Біотехнологічний комплекс із переробки фекальних стоків підприємств житлово-комунального
Корисна модель відноситься до технології очищення стічних вод. Біотехнологічний комплекс з переробки фекальних стоків підприємств житлово-комунального господарства містить послідовно з'єднані резервуар-приймач фекальних стоків, блок механічного очищення, фекальний насос, реактор-гомогенізатор, блок фільтрації, приймач компосту, блок отримання біогумусу і приймач біогумусу, причому блок-маточник з блоком отримання біогумусу; блок фільтрації має вихід на приймач фільтрату, який далі послідовно з'єднаний з реактором-ферментатором фільтрату, приймачем біошламу і блоком отримання біогумусу; причому блок-ферментатор з'єднаний також з реактором-ферментатором фільтрату, який у свою чергу з'єднаний з кріогенною установкою і далі послідовно розташовані приймач водно-сольового концентрату, блок сушіння концентрату та приймач біомінеральних добрив; причому кріогенна установка має вихід на приймач демінералізованої води і далі послідовно розташовані блок біологічної очистки, блок приготування «зеленого» корму і приймач «зеленого» корму, причому блок біологічного очищення має також вихід на приймач очищених вод. Технічний результат - підвищення екологічності процесу переробки органічних відходів та розширення галузі використання біотехнологічного комплексу.
Область техніки, до якої належить корисна модель
Корисна модель відноситься до технології очищення побутових стічних вод, зокрема до комплексної переробки фекальних стоків населення для забезпечення екологічної безпеки урбанізованих територій та комплексної безвідходної переробки відходів у товарну.продукцію.
Відомий природний метод біологічного очищення стічних вод у біологічних ставках, що являють собою штучні водойми з глибиною, що зазвичай не перевищує 1 м. Ці споруди використовуються також і для глибокого очищення стічних вод, що пройшли біологічну обробку. В окислювальних процесах, що протікають у біологічних ставках, істотну роль відіграє водна рослинність, яка сприяє зниженню концентрації біогенних елементів і регулює кисневий режим водойми (Кривошеїн Д.А. та ін. «Інженерний захист поверхневих вод від промислових стоків», Навчальний посібник, ., Вища школа, 2003 241-248).
Недоліком зазначених споруд є низька окисна здатність, сезонність роботи, а також потреба у великих територіях.
Недоліком цього аналога є невисокий ступінь очищення, зумовлений порівняно малою питомою робочою поверхнею і, відповідно, малою швидкістю масообміну.
Резервуар виконаний частково відкритим з гідравлічно повідомленими між собою, закритими приймальною камерою, камерою - метатенком, освітлювальною камерою, камерою біофільтра з не менш ніж двома гідравлічно повідомленими між собою секціями. Між секціями встановлено розділювальну поздовжню перегородку зі зливною полицею, виконаною в її верхній частині. Камера біофільтра має горловину, повідомлену з атмосферою. Біофільтр розміщено в обох секціях камери. Одна з секцій біофільтра виконана вхідний та гідравлічно повідомлена з камерою-метатенком. Інша секція біофільтра виконана вихідний та гідравлічно повідомлена з освітлювальною камерою.
Недоліком відомої установки є її недостатня ефективність, а також відносна невисока екологічна безпека внаслідок доситьвисокої кількості шкідливих викидів та використання великої кількості води.
До недоліків такого пристрою можна віднести недостатнє очищення стічних вод від органічних забруднень, невисоку надійність роботи та складність в експлуатації. Розміщення блоку електролітичної обробки перед блоком біологічного очищення призводить до того, що вода, що надходить на біологічну очистку, містить вільний хлор у великих концентраціях, що перешкоджає ефективному біологічному очищенню.
Розкриття корисної моделі
В основу корисної моделі, що заявляється, покладено завдання створення замкнутого технологічного циклу з переробки фекальних стоків підприємств житлово-комунального господарства, а також розширення галузі використання комплексу, тобто отримання додатково товарної продукції: біомінеральних добрив та біогумусу.
Технічний результат - підвищення екологічності процесу переробки органічних відходів, розширення галузі використання біотехнологічного комплексу, а також зниження витрати води та зниження кількості шкідливих викидів.
Зазначений технічний результат досягається тим, що біотехнологічний комплекс з переробки фекальних стоків підприємств житлово-комунального господарства, що містить послідовно з'єднані резервуар-приймач, блок фільтрації та блок біологічного очищення, причому згідно з корисною моделлю, резервуар-приймач фекальних стоків, блок механічного очищення, , реактор-гомогенізатор, блок фільтрації, приймач компосту, блок отримання біогумусу і приймач біогумусу з'єднані послідовно, причому блок-маточник також з'єднаний з блоком отримання біогумусу; блок фільтрації має вихід на приймач фільтрату, який далі послідовно з'єднаний з реактором-ферментатором фільтрату,приймачем біошламу та блоком отримання біогумусу; причому блок-ферментатор з'єднаний також з реактором-ферментатором фільтрату, який у свою чергу з'єднаний з кріогенною установкою і далі послідовно розташовані приймач водно-сольового концентрату, блок сушіння концентрату та приймач біомінеральних добрив; причому кріогенна установка має вихід на приймач демінералізованої води і далі послідовно розташовані блок біологічної очистки, блок приготування «зеленого» корму і приймач «зеленого» корму, причому блок біологічного очищення має також вихід на приймач очищених вод.
Тобто технічний результат, який може бути досягнутий за допомогою пропонованого пристрою з переробки стоків, зводиться до двох додаткових блоків:
1) блоку-маточника для вирощування популяції модифікованих (адаптивних) червоних компостних черв'яків, здатних переробляти тверді фекальні відходи населення та
2) блок-ферментатор для мікробіологічної переробки органічних речовин рідких фекальних стоків людини.
Короткий опис креслень
На фіг. представлено конструктивну схему біотехнологічного комплексу з переробки фекальних стоків підприємств житлово-комунального господарства.
Здійснення корисної моделі
Біотехнологічний комплекс з переробки фекальних стоків підприємств житлово-комунального господарства містить резервуар-приймач 1 фекальних стоків, блок механічного очищення 2, фекальний насос 3, реактор-гомогенізатор 4, блок фільтрації 5, приймач компосту 6, блок-маточник 7, блок отримання біогуму , приймач біогумусу 9, приймач фільтрату 10, блок-ферментатор 11, реактор-ферментатор фільтрату 12, приймач біошламу 13, кріогенна установка 14, приймач водно-сольового концентрату15, блок сушіння концентрату 16, приймач біомінеральних добрив 17, приймач демінералізованої води 18, блок біологічної очистки 19, блок приготування «зеленого» корму 20, приймач «зеленого» корму 21, приймач очищених вод 22.
Резервуар-приймач 1 фекальних стоків, блок механічного очищення 2, фекальний насос 3, реактор-гомогенізатор 4, блок фільтрації 5, приймач компосту 6, блок отримання біогумусу 8, приймач біогумусу 9 з'єднані послідовно, причому блок-маточник 7 також з'єднаний з блоком отримання біогумусу 8. Блок фільтрації 5 має вихід на приймач фільтрату 10, який далі послідовно з'єднаний з реактором-ферментатором фільтрату 12, приймачем біошламу 13 і блоком отримання біогумусу 8. Причому блок-ферментатор 11 з'єднаний також з реактором-ферментатором фільтрату 12, який в свою чергу з'єднаний з кріогенною установкою 14 і далі послідовно розташовані приймач водно-сольового концентрату 15, блок сушіння концентрату 16 і приймач біомінеральних добрив 17. Кріогенна установка 14 має також вихід на приймач демінералізованої води 18 і далі послідовно розташовані блок біологічної очистки 19, блок зеленого корму 20 і приймач зеленого корму 21, причому блок біологічної очистки 19 має також вихід на приймач очищених вод 22.
Блок механічної очистки 2 здійснює очищення від великих включень і може бути реалізований у вигляді грат різного перерізу.
Реактор-гомогенізатор 4 здійснює вихрове подрібнення органічних речовин, що надходять.
Блок-маточник 8 призначений для вирощування популяції модифікованих (адаптивних) компостних червоних черв'яків, здатних переробляти тверді фекальні відходи населення.
Блок-ферментатор 11 призначений для мікробіологічноїпереробки органічних речовин рідких фекальних стоків людини
Блок сушіння концентрату 16 призначений для отримання біомінеральних добрив.
У блоці біологічної очистки вод 19 (біопруд) здійснюється глибока біологічна очистка, наприклад, за допомогою вищої водної рослини «Ейхорнія».
Запропонований біотехнологічний комплекс реалізує спосіб переробки фекальних відходів людини, сутність якого полягає в наступному.
Товарну продукцію: біогумус, біомінеральні добрива, очищену воду одержують із стічних фекальних вод населення, що надходять на очисні споруди каналізації системи «Водоканал» або індивідуальні системи глибокого біологічного очищення побутових стічних вод. Для чого стічні води, що надходять, спочатку очищають від великих включень, гомогенізують, фільтрують, сепарують на компост і фільтрат. Потім компост переробляють за допомогою модифікованих червоних компостних черв'яків у біогумус, а фільтрат очищають від органічних речовин біологічно активним препаратом, що містить ґрунтові бактерії, ензими, мікроелементи та регулятори росту мікроорганізмів і отримують методом кріогенного фракціонування біомінеральні добрива (наприклад, типу NPK) санітарно-гігієнічні показники якої відповідають водам культурно-побутового призначення.
Біотехнологічний комплекс функціонує в такий спосіб.
Стічні фекальні води ЖКГ надходять у резервуар-приймач 1, з якого за допомогою фекального насоса надходять до блоку механічного очищення 2 на очищення від великих включень (камені, полімерні матеріали, папір та ін.). Очищені стічні води направляються в реактор-гомогенізатор 4 для подрібнення твердої органічної речовини до розмірів частинок менше 1 мм і попередньої біологічнийочищення отриманої пульпи (дезодорація, зв'язування газів: аміаку, сірководню та інших летких речовин). Потім пульпа надходить у блок фільтрації 5 (наприклад, фільтр-прес, гідроциклон) для поділу на тверду фракцію (компост) та рідку фракцію (фільтрат).
Компост потім через приймач компосту 6 надходить блок отримання биогумуса 8, з'єднаний з блоком-маточником 7. Компост переробляють за допомогою модифікованої (адаптивної) популяції червоного компостного черв'яка, здатного переробляти тверді фекальні відходи людини в біогумус. Далі ця товарна продукція (біогумус) надходить у приймач біогумусу 9 і надалі передається на реалізацію.
Фільтрат через приймач фільтрату 10 надходить в реактор-ферментатор фільтрату 12, з'єднаний з блоком-ферментатором 11. Фільтрат піддають мікробіологічної ферментації з використанням штамів ґрунтових бактерій Azotobacter та ін., ензимів, мікроелементів і регуляторів росту і подальшому демінералізовану воду.
Водно-сольовий концентрат направляють на отримання біомінеральних добрив (типу NPK), а демінералізовану воду - на глибоке біологічне очищення за допомогою вищої водної рослини «Ейхорнія».
Таким чином, заявлений біотехнологічний комплекс забезпечує підвищення екологічності процесу переробки органічних відходів, розширення галузі використання біотехнологічного комплексу, внаслідок чого досягається зниження як витрати води, так і кількості шкідливих викидів.
Порівняльний аналіз корисної моделі показав, що сукупність істотних ознак заявленого пристрою не відома з рівня техніки і означає, що відповідає умові патентоспроможності «Новизна».
Наведенівідомості підтверджують можливість застосування заявленого біотехнологічного комплексу з переробки фекальних стоків підприємств житлово-комунального господарства, який може бути використаний для очищення побутових стічних вод, а тому відповідає умові патентоспроможності «Промислова застосовність».
Формула корисної моделі
Біотехнологічний комплекс з переробки фекальних стоків підприємств житлово-комунального господарства, що містить послідовно з'єднані резервуар-приймач, блок фільтрації та блок біологічного очищення, який відрізняється тим, що резервуар-приймач фекальних стоків, блок механічного очищення, фекальний насос, реактор-гомогенізатор, блок фільтрації приймач компосту, блок отримання біогумусу і приймач біогумусу з'єднані послідовно, причому блок-маточник для вирощування популяції модифікованих адаптивних червоних компостних черв'яків також з'єднаний з блоком отримання біогумусу; блок фільтрації має вихід на приймач фільтрату, який далі послідовно з'єднаний з реактором-ферментатором фільтрату, приймачем біошламу і блоком отримання біогумусу; причому блок-ферментатор з'єднаний також з реактором-ферментатором фільтрату, який, у свою чергу, з'єднаний з кріогенною установкою і далі послідовно розташовані приймач водно-сольового концентрату, блок сушіння концентрату та приймач біомінеральних добрив; причому кріогенна установка має також вихід на приймач демінералізованої води і далі послідовно розташовані блок біологічної очистки за допомогою вищої водної рослини «Ейхорнія», блок приготування зеленої маси, що використовується як корм, і приймач зеленої маси, що використовується як корм, причому блок біологічної очистки за допомогою вищої водної рослини «Ейхорнія» має також вихід наприймач очищених вод.