СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК C02F1/00 

Изобретение относится к области водоочистки, реагентным способам очистки природных поверхностных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения на зарегулированных водоемах, а также для рек с малой мутностью и цветностью.

Известен способ очистки природной воды (Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Т.II Очистка и кондиционирование природных вод. М.: Ассоциация строительных вузов, 2005 г., стр.438, рис.17.9), включающий улавливание плавающих примесей, находящихся в водоеме, обработку воды реагентом, контактное осветление, подачу очищенной воды потребителю, подачу промывных вод контактного осветления в отстойник промывных вод периодического действия со встроенной песколовкой, подачу очищенной промывной воды в голову сооружений и по мере накопления осадка в отстойнике промывных вод направление его на дальнейшую обработку.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки промывных вод (Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Т.II Очистка и кондиционирование природных вод. М.: Ассоциация строительных вузов, 2005 г., стр.438, рис.17.8), заключающийся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, подачу усредненной промывной воды в голову процесса.

Недостатком аналога является не всегда высокое качество питьевой воды из-за сезонной нестабильности в эффективности работы (так как одноступенчатая схема недостаточно эффективна в паводковый и осенний периоды, а также во время интенсивного развития планктона). Негативной стороной аналога является также недостаточная безопасность в эпидемиологическом отношении получаемой в результате очистки питьевой воды по таким нормируемым СанПиНом 2.1.4.1074-01 микробиологическим и паразитологическим показателям, как споры сульфитредуцирующих клюстридий, цист, лямблий и др.

Общими недостатками аналога и прототипа являются:

- невозможность без ухудшения качества очистки утилизировать промывные воды фильтровальных сооружений путем возврата их в «головной узел», в результате чего практически повсеместно от 5 до 8% (от производительности станций) загрязненных вод ежесуточно сбрасывается в водоисточник, ухудшая тем самым его экологическое состояние;

- невозможность без нарушения работы основных сооружений при подаче сильноконцентрированных промывных вод в голову процесса совместной обработки речной и промывной вод, значительно отличающихся по качественному и количественному составу;

- повышенное количество подготавливаемых и дозируемых реагентов из-за увеличения грязевой нагрузки на основные сооружения;

- потребность в строительстве специального комплекса сооружений для обработки промывных вод;

- увеличение эксплуатационных затрат на подготовку воды (элетроэнергию, увеличение численности рабочего персонала, дополнительные затраты на закупку реагента).

Задачей изобретения является улучшение качества очистки промывных вод до качества питьевой воды на зарегулированных источниках.

Поставленная задача изобретения достигается тем, что в способе очистки природных вод, заключающемся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, согласно изобретению промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный дополнительный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию и осветление проводят в выделенном из блока основных сооружений горизонтальном отстойнике, далее промывную воду фильтруют на скорых фильтрах основных сооружений и чистую воду направляют потребителю.

Поставленная задача, согласно второму варианту изобретения, достигается тем, что в способе очистки природных вод, заключающемся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, согласно изобретению промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию, осветление и фильтрацию промывной воды проводят на выделенном горизонтальном отстойнике и скором фильтре основных сооружений, а очищенную промывную воду направляют потребителю, вторичные промывные воды после промывки выделенного скорого фильтра направляют в резервуар-усреднитель промывных вод.

Поставленная задача, согласно третьему варианту изобретения, достигается тем, что в способе очистки природных вод, заключающемся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, согласно изобретению промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию, осветление и фильтрование промывной воды проводят на выделенном горизонтальном отстойнике и скором фильтре основных сооружений, вторичные промывные воды после промывки выделенного скорого фильтра направляют в резервуар-усреднитель промывных вод.

Такой способ дает возможность обработать промывную воду до качества питьевой воды с использованием специального выделенного блока из основных сооружений без дополнительных специальных сооружений по обработке промывных вод. Предложенный способ можно осуществить с помощью технологической схемы, изображенной

на фиг.1 - по 1-му варианту способа;

на фиг.2 - по 2-му варианту способа;

на фиг.3 - по 3-му варианту способа.

Технологическая схема на фиг.1 содержит:

1 - линия подачи исходной воды;

2 - смеситель;

3 - горизонтальный отстойник;

4 - скорый фильтр;

5 - линия отвода очищенной воды;

6 - резервуар-усреднитель;

7 - линия подачи промывных вод в резервуар-усреднитель;

7а - линия подачи вторичных промывных вод в резервуар-усреднитель;

8 - насос для подачи промывных вод на сооружения по их обработке;

9 - смеситель промывных вод;

10 - горизонтальный отстойник промывных вод;

11 - линия подачи осветленной воды в трубопровод перед фильтрами очистки природных вод;

12 - линия удаления осадка на обработку.

Технологическая схема на фиг.2 содержит:

1 - линия подачи исходной воды;

2 - смеситель;

3 - горизонтальный отстойник;

4 - скорый фильтр;

5 - линия отвода очищенной воды;

6 - резервуар-усреднитель;

7 - линия подачи промывных вод в резервуар-усреднитель;

7а - линия подачи вторичных промывных вод в резервуар-усреднитель;

8 - насос для подачи промывных вод на сооружения по их обработке;

9 - смеситель промывных вод;

10 - горизонтальный отстойник промывных вод;

12 - линия удаления осадка на обработку;

13 - скорый фильтр обработки промывных вод;

14 - линия подачи очищенных промывных вод потребителю.

Технологическая схема на фиг.З содержит:

1 - линия подачи исходной воды;

2 - смеситель;

3 - горизонтальный отстойник;

4 - скорый фильтр;

5 - линия отвода очищенной воды;

6 - резервуар-усреднитель;

7 - линия подачи промывных вод в резервуар-усреднитель;

7а - линия подачи вторичных промывных вод в резервуар-усреднитель;

8 - насос для подачи промывных вод на сооружения по их обработке;

9 - смеситель промывных вод;

10 - горизонтальный отстойник промывных вод;

12 - линия удаления осадка на обработку;

13 - скорый фильтр обработки промывных вод;

15 - линия подачи очищенных промывных вод в резервуар очищенных промывных вод;

16 - резервуар очищенных промывных вод;

17 - насос для подачи очищенных промывных вод на промывку скорых фильтров основных и выделенных сооружений.

Природную поверхностную воду, характеризующуюся малой мутностью и малой цветностью (фиг.1) по линии 1 подают на основные сооружения, включающие смеситель 2, где происходит смешение обрабатываемой воды с реагентом оксихлоридом алюминия. Далее вода поступает в горизонтальный отстойник 3, где происходит коагуляция в объеме и осветление воды. Затем вода поступает на скорые фильтры 4, где фильтруется по направлению сверху вниз через загрузку альбитофир с диаметром частиц 2,5-0,8 мм со скоростью фильтрации 5-9 м/час. Очищенная вода после фильтров подвергается дезинфекции хлором и направляется потребителю 5. Промывную воду после промывки скорых фильтров 4, отстойников 2, смесителей 2 подают по линии 7 в резервуар-усреднитель 6, откуда при помощи насоса 8 она подается в смеситель 9 для смешения обрабатываемой промывной воды с оксихлоридом алюминия. После этого вода поступает в выделенный из основных сооружений отстойник 10, где происходит коагуляция в объеме и осветление. Далее отстоянную промывную воду по линии 11 отправляют на скорые фильтры основных сооружений 4, после чего она дезинфицируется и направляется потребителю 5. По мере накопления осадка в резервуаре-усреднителе он направляется на дальнейшую обработку 12. Вторичные промывные воды от выделенного отстойника 10 и смесителя 9 по линии 7а направляют в резервуар-усреднитель промывных вод 6.

По второму варианту операции очистки воды (фиг.2) осуществляют как в варианте 1, включая операцию подачи промывных вод по линии 7 в резервуар усреднитель 6, откуда при помощи насоса 8 она подается в смеситель 9 для смешения обрабатываемой промывной воды с оксихлоридом алюминия. Далее вода поступает на выделенный из основных сооружений отстойник 10, где происходит коагуляция в объеме и осветление, далее на выделенный скорый фильтр 13 для фильтрования воды. Очищенная вода после фильтров 13 по линии 14 направляется на дезинфекцию и далее потребителю 5. По мере накопления осадка в резервуаре-усреднителе он направляется на дальнейшую обработку 12. Вторичные промывные воды от выделенного скорого фильтра 13, отстойника 10 и смесителя 9 по линии 7а направляют в резервуар-усреднитель промывных вод 6.

По третьему варианту операции очистки воды (фиг.3) осуществляют, как в варианте 2, включая операцию подачи отстоянной и осветленной воды на выделенный скорый фильтр 13 для фильтрования воды. Далее очищенная вода по линии 15 поступает в резервуар очищенных промывных вод 16, впоследствии при помощи насоса 17 очищенные промывные воды направляют на промывку основных 4 и выделенных 13 скорых фильтров. По мере накопления осадка в резервуаре-усреднителе он направляется на дальнейшую обработку 12. Вторичные промывные воды от выделенного скорого фильтра 13, отстойника 10 и смесителя 9 по линии 7а направляют в резервуар-усреднитель промывных вод 6.

Химические и бактериологические показатели исходной речной воды, очищенной воды для подачи потребителю, промывной воды после выделенного отстойника, очищенной промывной воды после выделенного скорого фильтра и показатели качества воды, требуемые СанПиНом, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, химический состав промывной воды, очищенной по вариантам изобретения, соответствует требованиям СанПиН 2.141074-01 «Вода питьевая...» (колонка №7 и №5 таблицы).

Данные таблицы получены в самый неустойчивый период работы сооружений - весенний паводок, характеризующийся низкими температурами воды и максимальным количеством взвешенных частиц в источнике.

Преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с известными являются:

- возможность без ухудшения качества питьевой воды утилизировать промывные воды путем обработки их до качества питьевой воды в выделенном блоке основных сооружений и возврата их потребителю, в результате чего исключается сброс загрязненных вод в водоисточник;

- сокращение расхода воды на собственные нужды на 6-8% за счет возврата очищенных промывных вод потребителю;

- сокращение количества подготавливаемых и дозируемых реагентов из-за уменьшения грязевой нагрузки на основные сооружения;

- исключение потребности в строительстве специального комплекса сооружений, включающего реагентное хозяйство и другие сооружения для обработки промывных вод;

- сокращение эксплуатационных затрат на подготовку питьевой воды (увеличение численности рабочего персонала, дополнительные затраты на закупку реагента и т.д.) и снижение себестоимости получаемой воды.

ТаблицаПоказатели качестваЕденицы измеренияРекаСетьНормативы СанПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая»Промывная вода (после выделенного отстойника)Очищенная промывная вода (после выделенного скорого фильтра)1234567Пробы взеты 17.05,2006 годаМикробиологические показателиЧисло микроорганизмов в 1 мл (ОМЧ)Ед/мл1801Не более 5000Общие колиформные бактерииЧисло бактерий в 100 мл10н/оОтсутствиен/он/оТермотолерантные колиформные бактерииЧисло бактерий в 100 мл6н/оОтсутствиен/он/оОрганолептические показателиМутность (по каолину)Мг/л35,80,261,516,70,26ЦветностьГрад.205201010ЗапахБалл1/11/121/11/1Вкус, привкусБалл-02-0Температура°С+2,7+3-+4,5+4,5Обобщенные показателиВодородный показательрН7,797,426-97,427,82Сухой остатокМг/л112,5100,91000150,2149,1Жесткость общаяМг-экв/л1,91,872.352,75ЩелочностьМг-экв/л1,91,5-2,52,4ОкисляемостьМг/л4,031,7355,183,78КальцийМг/л27,4526,4-24,0536,07МагнийМг/л6,445,84-13,9811,55БПК-5 2,17--3,12-Взвеш. веществаМг/л41--17.9-Растворенный кислородМг/л9,1710,66-11,5211,76Неорганические веществаЖелезоМг/л0,65<0,10,31,160,069МедьМг/л<0,002<0,00210,002<0,002СвинецМг/л<0,005<0,0050,03<0,005<0,005ФторМг/л0,1<0,11,50,060,07АлюминийМг/л0,26<0,10,51,47н/оСульфатыМг/л10,2811345006,128,82ХлоридыМг/л3,437,8435014,2114,21АммиакМг/л0,2н/о20,520,29НитритыМг/л0,023<0,00330,0040,008НитратыМг/л2,542,44   

Изобретение относится к реагентным способам очистки природных поверхностных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения на зарегулированных водоемах, а также для рек с малой мутностью и цветностью. Способы включают обработку воды оксихлоридом алюминия, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя. Согласно первому варианту изобретения промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный дополнительный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия. Объемную коагуляцию и осветление проводят в выделенном из блока основных сооружений горизонтальном отстойнике, а промывную воду фильтруют на скорых фильтрах основных сооружений. По второму варианту изобретения объемную коагуляцию, осветление и фильтрацию промывной воды проводят на выделенном горизонтальном отстойнике и выделенном скором фильтре основных сооружений, а вторичные промывные воды после промывки выделенного скорого фильтра направляют в резервуар-усреднитель промывных вод. По третьему варианту изобретения очищенную промывную воду направляют в резервуар очищенных промывных вод и далее на промывку скорых фильтров основных и выделенных сооружений. Технический результат: улучшение качества очистки промывных вод до качества питьевой воды на зарегулированных источниках. 3 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Способ очистки природных вод, заключающийся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, отличающийся тем, что промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный дополнительный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию и осветление проводят в выделенном из блока основных сооружений горизонтальном отстойнике, далее промывную воду фильтруют на скорых фильтрах основных сооружений и чистую воду направляют потребителю.2. Способ очистки природных вод, заключающийся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, отличающийся тем, что промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный дополнительный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию, осветление и фильтрацию промывной воды проводят на выделенном горизонтальном отстойнике и выделенном скором фильтре основных сооружений, а очищенную промывную воду направляют потребителю, вторичные промывные воды после промывки выделенного скорого фильтра направляют в резервуар - усреднитель промывных вод.3. Способ очистки природных вод, заключающийся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, отличающийся тем, что промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный дополнительный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию, осветление и фильтрование промывной воды проводят на выделенном горизонтальном отстойнике и выделенном скором фильтре основных сооружений, очищенную промывную воду направляют в резервуар очищенных промывных вод и далее на промывку скорых фильтров основных и выделенных сооружений, вторичные промывные воды после промывки выделенного скорого фильтра направляют в резервуар-усреднитель промывных вод.