УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1998 года по МПК B01D36/00 C02F9/00 

Изобретение относится к области очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, масел, красок, детергентов и может быть использовано на предприятиях машиностроительного комплекса.

Известно устройство для локальной очистки промышленных сточных вод от тяжелых металлов типа ЛОК [1] Устройство предназначено для электрохимической обработки стоков, содержащих тяжелые металлы. Недостатком известного устройства является отсутствие в его составе блоков по доочистке обработанной жидкости до требований, предъявляемых к сбросам в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Наиболее близким техническим решением является конструкция блочно-модульного водоочистного комплекса "Элион", содержащего электрореактор, флотатор-осветлитель, флокулятор-фильтр, гидроробот, сатуратор, вакуумное устройство и сушилку пены [2] Недостатки известной конструкции заключаются в выделении загрязняющих веществ в виде пены вследствие использования метода электрофлотации, необходимости использования вследствие этого сатуратора, устройств для сбора и сушки пены, использовании тепловой энергии для сушки, сложности регенерации и восстановления проницаемости флокулятор-фильтра, отсутствие системы обезвоживания шлама из флокулятор-фильтра. Безнапорный режим движения обработанной в электрореакторе жидкости в дальнейшей системе очистки ограничивает производительность комплекса при фиксированных геометрических размерах.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик устройства для очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, масел, красок, детергентов и степени очистки сточных вод.

Указанная цель достигается тем, что устройство для очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, масел, красок, детергентов работает в режиме электрокоагуляции, имеет в своем составе фильтр переменной проницаемости для очистки обработанной в электрореакторе жидкости от скоагулированных загрязнителей, страховочный фильтр сорбционной доочистки жидкости, а обезвоживание и уплотнение образующегося шлама производится сжатым газом под давлением, превышающим давление, развиваемое насосом подачи обработанных стоков в системы фильтрации и обезвоживания. Для повышения производительности устройства при фиксированных геометрических размерах используется напорный режим фильтрации отработанной в реакторе жидкости через фильтры механической и сорбционной очистки, а внутренний диаметр корпуса страховочного фильтра сорбционной доочистки определяется по формуле:

где D_к внутренний диаметр страховочного сорбционного фильтра, м;
D_ч диаметр частиц сорбента сорбционного фильтра, м;
Q производительность устройства для очистки сточных вод, м³/с;
ν кинематический коэффициент вязкости фильтруемой жидкости, м²/с;
r_т, ρ_ж соответственно плотность материала частиц сорбента и фильтруемой жидкости, кг/м³;
g ускорение свободного падения, м/с².

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа применением напорного режима движения жидкости для очистки от механических и коллоидных загрязнителей и дальнейшей доочисткой ее при движении через страховочный сорбционный фильтр, заполненный зернистым материалом, причем внутренний диаметр этого фильтра определяется по формуле (1), а обезвоживание выделенных в виде шлама загрязнителей производится в блоке, снабженном патронными фильтрами, расположенными вертикально друг над другом, путем подачи сжатого газа под давлением, превышающим давление насоса для подачи жидкости в систему очистки и обезвоживания.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежом, где показана принципиальная схема устройства.

Установка содержит накопитель сточных вод 1 с насосом подачи стоков 2 и запорным устройством 3 для регулирования подачи сточных вод в электрореактор 4, снабженный комплектом электродов 5. Напряжение постоянного тока на электроды подается от выпрямителя 6, снабженного линией сброса воды охлаждения 7 с запорным устройством 8 в систему оборотного водоснабжения 9. Электрореактор сообщается с блоком 10 коагуляции осадка из обработанных стоков, имеющим ускорители потока жидкости 11 и 12. Блок 10 через запорные устройства 13 и 14 связан с насосом 15 обеспечения режимов работы установки. Насос через трубопровод с запорным устройством 16 связан с фильтром 17 очистки жидкости от механических взвесей, размещенным в корпусе 18. Фильтр снабжен манометрами контроля давления жидкости на входе 19 и выходе 20 и соединен через трубопровод с запорным устройством 21 с линией сброса воды 7 и через запорное устройство 22 с всасывающим устройством насоса 15. Через трубопровод с запорным устройством 23 фильтр 17 сообщается с нижней полостью вертикального сорбционного страховочного фильтра 24, заполненного слоем сорбента 25 и имеющего манометры на входе 26 и выходе 27. Нижняя конусная часть фильтра 24 через трубопровод с запорным устройством 28 сообщается с всасывающим устройством насоса 15, а верхняя часть фильтра 24 через трубопровод с запорным устройством 29 с системой оборотного водоснабжения 9 и через трубопровод с запорным устройством 30 с линией сброса воды 7. Напорная магистраль насоса 15 через трубопровод с запорным устройством 31 сообщается с блоком 32 обезвоживания осадка, внутри которого вертикально расположены нижний 33 и верхний 34 фильтры очистки жидкостей от механических взвесей, аналогичные по конструкции фильтру 17. На корпусе блока 32 имеются люки 35 выгрузки обезвоженного осадка и механической очистки фильтрующей поверхности и установлен манометр 36, к верхней части корпуса через запорное устройство 37 подведен сжатый газ. Выходы нижнего фильтра через трубопроводы с манометром 38 и запорным устройством 39 и верхнего фильтра через трубопровод с манометром 40 и запорным устройством 41 соединяются в общую магистраль. Линия сброса воды 7 имеет отвод с запорным устройством 42 для подключения гибкого шланга 43 при промывке и удалении шлама 44 через трубопровод с запорным устройством 45 из электрореактора 4 и блока коагуляции осадка 10. Сброс промывной воды из блока обезвоживания производится в систему оборотного водоснабжения через трубопровод с запорным устройством 46 или в накопитель сточных вод через трубопровод с запорным устройством 47.

Установка работает следующим образом. Сточные воды при закрытых запорных устройствах 14, 21, 22, 28, 30, 31, 37, 42, 45 из отстойника 1 насосом 2 подаются в нижнюю часть электрореактора 4, на пластины 5 которого подается постоянный электрический ток напряжением 12 24 В от выпрямителя 6. При прохождении восходящего потока сточных вод между пластинами вследствие протекания электрохимических реакций окисления, восстановления, нейтрализации, коагуляции, осаждения токсичные вещества разрушаются с образованием нетоксичных, которые выводятся из стоков в осадок. Обработанные в электрореакторе сточные воды попадают в блок коагуляции 10, где происходит осаждение обеззараженных загрязнений в виде шлама 44 на конусное днище блока. Из блока 10 при открытых запорных устройствах 13, 16, 23, 29 насосом 15 очищенная от загрязнителей вода подается последовательно на фильтр 17 очистки жидкостей от механических и коллоидных примесей. Указанный элемент предлагаемого устройства выполнен в виде патронных фильтров из химстойких материалов, например из напыленного полипропилена, причем наружный патрон задерживает механические частицы максимального размера, например не менее 100 мкм, а внутренний патрон задерживает механические и коллоидные частицы с размером не менее 3 мкм. После фильтра 17 жидкость фильтруется через слой сорбента, представленного гранулированными материалами, например цеолитом или активированным углем. Режим фильтрации очищенной от механических и коллоидных частиц жидкости через сорбент страховочного фильтра обеспечивает страховочную доочистку жидкости от проскоков тяжелых металлов в растворенном виде. Для обеспечения минимальных размеров фильтра и обеспечения максимального контакта поверхности частиц сорбента с фильтрующимся потоком скорость фильтрации жидкости через сорбент должна быть не менее скорости псевдоожижения его частиц, рассчитанной по формуле:
.

Формула (2) получена решением уравнения О.М.Тодеса

где Re число Рейнольдса для скорости начала псевдоожижения зернистого материала;
Ar критерий Архимеда.

Внутренний диаметр корпуса фильтра 25 определится из условия

Пропущенная через фильтр 25 вода направляется в систему оборотного водоснабжения.

Подача шлама 44 в блок обезвоживания осадка 32 из элементов устройства производится следующим образом. При закрытых запорных устройствах 8, 13, 16, 21, 22, 28, 30, 37, 41, 47 и неработающем насосе 2 при открытом запорном устройстве 42 вода из линии 7 подается в шланг 43. При включении насоса 15 при открытых запорных устройствах 14, 31, 39, 45, 46 шлам в виде пульпы подается в блок обезвоживания, где вода отделяется от шлама на фильтре и направляется в систему оборотного водоснабжения 9. Степень загрязненности фильтра 33 определяется по перепаду давлений на манометрах 36 и 38. При полной кольматации фильтра 33, когда давление на манометре 38 будет равно нулю, запорное устройство 39 перекрывается, запорное устройство 41 открывается, и вода отделяется от шлама на фильтре 34. При полной кольматации 34, когда давление жидкости по показаниям манометра будет равно нулю, запорные устройства 14, 31, 42, 45 перекрываются, и при открытом запорном устройстве 37 при давлении, превышающем давление насоса 15, в блок обезвоживания 32 подается сжатый газ, вытесняющий жидкость из блока и уплотняющий шлам. Повышение степени уплотнения достигается попеременным закрытием запорных устройств 39 и 41. После полного удаления жидкости из блока обезвоживания 32 при открытых люках 35 производится выгрузка обезвоженного шлама и механическая очистка наружной поверхности патронных фильтров, которые при необходимости могут быть заменены на новые, а старые регенерируют промывкой в растворах кислот.

Восстановление проницаемости фильтра 17 производится путем удаления шлама с его наружной поверхности в блок обезвоживания 32 созданием избыточного давления внутри фильтра 17 подачей воды из трубопровода 7 при закрытых устройствах 8, 13, 14, 16, 22 и включенном насосе 15. В зависимости от степени загрязнения фильтра 17, контролируемой по перепаду давлений жидкости на манометрах 19 и 20, он может быть заменен на новый, а старый регенерируют промывкой в растворах кислот.

Регенерация сорбента 25 в страховочном фильтре 24 производится промывкой водой из трубопровода 7 при закрытых 8, 13, 14, 16, 21, 22, 23, 29, 46 и открытых 28, 30, 31, 39, 41, 47 запорных устройствах.

Применение электрокоагуляции, напорных режимов фильтрации очищенных в электрореакторе стоков, наличие фильтра очистки от механических и коллоидных частиц в комплексе со страховочным сорбционным фильтром, а также блока обезвоживания шлама с применением сжатого газа позволяет повысить эксплуатационные характеристики устройства и степень очистки сточных вод.

Источники информации.

1. Локальные комплексы очистки сточных вод. Проспект. НИИ "Стрела", г. Тула, 1995.

2. Оборудование и технология для очистки сточных вод машиностроительных предприятий. Альбом. ВНИИТЭМР. Москва, 1991 (прототип).

Использование: очистка сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, масел, красок, детергентов. Сущность изобретения: установка для очистки сточных вод содержит электрореактор, блок для коагуляции осадка, шлама, насос для обеспечения напорного режима движения оточных вод при доочистке от механических и коллоидных загрязнителей, страховочный сорбционный фильтр и блок для обезвоживания шлама в виде патронных фильтров, расположенных вертикально один над другим и снабженных средством для подачи в них сжатого газа под давлением, превышающим давление насоса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для очистки сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, масел, красок, детергентов, содержащая электрореактор, блок для коагуляции осадка и блок для обезвоживания шлама, отличающаяся тем, что она снабжена насосом для обеспечения напорного режима движения сточных вод при доочистке от механических и коллоидных загрязнителей и страховочным сорбционным фильтром с зернистой загрузкой, внутренний диаметр которого определен из выражения

где D_к внутренний диаметр страховочного сорбционного фильтра, м;
D_ч диаметр частиц сорбента, м;
Q производительность установки, м³/с;
ν - кинематический коэффициент вязкости фильтруемой жидкости, м²/с;
ρ_т, ρ_ж - соответственно плотность материала частиц сорбента и фильтруемой воды, кг/м³;
g ускорение свободного падения, м/с²,
при этом блок для обезвоживания шлама выполнен в виде патронных фильтров, расположенных вертикально один над другим и снабженных средством для подачи в них сжатого газа под давлением, превышающем давление насоса. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что элементы установки смонтированы на самоходной базе.