УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК C02F1/52 B01D21/08 B01D36/04 

Изобретение относится к устройствам для очистки природных и сточных вод от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей.

Известна установка для очистки воды от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей, содержащая наклонный отстойник трубчатого типа с камерой хлопьеобразования, размещенной в нижней его части; фильтр с зернистой загрузкой, размещенной в верхней части отстойника; водонапорную башню, являющуюся одновременно промывным баком; трубопроводы для подачи очищаемой и отвода промывной и очищенной воды; загрузка фильтра и камеры хлопьеобразования выполнена плавающей при соотношении средних диаметров зерен загрузки камеры и фильтра от 20 40 см (1).

Недостатками известного устройства являются невысокая производительность, обусловленная кольматацией контактной среды камеры хлопьеобразования непрерывно сползающим осадком из тонкослойных элементов отстойника; существенная длительность процесса промывки и большой расход промывной воды, обусловленные необходимостью одновременной промывки фильтра, отстойника и камеры хлопьеобразования.

Известна установка для очистки воды от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей, включающая наклонный отстойник трубчатого типа, фильтр с плавающей зернистой загрузкой, контактную камеру хлопьеобразования с зернистой загрузкой, резервуар чистой промывной воды, размещенный над отстойником, трубопроводы исходной, очищенной, промывной воды и отвода осадка. При этом трубки отстойника нижними торцами примыкают к перфорированной перегородке, отделяющей камеру хлопьеобразования от отстойника, а верхней частью размещены в нижнем слое плавающей загрузки фильтра (2).

Недостатком прототипа является невысокая производительность установки, обусловленная длительностью и необходимостью проведения одновременной промывки фильтрующей загрузки, отстойника, камеры хлопьеобразования и удаления осадка, а также громоздкость и большая высота установки, связанные с размещением камеры хлопьеобразования, отстойника, фильтра и резервуара промывной воды последовательно друг за другом. В результате этого удельная производительность такой установки обычно не превышает 50 м³/м² площади отстойника и фильтра, высота установки с промывным баком достигает 8 10 м, а продолжительность промывки через каждые 8 10 час работы фильтра до 7 10 минут. При этом каждый раз при промывке загрузки фильтра приходится сбрасывать весь объем промывной воды, находящейся в блоках отстойника, камере хлопьеобразования и осадочной части (8 10 м³/м² площади установки), в канализацию без учета фактической потребности продувок отстойника и камеры хлопьеобразования. Осадок при таком режиме промывок установки не успевает достаточно уплотниться, что требует дополнительного объема осадкоприемной части установки. Недостатком прототипа является также ограниченный диапазон применения при наличии в воде растворенных органических соединений, СПАВ, пестицидов, нефтепродуктов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности и расширение диапазона применения при наличии в воде трудноочищаемых органических примесей и болезнетворных микроорганизмов. Поставленная цель достигается тем, что установка для очистки воды, включающая отстойник с тонкослойными трубчатыми элементами, фильтр с зернистой загрузкой, контактную камеру хлопьеобразования с зернистой загрузкой, резервуар для промывной воды и трубопроводы для подачи исходной и промывной и отвода чистой воды и осадка, снабжена цилиндроконическим осадкоуплотнителем, к которому подсоединен трубопровод для отвода осадка, расположенный под отстойником. Отстойник выполнен вертикальным с тонкослойными спиральными трубами и центральным вертикальным стояком для отвода отстоенной воды на фильтр, присоединенный к кольцевой дырчатой сборно-распределительной системе фильтра. Фильтр и контактная камера выполнены кольцевыми, размещены коаксиально снаружи соответственно отстойника и осадкоуплотнителя и разделены кольцевой непроницаемой перегородкой, при этом в боковых стенках отстойника и осадкоуплотнителя выполнены отверстия для прохода очищаемой воды, и резервуар для промывной воды расположен над фильтром и отстойником и отделен от последних разделительной перегородкой.

Цель достигается также тем, что загрузка фильтра выполнена плавающей, из гранул пенополистирола (пенопласта) и волокон, а разделительная перегородка над ним выполнена перфорированной, а над отстойником сплошной, в баке промывной воды размещается слой из активированного угля или ионообменных зернистых материалов, способствующих глубокому дополнительному извлечению трудноокисляемых органических соединений, и бактерицидные лампы для обеззараживания очищенной воды.

На фиг. 1 представлен продольный разрез установки для очистки воды; на фиг. 2 поперечный разрез установки на уровне размещения системы отвода отстоенной воды на фильтр и сбора промывной воды; на фиг. 3 устройство в корпусе фильтра с загрузкой, плотность которой больше плотности воды, и его соединение с отстойником и баком промывной воды.

Установка, оборудованная трубопроводом подачи исходной воды 1, содержит вертикальный спиральный трубчатый тонкослойный отстойник 2, в нижней части которого размещен осадкоуплотнитель 3, а внутри тонкослойные элементы 4, и вертикальный стояк 5, нижним торцом присоединенный к крестовидно-кольцевой системе 6 для распределения исходной и сбора промывной воды после фильтра, (фиг. 2) контактную камеру хлопьеобразования 7 с плавающей зернистой загрузкой 8 и размещенной над ней глухой перегородкой 9, отделяющей камеру хлопьеобразования 7 от фильтра 11 с плавающей загрузкой 12. Фильтр 11 и камера хлопьеобразования 7 выполнены кольцевыми, соосными отстойнику 2, причем камера хлопьеобразования 7 примыкает внутренней боковой поверхностью к внешней боковой поверхности отстойника 2. Камера хлопьеобразования 7 в верхней части под непроницаемой перегородкой 9 оборудована кольцевой распределительной дырчатой системой для распределения исходной и промывной воды 10 и соединена с отстойником 2 с помощью окон 13, отводящих сформированные хлопья взвеси и воду и оборудованных струенаправляющими козырьками 14. Нижняя часть камеры хлопьеобразования 7 соединена с осадкоуплотнителем 3 отстойника 2 через кольцевой зазор 30. Верхняя часть фильтра 11 соединена через решетку 15 с баком промывной воды 16, из которого очищенная вода по трубопроводу 19 поступает потребителю. Установка по высоте оборудована необходимыми монтажными и смотровыми люками 20.

В случае необходимости более глубокой очистки воды от трудноокисляемых органических примесей в баке чистой промывной воды дополнительно размещен слой 17 из сорбционного или ионообменного зернистого материала. Загрузка фильтра может быть выполнена как однородно плавающей, например из гранул пенополистирола, так и комбинированной из смеси гранул пенополистирола и гранул дробленого пенопласта волокнистых нитей 21 ( фиг. 3).

При дефиците плавающей загрузки установка может быть загружена зернистым материалом 22 с плотностью больше плотности воды (фиг. 3). В этом случае фильтр оборудован дополнительными трубопроводом чистой воды 23, соединенным с баком промывной воды 16, а по периметру верхней части отстойника размещены перепускные окна 24. Стояк 5 в этом варианте является монтажным и заглушен с двух концов. Для осуществления одновременно с очисткой обеззараживания воды в баке промывной воды смонтированы дополнительно бактерицидные лампы 18 (фиг. 1).

На трубопроводе 1 установлена задвижка 25, а на трубопроводе 26 - задвижка 27, с помощью которых осуществляют промывку фильтрующей загрузки 12. На трубопроводе 28 установлена задвижка 29 для продувки тонкослойных элементов отстойника 2, промывки камеры хлопьеобразования 7 и удаления осадка.

Установка работает следующим образом.

Исходная вода, смешанная с соответствующими реагентами, подается по трубопроводу 1 в камеру хлопьеобразования 7, где благодаря наличию контактной зернистой среды 8 происходит флокуляция и образование хлопьевидной взвеси. Затем вода через окна 13 поступает в отстойник 2. Благодаря наличию струенаправлящих козырьков 14 наиболее крупные хлопья осаждаются в тонкослойных элементах 4 отстойника 2, в котором происходит предварительное осветление воды. Затем вода по центральному стояку 5 и системе 6 поступает в фильтр 11. Пройдя вторую стадию очистки на зернистой плавающей загрузке, осветленная вода поступает в бак промывной воды 16, откуда по трубопроводу 19 подается потребителям. Для удаления накопившихся в фильтрующей загрузке 12 загрязнений закрывают задвижку 25 на трубопроводе 1, прекращают подачу воды на установку и открывают задвижку 27 на трубопроводе 26 отвода промывной воды из фильтра. Продувка тонкослойных элементов отстойника 2, камеры хлопьеобразования 7 и удаление осадка из осадкоуплотнителя 3 осуществляется при открытых задвижках 25 на трубе 1 и 29 на трубе 28. При использовании в качестве загрузки фильтра материала с плотностью больше плотности воды (фиг. 3) промывка фильтра осуществляется одновременно с продувкой тонкослойного отстойника при закрытой задвижке 25 на трубопроводе и открытой задвижке 27 на трубопроводе 26 объемом воды, накопленном в баке 16.

Благодаря такому совместному размещению отдельных блоков в установке создается наиболее благоприятный режим хлопьеобразования, осаждения взвеси, накопления и уплотнения осадка в осадкоуплотнителе. При этом снижается удельная нагрузка по взвешенным веществам на отстойник, а следовательно, и фильтр, что способствует увеличению удельной производительности установки в 1,2 -1,3 раза по сравнению с известным способом. Возможность раздельной и только по мере необходимости промывки отдельных блоков позволяет сократить время промывки фильтра до 4 мин, а продувки отстойника, камеры хлопьеобразования и удаления осадка до 2 3 мин. При этом сокращается непроизводительный удельный сброс воды из установки на 15 м³/м² в сутки. Общая высота установки сокращается по сравнению с прототипом на 3 4 м. Возможность размещения в промывном баке слоя сорбционной или ионообменной загрузки, на который вода поступает после очисти в отстойнике и фильтре, позволяет повысить степень очистки от органических веществ, пестицидов, нефтепродуктов, СПАВ на ≈25 30% по сравнению с прототипом.

Дополнительным преимуществом предлагаемой конструкции установки является возможность реализации в баке промывной воды процесса обеззараживания воды с помощью бактерицидных ламп, после чего вода может подаваться непосредственно потребителям для питьевых целей.

Использование: для очистки природных и сточных вод от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей. Сущность изобретения: установка для очистки воды /варианты/ содержит контактную камеру хлопьеобразования с плавающей загрузкой, вертикальный отстойник с тонкослойными трубчатыми элементами, фильтр с зернистой загрузкой, резервуар для промывной воды, расположенный в верхней части корпуса и снабженный сорбционным или ионообменным материалом и бактерицидными лампами обеззараживания, трубопроводы для подачи исходной воды и отвода промывной воды, чистой воды и осадка. В одном случае загрузка фильтра выполнена в виде пенополистерола и волокон, а в другом -из материала, плотность которого больше плотности воды. 0очищенная вода, смешанная с соответствующими реагентами, подается по трубопроводу в камеру хлопьеобразования, а затем в тонкослойный отстойник. Крупные хлопья коагулированной взвеси осаждаются в осадкоуплотнителе, а более легкие осаждаются в тонкослойных элементах отстойника, в котором происходит предварительное осветление воды. Затем вода по центральному стояку поступает в фильтр. Пройдя вторую стадию очистки на зернистой плавающей загрузке, осветленная вода поступает в бак промывной воды, откуда по трубопроводу 1 подается потребителям. Для удаления накопившихся в фильтрующей загрузке загрязнений закрывают задвижку на подающем трубопроводе, прекращают подачу воды на установку и открывают задвижку на трубопроводе отвода промывной воды из фильтра. Продувка тонкослойных элементов отстойника и удаление осадка из него осуществляется при закрытой задвижке на подающем трубопроводе 1 и открытой задвижке на трубе отвода осадка. 2 с.п. ф-лы, з ил.

1. Установка для очистки воды, включающая контактную камеру хлопьеобразования с плавающей загрузкой, отстойник с тонкослойными трубчатыми элементами, фильтр с зернистой плавающей загрузкой в виде пенополистирола, резервуар для промывной воды, трубопроводы для подачи исходной воды и отвода промывной воды, чистой воды и осадка, отличающаяся тем, что она снабжена расположенным под отстойником цилиндроконическим осадкоуплотнителем, к которому присоединен трубопровод для отвода осадка, отстойник выполнен вертикальным и снабжен центральным вертикальным стояком, а трубчатые элементы спиральными, фильтр снабжен дополнительной загрузкой в виде волокон и сборно-распределительной системой, соединенной с нижней частью вертикального стояка, фильтр и контактная камера выполнены кольцевыми, размещены друг над другом коаксиально снаружи соответственно отстойника и осадкоуплотнителя и разделены кольцевой непроницаемой перегородкой, при этом в стенке осадкоуплотнителя выполнены отверстия для прохода очищаемой воды, резервуар для промывной воды расположен в верхней части корпуса, отделен от фильтра перфорированной перегородкой, а от отстойника сплошной и снабжен сорбционным или ионообменным материалом и бактерицидными лампами обеззараживания. 2. Установка для очистки воды, включающая контактную камеру хлопьеобразования с плавающей загрузкой, отстойник с тонкослойными трубчатыми элементами, фильтр с зернистой загрузкой, резервуар для промывной воды, трубопроводы для подачи исходной воды и отвода чистой воды и осадка, отличающаяся тем, что она снабжена расположенным под отстойником цилиндроконическим осадкоуплотнителем, к которому присоединен трубопровод для отвода осадка, отстойник выполнен вертикальным с перепускными окнами в верхней части и снабжен центральным вертикальным стояком, а трубчатые элементы - спиральными, фильтр снабжен сборно-распределительной системой, соединенной трубопроводом с резервуаром для промывной воды, загрузка фильтра выполнена из материала, плотность которого больше плотности воды, фильтр и контактная камера выполнены кольцевыми и размещены друг над другом коаксиально снаружи соответственно отстойника и осадкоуплотнителя и разделены кольцевой непроницаемой перегородкой, при этом в стенке осадкоуплотнителя выполнены отверстия для прохода очищаемой воды, резервуар для промывной воды расположен в верхней части корпуса, отделен от фильтра и отстойника сплошной разделительной перегородкой и снабжен сорбционным или ионообменным материалом и бактерицидными лампами обеззараживания.