Биореактор

 

Использование: аэробная и анаэробная очистка сточных вод.

Сущность изобретения: биореактор содержит корпус, установленную в нем коаксиально циркуляционную трубу, загрузку, трубопроводы подачи исходной жидкости и газа и отвода обработанной жидкости и газа.

С целью улучшения массообменных характеристик он снабжен эжектором, установленным в нижней части циркуляционнoй трубы и соединенным с трубопроводами ввода исходной жидкости и газа, а также рециркуляционным трубопроводом, сообщающим нижнюю часть корпуса с трубопроводом исходной жесткости. Аппарат прост по конструкции, обладает высоким коэффициентом массопереноса, не требует специальных нагнетателей газа. 1 ил.

Изобретение относится к аэробной и анаэробной очистке сточных вод, и может быть использовано для получения целевых продуктов с помощью иммобилизованных микроорганизмов и ферментов.

Известен аппарат с псевдоожижением загрузки в нисходящем потоке. Реактор имеет центральную трубу, в которой расположен аэратор. Создаваемый аэратором поток обеспечивает необходимую степень рециркуляции для псевдоожижения загрузки в нисходящем потоке вокруг центральной трубы. В этом реакторе имеется верхний распределитель циркуляционного потока и находящийся над ним распределитель поступающий сточной воды. Поток отводится из нижней части реактора. В качестве загрузки используется легкий строительный материал-перлит. Линейная скорость потока, обеспечивающая взвешивание материала, 10 м/ч (Патент США N 4454038, кл. С 02 Р 3/08, 1984).

Поток жидкости и ее насыщение воздухом в центральной трубе аппарата создаются газлифтным способом. Для этого требуется воздушное нагнетательное оборудование. Коэффициент массопереноса в аппарате значительно выше, чем в аэротенках, но ниже, чем в струйных эжекционных ферментерах.

Целью изобретения является улучшение массообменных характеристик биореактора.

Поставленная цель достигается тем, что поток жидкости в аппарате создается и аэрируется эжектором.

На чертеже изображен биореактор в продольном разрезе. Реактор состоит из цилиндрического корпуса 1 с переменным по ширине сечением, установленной коаксально в нем циркуляционной трубы 2, эжектора 3, циркуляционного насоса 4, металлической сетки 5 для удержания загрузки, распределителя 6 газожидкостного потока, дегазатора 7, трубопроводов 8, 9, 10, 11, 12 и 13 соответственно, ввода жидкости и газа, отвода жидкости, циркуляции жидкости, отвода влажного газа, возврата отделенной от газа жидкости, патрубка 14 отвода отработанного газа, регулирующих вентилей 15.

Реактор работает в установившемся режиме следующим образом.

Сточная вода через регулирующий вентиль 15 насосом по трубопроводу ввода жидкости подается в эжектор 3, где насыщается воздухом, засасываемым через трубопровод 9 подачи газа из атмосферы. Насыщенная воздухом вода с большой скоростью поднимается вверх по циркуляционной трубе 2 и распределителем направляется вниз с внешней стороны циркуляционной трубы. Газонасыщенный поток создает псевдосжиженный слой загрузки, имеющей плотность меньше плотности воды и удерживаемый металлическими сетками 5, с иммобилизованными на ней микроорганизмами активного ила. Внизу часть потока жидкости вовлекается в циркуляционную трубу 2, часть поступает на циркуляционный насос 4 по рециркуляционному трубопроводу 11, соединенному с трубопроводом 8 ввода жидкости, а часть очищенной жидкости в количестве равном количеству поступающей сточной воды, отводится из реактора по трубопроводу 10 отвода жидкости. Воздух из реактора по трубопроводу отвода влажного газа попадает в дегазатор 7, оттуда через патрубок в атмосферу. Отделившаяся в дегазаторе от влажного воздуха жидкость по трубопроводу возвращается в реактор.

В анаэробном режиме, например, при использовании биореактора в качестве метантенка, вместо сточных вод подается субстрат, часть выделяемого биогаза подается в эжектор вместо воздуха, а на загрузке иммобилизуются метаногенные микроорганизмы.

Биореактор, выполненный согласно данному изобретению, имеет объем 10 дм³, высоту 1000 мм. В качестве загрузки используется перлит (фракция размером 3-5 мм). Объем нагрузки составляет 30% от объема реактора. Размер ячеек установленной сетки из нержавеющей стали 1х1 мм. Линейная скорость потока 100 м/ч. Коэффициент эжекции 2,5-3,0. Кратность рециркуляции от 5 до 50. Внутренняя циркуляция за счет эжекции потока в четыре раза больше, чем рециркуляция через эжектор. Коэффициент массопереноса по кислороду достигает 3000 ч^-1.

Очистка воды завода белково-витаминных концентратов, содержащей ХПК 2000 мг/л, аммонийный азот 120 мг/л, осуществлялась в реакторе за 2 ч до концентрации ХПК 120 мг/л, аммонийного азота 15 мг/л. В аэротенках на это требуется примерно 40 ч аэрации.

Аппарат прост по конструкции, обладает высоким коэффициентом массопереноса, не требует специальных нагнетателей газа.

Формула изобретения

Биореактор, содержащий корпус, установленную коаксиально в нем циркуляционную трубу, загрузку, трубопроводы подачи исходной жидкости и газа и отвода обработанной жидкости и газа, отличающийся тем, что он снабжен эжектором, установленным в нижней части циркуляционной трубы и соединенным с трубопроводами исходной жидкости и газа, и рециркуляционным трубопроводом, сообщающим нижнюю часть корпуса с трубопроводом исходной жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1