СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2013 года по МПК C02F1/52 C02F9/02 

Изобретение относится к способам очистки воды для хозяйственно-бытового водоснабжения и может найти применение в области хозяйственно-бытового водоснабжения, а также для очистки природных, поверхностных и подземных вод от взвешенных веществ.

Известен способ очистки маломутной цветной воды, заключающийся в введении в нее коагулянта и пылевидного сорбента, хлопьеобразовании и осветлении в режиме стесненного осаждения (патент RU 2044694, МПК6 C02F 1/52). Согласно способу пылевидный сорбент вводят в зону смешения эжектируемых хлопьев с очищаемой водой. Хлопьеобразование осуществляют при непрерывном смешении воды с эжектируемыми в нее ранее сформировавшимися хлопьями, хлопья в процессе смешения диспергируют.

Приведенный способ позволяет интенсифицировать процессы хлопьеобразования, извлечения из воды ионов тяжелых металлов и ряда органических соединений. Однако при эжектировании сформировавшихся хлопьев в турбулентную зону смешения пылевидного сорбента и коагулянта, наряду с укрупнением мелких хлопьев, происходит и разрушение крупных, что приводит к снижению скорости процесса хлопьеобразования.

Известен способ коагуляции - флокуляции, при котором смешение коагулянта производят в два этапа (заявка Франции №2694706, В01D 21/00, 21/01, опубл. в 1993 г.). Согласно способу на первом этапе происходит быстрое смешение в течение 30-200 сек, на втором медленное перемешивание 5-40 мин.

Реализация способа в промышленном масштабе на крупных действующих сооружениях трудноосуществима из-за сложности технической схемы, предусматривающей аппараты с различной скоростью и временем смешения воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки воды от взвешенных частиц (патент RU №2202520, МПК С02F 1/52), где воде придается турбулентное движение, активное перемешивание и введение коагулянта и флокулянта. Эти факторы: турбулентность, активное перемешивание, подбор концентраций обеспечивают высокую эффективность очищения воды. Однако способ малоэффективен в период низкой температуры очищаемой воды, что обусловлено повышением ее плотности и снижением скорости реакции гидролиза солей коагулянта. Поэтому задача увеличения скорости хлопьеобразования является актуальной.

Техническим результатом является интенсификация процесса хлопьеобразования для повышения степени очистки воды и снижения расхода реагентов.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки воды для хозяйственно-бытового водоснабжения, включающем активное смешение коагулянта в потоке воды, последующее введение флокулянта, перемешивание, при этом дополнительно поток воды с введенным флокулянтом подают в камеру флокулирования с вращательным движением воды, снабженной вставками в форме профиля крыла, с последующей подачей потока воды в камеру хлопьеобразования отстойника, часть осадка образовавшегося в камере хлопьеобразования отстойника возвращают на рецикл в камеру флокулирования одновременно с флокулянтом.

Отличительные признаки изобретения: дополнительная обработка потока воды с флокулянтом в камере флокулирования с вращательным движением воды, снабженной вставками в форме профиля крыла, последующей подачей воды в камеру хлопьеобразования отстойника, часть осадка образовавшегося в камере хлопьеобразования отстойника возвращают на рецикл в камеру флокулирования, одновременно с осадком вводят флокулянт.

Дополнительная обработка в камере флокулирования с вращательным движением воды, которое задается вставками в форме профиля крыла, приводит к повышению скорости процесса хлопьеобразования именно за счет вращательного движения потока воды при схождении струй с задней кромки от верхней и нижней поверхностей профиля крыла и получению хлопьев с большой гидравлической крупностью, что обеспечивает возможность снижения времени, необходимого для осветления воды в отстойниках. Хлопьеобразование астабилизированных частиц загрязнений и реагентов происходит в два этапа: быстрое - в камере флокулирования, где идет формирование большого числа хлопьев, и медленное - в камере хлопьеобразования отстойника, где происходит последующий рост образовавшихся хлопьев до высокой гидравлической крупности, что и позволяет ускорить хлопьеобразование и, как следствие, улучшить очистку воды.

Часть осадка, образовавшегося в камере хлопьеобразования отстойника, возвращают в рецикл, что приводит к образованию дополнительных центров кристаллизации для образования новых хлопьев. Одновременная подача части осадка и флокулянта в камеру флокулирования приводит к росту дополнительных центров хлопьеобразования.

Интенсификация процесса хлопьеобразования предлагаемым способом приводит к более эффективному осаждению частиц загрязнений в отстойнике. А все вместе взятое в совокупности позволяет снизить содержание взвешенных частиц в воде.

Испытания по осуществлению способа проводили на производственных водоочистительных сооружениях №1 МУП г.Новосибирска «Горводоканал». В один из двух технологических блоков, включающих: устройство для быстрого смешения реагентов, пять отстойников и пять фильтров, были дополнительно смонтированы пять камер для флокулирования с вращательным движением воды, снабженных вставками в форме профиля крыла. Камеры для флокулирования смонтированы в водоводы непосредственно перед камерами хлопьеобразования отстойников.

Для рецикла части осадка, образовавшегося в камере хлопьеобразования отстойника, в камеры для флокулирования смонтированы эжекторы.

Испытания проведены в полном цикле реагентной очистки на всем объеме очищаемой воды (~260000 м³/сут), объем очищаемой воды на опытном блоке составлял ~130000 м³/сут. Температура воды в процессе испытаний менялась в пределах от 2 до 22°С.

Вода р. Обь в месте водозабора относится по классификации СНиП 2.04.02-84 (п.6.9) к маломутным (до 60 мг/л) и малоцветным (до 30°). В период испытаний использовался коагулянт оксихлорид алюминия (ОХА) в сочетании с флокулянтами Praestol - 650 TR (катионный сополимер акриламида) или полимерами на основе полидиаллилдиметиламмонийхлорида, например, ВПК-402. Расход ОХА в зависимости от сезона и мутности воды меняется в пределах от 4 мг/л до 50 мг/л, флокулянтов от 0,05 мг/л до 0,3 мг/л. Количество осадка, подаваемое эжектором на рецикл из камеры хлопьеобразования отстойника в камеры для флокулирования одновременно с флокулянтом, изменялось в зависимости от сезона и мутности воды в пределах от 5 мг/л до 200 мг/л.

В результате длительных испытаний, проведенных с октября 2009 г. по июль 2010 г., было установлено, что предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс хлопьеобразования при сохранении высокой степени очистки воды. Анализ работы показал, что интенсивность хлопьеобразования и, соответственно, качество очищаемой воды повысились на 15-20% по сравнению с контрольным блоком, а при равном качестве воды после отстойников опытного и контрольного блоков, при реализации предлагаемого способа, дозу коагулянта можно снизить ~ в два раза в сравнении с существующим способом очистки воды.

Изобретение может быть использовано в области хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для очистки природных, поверхностных и подземных вод от взвешенных веществ. Коагулянт активно смешивают в потоке воды, затем вводят флокулянт и перемешивают. Поток воды с введенным флокулянтом подают в камеру флокулирования с вращательным движением воды, снабженную вставками в форме профиля крыла. После этого поток воды подают в камеру хлопьеобразования отстойника. Часть осадка, образовавшегося в камере хлопьеобразования отстойника, возвращают на рецикл в камеру флокулирования одновременно с флокулянтом. Изобретение позволяет повысить степень очистки воды, снизить расход реагентов за счет возвращения части осадка в рецикл и увеличить скорость хлопьеобразования астабилизированных частиц, происходящего как в камере флокулирования, так и в камере хлопьеобразования отстойника.

Способ очистки воды для хозяйственно-бытового водоснабжения, включающий активное смешение коагулянта в потоке воды, последующее введение флокулянта, перемешивание, отличающийся тем, что дополнительно поток воды с введенным флокулянтом подают в камеру флокулирования с вращательным движением воды, снабженной вставками в форме профиля крыла, с последующим направлением этого потока в камеру хлопьеобразования отстойника, часть осадка, образовавшегося в камере хлопьеобразования отстойника осадка, возвращают на рецикл в камеру флокулирования одновременно с подачей флокулянта.