УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК B01D21/00 

Изобретение относится к устройствам для очистки сточных вод при разработке россыпных месторождений и может быть использовано на горнодобывающих предприятиях с оборотным водоснабжением и очисткой промышленных стоков.

Известно устройство для очистки промышленных стоков, включающее ограждающую дамбу, отстойник и водосбросные трубы (Зубченко Г.В. Сулин Г.А. Рациональное использование водноземельных ресурсов при разработке россыпей. - М. Недра, 1980, с. 84)7
Известное устройство имеет недостаточную эффективность очистки сточных вод от тонкодисперсных взвешенных частиц, химических соединений тяжелых металлов, в том числе ртути, содержание которой при разработке техногенных россыпных месторождений может превышать предельно допустимые концентрации, и от нефтепродуктов, поэтому недоочищенные сточные воды сливаются через водосбросные трубы в природные водотоки.

Изобретение повышает эффективность очистки жидкости от твердых взвешенных частиц, соединений тяжелых металлов и ртути, а также от нефтепродуктов при сохранении высокой производительности водослива.

Устройство для очистки сточных вод, содержащее отстойник, ограждающую дамбу и водосбросную трубу, отличается тем, что водосбросная труба снабжена съемными водозаборным и сливным патрубками, водозаборный патрубок размещен в отстойнике, а сливной патрубок на низовом откосе дамбы, причем торец сливного патрубка расположен ниже приемной поверхности водозаборного патрубка. Водосбросная труба с патрубками заполнена геотекстильным фильтровальным материалом.

Другим отличием устройства является то, что фильтровальный материал выполнен из иглопробивного нетканого материала объемной плотностью 100 150 кг/м³, имеющего однородную мелкопористую структуру синтетических волокон и размеры пор 50 75 мкм, в которых происходит осаждение твердых частиц, химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов.

Водозаборный патрубок выполнен съемным в виде перфорированного усеченного конуса, имеющего сферическое основание.

Устройство отличается также тем, что оно снабжено излучателями ультразвуковых колебаний, расположенными на внутренней и наружной поверхностях сферического основании и на внутренней боковой поверхности конусного водозаборного патрубка.

Расположение торца сливного патрубка ниже приемной поверхности водозаборного патрубка обеспечивает движение жидкости при напорном, безнапорном и капиллярно-сифонном фильтровании. Съемные патрубки позволяют быстро заменить загрязненный геотекстильный фильтровальный материал.

Заполнение водосбросной трубы и съемных патрубков геотекстильным фильтровальным материалом позволяет очищать сточные воды от мельчайших взвешенных частиц, химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов за счет мелкопористой структуры геотекстильного фильтровального материала и его высокой адсорбционной способности.

Использование геотекстильного фильтровального материала объемной плотностью менее 100 кг/м³ нецелесообразно, так как снижает эффективность очистки сточных вод в результате увеличения размеров пор. Изготовление нетканых материалов объемной плотностью более 150 кг/м³ ограничено техническими возможностями.

Перфорированные отверстия, конусная форма и сферическая поверхность основания съемного водозаборного патрубка обеспечивают высокую производительность устройства за счет увеличения приемной площади водозаборного патрубка и защиту устройства от засорения крупными плавающими предметами.

Ультразвуковые излучатели, расположенные на внутренней боковой поверхности конусного водозаборного патрубка, благодаря создаваемым внутри патрубка ультразвуковым колебаниям, повышают эффективность очистки сточных вод от твердых взвешенных частиц, сдерживая их движение с потоком жидкости колебательными перемещениями в направлениях, перпендикулярных и обратных направлению потока жидкости.

Ультразвуковые излучатели, расположенные на внутренней сферической поверхности нижнего основания водозаборного патрубка, повышают произоводительность геотекстильного фильтра при капиллярно-сифонном фильтровании за счет многократного увеличения скорости и высоты подъема жидкости в капиллярных геотекстильного фильтровального материала, благодаря действию ультразвукового капиллярного эффекта (Коновалов Е.Г. Германович И.Н. Ультразвуковой капиллярный эффект/Доклады АН БССР, 1962) Том VI, N 8).

Кроме того снаружи водозаборного патрубка мелкие взвешенные частицы более интенсивно осаждаются на дно отстойника за счет коагуляции под воздействием ультразвуковых колебаний от излучателей, расположенных на наружной поверхности сферического основания водозаборного патрубка.

На фиг. 1 показано устройство для очистки сточных вод, разрез; на фиг. 2 показан узел водозаборного патрубка, разрез.

Устройство содержит отстойник загрязненных сточных вод 1, ограждающую дамбу 2 с верховым 3 и низовым 4 откосами и водосбросную трубу 5 с присоединенным к ней съемным конусным водозаборным патрубком 6, снабженным сферическим основанием 7, и съемным сливным патрубком 8, выведенным на нижний откос 4 ограждающей дамбы 2. Боковая поверхность конусного водозаборного патрубка 6 и сферическое основание 7 перфорированы. Внутренние полости водосбросной трубы 5 и патрубков 6 и 8 заполнены геотекстильным фильтровальным материалом 9, например, типа Дорнит. Генератор ультразвуковых колебаний 10 установлен на гребне дамбы 2, а излучатели колебаний 11 на сферической наружной и внутренней поверхностях основания 7 и боковой внутренней поверхности водозаборного патрубка 6. Генератор 10 и излучатели 11 ультразвуковых колебаний соединены электрическим кабелем 12.

Устройство работает следующим образом.

При высоком уровне воды в отстойнике 1, превышающем уровень водосбросной трубы 5, загрязненные сточные воды под напором поступают через перфорированные отверстия боковой поверхности и основания 7 в водозаборный патрубок 6, где в порах геотекстильного фильтровального материала происходит осаждение твердых взвешенных частиц размерами преимущественно более 0,75 мкм, а также адсорбция химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов. Большая часть взвешенных частиц размером 50.75 мкм адсорбируется в порах фильтровального материала, размещенного в водосбросной трубе 5 и сливном патрубке 8. При расположении уровня воды в отстойнике 1 на уровне водосбросной трубы 5 происходит безнапорное фильтрование жидкости и адсорбция в порах геотекстильного фильтровального материала взвешенных частиц размером более 50 мкм. В связи со снижением скорости фильтрации и понижением производительности фильтра усиливается адсорбция химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов, в результате чего эффективность очистки сточных вод повышается. Наиболее высокая эффективность очистки сточных вод от загрязняющих веществ достигается при понижении уровня воды в отстойнике 1 ниже водосбросной трубы при работе устройства в капиллярно-сифонном режиме фильтрования, так как при этом, в связи с существенным снижением скорости фильтрования в порах геотекстильного фильтровального материала адсорбируются мельчайшие взвешенные частицы размером менее 50 мкм, более полно улавливаются химические соединения тяжелых металлов и нефтепродукты, сконцентрированные в приповерхностном слое сточных вод в отстойнике 1.

Ультразвуковые излучатели 11 на боковой внутренней поверхности водозаборного патрубка 6 включают от генератора 10 через электрический кабель 12 при напорном и безнапорном режимах фильтрования и отключают при капиллярно-сифонном режимах фильтрования жидкости. Конусная форма боковой поверхности водозаборного патрубка 6 создает общее направление ультразвуковых колебаний вниз и к центру водозаборного патрубка 6, что предотвращает поступление взвешенных частиц из водозаборного патрубка 6 в водосбросную трубу 5 и сливной патрубок 8 и тем самым существенно повышает эффективность очистки сточных вод. Ультразвуковые излучатели 11 на внутренней поверхности сферического основания 7 включают преимущественно в режиме капиллярно-сифонного фильтрования. Эти излучатели придают направленные вдоль капилляров высокочастотные ультразвуковые колебания частотой 20,0.25,0 кГц, в результате чего жидкость поднимается на большую, чем при воздействии собственно капиллярных сил, высоту с многократно превышающей скоростью поднятия. Под действием ультразвукового капиллярного эффекта возрастает скорость фильтрации очищенных сточных вод и производительность устройства в целом. Ультразвуковые излучатели 11 на наружной сферической поверхности основания 7 работают постоянно и обеспечивают интенсивное осаждение тонкодисперсных взвешенных частиц в отстойнике 1 за счет коагуляции под действием ультразвуковых колебаний. Мощность генератора 10 и количество излучателей 11 назначаются из расчета обеспечения интенсивности ультразвуковых колебаний 1.2 Вт на один см² площади боковой и сферической поверхностей водозаборного патрубка 6.

Очищенная вода поступает из сливного патрубка 8 в руслоотводную канаву 13. Устройство автоматически регулирует уровень воды в отстойнике 1, работая в трех возможных режимах напорном, безнапорном и капиллярно-сифонном. Замену загрязненного геотекстильного фильтровального материала 9 производят при снижении производительности фильтрования в 2,0.2,5 раза, для чего водозаборный и сливной патрубки отсоединяют от водосбросной трубы 5.

Устройство для очистки сточных вод обеспечивает высокую степень очистки загрязненных промышленных стоков от тонких взвешенных частиц, химических соединений тяжелых металлов, в том числе ртути, и плавающих на поверхности воды нефтепродуктов.

Использование: для очистки сточных вод от тонкодисперсных взвешенных частиц, химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов на горнодобывающих предприятиях, разрабатывающих россыпные месторождения с оборотным водоснабжением. Сущность изобретения: устройство содержит отстойник, ограждающую дамбу и водосбросную трубу, снабженную съемными водозаборным и сливным патрубками, заполненными геотекстильным фильтровальным материалом. Водозаборный патрубок выполнен в виде перфорированного усеченного конуса, имеющего сферическое основание, с размещенными на их поверхностях излучателей ультразвуковых колебаний. Предлагаемое устройство обеспечивает осаждение взвешенных частиц более 50 мкм и нефтепродуктов в порах геотекстильного фильтровального материала объемной плотностью 100 - 150 кг/м³ при напорном и безнапорном режимах фильтрования и менее 50 мкм при капиллярносифонном фильтровании. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки сточных вод от загрязняющих веществ, содержащее отстойник, ограждающую дамбу и водосбросную трубу, отличающееся тем, что водосбросная труба снабжена съемными водозаборным и сливным патрубками, водозаборный патрубок размещен в отстойнике, а сливной патрубок на низовом откосе ограждающей дамбы, причем торец сливного патрубка расположен ниже приемной поверхности водозаборного патрубка, при этом водосбросная труба с патрубками заполнена геотекстильным фильтровальным материалом. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве геотекстильного фильтровального материала используют иглопробивные нетканые материалы из синтетических волокон объемной плотностью 100 150 кг/м³. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что водозаборный патрубок выполнен в виде перфорированного усеченного конуса, имеющего сферическое основание. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что устройство снабжено излучателями ультразвуковых колебаний, расположенными на внутренней и наружной поверхностях сферического основания и на внутренней боковой поверхности водозаборного патрубка.