СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/52 C02F1/64 C02F1/24 

Изобретение относится к обработке воды, в частности к ее очистке, и может быть использовано в очистных сооружениях коммунального хозяйства и промышленных предприятий.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ осветления воды со взвешенным слоем осадка, включающий вакуумирование, смешивание потока очищаемой воды с воздухом, подачу водовоздушной смеси в корпус и последующий отвод очищенной воды.

Недостатком данного способа является то, что для получения вакуума необходимо увеличение скорости истечения воды, что достигается подачей избыточного давления и требует значительного увеличения расхода энергии.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для осветления воды со взвешенным слоем осадка, содержащее корпус, воздухоотделитель, трубопроводы ввода и вывода обрабатываемой воды, ступенчатую вакуумную головку, осадкоуплотнитель и патрубки для удаления осадка.

Недостаток известного устройства сложная конструкция вакуумной головки для создания глубокого разрежения. Необходимость подачи воды под большим напором требует дополнительных затрат энергии. Кроме того, применение реагента приводит к смешиванию его с обрабатываемой водой, что значительно снижает качество очистки и ее состава.

Цель изобретения снижение трудоемкости процесса и затрат энергии при одновременном увеличении интенсивности водоочистки и повышении качества очищенной воды по всем компонентам примесей и осадков.

Для достижения поставленной цели в способе очистки воды, включающем вакуумирование потока очищаемой воды, смешивание его с воздухом, последующее отделение включений и отвод очищенной воды, формируют концентричные нисходящий и восходящий потоки очищаемой воды, которую подают в нисходящий поток порциями. Вакуумирование и смешивание с воздухом осуществляют за счет снижения уровня поданной порции воды до уровня отвода очищенной воды под действием гравитационных сил. Степень вакуумирования очищаемой воды регулируют глубиной излива нисходящего потока. В устройстве для очистки воды, содержащем коpпус, вакуумный воздухоотделитель, трубопровод ввода очищаемой воды в воздухоотделитель, трубу подачи воды из воздухоотделителя в корпус, осадкосборник, сборник очищенной воды, корпус выполнен в виде колодца с крышкой, над которой расположен сборник очищенной воды. Осадкосборник и труба подачи воды из воздухоотделителя установлены с возможностью вертикального перемещения. Воздухоотделитель выполнен в виде трубы, снабженной патрубком, связанным с атмосферой и заборником сфлотированных включений, размещенными на поплавковом устройстве. Трубопровод ввода воды в воздухоотделитель имеет коллектор и задвижку.

Формирование концентричных нисходящих и восходящего потоков очищаемой воды, подача ее порциями в нисходящий поток и смешивание с воздухом за счет вакуума, создаваемого при снижении уровня поданной порции до уровня отвода очищенной воды под действием гравитационных сил в поле Земли, позволяют снизить затраты и повысить интенсивность очистки воды, так как и вакуум, и отделение включений обеспечиваются гравитационными силами в электромагнитном поле Земли. Регулирование глубины излива нисходящего потока позволяет изменять степень вакуумирования, а следовательно, интенсивность и качество очистки воды. Осадкосборник, размещенный в корпусе, и поплавковое устройство с заборником, размещенное в трубе, предназначены для удаления выпавших в осадок и сфлотированных включений, что обеспечивает высокое качество очистки.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид.

Устройство для очистки воды, реализующее предлагаемый способ, содержит выполненный в виде колодца корпус 1, на дне которого установлен стержень 2 с эластичной манжетой 3. В корпусе 1 размещен с возможностью вертикального перемещения осадкосборник 4 с пустотелой емкостью 5, в которой установлена трубка 6 и трубопровод 7 подачи воздуха. На торце осадкосборника 4 закреплена манжета 8. В верхней части корпус 1 перекрыт крышкой 9 с отверстием 10, над которым размещен сборник 11 очищенной воды со сливным каналом 12. Через центр крышки 9 проходит труба 13 подачи воды, соединенная с вакуумным воздухоотделителем 14, который выполнен в виде трубы и через коллектор 15 и задвижку 16 сообщается с трубопроводом 17 ввода в него очищаемой воды. Вакуумный воздухоотделитель 14 имеет поплавковое устройство 18, связанный с атмосферой патрубок 19 и заборник 20 сфлотированных включений с гибким трубопроводом 21, сообщающимся посредством трубопровода 22 с насосом откачки (не показан). Нижний конец трубы 13 помещен на глубине, обеспечивающей при снижении уровня воды в трубе вакуумного воздухоотделителя 14 образование в коллекторе 15 вакуума, требуемого технологией очистки.

На чертеже показаны зона 23 сфлотированных включений в вакуумном воздухоотделителе 14, слой 24 взвешенных включений в корпусе 1, слой 25 включений в виде осадка в осадкосборнике 4.

Устройство работает следующим образом.

При открытии задвижки 16 очищаемую воду из трубопровода 17 подают в коллектор 15, в вакуумный воздухоотделитель 14. Затем через трубу 13 заполняют корпус 1, сборник очищенной воды 11. Вода начинает истекать в сливной канал 12. Сечение отверстия 10 крышки выбрано таким, что при полностью заполненном вакуумном воздухоотделителе 14 в сборнике очищенной воды 11 устанавливается заданный уровень воды. Пустотелую емкость 5 осадкосборника 4 через трубку 6 заполняют водой, и осадкосборник 4 опускается на дно корпуса 1. При этом внутренняя полость осадкосборника 4 в зоне стержня 2 перекрывается эластичной манжетой 3. Задвижкой 16 перекрывают трубопровод 17 ввода очищаемой воды. Под действием гравитационных сил, столб воды в вакуумном воздухоотделителе 14 опускается, изливаясь через нижний конец трубы 13 в корпус 1, и в коллекторе 15 образуется прогрессирующее разрежение, а из столба воды в вакуумном воздухоотделителе 14 и трубе 13 интенсивно выделяются растворенные в ней газы. Через патрубок 19 в воду всасывается воздух, отчего капли воды и примеси в ней дробятся, коллоидные связи мелкодисперсных частиц разрываются, воздух выделяется еще интенсивнее. Часть продуктов дробления флотирует и образует в верхней части столба жидкости в вакуумном воздухоотделителе 14 слой сфлотированных включений 23, который отсасывается посредством заборника 20 через трубопроводы 21 и 22. Раздробленные частицы нерастворимых включений, не принявших участие во флотации, вместе с водой опускаются вниз по вакуумному воздухоотделителю 14 и трубе 13 и далее вверх по кольцевому каналу между корпусом 1 и трубой 13. Под действием гравитационных сил и электромагнитного поля Земли раздробленные частицы нерастворимых включений попадают в осадкосборник 4, образуя слой осадка 25, или образуют слой включений 24 в верхней части корпуса 1. Сборник 11 наполняется очищенной водой, которая через сливной канал 12 поступает в заборные устройства для водоподачи. Задвижку 16 открывают вновь, очередная порция воды из трубопровода 17 поступает в коллектор 15 и вакуумный воздухоотделитель 14. Процесс повторяется.

После накопления в осадкосборнике 4 заданного объема осадка 25 по трубопроводу 7 подают сжатый воздух, который вытесняет воду из пустотелой емкости 5 через трубку 6, и осадкосборник 4 всплывает. Манжета 8 соскребает со стенок корпуса 1 слой включений. При всплытии осадкосборник 4 поднимает крышку 9 над поверхностью уровня сборника 11 очищенной воды, грязеотсосом удаляют слой осадка 25, и осадкосборник 4 промывают. При всплытии осадкосборника 4 вода из корпуса 1 переливается по зазору между внутренней поверхностью осадкосборника 4 и трубой 13. Трубопровод 7 вновь сообщается с атмосферой, пустотелую емкость 5 заполняют водой, и осадкосборник 4 опускается на дно корпуса 1, а крышка 9 занимает исходное положение. Процесс очистки продолжается снова.

Для осуществления предлагаемого способа очистки воды естественных гравитационных и электромагнитных сил Земли достаточно, но глубинный потенциал корпуса можно искусственно усилить, разместив в колодцах электроды.

П р и м е р. Необходимо обеспечить качество воды согласно ГОСТ 2874-73 (питьевая). Для этого на площади 50х6 300 м² размещают 52 колодца (корпуса) в три ряда в шахматном порядке. Колодцы каждого ряда питаются от собственного коллектора. Коллекторы перекрываются последовательно. Глубина колодца 85 м, активная 75 м, средняя скорость течения воды 20 м/ч. Суточная производительность такого устройства около 25 тыс.м³. При вакууме 0,5 атм расход энергии на очистку 500 тыс. м³ воды составит 375 квт. Затраты на очистку воды для получения аналогичного результата при использовании известных устройств значительно превышают затраты, необходимые для очистки по предлагаемому способу и устройству. Так при очистке с коагулированием затраты больше в 22 раза, а при вакуумной очистке (без учета затрат на фильтрование) в 7 раз.

При применении предлагаемых способа и устройства реагентное хозяйство ограничивается только хлораторными и фтораторными установками, коагуляция и фильтрование исключаются. Предлагаемые способ и устройство применимы для введения перед очисткой нейтрализаторов химических элементов и сбора (концентрации) радиоактивных элементов, их выделения и удаления.

Использование: для очистки воды в коммунальном хозяйстве и системах промышленных предприятий. Сущность изобретения: способ заключается в том, что формируют концентричные нисходящий и восходящий потоки очищаемой воды. Воду подают в нисходящий поток порциями. Вакуумирование потока и смешивание его с воздухом осуществляют путем снижения уровня поданной порции воды до уровня отвода очищенной воды. Степень вакуумирования воды регулируют глубиной излива нисходящего потока. Устройство содержит корпус в виде колодца с крышкой. Над крышкой размещен сборник очищенной воды. Вакуумный воздухоотделитель выполнен в виде трубы, снабжен воздушным патрубком и заборником сфлотированных включений, размещенными на поплавковом устройстве. Осадкосборник и труба подачи очищаемой воды из воздухоотделителя установлены с возможностью вертикального перемещения. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки воды, включающий вакуумирование потока очищаемой воды, смешение его с воздухом, последующее отделение включений и отвод очищенной воды, отличающийся тем, что формируют концентричные нисходящий и восходящий потоки очищаемой воды, которую подают порциями в нисходящий поток, вакуумирование и смешение с воздухом осуществляют за счет снижения уровня поданной порции воды до уровня отвода очищенной воды под действием гравитационных сил. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что степень вакуумирования очищаемой воды регулируют глубиной излива нисходящего потока. 3. Устройство для очистки воды, содержащее корпус, вакуумный воздухоотделитель, трубопровод ввода воды в воздухоотделитель, трубу подачи воды из воздухоотделителя в корпус, осадкосборник, сборник очищенной воды с отводящим патрубком, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде колодца с крышкой, над которой расположен сборник очищенной воды, осадкосборник и труба подачи воды из воздухоотделителя установлены с возможностью вертикального перемещения, воздухоотделитель выполнен в виде трубы, снабженной патрубком, связанным с атмосферой и заборником сфлотированных включений, размещенными на поплавковом устройстве, трубопровод ввода воды в воздухоотделитель имеет коллектор и задвижку.