СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2012 года по МПК C02F1/52 C02F103/04 

Область техники

Изобретение относится к способам очистки воды и может быть использовано в области централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, в частности, при очистке поверхностных маломутных цветных вод.

Уровень техники

Широко известен способ очистки воды, включающий ее коагулирование с последующим хлопьеобразованием, отстаиванием, фильтрованием через зернистую загрузку с периодической ее промывкой и утилизацией промывных вод путем их возврата в очищаемую воду перед ее поступлением на отстаивание [1].

Известный способ является малоэффективным, в особенности при очистке маломутных цветных вод в зимний период, когда процесс коагуляции (в объемном режиме) протекает весьма вяло, а возврат промывных вод в очищаемую воду приводит к тому, что вынос хлопьев после отстаивания увеличивается. В результате грязевая нагрузка, приходящая на фильтрование, возрастает, ухудшая, тем самым, технико-экономические показатели процесса очистки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки воды, включающий ее коагулирование с последующим хлопьеобразованием, отстаиванием в режиме непрерывной рециркуляции части хлопьев, фильтрованием через зернистую загрузку с периодической ее промывкой и утилизацией промывных вод в очищаемую воду перед ее коагулированием [2].

Этот способ по сравнению с рассмотренным выше обеспечивает существенное улучшение процесса, которое в данном случае происходит не в объемном режиме, а в режиме контактной коагуляции, что способствует формированию хлопьев с большей гидравлической крупностью (плотностью) и, соответственно, их лучшему отделению из воды отстаиванием.

Вместе с тем, и данный способ обладает рядом недостатков: в случае, когда объем промывных вод превышает 20-25% от объема очищаемой воды, их возврат в нее приводит к существенному ухудшению процесса отстаивания. Кроме того, по мере увеличения количества возвращаемых в очищаемую воду промывных вод возрастает доза коагулянта, необходимая для качественной очистки воды.

Описание изобретения

Целью предлагаемого изобретения является разработка такого способа очистки воды, при котором стабильно и надежно достигалась бы степень очистки, соответствующая современным требованиям при одновременном улучшении технико-экономических показателей за счет снижения расхода коагулянта и увеличения количества промывной воды, возвращаемой в процесс очистки (т.е. утилизируемой).

Поставленная цель достигается согласно изобретению тем, что при коагулировании воды с последующим хлопьеобразованием, отстаиванием в режиме непрерывной рециркуляции хлопьев, фильтрованием через зернистую загрузку с периодической ее промывкой и утилизацией промывных вод путем их возврата в очищаемую воду, загрязнения, вымываемые из загрузки промывной водой, диспергируют и направляют в зону смешения очищаемой воды с рециркулируемыми хлопьями.

Предпочтительно, чтобы способ очистки воды по п.1 отличался тем, что диспергирование загрязнений осуществляют турболизацией потока промывной воды.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан способ очистки воды согласно настоящему изобретению.

Пример

Воду поверхностного водоисточника цветностью 75-80 град., мутностью 4,8-5,0 мг/л, окисляемостью 9,6-10,1 мг О₂/л очищают на установке см. фиг.1, включающей смеситель 1, отстойник 2, оборудованный системой непрерывной рециркуляции хлопьев, фильтр с зернистой загрузкой 3, емкость чистой воды 4 и резервуар-усреднитель промывной воды 5. При работе установки очищаемая вода по трубопроводу А подается в смеситель 1, куда вводится коагулянт. Далее вода направляется в отстойник 2, где в первой камере происходит интенсивное формирование хлопьев, а во второй - их осаждение. Осветленная в отстойнике 2 вода перепускается на фильтры 3, где окончательно дочищается, после чего ее направляют в емкость 4.

Загрязненная загрузка фильтра 3 промывается чистой водой, поступающей по трубопроводу В, и далее промывная вода с вымытыми из загрузки загрязнениями направляется в резервуар-усреднитель 5, откуда по трубопроводу Д перекачивается в очищаемую воду перед ее поступлением на отстаивание.

Проводят несколько серий опытов, в каждой из которых воду очищают как в соответствии с известным способом (прототип), когда промывные воды вводятся в воду перед смесителем, так и с предлагаемым, когда промывные воды вводятся в зону смешения очищаемой воды с рециркулируемыми хлопьями. Первая серия - в очищаемую воду направляют промывные воды с вымытыми из нагрузки фильтра загрязнениями. При этом изменяют объем промывных вод от объема очищаемой воды в пределах от 20 до 45%.

В данной серии опытов время пребывания воды в отстойнике составляло 1,6 часа; доза вводимого в воду коагулянта 10,0 мг/л (Al₂O₃). Критерием эффективности проведения опытов являлось условие, чтобы мутность воды, поступающей из отстойника на фильтр, не превышала 3,0 мг/л. Результаты проведения опытов сведены в табл.1.

Таблица 1 Эффективность отстаивания воды при различном объеме возвращаемой в очищаемую воду промывной воды Способ очистки Мутность воды (мг/л), направляемой из отстойника на фильтр при различном % соотношении объема промывных вод, возвращаемых в очищаемую 20% 25% 30% 35% 40% 45% 1 2 3 4 5 6 7 известный 2,2 2,8 3,6 5,4 7,5 10,1 предлагаемый 1,4 1,5 1,8 2,2 2,8 3,2

Как следует из результатов первой серии опытов, при возврате промываемой воды в очищаемую, а именно в зону смешения очищаемой воды с рециркулируемыми хлопьями при прочих равных условиях существенно возрастает возможность большего объема возврата. Данное обстоятельство представляется весьма важным для больших водоочистных станций, состоящих из нескольких блоков очистки, так как в этом случае появляется возможность собирать промывные воды со всех блоков и направлять на смешение с очищаемой водой, подаваемой на один блок.

Вторая серия - загрязнения, вымываемые из загрузки промывной водой, либо специально диспергируя (предлагаемый способ), либо не диспергируя, направляют в зону смешения очищаемой воды с рециркулируемым осадком. При этом изменяют дозу коагулянта в пределах от 10,0 мг/л до 7,0 мг/л (по Al₂O₃).

В данной серии опытов время пребывания воды в отстойнике составляло 1,6 часа. Объем промывной воды от объема очищаемой воды составлял 40%. Критерием эффективности проведения опытов являлось условие, чтобы мутность воды, поступающей из отстойника на фильтр, не превышала 3,0 мг/л. Результаты проведения опытов сведены в табл.2.

Таблица 2 Эффективность отстаивания воды при различных дозах вводимого коагулянта Способ очистки Мутность воды (мг/л), направляемой из отстойника на фильтр при различных дозах коагулянта в мг/л (по Al₂O₃) 10 9 8 1 2 3 4 Способ без диспергирования хлопьев в промывной воде 2,8 5,9 12,1 Способ с диспергированием 1,9 2,3 2,9

Как следует из результатов второй серии опытов, диспергирование загрязненной (по существу хлопьев коагулянта с сорбированными веществами, извлеченными из воды), вымываемых из загрузки промывной водой с последующим их направлением в зону смешения очищаемой воды с рециркулируемыми хлопьями способствует возможности существенного снижения необходимой для требуемой степени очистки дозы коагулянта.

По-видимому, это обусловлено тем, что при диспергировании загрязнений разрушенные хлопья, поступая в зону рециркуляции, способствуют более интенсивному протекания процесса контактной коагуляции (степень эффективности которой напрямую зависит от разноразмерности вступающих во взаимодействие частиц) и, соответственно, формированию хлопьев с большей гидравлической крупностью.

Последнее обстоятельство, в свою очередь, обеспечивает их лучшее извлечение из воды отстаиванием.

При этом было установлено, что наиболее рационально диспергирование вымываемых из загрузки загрязнений осуществлять турболизацией потока промывной воды в процессе ее транспортировки для смешения с очищенной.

Таким образом, преимуществом заявленного способа является интенсификация процесса, что обеспечивает улучшение технико-экономических показателей как за счет снижения расхода коагулянта, так и увеличения количества промывной воды, возвращаемой в процесс очистки.

Источники информации

1. Строительные нормы и правила водоснабжение, наружные сети и сооружения, СНиП 2.04.02-84 Госком СССР по делам строительства, М., 1985,стр.45.

2. «Утилизация промывных вод фильтровальных сооружений на водоочистных станциях», коллектив авторов, Санкт-Петербург журнал «Вода и экология. Проблемы и решения», №1, 2000 г., с.12-13 (прототип).

Изобретение может быть использовано в области централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, в частности, при очистке поверхностных маломутных цветных вод. Способ включает коагулирование загрязнений воды, последующее хлопьеобразование, отстаивание в режиме непрерывной рециркуляции части хлопьев, фильтрование через зернистую загрузку с периодической ее промывкой и утилизацию промывных вод. При этом загрязнения, вымываемые из загрузки при промывке, диспергируют и направляют в зону смешения очищаемой воды с рециркулируемыми хлопьями. Изобретение стабильно обеспечивает качество очистки, соответствующее современным требованиям, и позволяет снизить расход коагулянта, а также увеличить количество промывной воды, возвращаемой в процесс очистки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.

1. Способ очистки воды, включающий ее коагулирование с последующим хлопьеобразованием, отстаиванием в режиме непрерывной рециркуляции части хлопьев, фильтрованием через зернистую загрузку с периодической ее промывкой и утилизацией промывных вод путем их возврата в очищаемую воду перед ее поступлением на отстаивание, отличающийся тем, что загрязнения, вымываемые из загрузки промывной водой, диспергируют и направляют в зону смешения очищаемой воды с рециркулируемыми хлопьями.

2. Способ очистки воды по п.1, отличающийся тем, что диспергирование загрязнений осуществляется турбулизацией потока промывной воды.