Биотехнологичен комплекс за преработка на фекални отпадъчни води от жилищно-комунални услуги

Полезният модел е свързан с технологията за пречистване на битови отпадъчни води. Биотехнологичният комплекс за преработка на фекални отпадъчни води от жилищно-комуналните услуги съдържа последователно свързан резервоар-приемник на фекални отпадъци, устройство за механично третиране, фекална помпа, реактор за хомогенизация, филтриращ блок, приемник на компост, производство на вермикомпост единица и приемник на вермикомпост, а единицата маточна течност също е свързана с блок за получаване на вермикомпост; филтриращата единица има изход към приемника на филтрата, който след това е свързан последователно с реактора за ферментатор на филтрата, приемника на биоутайки и единицата за производство на вермикомпост; освен това ферментаторният блок е свързан и с реактора за ферментатор на филтрат, който от своя страна е свързан с криогенния блок, а след това приемникът на водно-солевия концентрат, сушилнята за концентрат и приемникът на биоминерални торове се намират в серия; освен това криогенната инсталация също има изход към приемника на деминерализирана вода, а след това единица за биологично третиране, блок за приготвяне на „зелен“ фураж и приемник на „зелена“ храна са разположени последователно, а звеното за биологично третиране също има изход към приемника на пречистена вода. Техническият резултат е да се повиши екологичността на процеса на преработка на органични отпадъци и да се разшири областта на използване на биотехнологичния комплекс.

Техническото поле, към което принадлежи полезният модел

Полезният модел е свързан с технологията за пречистване на отпадъчните води от домакинствата, по-специално с интегрираната преработка на фекални отпадъчни води от населението, за да се осигури екологичната безопасност на урбанизираните райони и интегрирана безотпадъчна преработка на отпадъци в продукти, търгуеми на пазара.

Съществува естествен метод за биологично пречистване на отпадъчни води в биологични водоеми, които са изкуствени резервоари с дълбочина, обикновено не по-голяма от 1 м. Тези структури се използват и за дълбоко пречистване (допълнително пречистване) на отпадъчни води, които са били подложени на биологично пречистване. В окислителните процеси, протичащи в биологични водоеми, съществена роля играе водната растителност, която спомага за намаляване на концентрацията на хранителни вещества и регулира кислородния режим на резервоара (Krivoshein DA et al. "Инженерна защита на повърхностните води от промишлени отпадъчни води ", Учебник. М., Висше училище, 2003, 241-248).

Недостатъкът на тези конструкции е ниският окислителен капацитет, сезонната експлоатация, както и необходимостта от големи площи.

Недостатъкът на този аналог е ниската степен на пречистване поради относително малката специфична работна повърхност и съответно ниската скорост на пренос на маса.

Резервоарът е частично отворен с хидравлично взаимосвързана, затворена приемна камера, мета резервоар, избистряща камера, камера за биофилтър с най-малко две хидравлично свързани части. Между отделните секции е монтирана разделителна надлъжна преграда с направен в горната й част дренажен рафт. Камерата на биофилтъра е снабдена с гърло, свързано с атмосферата. Биофилтърът е разположен в двете секции на камерата. Една от секциите на биофилтъра е направена на входа и е хидравлично свързана с камерата-метатанк. Друга секция на биофилтъра е направена като изход и се хидравлично комуникира с избистрящата камера.

Недостатъкът на известната инсталация е нейната недостатъчна ефективност, както и относително ниската екологична безопасност, поради достатъчно голямо количество вредни емисии и използването на големи количества вода.

Недостатъците на такова устройство включват неадекватно пречистване на отпадъчни води от органични замърсители, ниска експлоатационна надеждност и сложност в експлоатацията. Поставянето на блока за електролитно третиране пред блока за биологично третиране води до факта, че водата, подавана за биологично третиране, съдържа свободен хлор във високи концентрации, което предотвратява ефективно биологично третиране.

Разкриване на полезен модел

Заявеният полезен модел се основава на задачата за създаване на затворен технологичен цикъл за преработка на фекални отпадъчни води от предприятия за жилищно-комунални услуги, както и разширяване на зоната на използване на комплекса, тоест получаване на допълнителни продавани продукти: биоминерални торове и вермикомпост.

Техническият резултат е да се повиши екологичността на процеса на преработка на органични отпадъци, да се разшири зоната на използване на биотехнологичния комплекс, както и да се намали консумацията на вода и да се намали количеството на вредните емисии.

Посоченият технически резултат се постига от факта, че биотехнологичен комплекс за преработка на фекални отпадъчни води от предприятия за битови и комунални услуги, съдържащ последователно свързан приемник, филтрираща единица и единица за биологично пречистване, и според полезния модел, резервоар за приемник на фекални отпадъчни води, агрегат за механично пречистване, фекална помпа, реактор за хомогенизация, филтриращ блок, приемник за компост, единица за производство на вермикомпост и приемник на вермикомпост са свързани последователно, а блокът за маточна течност също е свързан към единица за производство на вермикомпост; филтриращата единица има изход към приемника на филтрата, който след това е свързан последователно с реактора за ферментатор на филтрата, приемника за биоутайки и единицата за производство на вермикомпост; освен това блокът за ферментация е свързан и с реактора за ферментация на филтрата, който от своя страна е свързан с криогенния блок, а след това приемникът на концентрата на вода-сол, сушилнята за концентрат и приемникът на биоминерални торове са разположени последователно; освен това, криогенната инсталация също има изход към приемника на деминерализирана вода, а след това единицата за биологично пречистване, устройството за приготвяне на „зеления“ фураж и приемника на „зелената“ храна са разположени последователно и биологичното пречистване Уредът също има изход към приемника на пречистена вода.

Тоест техническият резултат, който може да бъде постигнат с помощта на предложеното устройство за третиране на отпадъци, се свежда до въвеждането на две допълнителни единици:

1) блок ликьор за отглеждане на популация от модифицирани (адаптивни) червени компостни червеи, способни да преработват твърди фекални отпадъци от населението и

2) блок-ферментатор за микробиологична обработка на органични вещества от течни човешки фекални отпадъци.

Кратко описание на чертежи

Фиг. е представена конструктивна схема на биотехнологичен комплекс за преработка на фекални отпадъчни води от предприятия от жилищно-комуналните услуги.

Прилагане на полезния модел

Биотехнологичният комплекс за преработка на фекални отпадъчни води от предприятия за комунални услуги съдържа резервоар-приемник 1 с фекални отпадъци, блок за механично третиране 2, фекална помпа 3, реактор за хомогенизация 4, филтриращ блок 5, приемник на компост 6, майка-резервоар 7, единица за производство на биохумус 8, приемник за биохумус 9, приемник за филтрат 10, ферментатор 11, реактор за ферментатор на филтрат 12, приемник за биологична утайка 13, криогенна инсталация 14, приемник за концентрат на водна сол 15, блок за сушене на концентрат 16, биоминерал приемник на тор 17, приемник на деминерализирана вода 18, блок за биологично третиране 19, блок за приготвяне на „зелена“ храна 20, приемник на „зелена“ храна 21, приемник на пречистена вода 22.

Резервоар за приемане на фекални отпадъци 1, блок за механична обработка 2, фекална помпа 3, реактор за хомогенизатор 4, блок за филтриране 5, приемник за компост 6, блок за приемане на вермикомпост 8, приемник за вермикомпост 9 са свързани последователно, а блокът за маточен разтвор 7 също е свързан към приемният блок вермикомпост 8. Филтриращият блок 5 има изход към приемника на филтрата 10, който след това е свързан последователно с реактора за ферментация на филтрат 12, приемника за биологична утайка 13 и производствения блок на вермикомпоста 8. Освен това блокът за ферментация 11 е също свързан с реактора за ферментация на филтрат 12, който в опашката си е свързан с криогенния блок 14 и след това приемникът на концентрата на водна сол 15, блокът за сушене на концентрата 16 и приемникът на биоминерални торове 17 са разположени последователно. Криогенната единица 14 също има изход към приемника на деминерализирана вода 18, а след това единицата за биологично третиране 19, единицата за подготовка "зелено" захранване 20 и приемникът "зелено" захранване 21 и блока за биологично пречистване 19 също има изход към приемника на пречистена вода 22.

Механично почистващо устройство 2 премахва големи включвания и може да бъде изпълнено под формата на решетки от различни секции.

Реактор-хомогенизатор 4 извършва вихрово смилане на постъпващите органични вещества.

Блок 8 е предназначен за отглеждане на популация от модифицирани (адаптивни) червени компостни червеи, способни да преработват твърди фекални отпадъци от популацията.

Блок ферментатор 11 е предназначен за микробиологична обработка на органични вещества от течни човешки фекални отпадъци.

Концентратният блок за сушене 16 е предназначен за производство на биоминерални торове.

В блока за биологично пречистване на вода 19 (биоезерце) се извършва дълбоко биологично пречистване, например с помощта на висшето водно растение "Eichornia".

Предложеният биотехнологичен комплекс прилага метод за преработка на човешки фекални отпадъци, чиято същност е следната.

Търгуеми продукти: биохумус, биоминерални торове, пречистена вода се получава от отпадъчни фекални води на населението, влизащи в пречиствателните съоръжения на системата Водоканал или отделни системи за дълбоко биологично пречистване на битовите отпадъчни води. За това входящите отпадъчни води първоначално се пречистват от големи включвания, хомогенизират се, филтрират се, разделят се на компост и филтрат. След това компостът се обработва с помощта на модифицирани червени компостни червеи във вермикомпост и филтратът се пречиства от органични вещества с биологично активен препарат, съдържащ почвени бактерии, ензими, микроелементи и регулатори на растежа на микроорганизмите и се получава чрез криогенно фракциониране на биоминерални торове (например, Тип NPK) и пречистена вода, чиито санитарно-хигиенни показатели съответстват на води за културни и битови цели.

Биотехнологичният комплекс функционира, както следва.

Отпадъчните фекални води от жилищните и комуналните услуги постъпват в приемния резервоар 1, от който с помощта на фекална помпа влизат в механичния пречиствател 2 за почистване от големи включвания (камъни, полимерни материали, хартия и др.) Пречистените отпадъчни води се изпращат в реактор за хомогенизация 4 за смилане на твърдо органично вещество до размер на частиците под 1 mm и предварителна биологична обработка на получената пулпа (дезодориране, свързване на газове: амоняк, сероводород и други летливи вещества). След това целулозата влиза във филтриращия блок 5 (например филтърна преса, хидроциклон) за разделяне в твърда фракция (компост) и течна фракция (филтрат).

След това компостът през приемника за компост 6 навлиза в производствения блок 8 на вермикомпоста, свързан с модула на матерната течност 7. Компостът се обработва, като се използва модифицирана (адаптивна) популация от червен компостен червей, способен да превърне твърдите човешки фекални отпадъци във вермикомпост. Освен това този търговски продукт (вермикомпост) влиза в приемника 9 на вермикомпоста и по-нататък се прехвърля за продажба.

Филтратът през приемника на филтрата 10 влиза в реактора за ферментация на филтрат 12, свързан с ферментаторния блок 11. Филтратът се подлага на микробиологична ферментация, използвайки щамове почвени бактерии Azotobacter и други, ензими, микроелементи и регулатори на растежа, и последващо криогенно фракциониране в водно-солен концентрат и деминерализирана вода.

Водно-солевият концентрат се изпраща за получаване на биоминерални торове (тип NPK), а деминерализираната вода - за дълбоко биологично третиране с помощта на висшето водно растение "Айхорния".

По този начин декларираният биотехнологичен комплекс осигурява повишаване на екологичността на процеса на преработка на органични отпадъци, разширявайки използването на биотехнологичния комплекс, в резултат на което се постига намаляване както на потреблението на вода, така и на количеството вредни емисии.

Сравнителният анализ на заявения полезен модел показа, че наборът от съществени характеристики на заявеното устройство не е известен от нивото на техниката и следователно отговаря на условието за патентоспособност "Новост".

Предоставената информация потвърждава възможността за използване на декларирания биотехнологичен комплекс за преработка на фекални отпадъчни води от предприятия за комунални услуги, които могат да се използват за пречистване на битови отпадъчни води, и следователно отговаря на условието за патентоспособност „Промишлена приложимост“.

Формула на полезен модел

Биотехнологичен комплекс за преработка на фекални отпадъчни води от предприятия за комунални услуги, съдържащ последователно свързан приемник, филтриращ блок и блок за биологично пречистване, характеризиращ се с това, че резервоар за приемник на фекални отпадъчни води, устройство за механично пречистване, фекална помпа, реактор за хомогенизация, филтрираща единица, приемник на компост, единица за производство на вермикомпост и приемник на вермикомпост са свързани последователно, а основният блок за отглеждане на популация от модифицирани, адаптивни червени червеи от компост също е свързан с единица за производство на вермикомпост; филтриращата единица има изход към приемника на филтрата, който след това е свързан последователно с реактора за ферментатор на филтрата, приемника за биоутайки и единицата за производство на вермикомпост; освен това ферментаторният блок е свързан и с реактора за ферментатор на филтрат, който от своя страна е свързан с криогенния блок, а след това приемникът на водно-солевия концентрат, сушилнята за концентрат и приемникът на биоминерални торове се намират в серия; освен това криогенната инсталация също има изход към приемника на деминерализирана вода и след това единица за биологично пречистване, използваща висшата водна инсталация "Eichornia", блок за приготвяне на зелена маса, използван като фураж, и приемник на зелена маса, използван като фураж са разположени последователно, а блокът за биологично пречистване с помощта на висше водно растение "Eichornia" също има изход към приемника на пречистени води.