СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОЙ ВОДЫ Российский патент 2004 года по МПК C02F9/12 C02F103/06 

Изобретение относится к способам очистки природных подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, особенно с повышенным содержанием железа.

Известна система для очистки воды от железа и марганца, содержащая насосную систему для откачки воды из водоисточника, устройство для аэрации воды, резервуар для очистки, состоящий из верхней камеры, в которой размещено устройство для промывки средней камеры с фильтрующей загрузкой и нижней камеры для очищенной воды. Система содержит также напорный резервуар и вторую насосную систему для подачи очищенной воды из напорного резервуара в нижнюю камеру, резервуара для очистки, из которого затем подают воду для промывки загрузки (WO 95/19937, 27.07.1995).

Недостатком описанной системы является необходимость использования двух насосных систем и двух резервуаров, а также периодичность процесса: фильтрация - промывка загрузки.

Известна установка для обезжелезивания воды, содержащая аэратор, контактный фильтр с плавающей зернистой загрузкой и нижним распределительным устройством, осветительный фильтр с зернистой загрузкой, имеющей удельный вес больше удельного веса очищаемой воды, и с нижним распределительным устройством, а также перепускное устройство, размещенное между нижними распределительными устройствами контактного и осветительного фильтров (RU 2165897, 27.04.2001).

Недостатком известной установки является необходимость ее перевода из режима фильтрации с ее остановкой в режим промывки.

Известна также установка для очистки подземных вод, содержащая блок окисления, блок осветления, блок фильтрации, систему регенерации, блок ввода коагулянтов и флокулянтов, при этом блок фильтрации содержит фильтры, заполненные природным материалом со слабоосновными свойствами, природным инертным материалом, а система регенерации состоит из линий подачи воздуха, подключенной к верхнему слою загрузки фильтров, линии отвода регенерирующих растворов (RU 2187462, 20.08.2002).

Однако данная установка для проведения процесса регенерации фильтрующих материалов требует остановки процесса фильтрации воды.

Известен способ очистки воды, в котором вода, обработанная реагентами, подается на осветление в нижнюю часть устройства с интенсивностью, обеспечивающей взвешивание контактной массы, затем по истечении времени защитного действия производится остановка подачи исходной воды, а загрязненная контактная масса транспортируется в верхнюю часть устройства, где подвергается вращению, в результате чего происходит разделение частиц осадка и контактной массы по плотности под действием центробежных сил. Промытые зерна контактной массы осаждаются, а осадок вместе с отработанной промывной водой выводят из процесса (RU 2144512, 20.01.2002).

Недостатком способа также является периодичность процесса очистки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки природной воды, включающий ее обработку окислителем - воздухом, фильтрование в две стадии: сначала через инертную загрузку, а затем через сорбционную и ионообменную загрузки, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением, промывку загрузки в водовоздушном режиме в три этапа: вначале воздухом, затем водовоздушной смесью и затем водой, очищенную воду подают потребителю, а образующиеся промывные воды сбрасывают в канализацию или на природный рельеф (RU 2087427, 20.08.1997).

Недостатком известного способа является периодичность процесса и его незамкнутость, а также использование разнородных загрузок и громоздкость аппаратурного оформления.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа непрерывного способа очистки подземных природных вод с обеспечением замкнутого цикла и высокой степени очистки.

Поставленная задача решается описываемым способом очистки природной воды, который включает обработку воды окислителем, фильтрацию через инертную загрузку в режиме противотока через подвижный слой загрузки в фильтрующем устройстве, оборудованном аэрлифтом, промывку загрузки, которую осуществляют в верхней части устройства одновременно с фильтрацией воды, причем отношение времени работы фильтрующего устройства в режиме фильтрации (t₁) к времени работы в режиме одновременной фильтрации и промывки (t₂) составляют (5-1):1, промывные воды, содержащие взвешенные частицы направляют на разделение, после чего жидкую фазу возвращают на очистку, а твердую фазу выводят из процесса, очищенную воду подвергают дезинфекции ультрафиолетовым излучением и подают потребителю.

Предпочтительно, в качестве инертной загрузки используют кварцевый песок фракции 0,3-2,0 мм и обеспечивают линейную скорость его движения в слое равной 2-10 мм/мин, а соотношение потоков промывной воды (q₁) и песка (q₂) в устройстве для промывки песка составляет q₁:q₂=(2-0,6):1.

Проведение предложенного способа можно осуществить на установке, изображенной на чертеже.

Установка содержит:

1 - аэратор;

2 - фильтрующее устройство, снабженное аэрлифтом и устройством для промывки загрузки;

3 - ультрафиолетовый излучатель;

4 - устройство для разделения промывной воды;

5 - линия подачи природной воды;

6 - линия отвода промывных вод;

7 - линия возврата жидкой фазы;

8 - линия вывода твердой фазы;

9 - линия подачи воды потребителю;

10 - линия подачи воды из скважины;

11 - линия подачи окислителя;

12 - линия подачи воздуха для аэрлифта.

Ниже представляем конкретные примеры очистки воды на изображенной установке.

Пример 1

Природную подземную воду, содержащую 1,2 мг/л Fe²⁺, подают в аэратор 1, где происходит ее насыщение кислородом воздуха за счет естественной аэрации и окисление Fе²⁺ до Fe³⁺. Далее вода поступает в фильтрационное устройство, где движется противотоком (снизу вверх) кварцевому песку фракции 0,3-2 мм, который опускается сверху вниз со скоростью 5 мм/мин и с помощью аэрлифта поднимается для промывки в верхнюю часть фильтрующего устройства. Очищенная вода подвергается дезинфекции ультрафиолетовым излучением и направляется потребителю. Отношение времени работы фильтрующего устройства в режиме фильтрации (t₁) к времени работы в режиме одновременной фильтрации и промывки (t₂) составляет 2:1. Соотношение потоков промывной воды (q₁) и песка (q₂) в устройстве для промывки песка составляет 1:0,7. Промывные воды, содержащие 20 мг/л Fe³⁺, направляют на разделение в аппарат 4 фильтрацией, сепарацией или отстаиванием, после чего жидкая фаза (осветленная вода) с содержанием Fe³⁺ 2,5 мг/л возвращается в начало процесса очистки, а твердая фаза выводится из процесса.

Другие примеры приведены в таблице 1.

Как видно из приведенных примеров, предложенный способ обеспечивает замкнутый режим очистки.

Содержание примесей в воде после очистки указано в таблице 2

Вода соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 “Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.” для питьевой воды.

В зависимости от состава исходной воды на стадию окисления можно подавать не только воздух, но и иные окислители, например КМnO₄, О₃ и т.п., а в качестве фильтрующей загрузки использовать дополнительно к инертным материалам материалы с селективными сорбционными и/или ионообменными свойствами.

Несомненным достоинством заявленного способа является его безотходность, при этом выделенную при очистке твердую фазу получают в таком виде, что ее можно использовать в производстве пигментов.

Изобретение относится к области водоочистки, реагентным способам очистки природных подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, особенно с повышенным содержанием железа. Способ очистки природной подземной воды включает обработку окислителем, фильтрацию через инертную загрузку, промывку загрузки, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю, причем фильтрацию проводят в режиме противотока через подвижный слой загрузки в фильтрующем устройстве, оборудованном эрлифтом, промывку загрузки осуществляют в верхней части устройства одновременно с фильтрацией воды, причем отношение времени работы фильтрующего устройства в режиме фильтрации (t₁) к времени работы в режиме одновременной фильтрации и промывки (t₂) составляет (5-1):1, промывные воды, содержащие взвешенные частицы, направляют на разделение, после чего жидкую фазу возвращают на очистку, а твердую фазу выводят из процесса. В качестве инертной загрузки используют кварцевый песок фракции 0,3-2,0 мм и обеспечивают линейную скорость его движения в слое равной 2-10 мм/мин, кроме того, соотношение потоков промывной воды (q₁) и песка (q₂) в устройстве для промывки песка составляет q₁:q₂=(0,6-2):1. Разделение промывных вод на твердую и жидкую фазы осуществляют фильтрацией, сепарацией или отстаиванием, а выведенную из процесса твердую фазу направляют в производство пигментов. Способ обеспечивает безотходность и непрерывность процесса очистки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ очистки природной подземной воды, включающий обработку воды окислителем, фильтрацию через инертную загрузку, промывку загрузки, дезинфекцию воды ультрафиолетовым излучением и подачу потребителю, отличающийся тем, что фильтрацию проводят в режиме противотока через подвижный слой загрузки в фильтрующем устройстве, оборудованном эрлифтом, промывку загрузки осуществляют в верхней части устройства одновременно с фильтрацией воды, причем отношение времени работы фильтрующего устройства в режиме фильтрации (t₁) к времени работы в режиме одновременной фильтрации и промывки (t₂) составляет (5-1):1, промывные воды, содержащие взвешенные частицы, направляют на разделение, после чего жидкую фазу возвращают на очистку, а твердую фазу выводят из процесса.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертной загрузки используют кварцевый песок фракции 0,3-2,0 мм и обеспечивают линейную скорость его движения в слое равной 2-10 мм/мин.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение потоков промывной воды (q₁) и песка (q₂) в устройстве для промывки песка составляет q₁:q₂=(0,6-2):1.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение промывных вод на твердую и жидкую фазы осуществляют фильтрацией, сепарацией или отстаиванием.5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что выведенную из процесса твердую фазу направляют в производство пигментов.