СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2004 года по МПК C02F1/78 C02F1/52 C02F103/04 

Изобретение относится к приготовлению питьевой воды при значительном загрязнении исходной воды, очистке сточных вод озонированием, с последующим коагулированном и может быть использовано на очистных станциях и установках, использующих в качестве окислителя озон.

Известен способ и оборудование [1] для приготовления питьевой воды. По системе трубопроводов озоновоздушная смесь подается в контактные бассейны, оборудованные распределительной системой из пористых керамических или титановых тарельчатых элементов. После озонирования вода направляется в смеситель, где обрабатывается хлором, смешивается с коагулянтом (сульфатом или оксихлоридом алюминия) и флокулянтом. Затем следует традиционное двухступенчатое осветление в отстойниках и фильтрах, загруженных кварцевым песком.

Основным недостатком способа и его реализующего оборудования является большая продолжительность очистки, наличие дополнительного оборудования для смешения коагулянта, флокулянта и ввод дополнительного хлора, т.к. коагуляция идет с наибольшей скоростью при определенных пороговых концентрациях анионов [2]. Совмещение процессов озонирования и коагулирования невозможны, т.к. осадок забивает поры тарельчатых элементов и проток озоновоздушной смеси прекращается.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ озонирования жидкости по патенту Российской Федерации №2034799 (заявка 4870887/26 от 19.07.90).

В этом способе перемешивание очищаемой воды с озоновоздушной смесью осуществляют в многоствольном эжекторе путем ее разгона до сверхзвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения. Жидкость в сверхзвуковой двухфазной смеси распределена в тонкой пленке, при интенсивном ее перемешивании. Эффективность обработки воды озоном многократно возрастает. Но при использовании этого способа при предварительном озонировании вод имеющих цветность более 50° по платинокобальтовой шкале, необходима дополнительная обработка вода коагулированном и флокулированием.

Цель изобретения - сократить время процессов озонирования и коагулирования с спекулированием, значительно уменьшить производственные площади и номенклатуру используемого оборудования.

Это основывается на том, что при организации озонирования по патенту РФ № 2034799 образующийся осадок не проникает в смесительную часть и не забивает отверстия смесительной головки эжектора.

Цель изобретения достигается тем, что по известному способу очистки воды озоном путем обработки ее в многоствольном эжекторе, газожидкостную смесь разгоняют до сверхзвуковой скорости с последующим торможением до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения, одновременно в зону смешения жидкости и газа подают коагулянт, а после торможения смеси ее вновь разгоняют и вводят флокулянт, затем воду сливают в резервуар для отстоя и фильтрования. Наиболее эффективен этот способ при относительной объемной концентрации газожидкоотной смеси 0,35-0,65.

Новым в предлагаемом способе является совмещение процессов озонирования и коагулирования с флокулированием в одном пространственно-временном континууме. Это стало возможным, т.к. повсеместно стали применять коагулянты: сульфат и оксихлорид алюминия [1], а также на основе титана - разрушающие воздействия озона, на которые не наблюдаются. Далее при растворении в воде озона образуются анионы (ОH^-) дли другие радикалы [3], что значительно сокращает время коагулирования [2].

Предлагаемое решение поясняется чертежом, где изображена установка с эжектором, в котором применено сопло с числом стволов более десяти.

Установка состоит из корпуса эжектора 1, партубков подвода обрабатываемой воды 2 и озона 3, камеры смешения 4, цилиндрического участка 5 эжектора, диффузора 6 и сопла 7. Для ввода коагулянта имеется емкость-дозатор 8, запорный клапан 9 и трубопровод подачи 10. Для ввода флокулянта служит емкость 11, запорный клапан 12 и трубопровод подачи 13.

Эжектор состыкован с контактной камерой 14, имеющей перегородки 15 и 16.

Способ реализуется следующим образом.

Через патрубок 2 и сопло 7 обрабатываемая вода поступает в камеру смешения 4 эжектора, где "захватывает" газ, поступающий через патрубок 3, и попадает в цилиндрический участок 5.

Коагулянт из емкости-дозатора 8 при открытии запорного клапана 9 по трубопроводу 10 подается в зону первоначального контакта жидкости и газа, в области их истечения из сопла 7. При объемном расходе жидкости 10·10⁴ см³/с добавление коагулянта объемом 10 см³/с не влияет на физическую картину газожижкостного течения.

Эжектор применяется в качестве смесителя и величина разрежения в камере смешения может быть понижена, т.е. увеличен коэффициент эжекции К>1·10^-3. При давлении смеси Р_ж на выходе из эжектора меньше 1,4·10^-1 МПа в цилиндрическом участке течения двухфазной газожидкостной смеси является сверхзвуковым.

В диффузоре статическое давление резко возрастает и течение становится дозвуковым. Изменение давления происходит скачкообразно на очень короткой длине, т.е. в скачках уплотнения.

Растворение коагулянта объемом 10 см³ в жидкости объемом 10·10⁴ см³ за несколько секунд задача довольно сложная, но легко решаемая при использовании вышеизложенного способа. Жидкость в сверхзвуковой смеси распределена в тонкой пленке, которая сильно турбулизирована. В диффузоре в скачках уплотнения резко повышаются давление и скорость масообмена, и на вход зоны А контактной камеры поступает жидкость с равномерно распределенным коагулянтом по объему.

В зоне А происходит интенсивное перемешивание жидкости для гидролиза коагулянтов, при максимальной скорости образования мицелл и первичных агрегатов золя, а также образование достаточно крупных быстрооседающих хлопьев.

В зоне Б перемешивание жидкости резко снижается, продолжается образование быстрооседающих хлопьев и их выпадение в осадок.

Для ускорения дальнейшего процесса коагуляции в зону В вводится флокулянт, находящийся в емкости 11, при открытии запорного клапана 12, по трубопроводу подачи 13.

Зона В организуется в контактной камере путем уменьшения ее поперечного сечения перегородкой 15. В узком сечении происходит ускорение жидкости и ввод флокулянта, а в зоне В создаются условия, благоприятные для флокуляции.

Отделившийся газ удаляют из верхней части контактной камеры, а жидкость сливают из нижней части в резервуар для отстоя и фильтрации.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известными заключается в расширении диапазона обрабатываемой исходной вода (цветность по Pt-Со шкале до 50-100°), а значит и расширение рынка сбыта оборудования реализующего этот способ.

Кроме того, распределение коагулянта по объему жидкости очень равномерно, а значит существенно уменьшается расход коагулянта; промежуточное удаление осадка (чертеж, зона Б), позволяет уменьшить расход флокулянта, исключается оборудование для смешения коагулянта и флокулянта, уменьшается время обработки вода, значительно сокращаются производственные площади.

Источники информации

1. Храменков С.В., Коверга А.В., Благова О.Е. Опыт и перспективы применения озонирования на Московском водопроводе // Водоснабжение и сан. техника. 2000, №1 (с. 6-8).

2. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Химия и Микробиология воды. - М.: Высшая школа, 1983, с. 127.

3. Бо Д., Герасимов Г.Н. Практика озинирования в обработке литьевой вода // Водоснабжение и сан. техника. 2000, №1, с. 26-29.

Изобретение относится к средствам приготовления питьевой воды и очистке сточных вод озонированием с последующим коагулированием. Для осуществления способа воду обрабатывают озоном, разгоняя ее с озоно-воздушной смесью до сверхзвуковой скорости с последующим торможением смеси до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения. В зону смешения подают коагулянт, а после торможения смеси ее вновь разгоняют и вводят флокулянт. Затем воду сливают в резервуар и отстаивают. В предпочтительном варианте осуществления способа концентрация озоно-воздушной смеси составляет 0,35-0,65. Способ обеспечивает сокращение времени процесса озонирования, коагулирования, флокулирования и упрощает процесс очистки воды озоном. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки воды путем обработки озоном в многоствольном эжекторе, включающий разгон воды с озоновоздушной смесью до сверхзвуковой скорости с последующим торможением смеси до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения, отличающийся тем, что в зону смешения подают коагулянт, а после торможения смеси ее вновь разгоняют и вводят флокулянт, затем воду сливают в резервуар и отстаивают.2. Способ очистки воды по п.1, отличающийся тем, что объемная концентрация озоновоздушной смеси составляет 0,35-0,65.