УСТАНОВКА ОЧИСТКИ ВОД Российский патент 2015 года по МПК C02F9/12 

Изобретение относится к области очистки воды от различных примесей органической и неорганической природы и может быть использовано для очистки вод различного происхождения с различной степенью загрязнения, например природной воды, промышленных, ливневых и хозяйственно-бытовых стоков.

Известно устройство для очистки вод, включающее центрифугу для механического разделения водных потоков, напорный флотатор с системой газонасыщения, горизонтальный флотатор с системой плоскопараллельных нерастворимых электродов, пеноприемник, отводной трубопровод которого соединен с камерой приема исходных водных потоков (SU, 1171440, С).

Это устройство не позволяет достичь высокой степени очистки водных потоков от растворенных и дисперсных примесей и предусматривает высокие энергозатраты на проведение процесса очистки.

Наиболее близкой к предлагаемой установке по технической сущности и достигаемому эффекту является установка очистки вод, включающая расположенный на входе отстойник-усреднитель исходного потока очищаемой воды, узел ввода флокулянта, напорный флотатор с системой газонасыщения, узел электрохимической обработки очищаемой воды, соединенный с ним трубопроводом узел фильтрации очищаемой воды и шламоприемник, соединенный с вышеуказанным отстойником-усреднителем (RU, 6561, U1).

При этом узел электрохимической обработки состоит из электрокоагулятора и электрофлотатора, выполненных в виде отдельных стационарных аппаратов, расположенных последовательно по ходу очищаемой воды и соединенных трубопроводами с напорным флотатором, расположенным между ними и также выполненным в виде отдельного стационарного аппарата. Узел ввода флокулянта выполнен в виде инжектора, подающего концентрированный отдельный раствор флокулянта в очищаемую воду в электрокоагулятор, после очищения ее в межэлектродном пространстве. Узел фильтрации представляет собой адсорбционно-десорбционную камеру с отводящим трубопроводом, соединяющим ее со шламоприемником, заполненную адсорбентом, в слое которого расположены рабочие электроды, установленные параллельно оси очищаемого водного потока. Шламоприемник в этой установке предназначен для сбора шлама только в виде пены.

Эксплуатация этой установки осложнена тем, что она громоздка, стационарна, не трансформируема, предназначена для сбора только пенного шлама, что ограничивает область ее применения, например, при экстренных ситуациях, связанных с быстро изменяющейся степенью загрязнения очищаемых вод или изменением вида загрязнений.

В основу предлагаемого технического решения положена задача разработать легко трансформируемую универсальную конструкцию установки очистки вод, обеспечивающую эффективную очистку вод различного происхождения и степени загрязнения.

Поставленная задача решена тем, что установка очистки вод, включающая расположенный на входе отстойник-усреднитель исходного потока очищаемой воды, узел ввода флокулянта, напорный флотатор, узлы электрохимической обработки и фильтрации очищаемой воды, шламоприемник, согласно предлагаемому изобретению дополнительно содержит блок облучения очищаемой воды волнами света ультрафиолетового диапазона, а также систему автоматического с удаленным доступом управления и контроля за процессом очистки воды, кроме того, вышеуказанный отстойник-усреднитель исходного потока очищаемой воды соединен с напорным флотатором трубопроводом, в котором расположен узел ввода флокулянта, напорный флотатор и узел электрохимической обработки расположены соответственно последовательно по ходу очищаемой воды в единой открытой сверху ячейке в форме параллелепипеда с днищем, соединенным со шламоприемником, и регулируемыми по высоте торцевыми стенками и отделены друг от друга плоской, перпендикулярной направлению потока очищаемой воды перегородкой, имеющей в нижней части отверстие, при этом установка содержит по крайней мере одну вышеуказанную ячейку, напорный флотатор в верхней части снабжен закрепленным с возможностью вращения скребком для сбора пенного шлама и расположенным на верхней части вышеуказанной перегородки карманом для сбора пенного шлама, соединенным трубопроводом с вышеуказанным шламоприемником, в качестве узла электрохимической обработки выполнены, примыкая к отверстию в вышеуказанной перегородке, блок электрохимического окисления с катодно-анодными электродами в форме пластин, покрытых оксидом рутения, и расположенный под ним многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха, кроме того, узел фильтрации очищаемой воды выполнен по крайней мере из одной пары соответственно последовательно расположенных рукавного самовстряхивающегося и сорбционного фильтров, соединенных трубопроводом, а шламоприемник дополнительно снабжен узлом обезвоживания осадка, выполненным в виде емкости с погружным рукавным самовстряхивающимся фильтром.

Это позволяет легко трансформировать предлагаемую установку в зависимости от количества и видов загрязнений в очищаемой воде.

Желательно, чтобы установка очистки вод дополнительно содержала узел ввода щелочного реагента, расположенный в трубопроводе между узлом ввода флокулянта и напорным флотатором.

Это позволяет эффективно очищать воду с различными значениями рН.

Желательно, чтобы установка очистки вод дополнительно содержала по крайней мере одну открытую сверху секцию, соединенную встык, с возможностью разъема, стенкой, первой по направлению потока очищаемой воды, с последней по направлению потока очищаемой воды стенкой вышеуказанной ячейки, при этом вышеуказанная секция была выполнена в форме параллелепипеда с дном и регулируемыми по высоте торцевыми стенками и в ней были расположены последовательно по ходу очищаемой воды разделенные плоской перегородкой, перпендикулярной направлению потока воды, с отверстием в нижней части, до вышеуказанной перегородки воздушный аэратор-деаэратор, в верхней части которого выполнены закрепленный с возможностью вращения скребок для сбора пенного шлама и карман для сбора шлама, расположенный на вышеуказанной перегородке и соединенный со шламоприемником, а после вышеуказанной перегородки, примыкая к выполненному в ней отверстию, блок электрохимического окисления с катодно-анодными пластинчатыми электродами, при этом один из электродов выполнен из алюминия, под вышеуказанным блоком электрохимического окисления был расположен многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха, секция была бы снабжена по крайней мере одним погружным фильтрующим элементом и дно секции было соединено со шламоприемником.

Это позволяет дополнительно увеличить эффективность очистки загрязненных вод различного происхождения.

Желательно также, чтобы установка очистки вод дополнительно содержала по крайней мере одну, открытую сверху секцию, соединенную встык, с возможностью разъема, стенкой, первой по направлению потока очищаемой воды, с последней по направлению потока очищаемой воды стенкой вышеуказанной ячейки, при этом вышеуказанная секция была выполнена в форме параллелепипеда с дном и регулируемыми по высоте торцевыми стенками и в ней были расположены последовательно по ходу очищаемой воды разделенные плоской перегородкой, перпендикулярной направлению потока воды, с отверстием в нижней части, до вышеуказанной перегородки воздушный аэратор-деаэратор, в верхней части которого выполнены закрепленный с возможностью вращения скребок для сбора пенного шлама и карман для сбора шлама, расположенный на вышеуказанной перегородке и соединенный со шламоприемником, а после вышеуказанной перегородки, примыкая к выполненному в ней отверстию, блок электрохимического окисления с катодно-анодными пластинчатыми электродами, при этом один из электродов был выполнен из железа, под вышеуказанным блоком электрохимического окисления расположен многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха, секция была бы снабжена по крайней мере одним погружным фильтрующим элементом и дно секции было соединено со шламоприемником.

Это позволяет также повысить эффективность очистки вод различной степени и видов загрязнения.

Кроме того, рекомендуется, чтобы в установке очистки вод вышеуказанный блок облучения очищаемой воды волнами света ультрафиолетового диапазона был расположен после вышеуказанного узла фильтрации на выходе из установки и соединен с этим узлом трубопроводом.

Это позволяет обеспечить эффективную очистку вод от различных примесей и получить очищенную воду, удовлетворяющую требованиям Рыбнадзора, которую можно направлять, например, в природные водоемы.

Кроме того, желательно, чтобы в установке очистки вод вышеуказанный узел обезвоживания осадка был соединен с вышеуказанным отстойником-усреднителем исходного потока очищаемой воды.

Это позволяет получать более компактный, удобный для утилизации осадок.

Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже (на чертеже) приводится принципиальная схема предлагаемой установки очистки вод, иллюстрирующая работу предлагаемой установки и не ограничивающая объем заявляемого изобретения.

Заявляемая установка включает трубопровод 1 подачи исходного потока очищаемой воды, соединенный с горизонтальным отстойником-усреднителем 2 исходного потока очищаемой воды. Трубопровод 3, в котором выполнены узел 4 введения флокулянта и узел 5 введения щелочных реагентов, соединяет отстойник-усреднитель 2 исходного потока очищаемой воды и ячейку 6, выполненную открытой сверху в форме параллелепипеда с днищем 7 и регулируемыми по высоте торцевыми стенками 8. Напорный флотатор 9, в нижней части которого расположен аэратор 10 сжатого воздуха, расположен в ячейке 6. Ячейка 6 разделена плоской перегородкой 11, перпендикулярной направлению потока очищаемой воды и имеющей в нижней части отверстие 12. Узел электрохимической обработки 13 примыкает к отверстию 12 после перегородки 11. В верхней части напорного флотатора 9, расположенного по ходу потока очищаемой воды до перегородки 11, находятся карман 14 для сбора пенного шлама, который расположен со стороны напорного флотатора 9 на верхней части перегородки 11, и закрепленный с возможностью вращения скребок 15. Узел электрохимической обработки 13 содержит блок электрохимического окисления 16, для питания которого используют постоянный ток, и выполнен в виде катодно-анодных пластинчатых электродов, покрытых оксидом рутения. Под блоком электрохимического окисления 16 расположен восьмиканальный керамический мембранный аэратор сжатого воздуха 17. Ячейка 6 соединена своей последней по ходу потока очищаемой воды регулируемой по высоте торцевой стенкой 8 встык, с возможностью разъема, с первой по ходу очищаемой воды регулируемой по высоте торцевой стенкой 18 открытой сверху с дном 19 секции 20, выполненной по форме аналогично ячейке 6, но при этом первым по ходу очищаемой воды в ней выполнен воздушный аэратор-деаэратор 21, расположенный до перегородки 22, в верхней части снабженный закрепленным с возможностью вращения скребком 23 для сбора пенного шлама и примыкающим к верхней части перегородки 22 карманом 24 для сбора пенного шлама, а после перегородки 22, примыкая к выполненному в ней отверстию 25, расположен блок электрохимического окисления 26 в виде катодно-анодных пластинчатых электродов, при этом электрод 27 выполнен из алюминия, под блоком электрохимического окисления 26 шестиканальный керамический мембранный аэратор сжатого воздуха 28. Секция 20 снабжена погружным фильтрующим элементом 29 и соединена трубопроводом 30 с рукавным самовстряхивающимся фильтром 31, который также трубопроводом 32 соединен с сорбционным фильтром 33. Трубопроводом 34 блок облучения очищаемой воды волнами света ультрафиолетового диапазона 35 соединен с сорбционным фильтром 33, а трубопровод 36 является отводом очищенной воды из предлагаемой установки. Трубопровод 37, выходящий из сорбционного фильтра 33, трубопровод 38, выходящий из рукавного самовстряхивающегося фильтра 31, трубопровод 39, выходящий после перегородки 22 по ходу очищаемого потока воды из дна 19 секции 20, трубопровод 40, выходящий из кармана 24, трубопровод 41, также выходящий из дна 19 секции 20, но до перегородки 22 по ходу очищаемой воды, трубопровод 42, выходящий из днища 7 ячейки 6 после перегородки 11 по ходу очищаемого потока воды, трубопровод 43, выходящий из кармана 14, и трубопровод 44, выходящий из днища 7 ячейки 6 до перегородки 11 по ходу потока очищаемой воды, объединены и соединены со шламоприемником 45, снабженным узлом для обезвоживания осадка в виде емкости 46 с погружным рукавным самовстряхивающимся фильтром 47. При этом шламоприемник 45 соединен с отстойником-усреднителем 2 исходного потока очищаемой воды трубопроводом 48. Предлагаемая установка снабжена также не показанной на схеме системой автоматического управления с удаленным доступом и контроля за процессом очистки воды.

Заявляемая установка работает следующим образом.

По трубопроводу 1 исходный очищаемый поток воды подают в горизонтальный отстойник-усреднитель 2, где происходит активное осаждение агрегированных частиц размером более 50 мкм и усреднение потока исходной воды. Осадок из донной части отстойника-усреднителя 2 по трубопроводу 48 поступает в шламоприемник 45. Далее поток очищаемой воды по трубопроводу 3 подают в напорный флотатор 9, выполненный до перегородки 11 ячейки 6. В трубопроводе 3 в поток очищаемой воды через узлы 4 и 5 вводят соответственно флокулянт и щелочные реагенты для корректировки рН, в количестве, зависящем от степени и вида загрязнений очищаемой воды. В нижнюю часть напорного флотатора 9 через аэратор 10 направляют сжатый воздух, пузырьки которого турбулизируют поток обрабатываемой воды, повышая степень его очистки, и помогают всплывать загрязнениям в виде пены, которую с помощью закрепленного с возможностью вращения скребка 15 направляют в карман 14, расположенный на верхней части перегородки 11. Через отверстие 12, находящееся в нижней части перегородки 11, очищаемый поток воды проходит между катодно-анодными пластинчатыми электродами, покрытыми оксидом рутения, блока электрохимического окисления 16, для питания которого используют постоянный ток. Через расположенный под ним восьмиканальный керамический мембранный аэратор 17 в поток очищаемой воды подают сжатый воздух, активизирующий процесс очистки. По принципу сообщающихся сосудов очищаемая вода перетекает через регулируемые по высоте, соединенные встык с возможностью разъема, последнюю по ходу потока очищаемой воды торцевую стенку 8 ячейки 6 и первую по ходу очищаемой воды торцевую стенку 18 секции 20. Быстрое и легкое соединение и разъединение требуемого в зависимости от видов и степени загрязнений количества ячеек и секций значительно упрощает эксплуатацию предлагаемой установки и позволяет трансформировать и использовать ее для самых различных условий и вариантов очистки воды. В верхней части воздушного аэратора-деаэратора 21 присутствующий в очищаемой воде пенный шлам скребком 23 направляется в карман 24. Поток очищаемой воды, в том числе после деаэрации от растворенных в ней газовых примесей, проходит через отверстие 25 в перегородке 22, а затем между пластинами блока электрохимического окисления 26, после чего турбулизируется воздухом, подаваемым через шестиканальный керамический мембранный аэратор 28 и, пройдя погружной фильтрующий элемент 29, из секции 20 поступает через трубопровод 30 в рукавный самовстряхивающийся фильтр 31, а из него по трубопроводу 32 попадает в сорбционный фильтр 33, из которого, пройдя по трубопроводу 34, поступает в блок облучения волнами света ультрафиолетового диапазона 35 и по трубопроводу 36 очищенную воду отводят из установки. Осадок из рукавного самовстряхивающегося фильтра 31 по трубопроводу 38, из сорбционного фильтра 33 по трубопроводу 37, из дна 19 секции 20 до перегородки 22 по трубопроводу 41 и после перегородки 22 по трубопроводу 39, из кармана 24 по трубопроводу 40, из днища 7 ячейки 6 до перегородки 11 по трубопроводу 44 и после перегородки 11 по трубопроводу 42, а также из кармана 14 по трубопроводу 43 поступает в единый трубопровод, а затем по нему в шламоприемник 45, где обезвоживается декантацией в емкости 46, после чего этот осадок, а также полученный в погружном рукавном самовстряхивающемся фильтре 47, может быть использован для хозяйственных нужд, а полученный фильтрат может быть направлен на повторную очистку.

Изобретение относится к области очистки воды от различных примесей органической и неорганической природы и может быть использовано для очистки природной воды, промышленных, ливневых и хозяйственно-бытовых стоков. Установка очистки вод включает отстойник-усреднитель исходного потока очищаемой воды, узел ввода флокулянта, напорный флотатор, узлы электрохимической обработки и фильтрации очищаемой воды, шламоприемник, блок облучения очищаемой воды волнами света ультрафиолетового диапазона, систему автоматического управления и контроля за процессом очистки воды. Напорный флотатор и узел электрохимической обработки расположены в единой открытой сверху ячейке в форме параллелепипеда с регулируемыми по высоте торцевыми стенками и отделены друг от друга плоской, перпендикулярной направлению потока воды перегородкой, имеющей в нижней части отверстие. Напорный флотатор снабжен скребком и карманом для сбора пенного шлама. Узел электрохимической обработки содержит блок электрохимического окисления с катодно-анодными электродами в форме пластин, покрытых оксидом рутения, и расположенный под ним многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха. Узел фильтрации выполнен из последовательно расположенных рукавного самовстряхивающегося и сорбционного фильтров. Изобретение позволяет эффективно очищать воду различного происхождения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка очистки вод, включающая расположенный на входе отстойник-усреднитель исходного потока очищаемой воды, узел ввода флокулянта, напорный флотатор, узлы электрохимической обработки и фильтрации очищаемой воды, шламоприемник, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок облучения очищаемой воды волнами света ультрафиолетового диапазона, а также систему автоматического с удаленным доступом управления и контроля за процессом очистки воды, кроме того, вышеуказанный отстойник-усреднитель исходного потока очищаемой воды соединен с напорным флотатором трубопроводом, в котором расположен узел ввода флокулянта, напорный флотатор и узел электрохимической обработки расположены соответственно последовательно по ходу очищаемой воды в единой открытой сверху ячейке в форме параллелепипеда с днищем, соединенным трубопроводом со шламоприемником, и регулируемыми по высоте торцевыми стенками и отделены друг от друга плоской, перпендикулярной направлению потока очищаемой воды перегородкой, имеющей в нижней части отверстие, при этом установка содержит по крайней мере одну вышеуказанную ячейку, напорный флотатор в верхней части снабжен закрепленным с возможностью вращения скребком для сбора пенного шлама и расположенным на верхней части вышеуказанной перегородки карманом для сбора пенного шлама, соединенным трубопроводом с вышеуказанным шламоприемником, в качестве узла электрохимической обработки выполнены, примыкая к отверстию в вышеуказанной перегородке, блок электрохимического окисления с катодно-анодными электродами в форме пластин, покрытых оксидом рутения, и расположенный под ним многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха, кроме того, узел фильтрации очищаемой воды, выполнен по крайней мере из одной пары соответственно последовательно расположенных рукавного самовстряхивающегося и сорбционного фильтров, соединенных трубопроводом, а шламоприемник дополнительно снабжен узлом обезвоживания осадка, выполненным в виде емкости с погружным рукавным самовстряхивающимся фильтром.

2. Установка очистки вод по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит узел ввода щелочного реагента, расположенный в трубопроводе между узлом ввода флокулянта и напорным флотатором.

3. Установка очистки вод по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по крайней мере одну, открытую сверху секцию, соединенную встык, с возможностью разъема, стенкой, первой по направлению потока очищаемой воды, с последней по направлению потока очищаемой воды стенкой вышеуказанной ячейки, при этом вышеуказанная секция выполнена в форме параллелепипеда с дном и регулируемыми по высоте торцевыми стенками и в ней расположены последовательно по ходу очищаемой воды разделенные плоской перегородкой, перпендикулярной направлению потока воды, с отверстием в нижней части, до вышеуказанной перегородки воздушный аэратор-деаэратор, в верхней части которого выполнены закрепленный с возможностью вращения скребок для сбора пенного шлама и карман для сбора шлама, расположенный на вышеуказанной перегородке и соединенный со шламоприемником, а после вышеуказанной перегородки, примыкая к выполненному в ней отверстию, блок электрохимического окисления с катодно-анодными пластинчатыми электродами, при этом один из электродов выполнен из алюминия, под вышеуказанным блоком электрохимического окисления расположен многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха, секция снабжена по крайней мере одним погружным фильтрующим элементом и дно секции соединено со шламоприемником.

4. Установка очистки вод по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по крайней мере одну, открытую сверху секцию, соединенную встык, с возможностью разъема, стенкой, первой по направлению потока очищаемой воды, с последней по направлению потока очищаемой воды стенкой вышеуказанной ячейки, при этом вышеуказанная секция выполнена в форме параллелепипеда с дном и регулируемыми по высоте торцевыми стенками и в ней расположены последовательно по ходу очищаемой воды разделенные плоской перегородкой, перпендикулярной направлению потока воды, с отверстием в нижней части, до вышеуказанной перегородки воздушный аэратор-деаэратор, в верхней части которого выполнены закрепленный с возможностью вращения скребок для сбора пенного шлама и карман для сбора шлама, расположенный на вышеуказанной перегородке и соединенный со шламоприемником, а после вышеуказанной перегородки, примыкая к выполненному в ней отверстию, расположен блок электрохимического окисления с катодно-анодными пластинчатыми электродами, при этом один из электродов выполнен из железа, под вышеуказанным блоком электрохимического окисления расположен многоканальный мембранный аэратор сжатого воздуха, секция снабжена по крайней мере одним погружным фильтрующим элементом и дно секции соединено со шламоприемником.

5. Установка очистки вод по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанный блок облучения очищаемой воды волнами света ультрафиолетового диапазона расположен после вышеуказанного узла фильтрации на выходе очищенной воды из установки и соединен с этим узлом трубопроводом.

6. Установка очистки вод по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанный узел обезвоживания осадка соединен трубопроводом с вышеуказанным отстойником-усреднителем исходного потока очищаемой воды.