LT2010008A - Process for treatment and decontamination of sewage - Google Patents

Abstract

The present invention relates to the treatment of municipal, industrial and livestock sewage by use of cavitation technology as well as to diminishing microbial contamination in wastes.@

Description

11

Nuotekų valymo ir nukenksminimo būdas Išradimas yra priskiriamas skysčių ir skystos terpės kavitacinio valymo technologijai komunalinių, pramoninių ir žemės ūkio gyvulininkystės kompleksų nuotekų valymui, taip pat mikrobų koncentracijos sumažinimui nuotekose ir gali būti pritaikytas valymo įrenginiuose bei vandentiekio sistemose.The present invention relates to liquid and liquid media cavitation cleaning technology for wastewater treatment of utility, industrial and agricultural livestock complexes, as well as for reducing microbial concentrations in wastewater, and may be adapted to treatment plants and water supply systems.

Pastaruoju metu nuotekų nukenksminimui naudojamas skystas chloras, ozonas ir ultravioletiniai spinduliai. Tam būtinos didelės tarpinės kontaktinės talpos, kad būtų užtikrintas tarpusavio kontaktas ne mažiau pusė valandos. Chloru nukenksminimo lygis siekia 91% , ozonu - iki 96%, ultravioletiniu spinduliavimu - ne daugiau 47%.Recently, liquid chlorine, ozone and ultraviolet rays are used to decontaminate wastewater. This requires large intermediate contact containers to ensure mutual contact for at least half an hour. Chlorine decontamination rates are 91%, ozone - up to 96%, ultraviolet radiation - up to 47%.

Nuotekų nukenksminimas kavitacijos principu vyksta veikiant skystį turbulencinių srautų pagalba. Hidrodinaminių virpesių poveikyje skystyje atsiranda ir išnyksta kavitaciniai burbuliukai, tuo pačiu yra stimuliuojamas fazinis perėjimo virsmas, padidėja lokalinė temperatūra ir slėgis. Be to, kavitacinių burbuliukų atsiradimo ir išnykimo momentu, dujomis užpildytose ertmėse, skūriamos sąlygos elektrinių krūvių susidarymui, pasireiškiančių elektriniais bei magnetiniais laukais. Tokiu būdu, kavitacijos poveikyje skystyje tuo pačiu pasireiškia termobariniai bei elektromagnetiniai laukai.Wastewater decontamination by cavitation is carried out with the help of liquid turbulent flows. Under the influence of hydrodynamic vibrations, cavitation bubbles appear and disappear in the liquid, while the phase transition surface is stimulated, local temperature and pressure increase. In addition, at the time of the emergence and disappearance of cavitation bubbles in gas-filled cavities, conditions are created for the formation of electrical charges, which are manifested by electric and magnetic fields. In this way, the effect of cavitation in the liquid simultaneously results in thermobaric and electromagnetic fields.

Kavitacinio metodo ypatumas yra tai, kad nuotekose esančių bakterijų nukenksminimas vyksta jas mechaniškai suardant dėka smūginių bangų kurios atsiranda kavitacinio proceso metu. Tuo pačiu metu bakterijas veikia ir susidarę skystyje termobariniai bei elektromagnetiniai laukai. Žinomas būdas ir įrenginys kuriame naudojamas kavitacinis reaktorius ( žiūr. JAV patentas Nr.6505648, C02F 1/34, 2003), kuriame vamzdyje pratekančiame skystyje, keičiantis jo skerspjūviui, atsiranda kavitacijos reiškiniai. 2The peculiarity of the cavitation method is that the decontamination of the bacteria in the effluent occurs through mechanical destruction due to the impact waves that occur during the cavitation process. At the same time, bacteria are active and thermobaric and electromagnetic fields are formed. A known method and device for using a cavitation reactor (see U.S. Patent No. 6,505,548, CO2F 1/34, 2003), in which the fluid flowing in a tube changes in cross-section to cause cavitation. 2

Tačiau tokio būdo ir įrenginio efektyvumas yra mažas, kadangi kavitacijos poveikis pasireiškia į nedidelį skysčio plotą ir yra trumpalaikis. Žinomi nuotekų valymo būdai veikimo principas kurių paremtas aeracija ( žiūr. UA patentas Nr.50574, C02 F 3/02;3/12, 2005) arba gamtinių dujų įvedimu į valomą skystį ( žiūr. UA patentas Nr.28220, C02F 9/00, 2000). Taip pat yra žinomas nuotekų valymo būdas ( žiūr. UA patentas Nr.32029, C02F 3/00,2008) kuriuo nuotekos veikiamos periodine aeracija, maišomos, nusodinamos, nuosėdos pašalinamos ir išvalytas vanduo cirkuliaciniu srautu paduodamas į pirmos, antros ir trečios pakopos reaktorius.However, the effectiveness of this method and device is low, as the effect of cavitation is on a small area of fluid and is short-lived. Known Wastewater Treatment Methods Principles of Operation Based on Aeration (see UA Patent No. 50574, C02 F 3/02; 3/12, 2005) or Introducing Natural Gas into a Liquid to be Purified (See UA Patent No. 28220, C02F 9/00 , 2000). There is also known a method for treating wastewater (see UA patent No. 32029, CO2F 3 / 00,2008) by which wastewater is subjected to periodic aeration, mixing, precipitation, removal of sediment and circulating flow of purified water into the first, second and third stage reactors.

Nurodyto prototipo trūkumas tame , kad jo realizacijai reikalingi papildomi įrenginiai orui paduoti ir skysčiui maišyti, kas apsunkina skysčio valymo proceso intensyvumą (laiko atžvilgiu) ir nesudaro sąlygų nuotekų nukenksminimui, kadangi vienkartinis skysčio pratekėjimas pro kavitacinę zoną sulėtina valymo proceso greitį o kavitatoriuje sukuriami burbuliukai siekia 2-5mm., yra nepakankamai efektyvūs.The disadvantage of this prototype is that its implementation requires additional equipment for air supply and fluid mixing, which complicates the time (in time) of the liquid purification process and does not allow the wastewater to be decontaminated, as a single flow of liquid through the cavitation zone slows down the speed of the cleaning process and bubbles in the cavitator reach 2 -5mm., Are not effective enough.

Tikslas - žinomam nuotekų valymo būde įvedant papildomas technologines operacijas sukurti efektingesnį ir greitesnį nuotekų valymo būdą bei tuo pačiu metu nukenksminant išvalytą vandenį. Išradimo tikslas pasiekiamas tuo, kad valomos nuotekos surenkamos į priėmimo talpas, prieš tai atskiriant kietas frakcijas , kuriose veikiamos daugkartiniu cirkuliaciniu kavitatoriumi, maišant su oro porcijomis. Tuo būdu nuotekose esančios stambios frakcijos keletą kartų praleidžiamos pro kavitatorių smulkinamos ir sumaišomos. Periodiškai keičiant kavitatoriuje slėgį sukuriamos smūginės bangos, kurios mechaniškai naikina bakterijas. Taip pat vyksta ir biologinis poveikis į valomą skystį, kadangi vienu metu į kavitacijos zoną paduodamas porcijomis oras dujų burbuliukų pavidalu nuo 0,2 iki 0,4mm. padidina biologinių dalelių skilimo greitį. 3 Išradimo esmė paaiškinama 1 figūroje, kurioje pavaizduota technologinė schema, iliustruojanti nuotekų valymo ir nukenksminimo procesą. Būdo realizacija vykdoma trimis etapais: mechaninis valymas, pirminis valymas ir nukenksminimas, galutinis valymas ir nukenksminimas. Nuotekos 1 kaupiamos priėmimo talpoje 2 ir patenka į valymo filtrus 3, kur išvalomos nuo stambių atliekų. Po mechaninio valymo nuotekos patenka į talpą 4, kur vyksta pirminis technologinė valymo operacija ir nukenksminimas. Technologinę operaciją atlieka vibracinis kavitatorius 5, kuris sujungtas su oro vožtuvu 6. Po pirminio valymo nuotekos nusistovi ir perpumpuojamos siurbliu 7 į talpą 8, o nuosėdos dumblo pavidalu siurbliu 9 išsiurbiamos į džiovyklą. Toliau vykdomas pakartotinis nuotekų padavimas į talpą 4 ir jų apdirbimas. Nuotekos iš talpos 8 veikiamos vibracinio kavitatoriaus 10 sujungto su oro vožtuvu 11 galutinai išvalomos ir išsiurbiamos siurbliu 12, o likutis dumblo siurbliu 13 paduodamas į džiovyklą. Kavitatoriai 5, 10 sukuria hidrodinaminį kavitacinį procesą esant cikliniam skysčio (nuotekų) pratekėjimui per nustatyto ilgio skylėmis su smailiomis įėjimo , išėjimo briaunomis. Skylės išdėstytos ant stūmoklio, esančio vamzdyje su uždaru dugnu. Apatinė vamzdžio dalis pajungta per vamzdelį su oro vožtuvu. Užpildant talpą nuotekom per vamzdyje esančias skyles jos patenka ant stūmoklio ir prateka pro jį iki vamzdžio dugno. Įjungus vibracinę pavarą stūmoklis juda žemyn ir nuotekos išstumiamos per kiaurymes į viršų, čiurkšlių pavidalu, o judant stūmokliui aukštyn susidaro išretėjimas ir keičiasi čiurkšlių kryptis žemyn ir tuo pačiu metu į vamzdelį per vožtuvą įtraukiama oro porcija kuri vožtuvo valdoma smulkina ją į mažus burbuliukus. Prie nustatytų stūmoklio ir skylių močių santykio ir virpamojo proceso rėžimų atsiranda hidrokavitacija. Daugkartinis nuotekų pratekėjimas pro apdirbimo zoną, įsotinant ore esančiu deguonimi, padidina dumblo nuosėdų smulkinimo intensyvumą, jų rūgštinimą tuo pačiu ir nukenksminimą.The goal is to create more efficient and faster wastewater treatment by introducing additional technological operations into the well-known wastewater treatment process and at the same time decontaminating the treated water. The object of the invention is achieved by the fact that the treated wastewater is collected into the receiving tanks, before separating the solid fractions, which are subjected to repeated circulation cavitation by mixing with air portions. In this way, the large fractions in the effluent are passed through the cavitator several times and shredded and mixed. Periodically changing pressure in the cavity creates shock waves that mechanically destroy bacteria. There is also a biological effect on the fluid to be cleaned, since at the same time, air is supplied in portions into the cavitation zone in the form of gas bubbles from 0.2 to 0.4 mm. increases the rate of degradation of biological particles. The essence of the invention is illustrated in Figure 1, which shows a technological scheme illustrating the process of wastewater treatment and decontamination. The method is implemented in three stages: mechanical cleaning, primary cleaning and decontamination, final cleaning and decontamination. Wastewater 1 is collected in the receiving tank 2 and enters the cleaning filters 3 where the waste is cleaned. After mechanical cleaning, the wastewater enters the tank 4 where the primary technological cleaning and decontamination takes place. The technological operation is carried out by a vibratory cavity 5, which is connected to the air valve 6. After the initial cleaning, the effluent settles and is pumped into the tank 8 by pump 7 and the sludge is pumped into the dryer by means of a pump 9. The re-discharge of wastewater into tank 4 and its treatment is continued. The waste water from the vibrating cavity 10 exposed to the container 8 is finally cleaned and pumped out by pump 12, and the remainder of the sludge pump 13 is fed to the dryer. Cavitators 5, 10 produce a hydrodynamic cavitation process with a cyclic flow of fluid (effluent) through the fixed length holes with pointed input and output edges. The holes are located on the piston in the tube with the closed bottom. The lower part of the pipe is connected via a tube with an air valve. By filling the tank in the tank, they pass through the holes in the pipe and pass through it to the bottom of the pipe. When the vibrating actuator is switched on, the plunger moves downwards and the waste water is forced out through the holes in the form of jets, and when the piston moves upwards, the downward direction of the jet changes and the air portion is fed into the tube through the valve which is controlled by the valve to shred it into small bubbles. Hydrocavitation occurs at the defined piston and hole rates and the oscillation process. Multiple wastewater leakage through the treatment zone by saturation with oxygen in the air increases the intensity of the sludge shredding, acidification at the same time and decontamination.

Tyrimai su eksperimentiniu stendu parodė, kad nuotekose po valymo proceso 2,2 karto sumažėjo biologinis deguonies poreikis ir 70% padidėjo rūgštingumas, o nukenksminimas bakterijų sumažėjo nuo 63 iki 3.Studies with an experimental bench showed that after the treatment process, the amount of biological oxygen demand decreased 2.2 times and the acidity increased by 70%, and the decontamination of the bacteria decreased from 63 to 3.

Palyginus su prototipu, nauja konstruktyvių elementų visuma, dėka to, kad įvedamas daugkartinis nuotekų praleidimas per kavitacinį įrenginį su tuo pat metu porcijonuotu(dozuotu) oro padavimu į hidrokavitacijos zoną leidžia pasiekti naujas technines savybes ir gauti techninį rezultatą - pagreitintą valymą ir nukenksminimą nuotekų, ko pasėkoje pasiekti naujas būdo pritaikymo savybes leidžiančias į aplinką išleisti nepavojingas atliekas.Compared to the prototype, a new set of constructive elements, thanks to the introduction of multiple wastewater discharges through a cavitation unit with simultaneous porous (metered) air supply to the hydrocavitation zone, it is possible to achieve new technical properties and obtain a technical result - accelerated cleaning and decontamination of the wastewater. as a result, achieve new ways of applying the method to release non-hazardous waste into the environment.

Claims (1)

5 IŠRADIMO APIBRĖŽTIS Nuotekų valymo ir nukenksminimo būdas kuris apjungia periodinį mechaninį, biologinį valymą ir nukenksminimą, nuotekų nusodinimą ir nuosėdų pašalinimą besiskiriantis tuo, kad nuotekos veikiamos cikline hidrokavitacija su tuo pačiu metu dozuotu oro padavimu į kavitacijos zoną burbuliuku pavidalu, kurių matmenys nuo 0,2 iki 0,4 milimetrų.5 DEFINITION DEFINITION The method of wastewater treatment and decontamination, which combines periodic mechanical, biological treatment and decontamination, drainage and sediment removal, characterized in that the effluent is subjected to cyclic hydrocavitation with simultaneous dosing into a cavitation zone in the form of a bubble having dimensions of 0.2 or more. up to 0.4 millimeters.