УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДНЫХ СРЕД Российский патент 2001 года по МПК C02F9/12 C02F9/12 C02F1/30 C02F1/32 C02F1/34 C02F1/46 C02F9/12 C02F101/10 C02F101/30 

Изобретение относится к охране окружающей среды, к области очистки и обеззараживания промышленных и бытовых сточных вод, а также поверхностных водоисточников от различных по виду и характеру загрязнений, в частности к многостадийной обработке водных сред в протоке.

Проблема охраны окружающей среды, в частности водного бассейна, является одной из наиболее серьезных проблем. Сброс в водоемы недостаточно очищенных производственных и бытовых сточных вод, поверхностных стоков с территорий городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, с полей, обработанных пестицидами, и ряд других причин приводят к тому, что в воде поверхностных водоисточников наряду с примесями природного происхождения содержатся и различного рода химические загрязнения (пестициды, фенолы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов и др.). При этом жизненно важной является потребность населения в воде необходимого качества и в достаточном количестве. Широко применяемые традиционные технологии и установки для очистки и обеззараживания водных сред не всегда обеспечивают достаточно полное удаление загрязнений и соответствие очищенных вод нормам международных стандартов.

Известен способ очистки и обеззараживания водных сред (патент РФ N 2092448, C 02 F 1/50, 1997), согласно которому водные среды обрабатывают в ультразвуковой камере с последующими ультрафиолетовым обеззараживанием и фильтрованием. Подобранные в способе режимы ультразвуковой обработки обеспечивают формирование в водной среде парогазовых пузырьков, которые под воздействием последующего ультрафиолетового излучения приводят к образованию свободных и пироксидных радикалов, что способствует более интенсивному протеканию фотохимических реакций во всем объеме обрабатываемой среды. Недостаток этого способа заключается в том, что обрабатываемую среду подвергают ультразвуковой обработке и ультрафиолетовому облучению последовательно, что не позволяет эффективно противодействовать осаждению на поверхности защитного чехла ультрафиолетового излучателя веществ, снижающих его прозрачность и, как следствие, уменьшающих во времени ультрафиолетовый поток излучателя и снижающих производительность установки для очистки и обеззараживания водных сред в целом.

Известна установка для очистки сточных вод от различных по виду и характеру загрязнений в протоке (патент РФ N 2089516, C 02 F 9/00, 1997 г.). Обрабатываемые стоки при своем гидродинамическом движении за счет изменения уклона дна реактора и высоты расположения зон обработки самотечно перемещаются от верхнего уровня коллектора на входе установки к нижнему уровню сброса. Движущийся поток сточных вод пропускают сначала через заградительный сетчатый фильтр, затем поток обрабатывают последовательно ультразвуком, озонсодержащим газом, электрическим полем и доочищают ультразвуком, озонсодержащим газом и жестким ультрафиолетовым излучением при постоянном перемешивании тонкого слоя потока. Использование блочной системы обработки и возможности задания физических параметров оборудованию позволяет создавать оптимальную программу очистки для конкретных стоков.

Недостатками этой установки является то, что обрабатываемая водная среда подвергается воздействию ультразвука, электрического поля и ультрафиолета (УЗ+ЭП+УФ) последовательно в отдельных секциях установки, не связанных между собою по времени воздействия на обрабатываемую водную среду. В установке при обработке ультразвуком образуются активные центры, которые в дальнейшем участвуют в окислительных инактивационных процессах в объеме обрабатываемой среды, но время их жизни мало, и лишь незначительная их часть попадает в следующие секции и участвует совместно с УФ излучением в окислительных реакциях. Это приводит к дополнительному расходу энергии на перемешивание среды. Эффективность воздействия УФ излучателей, расположенных над лотком с протекающей жидкостью, в несколько раз ниже, чем при обработке ее же УФ излучателем, расположенным по оси трубы, по которой она протекает. На поверхности УФ излучателя осаждаются испарения от обрабатываемой жидкости, которые при испарении с поверхности излучателя образуют на поверхности колбы излучателя пленку, значительно уменьшающую эффективность его воздействия на среду. Все это приводит к снижению эффективности очистки и обеззараживания водных сред, к снижению производительности при сопоставимых с работой других установок энергозатратах, необходимых для обработки 1 м³ воды.

Наиболее близкой по технической сущности и решаемой задаче к предложенной является установка для очистки и обеззараживания водных сред, на которой реализован способ очистки стоков (патент РФ N 2116264, C 02 F 9/00, 1998 г. ). Установка содержит циркуляционный контур, состоящий из струйного насоса, на входе которого имеется эжектор для подсоса воздуха и впрыскивания озона, кавитационной камеры и камеры реакции. В стоки вводят сорбент, и при многократном прохождении смеси сорбента и стоков по контуру во много раз увеличивается эффективность работы сорбента. Водную среду собирают в канализационной насосной станции, подают последовательно в камеру реакции, отстойник, в контур, включающий струйный насос с эжектором и кавитационную камеру, фотохимический реактор и фильтр.

Недостатки этой установки заключаются в том, что самостоятельное использование кавитационной камеры в циркуляционном контуре приводит лишь к улучшению диспергирования вводимого реагента по объему обрабатываемой среды в камере реакции, но к моменту обработки среды в фотохимическом реакторе наработанные активные вещества практически нейтрализуются и не участвуют в фотохимических реакциях в присутствии ультрафиолетового излучения, что не позволяет образовываться активным радикалам, озону и пероксидам водорода, повышающим эффективность фотохимических окислительных реакций в присутствии УФ излучения и приводящим при их совместном воздействии к инактивации патогенной микрофлоры и растворенных токсичных органических соединений.

Задачей изобретения является повышение степени очистки и обеззараживания водных сред от органических, неорганических, токсических загрязнений и патогенной микрофлоры.

Схема установки для очистки и обеззараживания водных сред приведена на чертеже.

Установка для очистки и обеззараживания водных сред содержит кавитационную камеру 1 с узлом подачи воздуха, совмещенную с фотохимическим реактором и содержащую один или более ультразвуковой излучатель и один или более ультрафиолетовый излучатель, устройство для получения электроактивированной воды 2 с камерами анолита 3 и католита 4, камеру кавитации анолита 5, циркуляционный контур, состоящий из струйного насоса с эжектором 6, камеры кавитации католита 7 и камеры коагуляции 8 и установленный перед фильтром 9, и блок получения и подачи озоносодержащей смеси 10, при этом выход камеры анолита 3 устройства для получения электроактивированной воды 2 соединен со входом камеры кавитации анолита 5, выход которой соединен с кавитационной камерой 1, выход камеры католита 4 через струйный насос 6 соединен со входом камеры кавитации католита 7, выход которой соединен со входом камеры коагуляции 8, выход кавитационной камеры 1 также соединен с камерой коагуляции 8, выход которой соединен со входом фильтра 9. Установка может быть снабжена блоком получения и подачи озоносодержащей смеси 10, соединенным с узлом подачи водуха кавитационной камеры 1 и/или камерой кавитации анолита 5, и/или струйным насосом 6 циркуляционного контура.

Установка работает следующим образом.

Исходную, подвергаемую очистке и обеззараживанию водную среду подают в кавитационную камеру 1, совмещенную с фотохимическим реактором и содержащую один или более ультразвуковой и один или более ультрафиолетовый излучатели, в которую подают воздух и/или озоносодержащую смесь из блока 10 и анолит из камеры анолита 3 устройства для получения электроактивированной воды 2, прошедший ультразвуковую обработку в камере кавитации анолита 5. В устройстве для получения электроактивированной воды 2 происходит образование в камере анолита 3 - анолита (раствора с ярковыраженными кислотными свойствами), а в камере католита 4 - католита (раствора с ярковыраженными щелочными свойствами). Под воздействием ультразвуковой кавитации в камере кавитации анолита 5 происходит активирование анолита путем деструкции его агломератов и создания однородного распределения по объему образуемых паровоздушных и/или озоновоздушных микропузырьков. В кавитационной камере 1 под воздействием ультразвука в присутствии прошедшего кавитационную обработку анолита, имеющего высокий окислительный потенциал, в состав которого входит активный хлор, происходит глубокая деструкция макромолекул агломератов, фотохимическое окисление органических и минеральных соединений, растворенных в обрабатываемой водной среде в присутствии радикалов активного хлора, озона, пероксида водорода, образующихся под воздействием ультрафиолетового излучения, а также инактивация патогенной микрофлоры. Устройство кавитационной камеры 1 обеспечивает однородное по всему объему камеры распределение возникающих парогазовых микропузырьков и содержащихся в них при одновременном воздействии ультразвука и ультрафиолета активных окислителей. Из кавитационной камеры 1 обработанную таким образом водную среду подают в камеру коагуляции 8 циркуляционного контура. В эту же камеру из камеры католита 4 устройства для получения электроактивированной воды 2 струйным насосом 6 с эжектором для подсоса озоносодержащей смеси подают католит, обработанный в камере кавитации католита 7. Часть водной среды, поступающей в камеру коагуляции 8, постоянно отбирается насосом 6 и циркулирует по контуру, обогащая проходящую через камеру коагуляции 8 водную среду активными окислителями. В камере коагуляции 8 продолжается дальнейшее окисление растворенных в водной среде соединений и патогенной микрофлоры, а наличие католита приводит к образованию центров коагуляции, что способствует возникновению в объеме обрабатываемой среды интенсивного хлопьеобразования, приводящего к выпадению в осадок вредных примесей и растворенных веществ. Из камеры коагуляции 8 водную среду подают на фильтр 9, откуда отводят очищенную и обеззараженную воду.

Промышленная применимость установки для очистки и обеззараживания водных сред обеспечивается за счет большого спроса в стране и за рубежом из-за постоянно растущей потребности населения в воде необходимого качества и в достаточном количестве при наличии огромного количества загрязненных водных сред как бытовых, так и промышленных.

Предложенная установка позволяет повысить степень очистки и обеззараживания водных сред от органических, неорганических, токсических загрязнений и патогенной микрофлоры.

Использование: охрана окружающей среды, очистка и обеззараживание промышленных и бытовых сточных вод, а также поверхностных водоисточников от различных по виду и характеру загрязнений, в частности путем многостадийной обработки водных сред в протоке. Установка содержит циркуляционный контур, состоящий из струйного насоса с эжектором и камеры кавитации циркуляционного контура, фотохимический реактор и фильтр. Установка снабжена устройством для получения электроактивированной воды с камерами анолита и католита, камерой кавитации анолита, камера коагуляции и камерой кавитации католита. Кавитационная камера совмещена с фотохимическим реактором и содержит один или более ультразвуковой излучатель и один или более ультрафиолетовый излучатель. Выход камеры анолита устройства для получения электроактивированной воды через камеру кавитации анолита соединен с кавитационной камерой. Камера коагуляции включена в циркуляционный контур, который установлен перед фильтром. Струйный насос с эжектором соединен с выходом камеры католита устройства для получения электроактивированной воды. В качестве камеры кавитации циркуляционного контура используют камеру кавитации католита. Установка снабжена также блоком получения и подачи озонсодержащей смеси, соединенным с узлом подачи воздуха кавитационной камеры и/или камерой кавитации анолита, и/или струйным насосом. Технический эффект - повышение степени очистки и обеззараживания водных сред от органических, неорганических, токсических загрязнений и патогенной микрофлоры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для очистки и обеззараживания водных сред, содержащая циркуляционный контур, состоящий из струйного насоса с эжектором и камеры кавитации циркуляционного контура, кавитационную камеру с узлом подачи воздуха, фотохимический реактор и фильтр, отличающаяся тем, что снабжена устройством для получения электроактивированной воды с камерами анолита и католита, камерой кавитации анолита, камерой коагуляции и камерой кавитации католита, при этом кавитационная камера совмещена с фотохимическим реактором и содержит один или более ультразвуковой излучатель и один или более ультрафиолетовый излучатель, выход камеры анолита устройства для получения электроактивированной воды через камеру кавитации анолита соединен с кавитационной камерой, камера коагуляции включена в циркуляционный контур, который установлен перед фильтром, струйный насос с эжектором соединен с выходом камеры католита устройства для получения электроактивированной воды, а в качестве камеры кавитации циркуляционного контура используют камеру кавитации католита. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что снабжена блоком получения и подачи озонсодержащей смеси, соединенным с узлом подачи воздуха кавитационной камеры и/или камерой кавитации анолита, и/или струйным насосом.