УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК C02F1/64 B01D24/10 

Изобретение относиться к очистке (водообработке) природных вод, особенно подземных, от соединений железа, марганца и аммония и может быть использовано для водоснабжения городов, населенных пунктов и отдельных объектов промышленности.

Известны устройство и аэрационный способ очистки подземных вод от железа, находящегося в воде, формы бикарбоната закиси железа, заключающийся в том, что в подлежащую обезжелезиванию воду вводят кислород в виде водовоздушной эмульсии [1]
Устройство состоит из одного или нескольких песчаных фильтров, вихревого (самовсасывающего) насоса или эжектора, бака аэратора с вентилями и смесительного узла.

Недостатком данного способа являются его техническая сложность и невозможность удалить из воды железо при содержании его до 30 мг/л и наличии в воде двуокиси углерода свыше 20 мг/л.

Известно также аэрационное устройство для очистки воды от железа, содержащее вакуумно-эжекционный аппарат с коническим сходящимся насадком и снабженным соплом Вентури, вакуумной камерой, где создается вакуум, а через окна подсасывается воздух и поступает в эжекционные камеры, эжекционные цилиндрические камеры присоединены сверху вниз с увеличением диаметров. Вакуумно-эжекционное устройство присоединено с каркасно-засыпными фильтрами [2]
Недостатками данного устройства являются технологическая сложность, высокая стоимость и затрата энергии при эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по существу является установка для обезжелезивания подземных вод, содержащая напорно-регулирующую емкость, средство для аэрации и фильтр с зернистой загрузкой.

Подземная вода, содержащая железо, подается в аэрационное устройство и попадает в напорно-регулирующую емкость, а затем поступает в медленный фильтр, который, задерживает осадок [3]
Недостатками данного установки являются технологическая сложность, высокая стоимость при использовании вакуумно-эжекционных аппаратов, а при применении разбрызгивателя невозможность удалить из воды более 10 мг/л железа упрощенным методом аэрирования.

Поставленная задача изобретения повышение эффективности очистки природных вод от соединений железа до 30 мг/л, марганца до 5 мг/л и аммония до 30 мг/л и интенсификации процесса аэрирования на лотке с целью окисления Fe²⁺, Mn²⁺ и разложении NH+4

при минимальных затратах на строительство и эксплуатацию.

Поставленная задача решается тем, что средство для аэрации выполнено в виде установленного с уклоном 20-60^oC лотка, верхний торец которого сообщен с емкостью, а нижний с корпусом фильтра, и в дне которого выполнены поперечные прорези с отогнутыми в противоположные стороны кромками.

На чертеже схематически представлена предлагаемая установка для очистки природных вод от соединений железа, марганца и аммония.

Установка содержит напорно-регулирующую емкость 1, лоток-аэратор 2, поперечные прорези (щели) 3, кромки 13 (верхняя кромка загнута вверх, а нижняя вниз), корпус для фильтрующей загрузки 4, фильтрующие загрузки 5, 6 и патрубки для очищаемой 10, очищенной 9, промывной 8 трубопровод для подачи промывной воды 12.

Установка работает следующим образом. Очищаемая вода от соединений железа, марганца и аммония самотеком (при необходимости с целью снижения высоких концентраций Fe, Mn и NH+4

чем указанных, для многократного аэрирования воды, насосом) поступает в напорно-регулирующую емкость 1 через патрубок 10 и попадает в латок-аэратор 2, где формируется быстрый сток за счет уклона. При увеличении скорости потока воды понижается давление, около прорезов создается вакуум и начинает работать как сопло Вентури, в результате чего с окружающего пространства через прорезь 3 интенсивно поступает воздух. Эжектируемый воздух равномерно перемешивается с потоком очищаемой воды, при этом достигается насыщение растворенным кислородом до концентрации 9-10,5 мк/л. Растворенный кислород, являясь окислителем, взаимодействует с железом (II) и марганцем (II), эти элементы постепенно окисляются, а конечные продукты оксид и гидроксид железа и марганца выпадают в осадок в фильтре 4. Выпавший осадок каталитически адсорбирует коллоид этих веществ и взвеси и усиливает процесс осаждения. Очищенная вода просачивается через песок 5 (кварцевый антрацит) и задерживающий слои гравия 6 поступает в дырчатую трубу 7 и через патрубок 9 поступает по назначению.

За счет кинетической энергии самого быстрого стока потока воды возникает процесс объемного зарирования воды и растворения в потоке кислорода воздуха. При зарировании на лотке выделяется Co₂, который способствует превышению pH воды, что создает благоприятные условия для окисления железа, особенно марганца, затем выпадает в осадок, а аммоний (NH+4

) разлагается в аммиак (NH+3) который улетучивается и снижается концентрация.

Предложенная установка позволяет удалить углекислый газ (Co₂), сероводород (H₂S), взвеси ПАВ (флотацией) и ее можно использовать для очистки сточных вод, рыбного хозяйства и охлаждения жидкости.

Предложенная установка по сравнению с известными обеспечивает повышение эффективности очистки природных вод (подземных) от соединений железа до 98,48% марганца -36% и выше и аммония -32,2% при низких затратах и имеет ряд преимуществ, в частности не требуется компрессорное оборудование для подачи воздуха, так как аэрация воды осуществляется за счет кинетической энергии водного потока. При использовании предложенной установки в условиях горной местности и использовании геометрического перепада для подачи воды отпадает необходимость в насосно-силовом оборудовании для создания напора.

Источники информации:
1. Авторское свидетельства СССР N 232147, кл. C 02 F 1/58, 1960.

2. Николадзе Г.И. Обезжелезивание природных и оборотных вод. -М. Стройиздат, 1978 с. 25.

Авторское свидетельство СССР N 1738760, кл. C 02 F 1/64, 1992.

Установка для очистки подземных вод содержит напорно-регулирующую емкость, фильтр с зернистой загрузкой и средство для аэрации, выполненное в виде установленного с уклоном 20-60^o лотка, верхний торец которого сообщен с емкостью, а нижний - с корпусом фильтра, и в дне которого выполнены поперечные прорези с отогнутыми в противоположные стороны кромками. 1 ил.

Установка для очистки подземных вод, содержащая напорно-регулирующую емкость, средство для аэрации и фильтр с зернистой загрузкой, отличающаяся тем, что средство для аэрации выполнено в виде установленного с уклоном 20 - 60^o лотка, верхний торец которого сообщен с емкостью, а нижний с корпусом фильтра, и в дне которого выполнены поперечные прорези с отогнутыми в противоположные стороны кромками.