СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2005 года по МПК C02F1/52 C02F103/04 

Изобретение относится к реагентным способам очистки воды и может найти преимущественное применение при очистке природных вод для хозяйственно-питьевых целей.

Известен способ очистки воды, включающий введение в нее коагулянта, хлопьеобразование с последующим осветлением воды путем осаждения наиболее тяжелых хлопьев и фильтрования через слой более легких, взвешенных в ее восходящем потоке, при непрерывном отводе из процесса очистки хлопьев из верхней части взвешенного слоя. При этом осажденные хлопья дополнительно вводят в воду перед хлопьеобразованием [1].

Известный способ характеризуется недостаточной производительностью, что обусловлено низкой гидравлической крупностью образующихся хлопьев.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки воды, включающий введение в нее коагулянта и крупнозернистого песка, хлопьеобразование с последующим осветлением воды путем осаждения наиболее тяжелых хлопьев и фильтрованием через слой более легких, взвешенных в ее восходящем потоке при непрерывном отводе из процесса хлопьев из верхней части взвешенного слоя. При этом размер зерен песка выбирают в пределах 0,3-0,9 мм [2].

Данный способ, хотя и позволяет получить хлопья с гидравлической крупностью на 5-10% большей, чем в рассмотренном выше, также характеризуется недостаточной производительностью. Это обусловлено тем, что крупнозернистый песок, попадая во взвешенный слой, способствует улучшению процесса хлопьеобразования. Однако он не способен существенно повысить гидравлическую крупность хлопьев, т.к. сам непосредственно в состав хлопьев не входит.

Цель изобретения - повышение производительности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки воды, включающем введение в нее коагулянта и зернистого песка, хлопьеобразование с последующим осветлением воды путем фильтрования через слой взвешенных в восходящем потоке хлопьев при непрерывном отводе из процесса хлопьев из верхней части взвешенного слоя, используют зерна крупностью 0,02-0,1 мм, а осажденные хлопья из взвешенного слоя непрерывно вводят в воду перед хлопьеобразованием.

Целесообразно, из отводимых хлопьев выделить песок и возвращать его в воду перед хлопьеобразованием.

Желательно выделение песка из отводимой части хлопьев осуществлять сепарированием.

Пример

Воду поверхностного источника со следующими показателями качества: цветность 39-42 град., мутность 3,5-5,2 мг/дм³, щелочность 0,46-0,49 ммоль/дм³, рН 7,2-7,3, очищают в соответствии с предложенным способом.

Испытания проводят на специально изготовленной установке при дозе коагулянта (сульфата алюминия) - 8 мг/дм³, дозе песка - 5-7 мг/дм³.

На чертеже представлена схема установки для реализации предложенного способа.

Установка включает: корпус 1, внутри которого соосно размещена камера хлопьеобразования 2. Корпус сообщается с трубопроводами: подачи воды на очистку 3, отвода из процесса части хлопьев 4, отвода осветленной воды 5. Устройство оборудовано насосом 6, сепаратором 7, емкостями для коагулянта 8 и песка 9 (крупностью 0,02-0,1 мм). Сепаратор 7 снабжен трубопроводами 10 - для отвода осадка и 11 - для возврата отделившегося песка в емкость 9. При работе устройства в последнем формируется слой взвешенных хлопьев 12. Кроме того, устройство дополнительно снабжено смесителем 13, нижняя раструбная часть которого расположена по отношении к трубопроводу 3 таким образом, что они образуют эжекционную систему. Эта система предназначена для эжектирования в очищаемую воду ранее осажденных хлопьев и их смешения с водой в смесителе 13.

Реализация предложенного способа осуществляется следующим образом. В очищаемую воду из емкости 8 добавляют коагулянт, а из емкости 9 - песок, после чего по трубопроводу 3 воду вводят в нижнюю часть установки, откуда она поступает в смеситель 13. Благодаря эжекционной системе в смеситель 13 одновременно с очищаемой водой эжектируются ранее осажденные хлопья. Из смесителя очищаемая вода поступает в камеру хлопьеобразования 2, а затем в слой взвешенного осадка 12, где и осветляется. Осветленная вода отводится по трубопроводу 5, а осадок из верхней части взвешенного слоя 12 по трубопроводу 4 поступает в насос 6 и далее подается в сепаратор 7. Из сепаратора 7 песок, отделившийся от осадка, по трубопроводу 11 направляется в емкость 9, а оставшаяся часть осадка - по трубопроводу 10 на дальнейшую обработку.

В результате очистки воды ее цветность снижается до 8-9 град., мутность до 1,5-3,0 мг/л при величине остаточного алюминия 0,3-0,5 мг/л.

При этом было установлено, что увеличение крупности зерен сверх 0,1 мм приводит к тому, что песок не входит в состав образующихся хлопьев, гидравлическая крупность которых вследствие чего падает, что, соответственно, способствует снижению производительности способа. Напротив, при использовании зерен песка с крупностью меньше 0,02 мм песок в состав хлопьев входит, однако гидравлическая крупность также снижается по сравнению с хлопьями, образованными с использованием песка оптимального размера.

Измерение гидравлической крупности хлопьев, образующихся при реализации заявленного способа, показало, что она напрямую зависит от крупности песка в заявленном диапазоне и составляет от 0,65 до 0,9 мм/с.

Напротив, гидравлическая крупность хлопьев, образующихся при очистке маломутных цветных вод с использованием коагулянта при условии, что песок не входит в структуру хлопьев (как в известном способе), не превышает 0,35-0,45 мм/с (см. Водоснабжение, наружные сети и сооружения, СНиП 2.04.02-84 М., 1985, табл. 18).

Соответственно, производительность заявленного способа (т.е. съем воды с 1 м²) по сравнению с известным увеличивается практически в 2 раза. Данная эффективность предложенного способа обусловлена следующими обстоятельствами.

Осажденные, наиболее тяжелые хлопья, не выводятся из процесса очистки (как в известном способе), а непрерывно эжектируются в очищаемую воду (в которую ранее были введены коагулянт и песок). Эти хлопья как бы играют роль центров для вторичного хлопьеобразования, в связи с чем образующиеся вторичные хлопья, содержащие помимо того в своем составе зерна песка, характеризуются большей плотностью и прочностью, чем первичные.

Поэтому взвешенный слой (в отличие от аналогичного слоя, формируемого в известном способе) состоит из хлопьев с большей гидравлической крупностью, что и обеспечивает большую производительность способа.

Дополнительно выполненные исследования показали целесообразность (с целью снижения затрат) выделения песка из отводимых хлопьев и возврата его в воду перед хлопьеобразованием.

Кроме того, выполненный анализ различных методов выделения мелкозернистого песка из отводимой части хлопьев показал целесообразность использования для этого сепарирования.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность способа при одновременном снижении расхода воды на собственные нужды.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1017363, кл. B 01 D 21/00, 1981 г.

2. Гальберштадт А.Б. Интенсификация процессов перемешивания и хлопьеобразования при коагуляции природных вод, Автореферат диссертации, М., 1985, с.16-20.

Изобретение относится к реагентным способам очистки воды и может найти преимущественное применение при очистке природных вод для хозяйственно-питьевых целей. Способ очистки воды включает введение в нее коагулянта и зернистого песка, хлопьеобразование с последующим осветлением воды путем фильтрования через слой взвешенных в восходящем потоке хлопьев при непрерывном отводе из процесса хлопьев из верхней части взвешенного слоя, причем используют зерна крупностью 0,02-0,1 мм, а осажденные хлопья из взвешенного слоя непрерывно вводят в воду перед хлопьеобразованием. Способ обеспечивает повышение производительности способа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки воды, включающий введение в нее коагулянта и зернистого песка, хлопьеобразование с последующим осветлением воды путем ее фильтрования через слой взвешенных в восходящем потоке хлопьев при непрерывном отводе из процесса хлопьев из верхней части взвешенного слоя, отличающийся тем, что используют зерна крупностью 0,02-0,1 мм, а осажденные хлопья из взвешенного слоя непрерывно вводят в воду перед хлопьеобразованием.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из отводимых хлопьев выделяют песок и возвращают его в воду перед хлопьеобразованием.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выделение песка из отводимой части хлопьев осуществляют сепарированием.