УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/64 

Изобретение относится к водоснабжения, в частности к обработке воды, ее очистке, удалением железа и марганца. Оно может быть использовано в системах промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения.

Известна установка, осуществляющая удаление железа методом упрощенной аэрации с двуступенчатым фильтрованием, состоящая из аэрационного устройства, после которого вода, обогащенная кислородом воздуха, под напором, создаваемым насосом, поступает в контактный фильтр, где происходит выделение соединений железа на зернах фильтрующей загрузки. Затем предварительно очищенная вода подается в осветлительный фильтр, в котором полностью очищается от железа и откуда по трубопроводу поступает в водонапорный бак и далее потребителю [1]
Недостатком этой установки являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с наличием дорогостоящего и металлоемкого оборудования, требующего квалифицированного обслуживающего персонала.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для обезжелезивания воды, которая состоит из водонапорной башни с трубопроводами для подачи исходной и отвода чистой воды, аэратора, емкости для аэрированной воды с присоединенной к ее нижней части вертикальной трубой, камеры хлопьеобразования, емкости для сбора осадка с трубопроводом для сброса последнего в канализацию, слоя плавающей фильтрующей загрузки, снабженного удерживающей сеткой и размещенного в верхней части ствола башни [2]
Недостатком известной установки является низкая эффективность работы, обусловленная следующими факторами: медленным течением процессов коагуляции и катализа в камере хлопьеобразования и слое взвешенного осадка; отрицательным воздействием на эти процессы пузырьков воздуха и углекислого газа, выделяющихся из воды в нижней части ствола башни и завоздушивающих фильтрующую загрузку; неполным использованием грязеемкости фильтрующей загрузки из-за размещения наиболее мелких зерен в ее нижележащих слоях и фильтрования снизу вверх; повышенным расходом промывной воды и длительностью времени промывки. Кроме того, существует опасность попадания зерен плавающей загрузки в водопроводную сеть в случае порыва удерживающей сетки.

Задачей данного технического решения является создание установки, обеспечивающей высокое качество очистки воды от примесей железа путем активизации процессов коагуляции и катализа, удлинения фильтроцикла, сокращения расхода промывной воды и времени промывки, повышения надежности работы установки.

Согласно изобретению, поставленная задача достигается тем, что установка, содержащая водонапорную башню со стволом и баком с крышей, трубопроводы для подачи исходной и отвода очищенной воды, аэратор, трубопровод для сброса осадка в канализацию, плавающие фильтрующие загрузки, оснащена контактным фильтром, размещенным в верхней части ствола башни, выполненным из крупнозернистой плавающей загрузки, удерживаемой перфорированной перегородкой и имеющим дренажную систему, осветлительным фильтром, расположенным в нижней части ствола башни, выполненным из мелкозернистой плавающей загрузки и имеющим распределеительную систему, среднюю и нижнюю дренажные системы, аэратором, размещенным под крышей бака и выполненным в виде кольцевого перфорированного насадка.

Оснащение установки контактным фильтром позволяет интенсифицировать процессы коагуляции и катализа так как мелкие частицы, состоящие из образований железа, несут небольшие электростатические заряды и значительно легче прилипают к более крупным зернам загрузки чем друг к другу, образуя при этом каталитическую пленку, состоящую из железобактерий, (обитающих в подземных водах и использующих двухвалентное железо как источник энергии для своей жизнедеятельности, окисляя при этом большое количество железистых соединений) ионов и оксидов двух и трехвалентного железа, которая адсорбирует кислород и двухвалентное железо из воды и десорбирует продукты окисления в виде трехвалентного железа. Поэтому эффект очистки воды в зернистом слое значительно выше чем в камере хлопьеобразования и в слое взвешенного осадка.

Применение средней дренажной системы исключает расширение плавающей загрузки осветлительного фильтра при фильтровании сверху вниз благодаря тому, что нижний слой плавающей загрузки, всплывая под действием силы Архимеда, удерживает загрузку в сжатом состоянии, предотвращая вымывание загрязнений при резких изменениях режимов работы, что способствует наиболее качественной очистке воды от примесей железа.

Использование перфорированной перегородки, распределительных и дренажных систем повышает надежность работы установки, так как исключает попадание зерен плавающих загрузок в водопроводную сеть.

На чертеже изображен общий вид установки.

Установка состоит из водонапорной башни со стволом 1, баком 2, имеющим крышу 3, под которой на окончании трубопровода подачи исходной воды 4, имеющего вентиль 5 и проходящего через ствол 1 и бак 2, размещен аэратор 6. В верхней части ствола 1 расположен контактный фильтр 7, отделенный от бака 2 перфорированной перегородкой 8, имеющей лаз 9. Контактный фильтр 7 в свою очередь состоит из крупнозернистой плавающей загрузки 10 и дренажной системы 11, покрытой слоем тяжелой загрузки 12 и соединенной посредством патрубка отвода осадка 13 и вентиля 14 с трубопроводом 15 для сброса осадка в канализацию.

В нижней части ствола 1 расположен осветлительный фильтр 16, отделенный от контактного фильтра 7 перегородкой 17, состоящий из мелкозернистой плавающей загрузки 18, в верхнем слое которой размещена распределительная система 19, имеющая окончанием патрубки 20, посредством которых сообщаются контактный фильтр 7 и осветлительный фильтр 16. В нижнем, поддерживающем слое плавающей мелкозернистой загрузки 18 размещена средняя дренажная система 21, состоящая из коллектора 22 и перфорированной рубашки 23, между внутренней стенкой которой и наружной стенкой коллектора 22 расположена крупнозернистая плавающая загрузка 10. Средняя дренажная система 21, соединена с трубопроводом для отвода очищенной воды 24 имеющим вентиль 25.

В нижней части осветлительного фильтра 16 расположена нижняя дренажная система 26, покрытая слоем тяжелой загрузки 12 и соединенная через вентиль 27 с трубопроводом 15 для сброса осадка в канализацию.

Установка работает следующим образом. Исходная вода из подземного источника по трубопроводу 4 поступает в аэратор 6, посредством которого рассекается на струи и разбрызгиваясь с высоты не менее 0,5 м до уровня воды в баке 2, насыщается кислородом воздуха, в количестве, достаточном для очистки от железа методом упрощенной аэрации с двухступенчатым фильтрованием. Из бака 2 воды поступает через перфорированную перегородку 8 на крупнозернистую плавающую загрузку 10 контактного фильтра 7, при фильтровании через которую на поверхности зерен образуется каталитическая пленка, состоящая из железобактерий, находящихся в подземных водах, ионов и оксидов двух и трехвалентного железа, способная активно интенсифицировать процессы окисления и выделения железа из воды, работая при этом в автокаталитическом режиме, непрерывно обновляясь как катализатор непосредственно во время работы фильтра. Вода, пройдя через крупнозернистую плавающую загрузку 10, покрытую слоем каталитической пленки, предварительно очищается от железа и по патрубкам 20 поступает в распределительную систему 19 осветлительного фильтра 16. Равномерно распределяясь по мелкозернистой плавающей загрузке 18, вода окончательно очищается от железа, собирается средней дренажной системой 21 и по трубопроводу 24 подается потребителю. При этом вентили: 5; 25 открыты, а вентили 14 и 27 закрыты.

Для промывки контактного фильтра 7 необходимо, чтобы вентили 25, 27 были закрыты, а вентиль 14 открыт. Накопившийся осадок удаляют через дренажную систему 11 контактного фильтра 7 по патрубку отвода осадка 13 и трубопроводу 15 в канализацию.

Для промывки осветлительного фильтра 16 необходимо закрыть вентили 14 и 25 и открыть вентиль 27. Промывная вода из бака 2 проходит через контактный фильтр 7, распределительную систему 19 осветлительного фильтра 16, вымывает загрязнения из мелкозернистой плавающей загрузки 18 и посредством нижней дренажной системы 26 по трубопроводу 15 вместе с грязью сбрасывается в канализацию.

Качество промывки обеспечивается благодаря возможности дренажной системы 11 контактного фильтра 7 и нижней дренажной системы 26 осветлительного фильтра 16 пропускать большие расходы воды, в результате чего плавающие загрузки 10 и 18 расширяются, что позволяет эффективно удалить накопившиеся загрязнения.

Данная установка для обезжелезивания воды обладает следующими преимуществами перед известными:
простота в изготовлении и обслуживании;
невысокая материалоемкость и трудоемкость;
отсутствие промывных насосов, воздуходувок, реагентного хозяйства;
небольшие расход промывной воды и время промывки;
применение двухступенчатой схемы фильтрования позволяет значительно интенсифицировать процессы коагуляции и катализа в фильтрующих загрузках, в результате чего возможны высокие скорость фильтрования и производительность установки;
при фильтровании сверху вниз грязеемкость загрузок используется наиболее полно, так как самые крупные зерна размещаются в их верхних слоях, а применение средней дренажной системы исключает возможность расширения мелкозернистой плавающей загрузки и прорыва осадка в водопроводную сеть при таком направлении движения воды.

отсутствие удерживающих сеток значительно повышает надежность работы установки.

Использование: для обработки воды. Установка для обезжелезивания воды содержит водонапорную башню со стволом и баком с крышей, трубопроводы для подачи исходной и отвода очищенной воды, аэратор, трубопровод для сброса осадка в канализацию, плавающие фильтрующие загрузки. Новым в установке является то, что с целью обеспечения высокого качества очистки воды от примесей железа путем активизации процессов коагуляции и катализа, увеличение скорости фильтрования воды, грязеемкости фильтра и длительности фильтроцикла, уменьшения расходов промывной воды и повышения надежности работы установки, она оснащена контактным фильтром, размещенным в верхней части ствола башни, выполненным из крупнозернистой плавающей загрузки, удерживаемой перфорированной перегородкой и имеющим дренажную систему, осветлительным фильтром, расположенным в нижней части ствола башни, выполненным из мелкозернистой плавающей загрузки и имеющим распределительную систему, среднюю и нижнюю дренажные системы, аэратором, размещенным под крышей бака и выполненным в виде перфорированного насадка. 1 ил.

Установка для обезжелезивания воды, содержащая водонапорную башню со стволом и баком, трубопроводы для подачи исходной и отвода очищенной воды, аэратор, трубопровод для сброса осадка в канализацию, осветлительный фильтр, состоящий из плавающей загрузки, отличающаяся тем, что она снабжена контактным фильтром, размещенным в верхней части ствола башни и состоящим из крупнозернистой плавающей загрузки, удерживаемой перфорированной перегородкой, и имеющим дренажную систему, осветлительный фильтр расположен в нижней части ствола башни и снабжен распределительной системой, средней и нижней дренажными системами, при этом загрузка осветлительного фильтра выполнена мелкозернистой, аэратор размещен под крыжей бака водонапорной башни и выполнен в виде перфорированного насадка.