RU2723392C2 - Гидродинамическая установка обработки жидких стоков животноводческих ферм и промышленных предприятий - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано для очистки стоков, загрязненность которых по химической и бактериологической потребности кислорода ПЗ=(ХПК+БПК) превышает 2 г/л. В предложенной гидродинамической установке (ГДУ) на входе в рабочий насос 11 монтирована емкость 2 подготовки загрязненных до ПЗ >2 г/л стоков к обработке, соединенная трубопроводами через управляемые электроклапаны с емкостью 1 отфильтрованных от крупных частиц загрязненной до ПЗ >2 г/л стоков и с источником воды 3, загрязненной до ПЗ <0,5 г/л. Полученную смесь стоков и воды с ПЗ=(1,5±0,5) г/л подают в дезинтегратор 18, в который также подают атмосферный воздух. Давление жидкостной смеси на входе в конфузор 17 Р=(10-35) кг/см, объемное газосодержание монодисперсного потока газожидкостной смеси в дезинтеграторе δ≤0,25. Обработанную в дезинтеграторе воду подают в емкость-дегазатор 20, в которой выделившиеся газы собирают в конусной крышке 23, а обработанная жидкость перекачивается насосом в емкость длительного хранения для последующего использования. Предложенная ГДУ может обеззараживать и очищать стоки с загрязнением ПЗ > 2 г/л за один проход через дезинтегратор. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к экологии и предназначено для обеззараживания и очистки стоков из животноводческих ферм, птицеферм, сахарных и спиртовых заводов, мясокомбинатов и птицекомбинатов, промышленных предприятий, имеющих повышенное содержание органики (не переваренные корма до 38% от исходных), продуктов пищеварения и обмена веществ (пуриновые и пиримидиновые основания, моча, навоз, микроорганизмы пищеварительных трактов), тяжелых металлов и ядовитых соединений.

Отходы животноводства и птицеводства - потенциальный источник яиц гельминтов, плесеней, грибков, обогащены патогенными микроорганизмами, которые после прохода через пищеварительный тракт животных и птиц усиливают патогенность и имеют высокую резистентность к внешним факторам и лекарственным средствам, требуют сильного воздействия для уничтожения.

Известны химические, физические, физико-химические, механические и биологические способы обеззараживания жидкостей. Хлорирование обеспечивает хорошую степень обеззараживания, но в малых дозах малоэффективно в отношении вирусов (например, гепатит А, вирус Norwalk); не влияет на многие бактерии и микроорганизмы, имеющие инкапсулирующее строение (Cryptosporidiosis, Giardia), а в повышенных дозах вызывает высокий уровень мутагенной активности и токсичности обработанной воды, поэтому вредно для человека. УФ-облучение за счет фотохимических реакций проникает сквозь оболочку микроорганизмов и прекращает его воспроизводство, но для его применения жидкость должна иметь низкое содержание взвешенных веществ, и не уничтожает микроорганизмы, находящиеся в частицах, коллоидах и соединениях. Недостатком вышеуказанных технологий является также длительность обработки, трудоемкость, большие материальные затраты на капитальные строения, большая площадь сооружений.

Известен способ кавитационной обработки, который позволяет очистить воду от бактерицидных загрязнений, токсичных элементов и органических соединений на нано структурном уровне, в специальной кавитационной камере, в которой микроорганизмы и загрязняющие частицы одновременно подвергаются гидродинамическому, тепловому и ударному воздействию (установка ГДВУ-03, разработанная институтом «Томскагропромтехпроект», публикация ООО «Эко Проект», htt://ekoproekt.tiu.ru/p2787961-vodoo-chistnye ustanovki/htmle, описание товара - аналог). Этот способ требует многократного прогона жидкости насосами через кавитационную камеру, на что затрачивается много электроэнергии и времени.

Сточные воды выводят из животноводческих ферм через щелевые полы или специальные люки (гидросмыв), пропускают вначале через механические фильтры (решетки, улавливающие крупные предметы и солому), затем через резервуары, заполненные илом, шлаком, щебнем, другими пористыми материалами, на поверхности которых образуется пленка из микрофлоры, длительное время (несколько месяцев) разлагающей органические вещества (2-3 биологических фильтра с продувом атмосферным воздухом).

Известны технологии обработки жидкого навоза и стоков ферм: химическая, термическая, биотермическая, радиационная, которые применяются по отдельности, последовательно, совмещаются, и т.д.

Большинство ферм и мясокомбинатов РФ не имеют этих неудобных в эксплуатации очистных сооружений, загрязняют природные водоемы, платят за это большие штрафы местным органам власти, которые используют их (штрафы) на свои нужды, губят окружающую природу.

Известна гидродинамическая технология и установка (ГДУ) обеззараживания и очистки воды от растворенных в ней веществ (патент RU №2611500 - прототип), в которой микроорганизмы и загрязняющие вещества разрушают микропотоками вокруг парогазовых микропузырьков с радиусом R≤100 мкм, и окисляют атмосферным воздухом из этих вибрирующих пузырьках в месте их «схлопывания», где температура (Т≥500°C), давление (Р≥700 кг/см2).

Недостатком известной ГДУ является ее практическая применимость только для стоков с показателем загрязнения (ПЗ) не более 2 г/л (стоки ЖКХ, ливневые стоки), для обработки которых достаточно кислорода в атмосферном воздухе (~ 21%), и коэффициент вязкости которых мало превышает коэффициент вязкости воды (8,90×10^-4 Па·с).

Для очистки стоков с количеством растворенных и взвешенных загрязняющих веществ больше 2 г/л, известная ГДУ требует большого количества кислорода, поэтому в дезинтегратор вдувают или чистый газообразный кислород из баллонов, или большое количество атмосферного воздуха. При большом объеме вдуваемого в дезинтегратор известных ГДУ воздуха необходимо высокое давление в газожидкостном потоке через дезинтегратор (40-50) кг/см2, чтобы уменьшить радиус парогазовых микропузырьков и не превысить в нем (в потоке) коэффициента объемного газосодержания δ≤0,25 (не получить крупных газовых «снарядов» вместо монодисперсного газожидкостного потока с микропузырьками R≤100 мкм). Высокое давление в дезинтеграторе известных ГДУ получают применением сложных и дорогих высоконапорных рабочих насосов (Р>35 кг/см²), потребляющих много электроэнергии, что усложняет и удорожает ГДУ, технологию очистки и обеззараживания стоков. Высокое давление увеличивает также скорость газожидкостного потока в дезинтеграторе, что требует увеличения его длины (чтобы сохранить время необходимого контакта находящихся в воде примесей с кислородом в микропузырьках для их окисления).

Большое количество органических примесей в стоках животноводческих ферм увеличивает также коэффициент их динамической вязкости, что может привести к кавитации и разрушению рабочих высокооборотных многоступенчатых водяных насосов высокого давления.

Эффективность работы ГДУ зависит от температуры стоков - понижение их температуры на каждые 10°С замедляет время химических реакций окисления кислородом органики и растворенных в стоках веществ в 2-3 раза (переход электронов из атомов одних веществ в атомы других, Глинка Н.Л. Общая химия, 1965 г), поэтому известные ГДУ требуют длинных дезинтеграторов (увеличение времени контакта имеющихся в стоках веществ с кислородом для их окисления).

Предложенные технология и ГДУ упрощают обеззараживание и очистку стоков с загрязнением по ПЗ>2 г/л за один прогон через дезинтегратор за счет разбавления их водой до ПЗ_см=1,5±,5) г/л и (при необходимости) нагрева их смеси с водой до температуры Т_см=(20-65)°С. Обеззараживание и очистку смеси производят атмосферным воздухом при коэффициенте объемного газосодержания газожидкостного монодисперсного потока смеси в дезинтеграторе δ_см≤0,25 (без применения высоконапорных рабочих насосов, чистого кислорода, длинных дезинтеграторов, многоразового прогона через дезинтегратор).

Поставленная цель достигается тем, что в предложенных технологии и ГДУ на входе в рабочий насос монтирована емкость подготовки загрязненных до ПЗ>2 г/л стоков к обработке их в дезинтеграторе атмосферным воздухом, соединенная трубопроводами через управляемые клапаны с источником отфильтрованных от крупных частиц загрязненных до ПЗ>2 г/л стоков и с источником воды, загрязненной до ПЗ<0,5 г/л, предназначенная для получения смеси заправленных в нее порций стоков и воды с ПЗ_см=(1,5±0,5) г/л, загрязненность которой в дезинтеграторе может быть снижена до требуемого безопасного ПЗ вдувом в смесь атмосферного воздуха при: давлении смеси на входе в конфузор Рсм=(10-35) кг/см²; объемном газосодержании монодисперсного потока газожидкостной смеси в дезинтеграторе δ_см≤0,25.

Для упрощения очистки и ускорения реакций окисления растворенных и взвешенных загрязняющих веществ, а также для уменьшения динамической вязкости смеси стоков с водой, эту смесь в емкости подготовки нагревают (при необходимости) до температуры Тсм=(20-65)°С нагревателями любого типа и перемешивают низкооборотным лопастным электросмесителем. Величину разбавления стоков водой, необходимость и температуру нагрева смеси стоков с водой, место расположения емкости подготовки смеси относительно емкостей с водой и со стоками, давление смеси на входе в конфузор определяют в каждом конкретном случае экспериментально, применительно к обрабатываемым стокам, разбавляющей воде, местным условиям эксплуатации ГДУ.

Для уменьшения диаметра микропузырьков парогаза и увеличения частоты и интенсивности их вибрации и схлопывания по длине дезинтегратора (улучшения обеззараживания и ускорения окисления находящихся в стоках загрязняющих веществ), вдуваемый в дезинтегратор атмосферный воздух нагревают до температуры на ≥10°С выше температуры нагрева смеси стоков с водой в емкости подготовки.

Предложенная ГДУ может обеззараживать и очищать стоки загрязненной воды практически с любым ПЗ до требуемого Заказчиком ПЗ после их разбавления водой до ПЗ_см=(1,5±0,5) г/л.

Предложенная ГДУ содержит последовательно смонтированные:

- емкость подготовки стоков, оснащенную датчиками-сигнализаторами уровня заправки стоков и разбавляющих их воды, при необходимости нагревателями (электронагревателем, и/или нагревателем косвенного типа, и/или нагревателем в виде зеркал, фокусирующих отражение солнечных лучей), датчиками температуры смеси стоков с водой, электросмесителем для их перемешивания, датчиками температуры вдуваемого в дезинтегратор и подаваемого в емкость подготовки атмосферного воздуха;

- дополнительную емкость сжатого атмосферного воздуха с электронагревателем и датчиком температуры, предназначенными для нагрева подаваемого в емкость подготовки и дезинтегратор воздуха до температуры на ≥10°С выше температуры нагретой в емкости подготовки смеси стоков с водой;

- рабочий насос, конфузор, дезинтегратор с системой вдува в него сжатого атмосферного воздуха, при этом на входе в рабочий насос смонтирована емкость подготовки загрязненных до ПЗ>2 г/л стоков к обработке (П3 - показатель загрязненности стоков по химической и биологической потребности кислорода (ХПК + БПК), соединенная трубопроводами через управляемые электроклапаны с источником отфильтрованных от крупных частиц загрязненных до ПЗ>2 г/л стоков, с источником воды для получения смеси стоков и воды с ПЗ_см=(1,5±0,5) г/л, и при необходимости оснащенная нагревателем для нагрева находящейся в ней смеси до температуры _Тсм=+(20-65)°С, при этом конфузор выполнен имеющим давление жидкостной смеси на входе Р_см=(1035) кг/см², дезинтегратор - с объемным газосодержанием монодисперсного потока газожидкостной смеси в нем δ_см≤0,25 и соединен с емкостью-дегазатором обработанной в нем смеси стоков с водой;

- емкость-дегазатор обработанной в дезинтеграторе газожидкостной смеси, крышка которой имеет форму повернутого вершиной вверх конуса, в которой выполнено отверстие, соединенное трубопроводом через управляемый электроклапан с емкостью хранения дегазированных газов или с атмосферой, для периодического сброса из нее этих газов;

- днища емкости подготовки стоков и емкости-дегазатора выполнены в форме повернутого вершиной вниз конуса, через отверстие в их вершинах и управляемые электроклапаны соединены трубопроводами с емкостью сбора осевших в них нерастворимых твердых частиц.

Предложенная ГДУ представлена на Фиг. 1, где:

1. Емкость хранения отфильтрованных стоков с высокой концентрацией загрязнения (ПЗ>2 г/л).

2. Емкость подготовки стоков к обработке в дезинтеграторе (уменьшения ПЗ до (1,5±0,5) г/л.).

3. Емкость хранения воды (водопровод) для разбавления стоков в емкости подготовки.

4. Трубопровод подачи стоков в емкость их подготовки к обработке в дезинтеграторе.

5. Управляемый электроклапан подачи стоков в емкость подготовки.

6. Трубопровод подачи воды в емкость подготовки.

7. Управляемый электроклапан подачи воды в емкость подготовки (для разбавления стоков).

8. Датчик-сигнализатор заполнения емкости подготовки нужным количеством стоков.

9. Датчик-сигнализатор заполнения емкости подготовки нужным количеством воды.

10. Конусное днище емкости подготовки с отверстием в вершине.

11. Рабочий насос.

12. Трубопровод подачи смеси стоков с водой в рабочий насос.

13. Управляемый электроклапан подачи смеси стоков с водой в рабочий насос.

14. Управляемый электроклапан сообщения емкости подготовки с атмосферой при ее заправке.

15. Управляемый электроклапан подачи воздуха в емкость подготовки при подаче смеси в насос.

16. Система управления агрегатами ГДУ.

17. Конфузор.

18. Дезинтегратор.

19. Емкость для хранения используемого в ГДУ сжатого атмосферного воздуха (баллон).

20. Емкость-дегазатор временного хранения, обработанной в дезинтеграторе смеси стоков с водой для ее дегазации перед перекачкой насосом в емкость длительного хранения.

21. Нагреватель смеси стоков с водой в емкости подготовки.

22. Электронагреватель сжатого атмосферного воздуха в емкости его хранения.

23. Конусная крышка емкости-дегазатора обработанных в дезинтеграторе стоков с отверстием.

24. Конусное днище емкости-дегазатора обработанных в дезинтеграторе стоков с отверстием.

25. Емкость хранения газов, полученных в дезинтеграторе.

26. Трубопровод отвода газов из емкости-дегазатора в емкость хранения.

27. Управляемый электроклапан в трубопроводе отвода газов в емкость их хранения.

28. Трубопровод отвода твердых частиц из емкости-дегазатора в емкость хранения.

29. Управляемый электроклапан отвода твердых нерастворимых частиц в емкость их хранения.

30. Емкость сбора нерастворимых твердых частиц, осажденных в емкости подготовки 2 из смеси стоков с водой, и в емкости сбора 20 из обработанной в дезинтеграторе этой смеси.

31 и 32. Датчики температуры в емкостях 2 и 19.

33. Источник электроэнергии.

34. Низкооборотный лопастной электросмеситель стоков и воды в емкости подготовки.

35. Управляемый электроклапан подачи атмосферного воздуха в дезинтегратор.

36. Трубопровод отвода нерастворимых частиц из емкости подготовки в емкость их хранения.

37. Управляемый электроклапан отвода твердых частиц из емкости подготовки в емкость хранения.

38. Датчик-сигнализатор окончания смеси в емкости подготовки

39. Трубопровод отвода обработанных стоков для дальнейшего их использования (в емкость хранения или на сброс в природные водоемы).

40. Управляемый электроклапан отвода обработанных стоков к месту их использования.

41 и 42. Управляемые электроклапаны протока горячей воды через нагреватель емкости подготовки.

43. Регулятор давления сжатого атмосферного воздуха, подаваемого из источника в дезинтегратор.

44. Дозатор расхода атмосферного воздуха, подаваемого из источника в дезинтегратор.

Предложенную ГДУ для обработки стоков животноводческих ферм для повышения качества и стабильности результатов обработки целесообразно использовать в отапливаемом помещении.

В предложенной ГДУ емкость 2 подготовки к обработке отфильтрованных от крупных механических частиц стоков соединена с емкостью 1 их хранения и с емкостью воды 3 трубопроводами 4 и 6 через управляемые электроклапаны 5 и 7. В емкости 2 установлены перемещаемые перед заправкой по высоте: в нижней части датчик-сигнализатор 8 количества (уровня) заправки в нее стоков; в верхней части датчик-сигнализатор 9 заправки в нее нужного (расчетного, после лабораторного исследования проб заправленных стоков) количества разбавляющей воды для получения требуемой смеси с ПЗ_см≤(1,5±0,5 г/л при подготовке ГДУ к работе; датчик-сигнализатор 38 окончания смеси стоков и воды при окончании обработки подготовленной смеси в дезинтеграторе 18.

Днище 10 емкости 2 подготовки стоков выполнено в виде конуса, повернутого вершиной вниз и с отверстием в вершине, через которое полость емкости 2 соединена трубопроводом 36 через управляемый клапан 37 с емкостью 30 сбора и временного хранения осевших в ней нерастворимых частиц.

Днище 24 емкости-дегазатора 20 выполнено в виде конуса, повернутого вершиной вниз и с отверстием в вершине, через которое полость емкости 20 соединена трубопроводом 28 через управляемый клапан 29 с емкостью сбора 30 сбора и временного хранения осевших в ней нерастворимых частиц. Верхняя часть емкости 20 через отверстие в конусной крышке 23 соединена трубопроводом 26 через управляемый электроклапан 27 с емкостью 25 хранения выделившихся газов, или с атмосферой.

Емкость 2 подготовки стоков к обработке и емкость 19 хранения сжатого атмосферного воздуха при необходимости могут быть оснащены нагревателями 21 и 22. Эти нагреватели могут быть выполнены в виде электронагревателей, или в виде косвенных (неконтактных) нагревателей в виде проточных теплообменников, использующих через управляемые электроклапаны 41 и 42 горячую воду из источника, обслуживающего животноводческую ферму (промышленное предприятие).

Подготовленная и нагретая смесь стоков с водой поступает из емкости 2 в последовательно монтированные рабочий насос 11, конфузор 17, обрабатывается в дезинтеграторе 18, и собирается в емкости 20.

В емкости хранения 19 монтирован электронагреватель 22 сжатого атмосферного воздуха перед подачей его в дезинтегратор 18, и датчик температуры 32.

Датчики-сигнализаторы 8 и 9 уровня жидкости в емкости 2, управляемые электроклапаны 5, 7, 13, 14, 15, 27, 29, 35, 37, 41, 42, датчики температуры 31 и 32, низкооборотный лопастной электросмеситель 34, соединены с источником электроэнергии 33 через систему управления 16.

Производительность и характеристики агрегатов ГДУ определяют расчетами по указанным Заказчиком в техническом задании (ТЗ) условиям эксплуатации ГДУ (ожидаемый суточный объем образования стоков, их ПЗ и температура, ПЗ и температура имеющейся воды).

Объем емкостей 1, 2, 3, 19, 20 выбирают в каждом конкретном случае, в зависимости от суточного объема стоков фермы, промышленных предприятий, периодичности их загрязнения и очистки.

Места установки и закрепления в уровнемере датчиков-сигнализаторов 8 и 9 (например, на вертикальных штангах с возможностью их перемещения по высоте при изменении объема заправляемых стоков и воды), выбирают после лабораторного определения ПЗ стоков в емкости 1 и воды в емкости 3, применительно к высоте и диаметру емкости 2, заправляемых в нее объемов стоков и воды.

Схему и конструкцию ГДУ, характеристики и размеры рабочего насоса 11 и дезинтегратора 18, расход и давление подаваемого в дезинтегратор 18 из внешнего источника 19 (компрессора, баллона) сжатого атмосферного воздуха, температуру и расход горячей воды через теплообменник 21, гидродинамические параметры газожидкостного потока по длине дезинтегратора 18, рассчитывают при помощи комплексной системы физико-математических зависимостей, разработанной на основе результатов научно-технических исследований авторов, проверяют и настраивают при гидропроливках ГДУ для конкретных условий эксплуатации и конкретной сточной воды.

Емкости 1 и 3 монтируют выше уровня емкости 2, чтобы стоки и вода из них поступали в емкость 2 самотеком, или в трубопроводах 4 и 6 устанавливают насосы для их подачи в емкость 2 под напором.

Емкость 2 подготовки стоков к обработке может быть совмещена с емкостью 1 их хранения (с бетонным резервуаром их сбора и хранения). В этом случае для подачи полученной смеси стоков с водой из совмещенной емкости в рабочий насос 11 может потребоваться дополнительный насос или специальный наддув совмещенной емкости при работе ГДУ (указывается в ТЗ Заказчиков).

Емкость 2 устанавливают выше уровня рабочего насоса 11 или снабжают ее системой наддува воздухом через управляемый электроклапан 15 из внешнего источника сжатого воздуха 19 для создания необходимого напора потока смеси стоков с водой на входе в рабочий насос 11.

Рабочие элементы ГДУ (11-13, 16-19, 32, 33, 35) аналогичны элементам ГДУ по прототипу, но имеют свои расчетные характеристики и размерность (создают требуемый монодисперсный газожидкостный поток с требуемой скоростью, давлением, коэффициентом объемного газосодержания, и т.п.).

Емкость-дегазатор 20 при циклической обработке стоков должна иметь объем не менее объема емкости 2 подготовки смеси, чтобы обеспечить одновременную цикличность работы ГДУ - заправки и подготовки очередной порции смеси стоков в емкости 2, ее обработки в дезинтеграторе 18, отстоя осадков в емкости-дегазаторе 20, удаления обработанной смеси стоков с водой через управляемый электроклапан 40 в место или емкость ее длительного хранения (использования).

После изготовления ГДУ проводят ее гидропролйвки (вначале без вдува воздуха в дезинтегратор 18, затем с вдувом) на не нагретой воде из емкости подготовки 2 (водопровода), которыми настраивают агрегаты на требуемые режимы работы.

Гидродинамическую обработку стоков предложенной ГДУ производят следующим образом.

Емкость 1 заполняют до требуемого уровня стоками с ПЗ>2 г/л, освобожденными от крупного мусора обычными механическими фильтрами (решетками, песчаными фильтрами, центрифугами, и т.п.).

В исходном состоянии все электроклапаны ГДУ закрыты, емкость 19 заправлена нужным количеством сжатого до требуемого давления атмосферным воздухом (например, от компрессора).

При подготовке к работе ГДУ берут пробы стоков в емкости 1 и определяют количество воды, необходимой для получения равномерной их смеси с ПЗ_см=(1,5±0,5) г/л, которую дезинтегратор 18 и рабочий насос 11 обеззаразят и очистят до требуемого ПЗ (с целью безопасного слива в природные водоемы или для использования). После этого открывают электроклапаны 5 и 14, и по трубопроводу 4 из емкости 1 заполнят емкость 2 сильно загрязненными биологическими и органическими стоками до получения системой управления 16 сигнала от датчика-сигнализатора 8 (электроклапан 14 открыт, электроклапаны 13 и 15 закрыты). После заполнения емкости 2 стоками с ПЗ>2 г/л до нужного уровня, система управления 16 закрывает электроклапан 5, открывают электроклапан 7, включают низкооборотный лопастной электросмеситель 34, электронагреватель 22, открывают электроклапаны 41 и 42, заполняют емкость 2 нужным количеством воды с ПЗ<0,5 г/л, и по сигналу от датчика-сигнализатора 9 закрывают электроклапан 7.

После выдержки времени, необходимого для получения в емкости 2 равномерной жидкостной смеси стоков и воды с ПЗ_см=(1,5±0,5) г/л, по датчикам 31и 32 определяют температуру смеси и воздуха, при необходимости включают нагреватели 21 и 22. После нагрева смеси до температуры Т_см=(20-65)°С, нагрева атмосферного воздуха в емкости 19 до температуры на 10°С выше температуры жидкостной смеси в емкости 2, система управления 16 по сигналам от датчиков температуры 31 и 32 выключает электронагреватели 21 и 22, электросмеситель 34, подает электропитание на рабочий насос 11, закрывает электроклапан 14 и открывает электроклапаны 13, 15, 27, 35, и подготовленная в емкости 2 порция жидкостной смеси стоков с водой с ПЗ_см=(1,5±0,5) г/л подается рабочим насосом 11 на вход в конфузор при давлении Р_см=(10-35) кг/см² и обрабатывается в дезинтеграторе 18 до требуемого ПЗ вдувом атмосферного воздуха при объемном газосодержании монодисперсного потока газожидкостной смеси в дезинтеграторе δ_см≤0,25.

Требуемый расход подаваемого в дезинтегратор 18 атмосферного воздуха из источника 19 обеспечивается регулятором давления 43 и дозатором 44.

После сигнала от датчика-сигнализатора 38 (выработка смеси стоков с водой из емкости 2) система управления 16 отключает от источника электроэнергии 33 рабочий насос 11, закрывает электроклапаны 13, 15, 27, 35, открывает электроклапаны 5 и 14, и повторяет вышеуказанный цикл заправки и подготовки очередной порции стоков и воды к созданию и обработке их смеси в дезинтеграторе 18.

Нагрев смеси стоков и воды в емкости подготовки 2 может производиться любыми средствами -теплоносителем, электроэнергией, солнечной энергией (в южных странах), и т.д.

Между этими циклами периодически (в зависимости от состава и количества загрязнений, объема емкостей 2 и 20), перед заполнением емкости 2 очередной порцией стоков из емкости 1, система управления 16 на несколько секунд открывает электроклапаны 29 и 37, сбрасывает осевшие нерастворимые частицы (осадок вместе с водой) из конусных днищ 10 и 24 емкостей 2 и 20 в общую емкость сбора 30 (или в отдельные емкости сбора 30) их временного хранения, которые могут быть использованы для изготовления удобрений и других надобностей.

Емкость 20 сбора и временного хранения обработанной в дезинтеграторе 18 газожидкостной смеси стоков с водой выполняет роль дегазатора - выделяет из нее и собирает в конусной крышке 23 газы, а обработанная жидкость перекачивается насосом в емкость длительного хранения для последующего использования. Удаление из обработанной в дезинтеграторе воды газов обеспечивает безкавитационную работу насоса, перекачивающего стоки в емкость их хранения, или подающего их в дезинтегратор второго блока обработки.

Образовавшиеся в дезинтеграторе 18 и дегазировавшиеся в емкости-дегазаторе 20 газы система управления 16 отводит из конусной крышки 23 по трубопроводу 26 через управляемый электроклапан 27 в емкость 25 их хранения, которые могут быть использованы для других надобностей, или в атмосферу.

Использование обеззараженной и очищенной смеси стоков с водой, газов из подушки емкости-дегазаторе 20, осадков из емкости-дегазатора 20 и емкости подготовки 2, решается в каждом конкретном случае Заказчиком (для полива, для переработки в удобрения, для отопительной системы ЖКХ, и др.).

Предложенная ГДУ позволяет не только обеззаразить и очистить от загрязняющих и избыточных органических веществ стоки животноводческих ферм и предприятий изготовления пищевых продуктов перед их сбросом в природные водохранилища (обеспечить экологические нормы окружающей природной среды - водной и воздушной для населения), и не только использовать их в сельском хозяйстве для полива овощей и фруктов, но и в промышленности - как техническую воду (для строительства, отопления, охлаждения, и т.п.).

Claims (11)

1. Гидродинамическая установка обработки жидких стоков животноводческих ферм и промышленных предприятий, имеющих показатель загрязненности ПЗ по химической и биологической потребности кислорода (ХПК+БПК) более 2 г/л, содержащая последовательно установленные рабочий насос, конфузор, дезинтегратор с системой вдува в него сжатого атмосферного воздуха, отличающаяся тем, что на входе в рабочий насос монтирована емкость подготовки загрязненных до ПЗ>2 г/л стоков к обработке, соединенная трубопроводами через управляемые электроклапаны с источником отфильтрованных от крупных частиц загрязненных до ПЗ>2 г/л стоков и с источником воды для получения смеси стоков и воды с ПЗ_см=(1,5±0,5) г/л, при этом конфузор выполнен имеющим давление жидкостной смеси на входе Р_см=(10-35) кг/см², дезинтегратор выполнен с объемным газосодержанием монодисперсного потока газожидкостной смеси в нем δ_см≤0,25 и соединен с емкостью сбора обработанной в нем смеси стоков с водой.

2. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что в емкости подготовки смонтированы перемещаемые перед ее заправкой по высоте: в нижней части - датчик-сигнализатор уровня заправки порции обрабатываемых стоков; в верхней части - датчик-сигнализатор уровня заправки порции разбавляющей воды, предназначенные для получения их смеси с ПЗ_см=(1,5±0,5) г/л.

3. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что в емкости подготовки смонтирован низкооборотный лопастной электросмеситель, предназначенный для перемешивания заправленных в нее порций обрабатываемых стоков и воды до получения равномерной их смеси.

4. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что днище емкости подготовки имеет форму повернутого вершиной вниз конуса, в котором выполнено отверстие, соединенное трубопроводом через управляемый электроклапан с емкостью сбора нерастворимых частиц, предназначенный для периодического сброса осевших нерастворимых частиц из емкости подготовки в емкость их хранения.

5. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что емкость подготовки стоков оснащена нагревателем и датчиком температуры, предназначенными для нагрева находящейся в ней смеси стоков с водой до температуры Т_см=+(20-65)°С.

6. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно смонтирована емкость сжатого атмосферного воздуха, оснащенная электронагревателем и датчиком температуры, предназначенными для нагрева подаваемого в емкость подготовки и/или в дезинтегратор воздуха до температуры на >10°С выше температуры нагретой в емкости подготовки смеси стоков с водой.

7. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что на выходе из дезинтегратора смонтирована емкость-дегазатор обработанной в дезинтеграторе газожидкостной смеси, крышка которой имеет форму повернутого вершиной вверх конуса, в которой выполнено отверстие, соединенное трубопроводом через управляемый электроклапан с емкостью хранения выделившихся газов или с атмосферой, для периодического сброса этих газов.

8. Гидродинамическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что днища емкости подготовки стоков и емкости-дегазатора выполнены в форме повернутого вершиной вниз конуса, который через отверстие в его вершине и управляемый электроклапан соединен трубопроводом с емкостью сбора осевших в нем нерастворимых твердых частиц.

9. Гидродинамическая установка по п. 5, отличающаяся тем, что нагреватель смеси загрязненных до ПЗ>2 г/л стоков с водой в емкости подготовки выполнен в виде проточного косвенного теплообменника, соединенного через управляемые электроклапаны с источником горячей воды, подаваемой в производственные помещения животноводческой фермы и/или промышленного предприятия.

10. Гидродинамическая установка по п. 5, отличающаяся тем, что нагреватель смеси загрязненных до ПЗ>2 г/л стоков с водой в емкости подготовки выполнен в виде электронагревателя.

11. Гидродинамическая установка по п. 5, отличающаяся тем, что нагреватель смеси загрязненных до ИЗ>2 г/л стоков с водой в емкости подготовки выполнен в виде зеркал, фокусирующих отраженные солнечные лучи на емкости подготовки смеси стоков с водой.

Images