и гидравлическим затвором 22, причем последний установлен на ленточном фундаменте 23. Камера метанового брожения 1 И выполнена с ложным днищем 24, под которым размещен сборник 25 иловой воды с пульса- тором 26 и патрубком 27 ее отвода, а над ложным днищем 24 размещен патрубок 28 отвода осадка, Газовое пространство "К" сообщено с пространством "Л" низконапорным вентилятором 29. Днища камер - 1 НИ выполнены с уклонами "Ж" и "Е". Глубина "Г" газовых фильтров 9 значительно меньше их расстояния "Д" от днища камер 1 - 1 НИ.Переход субстрата осуществляется за счет подпора при его непрерывном подводе в .приямок 2,Установка очистки стоков работает следующим образом,Особенностью стоков свиноводства является высокое содержание общего азота при сравнительно низком содержании углерода, что затрудняет работу анаэробных микроорганизмов, поэтому проводят коррекцию за счет добавки птичьего намета или другой органики, Скорректированные по биогенным элементам стоки по патрубку 4 поступают в колодец 3 приямка 2, откуда тяжелые минеральные примеси отводятся по патрубку 5, а субстрат поступает в камеру кислого брожения 1, где под действием седиментации и.флотации из фильтросных труб 6 при перемешивании насосом 7 происходит отделение жира, который подвергается распаду под воздействием маслянокислых и молочнокислых бактерий с переводом жира в кислоты, спирты и газы, Через ленточный фильтр 8 из гибких нитей субстрат проходит в камеру регрессии кислого брожения, где под воздействием маслянокислых и молочнокислых бактерий происходит распад белка их разновидностями адаптированными к данному компоненту, причем проходу жиров в камеру И препятствует газовая завеса, создаваемая пузырьками газа, истекающими через отверстия 10 фильтросных труб 9, Субстрат из камеры И поступает е камеру И 1, причем внем после обработки в предыдущей камере10 20 из отверстий фильтросных труб 13 и газа, истекающего через перфорацию труб 14, 25причем бактерии, заселяющие ленточные 50 30 35 40 45 в основном присутствуют углеводы, которые разлагаются адаптированными к их распаду метаногенами. Гереходу гэзэ из камеры И в камеру И 1 препятствует в какой-то мере ленточные фильтры 8 и газовый фильтр, создаваемый пузырьками, истекающими из отверстий 10 фильтросных труб 9, В камере В метанового брожения метаногены переводят диоксид углерода в метан с использованием биокатализатора в виде ферментов разлагающих воду на водород и кислород, причем водород обеспечивает синтез метана, а кислород освобождает биогаз от-сероводорода с переводом его в органическую серу серобактериями. Разбивка камерыметанового брожения на секции 11 обеспечивает исчерпыеание иловой воды от летучих жирных кислот, азота аммонийных соединений последовательной адаптацией метанобактерий к изменяющемуся по ходу иловой воды составу при взаимодействии встречных струй иловой воды, истекающих фильтры 16 и 17, обеспечивают устойчивую микрофлору биоценоза, Днища камер 1 НИ имеют уклон "Е" в направлении камеры И, на ложном днище 24 которой происходит отделение иловой воды, которая из сборника 25 отводится по пэтрубку 27. Периодически патрубок 27 перекрывается запорной арматурой 30, происходит подтопление сборника 25 до уровня ложного днища 24 и ээ счет колебаний уровня илоной воды при работе пульсатора 26, происходит освобождение ложного днища 24 от закупорки, т,е. устраняется кальматэция. Осадок, состоящий из зольной составляющей органического вещества, поступающего е установку, отводят с ложного днища 24 по патрубку 28. Биогаз из камеры Я отводится вентилятором 29 в газовое пространство "Л" под перекрытием 20, причем при увеличении количества биогаза происходит увеличение объема пространства "Л" за счет ксмпенсатора 21, Гидравлические затворы 19 и 22 обеспечивают герметизацию газовых объемое "К" и "Л", Концы перекрытий 18 и 20 удерживаются е гидравлических затворах 19 фи 22 скрутками 31, причем гидравлический затвор 19 установлен на стенке корпусэ 1, а затвор 22 на ленточном фундаменте 23, который воспринимает усилия, действующие на перекрытие 20. Гибкие нити фильтров 8,12,16 и 17 изготавливают из стекловолокна или базальтового волокна, которые имеют высокую инертность к воздействию рабочих сред установки и самое основное, что неудерживают на своей па 1808818верхности старые и погибшие микроорганизмы, т,е, происходит постоянное обновление биоценоза молодыми высокоактивными клетками молочнокислых, маслянокислых, метанообразующих 5 бактерий и серобактерий, Перекрытия 18 и 20 и находящиеся под ними газовые объемы "К" и "Л" являются теплоизоляцией. так как газы имеют низкую теплопроводность и создают убывающий температурный градиент 10 между субстратом на уровне "Г" и внешней средой выше перекрытия 20, причем не исключается дополнительное воздушное перекрытие в виде строительной конструкции,Технико-экономический эффект заклю чается в том, что предлагаемая установка позволяет достигать степени распада беззольного органического вещества 90 - 95 О, путем раздельного распада жиров, белков, углеводов и устранения подавления жизне деятельности одних микроорганизмов метаболитами других. С другой стороны последовательность обработки обеспечивает использование углерода и метаболитов бактерий предыдущей обработки в качестве 25 биогенных элементов для последующих популяций биоценоза, Использование локальной замкнутой циркуляции позволяет освобождать биогаз от вредных и инертных примесей и доводить содержание метана в биогазе до 95-98при выходе 1,2-1,5 кг с 1 кг беззольного органического вещества и ри калорийности порядка 9000 ккал/кг, что соответствует калорийности бензина, Отказ от практикуемой в настоящее время минерализации и нитрификации позволяет повысить качество очистки стоков. Формула изобретения Установка очистки стоков, содержащая корпус, разделенный на камеры кислого брожения, регрессии кислого брожения, щелочного и метанового брожения с перекрытиями камер и корпуса; а также патрубки подвода и отвода сред, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения качества биогаза, камеры снабжены поперечными ленточными фильтрами иэ гибких нитей и расположенными под ними газовыми фильтрами из фильтросных труб с отверстиями, направленными в объем ленточного фильтра, камера метанового брожения снабжена дополнительн ыми ленточными фил ьтрами из гибких нитей и расположенными между ними верхней трубой для иловой воды и нижней трубой для биогаза,У 7 оставитель В.Тумченокехред М.Моргентал Корректор М ан дактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1255 ВНИИПИ Госуд Тиражственного комитета по из 113035, Москва, Ж, Р Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ С ская наб 4/5