УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫСОКОМУТНЫХ ВОД Российский патент 2008 года по МПК B01D21/02 C02F1/46 E03B3/32 

Изобретение относится к области безреагентной очистки природных вод, забираемых непосредственно из поверхностного водотока, и может быть использовано в системах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения.

Известен плавающий водозабор-осветлитель (а.с. СССР №885466, кл. Е03В 3/32, БИ №44 от 30.11.81), состоящий из водоподъемной установки с всасывающей и нагнетательной линиями, связанный шарниром с отводящим трубопроводом осветленной воды; осветлителя в виде тонкослойного модуля, состоящего из пакета наклонных элементов, помещенных в жесткую обойму с открытой донной частью, которая разделена вертикальными перегородками на ячейки, сообщающиеся с входными отверстиями тонкослойных элементов.

Недостатком вышеуказанного плавающего водозабора-осветлителя является то, что в нем можно осуществить удаление только грубодисперсных частиц с гидравлической крупностью U₀>0,12-0,15 мм/с, а для дальнейшей обработки воды необходимо строительство на берегу дополнительных отстойных и фильтровальных сооружений, что удорожает строительство систем водоснабжения.

Известна плавающая водоочистная установка на понтонах с открытой донной частью, состоящая из водоподъемного устройства с всасывающей и нагнетательной линиями, осветлителя в виде тонкослойных элементов, над которыми установлен фильтр с плавающей загрузкой, в толще которой расположены желоба, обращенные открытой частью к верхней части корпуса установки, снабженного герметичной крышкой. Желоба расположены на одном уровне с коллектором сбора фильтрата и сообщаются с ним посредством отверстий. (А.с. СССР №1733043, кл. B01D 21/02, БИ №18, 15.05.92).

Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон по содержанию взвешенных веществ в исходной воде и неспособность удаления из воды растворенных минеральных и органических соединений.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является плавающая водоочистная установка с открытой донной частью, содержащая водоподъемное устройство с всасывающей и нагнетательными линиями, осветлитель в виде наклонных тонкослойных элементов с вертикальными перегородками под ними, фильтр с плавающей загрузкой, выполненный в виде установленных вертикально и соединенных большими основаниями усеченных пирамид с вертикальными перегородками в верхней части, образующими щелевые каналы, коллектором сбора промывной воды с патрубками, размещенными в щелевых каналах, при этом смежные пирамиды боковыми гранями образуют водосборные желоба осветленной воды. (А.с. СССР №1581343, кл. В01D 21/02, Е03В 3/32, БИ №28, 30.07.90).

Недостатком этого устройства является также ограниченный диапазон по содержанию взвешенных веществ в исходной воде (до 1,5-2,0 г/л) и его неспособность очищать воду от растворенных техногенных примесей, находящихся в воде.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение диапазона по допустимому содержанию взвешенных веществ в исходной воде (до 5-10 г/л) и обеспечение эффективного удаления из нее растворенных органических и минеральных примесей.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для очистки высокомутных вод, включающее плавающую водоочистную установку, состоящую из осветлителя в виде наклонных тонкослойных модулей, под которыми размещены вертикальные перегородки, фильтра с плавающей загрузкой, перегородки, ограничивающей фильтр сверху, и выполненной в виде установленных вертикально и соединенных большими основаниями усеченных пирамид, смежные боковые грани которых образуют водосборные желоба, коллектора промывной воды с патрубками, водоприемной камеры, нагнетательной линии, содержит ковшовый отстойник открытого типа, вход которого оборудован водосливом с широким порогом, а выход - аванкамерой, соединенной с отводящим коллектором промывной воды и осадка, при этом плавающая водоочистная установка размещена в верхнем слое воды аванкамеры, а в водоприемной камере плавающей водоочистной установки дополнительно установлены электродный блок и погружной электронасос.

Ковшовый отстойник выполнен в виде опрокинутой пирамиды, в нижней части которой размещен продольный лоток, выполненный с уклоном в сторону выхода.

Аванкамера оборудована придонными водовыпускными окнами, прикрываемыми шиберами. Погружной электронасос размещен в водоприемной камере под электродным блоком и соединен с нагнетательной линией, подающей воду в резервуар чистой воды, и, посредством отдельного трубопровода, коллектором промывной воды. Электродный блок выполнен в виде конструкции из магнетитовых анодов, средний диаметр которых составляет 1,5...5,0 см, и проволочных сетчатых катодов из нержавеющей стали.

На фиг.1 показано устройство для очистки высокомутных вод, общий вид, на фиг.2 - продольный разрез плавающей водоочистной установки.

Устройство для очистки высокомутных вод (фиг.1) состоит из ковшового отстойника 1 открытого типа, выполненного в виде опрокинутой пирамиды, в нижней части которой размещен продольный лоток 2 с уклоном в сторону выхода. На входе ковшовый отстойник 1 оборудован водосливом 3 с широким порогом, а на выходе - аванкамерой 4 с придонными водовыпускными окнами 5, соединяющими аванкамеру 4 с отводящим коллектором 6 промывной воды и осадка. Водовыпускные окна 5 оборудованы периодически открываемыми и закрываемыми шиберами 7. В верхнем слое находящейся в аванкамере 4 воды расположена плавающая водоочистная установка 8 «осветлитель-фильтр» (фиг.2), которая содержит осветлитель в виде наклонных тонкослойных элементов 9 с вертикальными перегородками 10, служащими для улучшения гидродинамических условий подвода потока к тонкослойным элементам 9, фильтр 11 с плавающей загрузкой, ограниченной сверху перегородкой, выполненной в виде установленных вертикально и соединенных большими основаниями усеченных пирамид, смежные боковые грани которых образуют водосборные желоба 12 осветленной воды. Над фильтром 11 расположен коллектор 13 промывной воды с ответвлениями и патрубками. Водосборные желоба 12 соединены с общим трубопроводом (не показан), отводящим осветленную воду в водоприемную камеру 14, в которой установлены электродный блок 15 и погружной электронасос 16. Погружной электронасос 16 соединен через шарнир 17 с нагнетательной линией 18, подающей воду в резервуар чистой воды, расположенный на берегу (в режиме фильтрования), и с помощью отдельного трубопровода 19 коллектором 13 промывной воды (в режиме промывки фильтра). Электродный блок 15 представляет собой конструкцию из магнетитовых анодов, средний диаметр которых составляет 1,5...5,0 см и проволочных сетчатых катодов из нержавеющей стали. Плавающая водоочистная установка 8 смонтирована на понтоне 20 и соединена с берегом служебным мостиком 21.

Устройство работает следующим образом.

Высокомутная вода из верхних слоев водотока через водослив 3 с широким порогом поступает в ковшовый отстойник 1, где по пути горизонтального движения воды происходит осаждение грубодисперсной взвеси и мелкозернистого песка. Из концевого участка ковшового отстойника 1 осветленная на 40-60% вода поступает самотеком на плавающую водоочистную установку 8 («осветлитель-фильтр»). Вода подается снизу через открытую донную часть плавающей водоочистной установки 8 и вертикальные перегородки 10 и равномерно поступает во входные отверстия наклонных тонкослойных элементов 9 осветлителя, где происходит последовательно осаждение более мелких частиц взвеси. Далее вода восходящим потоком поступает в фильтр 11 с плавающей загрузкой, в котором происходит очистка воды от минеральных примесей. Очищенная вода поступает в водосборные желоба 12, откуда по общему трубопроводу поступает на электродный блок 15, размещенный в водоприемной камере 14. В электродном блоке 15 за счет окислительно-восстановительного процесса происходит электрохимическая очистка воды от органоминеральных загрязнений, находящихся в растворенном состоянии. Прошедшая очистку в электродном блоке 15 вода собирается в нижней части водоприемной камеры 14, откуда забирается погружным электронасосом 16 и подается по нагнетательной линии 18 на берег. В режиме промывки фильтра закрывается задвижка на нагнетательной линии 18, открывается задвижка на трубопроводе 19, после чего вода поступает в коллектор промывной воды 13.

Для очистки ковшового отстойника 1 и аванкамеры 4 от наносных отложений открываются шибера 7 на водовыпускных окнах 5, после чего, за счет разности уровней воды на входе в ковшовый отстойник 1 и в месте подсоединения отводящего коллектора 6 к водотоку, осадок по лотку 2 и наклонным плоскостям днища аванкамеры 4 сбрасывается в водоток вниз по течению.

Предлагаемое устройство индустриально, имеет значительно больший допустимый диапазон по содержанию взвешенных устройств в исходной воде (до 5-10 г/л), позволяет осуществить весь технологический цикл от забора воды из поверхностного высокомутного водоисточника до доведения ее качества до питьевой кондиции в едином водоочистном комплексе.

Наряду с достигаемыми санитарно-гигиеническими показателями качества очищенной воды обеспечивается ее полное обеззараживание от микроорганизмов, так как электролиз водных растворов сопровождается образованием в объеме электролита сильных дезинфектантов. Наложение электрического поля на обрабатываемую воду вызывает гибель микроорганизмов, и обработанная таким образом вода теряет способность к загниванию.

Применение предлагаемого изобретения обеспечивает также высокий экономический эффект за счет сокращения вложений в строительство сооружений двухстадийной очистки, предварительного осветления в месте забора воды из поверхностного источника, отстаивания и фильтрования на суше.

Площади под очистные сооружения сокращаются при этом в 3-5 раз. Исключается необходимость в строительстве сооружений для сбора, обработки и утилизации осадка водопроводных станций аналогичного назначения.

Изобретение может быть использовано в системах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения. Устройство включает плавающую водоочистную установку, состоящую из осветлителя в виде наклонных тонкослойных модулей 9, под которыми размещены вертикальные перегородки 10, фильтр 11 с плавающей загрузкой, водосборные желоба 12, коллектор 13 промывной воды с патрубками, водоприемную камеру 14, нагнетательную линию 18 и ковшовый отстойник открытого типа. Вход ковшового отстойника оборудован водосливом с широким порогом, а выход - аванкамерой с придонными водовыпускными окнами, соединяющими аванкамеру с отводящим коллектором 13 промывной воды и осадка, в верхнем слое воды которой размещена плавающая водоочистная установка. В водоприемной камере 14 плавающей водоочистной установки установлены электродный блок 15 и погружной электронасос 16. Технический результат: повышение диапазона по допустимому содержанию взвешенных веществ в исходной воде до 5-10 г/л, эффективное удаление из нее растворенных органических и минеральных примесей, полное обеззараживание воды от микроорганизмов и исключение необходимости строительства сооружений для сбора, обработки и утилизации осадка. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки высокомутных вод, включающее плавающую водоочистную установку, состоящую из осветлителя в виде наклонных тонкослойных модулей, под которыми размещены вертикальные перегородки, фильтра с плавающей загрузкой, перегородки, ограничивающей фильтр сверху, и выполненной в виде установленных вертикально и соединенных большими основаниями усеченных пирамид, смежные боковые грани которых образуют водосборные желоба, коллектора промывной воды с патрубками, водоприемной камеры, нагнетательной линии, отличающееся тем, что оно содержит ковшовый отстойник открытого типа, вход которого оборудован водосливом с широким порогом, а выход - аванкамерой, соединенной с отводящим коллектором промывной воды и осадка, при этом плавающая водоочистная установка размещена в верхнем слое воды аванкамеры, а в водоприемной камере плавающей водоочистной установки дополнительно установлены электродный блок и погружной электронасос.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ковшовый отстойник выполнен в виде опрокинутой пирамиды, в нижней части которой размещен продольный лоток, выполненный с уклоном в сторону выхода.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что аванкамера оборудована придонными водовыпускными окнами, прикрываемыми шиберами.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что погружной насос размещен в водоприемной камере под электродным блоком и соединен с нагнетательной линией, подающей воду в резервуар чистой воды, и посредством отдельного трубопровода - с коллектором промывной воды.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электродный блок выполнен в виде конструкции из магнетитовых анодов, средний диаметр которых составляет 1,5...5,0 см, и проволочных сетчатых катодов из нержавеющей стали.