СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Российский патент 2002 года по МПК C02F1/64 C02F103/04 C02F103/06 

Изобретение относится к области водоочистки, а именно к очистке имеющих в своем составе свободную углекислоту подземных железосодержащих вод от вредных природных примесей двухвалентного железа, сероводорода, тяжелых металлов, гуматов и других примесей, и может быть использовано для промышленного и хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Известен способ очистки воды от железа (см. Сукосян Б.Д. Обезжелезивание подземных вод // Сельское строительство, 1977, 6, с.5), заключающийся в фильтрации водовоздушной эмульсии через "сухую" (незатопленную) зернистую загрузку, например кварцевый песок, при этом железосодержащая вода в виде тонкой пленки стекает вниз, проходя через незатопленную фильтрующую загрузку, образуя на поверхности зерен загрузки плотный слой гидратированных окислов железа, и скапливается в нижней части фильтра, откуда ее отводят и подают потребителю.

Недостатком известного способа очистки воды от железа является сложность процесса очистки, обусловленная трудоемкостью смены тяжелой зернистой загрузки, а также необходимостью сортировки и промывки новых порций зернистой загрузки.

Известен способ очистки железосодержащей грунтовой воды от марганца по авт. свид. СССР 1430361, кл. С 02 F 1/64, опубл. 15.10.88г., включающий аэрацию, дегазацию, фильтрование через загрузку в две ступени, используя в качестве загрузки щебень или гравий крупностью 3÷10 мм, на второй ступени загрузку предварительно обрабатывают водой, содержащей двухвалентное железо, до потери напора в слое загрузки 1,0÷1,5 м при скорости фильтрования 6÷10 м/ч, а затем раствором силиката натрия до рН среды в загрузке 10,0÷10,5.

Однако известный способ является сложным и нестабильным, а обработка загрузки химическим реагентом - щелочным раствором силиката натрия - утяжеляет технологию водоочистки, при этом не исключается проскок реагентов в очищенную воду.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ обезжелезивания природных вод по учеб. Николадзе Г. И. Водоснабжение. М.: Стройиздат, 1989, с. 302-303, в котором подземная вода, содержащая двухвалентное железо, подвергается обогащению кислородом путем аэрации и подается по напорным трубопроводам в фильтр, где в толще зернистой фильтрующей загрузки происходит реакция окисления и из воды выделяется осадок, а фильтрующая среда из-за образования в ее толще большого количества хлопьевидного аморфного осадка периодически промывается восходящим потоком воды.

Известный способ не обеспечивает качественную очистку железосодержащей воды из-за образования значительного объема хлопьевидного аморфного осадка, который при прохождении через фильтр, в свою очередь, не позволяет интенсифицировать процесс очистки воды.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение степени очистки железосодержащей подземной воды и создание условий для интенсификации технологического процесса очистки подземной воды от примесей.

Для решения технической задачи в предлагаемом способе помимо признаков, сходных с ближайшим аналогом, это подача воды из скважины, аэрация, фильтрование под напором через зернистую загрузку воды, содержащей гидрокарбонат железа, введены отличительные новые признаки: очистку воды осуществляют при непрерывном ее перемещении из емкости запаса воды в блок напорных фильтров, из которых очищенную воду под остаточным давлением подают потребителю, а часть потока очищенной воды одновременно отводят в обратном направлении в емкость запаса воды, где смешивают оборотную воду с вновь поступающей из скважины, и продолжают очистку воды при равномерной циркуляции водопотока, при которой скорость фильтрации поддерживают постоянной.

Анализируя всю совокупность признаков, изложенную выше, видно, что в ближайшем аналоге отсутствуют признаки, присущие заявляемому способу, в связи с чем способ очистки подземных вод соответствует критерию "новизна".

Из предшествующего уровня техники в области водоочистки не выявлены другие способы очистки подземных вод с совокупностью признаков, содержащихся в формуле заявленного изобретения, в связи с чем способ очистки подземных вод соответствует критерию "изобретательский уровень".

Таким образом, заявленный способ очистки подземных вод является патентоспособным и промышленно применимым, так как при его использовании в промышленном и хозяйственно-питьевом водоснабжении процесс очистки происходит с интенсивным перемещением потока воды, обеспечивающим повышенную степень очистки подземных железосодержащих вод.

На чертеже схематично изображена установка, с помощью которой проводились испытания в производственных условиях заявленного способа.

Установка содержит емкость 1 запаса воды, блок 2 напорных фильтров, фильтры 3 с зернистой загрузкой фильтрующего материала, напорные трубопроводы 4, 5 и 6 в прямом направлении и напорные трубопроводы 7, 8 и 9 в обратном направлении движения воды.

Способ осуществляется следующим образом.

Для реализации предлагаемого способа воду подают по трубопроводу 4 и непрерывно перемещают по напорным трубопроводам 5, 6, 7, 8 и 9 последовательно, создавая равномерную циркуляцию водопотока в прямом и обратном направлениях движения воды.

Подземную воду под напором подают из скважины по напорному трубопроводу 4 и перемещают в прямом направлении движения воды последовательно в емкость 1 запаса воды, где вода аэрируется, при этом образуется растворенный в воде кислород и частично удаляется свободная углекислота путем газообмена воды с воздухом при свободном изливе воды. Одновременно из воды в емкости 1 отделяется примесь мелкого песка, выносимого потоком воды из скважины. Очищаемую воду с гидрокарбонатом двухвалентного железа из емкости 1 запаса воды подают и непрерывно перемещают по напорному трубопроводу 5 в блок 2 напорных фильтров 3, которые предварительно загружены промытым зернистым фильтрующим материалом. В качестве загрузки могут применяться обычные инертные фильтрующие материалы, например кварцевый песок, дробленый кварц, мелкий гравий, в том числе пористые фильтрующие материалы. При непрерывном движении воды в фильтре 3 через зернистую загрузку на поверхности зерен интенсивно происходит каталитическое окисление двувалентного железа растворенным кислородом до трехвалентного и последующая контактная коагуляция-осаждение полученного трехвалентного железа. Для увеличения грязеемкости загрузки до рабочей (в пересчете на железо не менее 3-4 кг/м³), а также для поддержания высокой каталитической активности загрузки, способствующей интенсивному образованию коагулянта, скорость фильтрации задают и поддерживают постоянной в зависимости от размера зерен и высоты их загрузки. В результате равномерной циркуляции водопотока и коагуляции трехвалентного железа при постоянной скорости фильтрации вода в блоке 2 напорных фильтров интенсивно очищается от растворенного железа, при этом коагулянт сорбирует бактерии, гуминовые вещества, ионы тяжелых металлов, коллоидные примеси из воды. Вода приобретает "водочную" прозрачность, исчезают запах и привкус.

Очищенную воду безостановочно подают под остаточным давлением непосредственно из блока 2 напорных фильтров по трубопроводу 6 потребителю и одновременно часть потока очищенной воды из блока 2 напорных фильтров отводят в обратном направлении по напорным трубопроводам 7, 8 и 9 при непрекращающейся ее циркуляции в емкость 1 запаса воды, где чистая оборотная вода смешивается с вновь поступающей из скважины железосодержащей подземной водой, разбавляет ее, тем самым снижает концентрацию вредных примесей в едином водопотоке, и повторно проходит фильтрацию через зернистую загрузку, дополнительно очищается в ней при постоянной скорости фильтрации, и далее водопоток равномерно циркулирует под напором по трубопроводам в той же технологической последовательности при непрерывном перемещении воды.

В предлагаемом способе за счет использования оборотной воды, равномерной циркуляции водопотока по трубопроводам и постоянной скорости фильтрации повышается степень очистки подземных вод и обеспечивается высокое качество питьевой, экологически чистой воды, идущей на потребление.

Кроме того, предлагаемый способ очистки подземных вод для своего воплощения не требует введения специальных химических реагентов и применения специализированных устройств, в связи с чем может быть реализован на обычном, типовом технологическом оборудовании водоочистки.

Изобретение относится к области водоочистки и может быть использовано для промышленного и хозяйственно-питьевого водоснабжения. Очистку воды проводят при непрерывном ее перемещении из емкости запаса воды в блок напорных фильтров. Очищенную воду из блока фильтров отводят потребителю и одновременно часть потока очищенной воды отводят обратно в емкость запаса воды, где смешивается оборотная вода с вновь поступающей из скважины, и продолжают очистку воды при равномерной циркуляции водопотока и при постоянной скорости фильтрации. Способ обеспечивает повышение степени очистки воды и интенсификацию процесса. 1 ил.

Способ очистки подземных вод, включающий подачу воды из скважины, аэрацию, фильтрование под напором через фильтрующую загрузку воды, содержащей гидрокарбонат железа, отличающийся тем, что очистку воды осуществляют при непрерывном ее перемещении из емкости запаса воды в блок напорных фильтров, из которых очищенную воду под остаточным давлением подают потребителю, а часть потока очищенной воды одновременно отводят в обратном направлении в емкость запаса воды, где смешивают оборотную воду с вновь поступающей из скважины, и продолжают очистку воды при равномерной циркуляции водопотока, при которой скорость фильтрации поддерживают постоянной в зависимости от размера зерен и высоты их загрузки.