ПЛАВАЮЩИЙ ВОДОЗАБОР Российский патент 1997 года по МПК C02F1/00 C02F1/24 C02F1/20 

Изобретение относится к водному хозяйству и может быть использовано для забора и очистки хозяйственной и технической вода.

Известно водозаборное устройство, включающее насосную станцию, установленную на барже или понтоне [1, с. 179. рис. 4.23]
Недостатком известного устройства является то, что вода, забираемая насосной станцией из открытого водоисточника, подается потребителю без очистки. Это приводит к значительным затратам, связанным с очисткой воды и утилизацией осадка и других веществ на стационарных береговых очистных сооружениях.

Известен плавающий водозабор фильтрующего типа, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус, емкость для сбора осветленной воды, фильтр с устройством для подвода воды в водозабор, водослив и узел для удаления осадка, включающий насос, перфорированные вертикальные трубы, активное и пассивное сопла [2]
Недостатком известного плавающего водозабора является то, что вода, поступающая от него потребителю, низкого качества. Это приводит к значительным материальным затратам, связанным с дополнительной очисткой воды. В частности, известный плавающий водозабор фильтрующего типа не уничтожает запахи воды.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении качества воды, поступающей от плавающего водозабора потребителю, упрощении эксплуатации водозабора и снижении эксплуатационных расходов.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем, плавающий водозабор снабжен устройством для флотационной обработки воды, блоком дезодоратора, датчиками уровня воды на водосливе и в фильтре, блоком управления, причем устройство для флотационной обработки воды трубопроводом соединено с фильтром, а блок дезодоратора размещен в слое фильтровой загрузки на высоте h₁, определяемой выражением:

где h₁ высота слоя фильтрующей загрузки под блоком дезадоратора, м;
Q производительность водозабора, м³/ч;
c концентрация взвесей в воде, г/м³;
τ продолжительность времени фильтроцикла, ч;
k_д коэффициент динамической стабильности дезодоратора (определяется опытным путем: k_d 0,7 0,9);
S площадь фильтрации, м²;
G удельная грязеемкость блока дезадоратора, г/м³.

Как показали опыты, при Q 10 м³/ч, c 100 г/м³, t 8 ч, k_d 0,7, S 1 м² и G 10000 г/м³, h₁ 0.56 м.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что оно содержит новые блоки со своими связями, позволяющими повысить качество подаваемой потребителю воды, упростить эксплуатацию плавающего водозабора и снизить эксплуатационные расходы, связанные с очисткой воды и утилизацией осадка.

На фиг. 1 показан схематично общий вид плавающего водозабора; на фиг. 2
сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 алгоритм управления работой плавающего водозабора в автоматическом режиме.

Плавающий водозабор содержит корпус 1, погружной насос 2 с ограждением 3, трубопровод 4, задвижку 5, эжектор 6, задвижки 7 и 8, установленные на двух входах в приемную камеру эжектора 6, трубопровод 9, задвижку 10, сатуратор 11, задвижку 12, трубопровод 13, флотатор 17, включающий в себя перфорированный снизу трубопровод 14, отражатель 15 и наклонную стенку 16, лоток для отвода пены 18, трубопроводы 19 и 20, задвижку 21, трубопровод 22, задвижку 23, отделение фильтра 24, трубопровод 25, задвижку 26, емкость 27 для сбора очищенной воды, трубопровод 28, задвижку 29, насос 30, трубопровод 31, задвижку 32, трубопровод 33, задвижку 34, трубы 35 с перфорацией 36. Отделение фильтра содержит трапециедальный водослив 37, несущие сетки 38, между которыми располагается фильтрующая загрузка из гранул с плотностью, меньше плотности воды. Между несущими сетками 38, ограничивающими перемещение фильтрующей загрузки высотой h₁ и h₂, расположен блок дезодоратора 39, представляющий собой фильтрующую адсорбционную загрузку высотой h. Для периодической замены блока дезодоратора 39 предусмотрен люк с крышкой 40. Контроль за уровнем воды на водосливе осуществляется с помощью датчика 41, а за уровнем воды в фильтре с помощью датчика 42. Датчики уровней воды 41 и 42, а также задвижки с электроприводом и блокировкой крайних положений 7, 8, 10, 21, 23, 26, 32 и 34 линиями связи соединены с блоком управления 43. Блок управления 43 обеспечивает работу плавающего водозабора в следующих режимах: "Работа с удалением пены", "Промывка фильтра", "Замена дезодоратора". Плавающий водозабор размещен в открытом водоисточнике 44.

Плавающий водозабор работает следующим образом.

При включении питания блок управления 43 устанавливает плавающий водозабор в режим "Работа с удалением пены". При этом включается погружной насос 2, задвижки 7, 10, 23, 26 и 32 открываются, а задвижки 8, 21 и 34 закрываются. Вручную открываются задвижки 5, 12 и 29. Вода из открытого водоисточника насосом 2 подается по трубопроводу 4 в эжектор 6, а по трубопроводу 4 в эжектор 6. а по трубопроводу 22 в реакционную зону флотатора 17. Через открытую задвижку 7 эжектор 6 подсасывает воздух из атмосферы, смешивает его с водой и образовавшую водовоздушную смесь по трубопроводу 9 нагнетает в сатуратор 11, в котором происходит растворение воздуха в воде под действием давления. Из сатуратора 11 перенасыщенный водовоздушный раствор по трубопроводу 13 поступает в перфорированный снизу трубопровод 14, а из него с большой скоростью выходит, соударяется с отражателем 15 и, изменив направление, равномерно распределяется в реакционной зоне флотатора 17. Попадая в зону меньшего давления, из насыщенной воздухом воды выделяются мельчайшие его пузырьки, необходимые для флотации мелкой взвеси, находящейся в исходной неочищенной воде. Эта взвесь вместе с пузырьками воздуха в виде пены поднимается на поверхность и сверху над наклонной стенкой 16 поступает во флоторазделитель, где происходит окончательное отделение предварительно очищенной воды от воздуха со взвесью. Очищенная таким образом вода через задвижку 26 по трубопроводу поступает снизу в отделение фильтра 24 и последовательно проходит через фильтрующую загрузку высотой h₁, блок дезодоратора 39 высотой h и вновь через фильтрующую загрузку высотой h₂, а затем через трапециедальный водослив 37 сливается в емкость 27 для сбора очищенной воды. Из этой емкости 27 вода по трубопроводу 28 через открытую задвижку 29 поступает к насосу 30, которым по трубопроводу 31 подается потребителю. Таким образом, во флотаторе 17 происходит очистка исходной воды от взвеси, ее частичная дезодорация и полный или частичный переход двухвалентного железа, находящегося в исходной неочищенной воде, в трехвалентное. Дальнейшее прохождение воды через отделение фильтра 24 позволяет задерживать в фильтрующей загрузке высотой h₁ оставшуюся в воде мелкую взвесь, оксиды трехвалентного железа, провести полную дезодорацию воды в блоке дезодоратора 39, а затем задерживать в фильтрующей загрузке высотой h₂ как продукты естественного загрязнения, так и продукты возможного механического разрушения самой фильтрующей адсорбционной загрузки блока дезодоратора 39.

Для периодического удаления пены из флотатора 17 блок управления 43 с заданной периодичностью закрывает на заданное время задвижку 26. При этом уровень воды во флотаторе 17 поднимается и часть воды вместе с пеной по лотку 18 удаляется из флотатора 17 в открытый водоисточник 44. Отвод пены производится в сторону от забора воды погружным насосом 2. После удаления пены из флотатора 17 задвижка 26 вновь открывается.

По мере работы фильтр засоряется. Это приводит к снижению уровня воды над вершиной трапецеидального водослива 37. При снижении уровня воды до заданной величины блок управления 43 по сигналу с датчика уровня 41 переводит плавающий водозабор в режим "Промывка фильтра" (блок управления 43 реагирует только на положение уровня воды относительно заданного значения). При этом задвижки 8, 21 и 34 открываются, а задвижки 7, 10, 23, 26 и 32 закрываются. Эжектор 6 по трубопроводу 19 всасывает воду из нижней части отделения фильтра 24 и по трубопроводу 20 подает ее в открытый водоисточник 44. Насос 30 по трубопроводу 33 подает чистую воду в трубы 35 с перфорацией 36. Чистая вода в виде отдельных струй интенсивно перемешивают гранулы фильтрующей и адсорбционной загрузок, освобождая из от загрязнений. Загрязнения вместе с водой откачиваются эжектором 6. По истечении заданного времени промывки фильтра блок управления 43 переводит плавающий водозабор в режим "Работа с удалением пены" и процесс подготовки и подачи воды потребителю продолжается.

При замене блока дезодоратора 39 ручным воздействием на блок управления 43 плавающий водозабор переводится в режим "Замена дезодоратора". При этом задвижки 8, 21 и 34 открываются, а задвижки 7, 10, 23, 26 и 32 закрываются. При таком положении задвижек вначале производится промывка фильтра, а затем в конце промывки через заданный промежуток времени задвижка 34 закрывается. Из отделения фильтра 24 с помощью эжектора 6 откачивается вода. При снижении уровня воды в отделении фильтра 24 до величины H блок управления 43 по сигналу с датчика уровня 42 сигнализирует о разрешении замены блока дезодоратора 39. Крышку 40 снимают, через люк (не показан) производят замену блока дезодоратора 39, закрывают крышку люка и ручным воздействием на блок управления 43 вновь переводят плавающий водозабор в режим "Работа с удалением пены".

Из вышеизложенного следует, что предлагаемый плавающий водозабор позволяет производить очистку воды не только от взвесей и химических веществ, но и обеспечивает проведение обезжелезивания, частичного умягчения и дезодорации воды. Это повышает качество воды, подаваемой потребителю, и снижает эксплуатационные затраты, связанные с очисткой воды и утилизацией осадка.

Использование: для забора и очистки хозяйственной и технической воды. Сущность изобретения: плавающий водозабор снабжен устройством для флотационной обработки воды, блоком дезадоратора, датчиками уровня воды на водосливе и в фильтре, блоком управления, причем устройство для флотационной обработки трубопроводом соединено с фильтром, а блок дезадоратора размещен в слое фильтрующей загрузки на высоте h₁, определяемой выражением:
где h₁- высота слоя фильтрующей загрузки под блоком дезадоратора, м;
Q - производительность водозабора, м³/ч;
c - концентрация взвесей в воде, г/м³;
τ - продолжительность времени фильтроцикла, ч;
k_j - коэффициент динамической стабильности дезодоратора (определяется опытным путем: k_j = 0,7 ... 0,9);
S - площадь фильтрации, м²;
G - удельная грязеемкость блока дезадоратора, г/м³. Плавающий водозабор позволяет производить очистку воды не только от взвесей и химических веществ, но и обеспечивает проведение обезжелезивания, частичного умягчения и дезодорации воды. Это повышает качество воды, подаваемой потребителю, снижает эксплуатационные затраты, связанные с очисткой воды и утилизацией осадка. 4 ил.

Плавающий водозабор, содержащий корпус, фильтр, водослив, емкость для сбора осветленной воды и узел для удаления осадка из фильтра, отличающийся тем, что он снабжен устройством для флотационной обработки воды, блоком дезодоратора, датчиками уровня воды на водосливе и в фильтре, блоком управления, причем устройство для флотационной обработки воды трубопроводом соединено с фильтром, а блок дезодоратора размещен в слое фильтрующей загрузки на высоте h₁, определяемой выражением

где h₁ высота слоя фильтрующей загрузки под блоком дезодоратора, м;
Q производительность водозабора, м³/ч;
c концентрация взвесей в воде, г/м³;
τ- продолжительность времени фильтроцикла, ч;
K_д- коэффициент динамической стабильности дезодоратора (определяется опытным путем: K_д 0,7 0,9);
S площадь фильтрации, м²;
G удельная грязеемкость блока дезодоратора, г/м³.