СПОСОБ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2016 года по МПК C02F9/12 C02F1/24 C02F1/48 C02F1/50 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод, при которых промышленные и сточные воды очищают от грубых нерастворенных осадков путем пропускания через блок гидроциклонов, насыщают кислородом воздуха от сатуратора, убирают мелкодисперсные взвеси путем пропускания через флотационную машину, подают очищаемые воды в отстойник, где удаляют оставшийся осадок, пропускают очищаемые воды через фильтр.

Уровень техники

Известен из уровня техники способ очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод, при котором промышленные и сточные воды очищают от грубых нерастворенных осадков путем пропускания через блок гидроциклонов, насыщают кислородом воздуха от сатуратора, убирают мелкодисперсные взвеси путем пропускания через флотационную машину, подают очищаемые воды в отстойник, где удаляют оставшийся осадок, пропускают очищаемые воды через фильтр (см. патент РФ на изобретение №2186735, опубл. в 2002 г).

Данный способ является наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и взят за прототип к предлагаемому изобретению.

Недостатком данного способа является недостаточная степень очистки промышленных и сточных вод от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов. Это связано с тем, что вирусы, бактерии проходят через существующие фильтры и не погибают, а соли тяжелых металлов не выпадают в осадок.

Раскрытие изобретения

Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод, позволяющий как минимум сгладить, по меньшей мере, один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение степени очистки воды от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов, что и является поставленной технической задачей.

Для достижения этой цели способ очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод, дополнительно включает в себя этапы, при которых очищаемые воды, прошедшие через флотационную машину, очищают от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов путем подачи и пропускания через электромагнитный активатор процессов, причем разрушают гидратные оболочки, содержащиеся в очищаемых водах, прошедших через электромагнитный активатор процессов и активируют в них коагуляцию взвесей путем подачи и пропускания через генератор неравновесной плазмы.

Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность значительно повысить степень очистки от бактерий и вирусов. Действительно, при этом ионы солей и металлов активно образуют кристаллические зародыши, которые служат центрами кристаллизации, то есть создаются мелкокристаллические структуры - затравки, которые сорбируют на своей поверхности ионы карбонатов кальция, магния, железа и других металлов. Бактерии и вирусы при этом гибнут. В генераторе неравновесной плазмы разрушаются все гидратные оболочки и активируется коагуляция взвесей в водном потоке.

Существует вариант изобретения, в котором подают очищаемые воды в электромагнитный активатор процессов и в генератор неравновесной плазмы в виде водовоздушной смеси с помощью пневматического эжектора. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность расширения зоны занимаемой разрядами, при этом разряды разбиваются на несколько частей, горящих в газовых зазорах между струями воды и местах их разрыва.

Существует кроме того вариант изобретения, в котором создают в электромагнитном активаторе процессов вращающееся электромагнитное поле с частотой вращения от 20 до 500 Гц. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность наиболее максимальной очистки промышленных и сточных вод от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов. Данный диапазон установлен опытным путем.

Существует также вариант изобретения, в котором создают в генераторе неравновесной плазмы неравновесную плазму путем подачи на электроды генератора токов напряжения от 2 кВ до 30 кВ. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность наиболее максимальной очистки промышленных и сточных вод от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов. Данный диапазон установлен опытным путем.

Существует и такой вариант изобретения, в котором создают в генераторе неравновесной плазмы неравновесную плазму с частотой разряда от 0,05 до 8,5 Гц. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность наиболее максимальной очистки промышленных и сточных вод от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов. Данный диапазон установлен опытным путем.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения. Также совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения не следует явным образом из уровня техники для устройств аналогичного назначения, то есть является неочевидной, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень» для изобретения.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:

- фигура 1 схематично изображает этапы способа очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод, согласно изобретению.

- фигура 2 является таблицей изменений концентраций показателей состава сточных вод после обработки согласно проведенным испытаниям.

Осуществление изобретения

Способ очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод реализуют следующим образом. (Приводится не ограничивающий применения изобретения пример, соответствующий фигуре 1).

Этап 1. Промышленные и сточные воды, содержащие крупные и мелкие (в том числе и мелкодисперсные) взвеси, бактерии, соли металлов, нефтяные и другие загрязнения, подают на блок гидроциклонов и убирают основную часть нерастворенных примесей.

Этап 2. Далее промышленные и сточные воды поступают в сатуратор, где они насыщаются кислородом воздуха,

Этап 3. Убирают мелкодисперсные взвеси путем пропускания через флотационную машину, где убираются мелкодисперсные взвеси.

Этап 4. Очищаемые воды, прошедшие через флотационную машину, очищают от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов путем подачи с помощью пневматического эжектора и пропускания через электромагнитный активатор процессов. Для этого создают в электромагнитном активаторе процессов вращающееся электромагнитное поле с частотой вращения от 20 до 500 Гц.

Этап 5. Разрушают гидратные оболочки, содержащиеся в очищаемых водах, прошедших через электромагнитный активатор процессов и активируют в них коагуляцию взвесей путем подачи и пропускания через генератор неравновесной плазмы. Для этого создают в генераторе неравновесной плазмы неравновесную плазму путем подачи на электроды генератора токов напряжения от 2 кВ до 30 кВ. Для этого создают в генераторе неравновесной плазмы неравновесную плазму с частотой разряда от 0,05 до 8,5 Гц. При этом ионы солей и металлов активно образуют кристаллические зародыши, которые служат центрами кристаллизации, то есть создаются мелкокристаллические структуры - затравки, которые сорбируют на своей поверхности ионы карбонитов кальция, магния, железа и других металлов. Бактерии и вирусы при этом гибнут. В генераторе неравновесной плазмы разрушаются все гидратные оболочки и активируется коагуляция взвесей в водном потоке.

Этап 6. Подают очищаемые воды в отстойник, где удаляют образовавшийся осадок.

Этап 7. Пропускают очищаемые воды через фильтр (например, с механической загрузкой) очищается до норм питьевого водоснабжения или рыбоводческих норм и подается потребителю либо сбрасывается в водоемы.

Приведенные варианты осуществления изобретения являются примерными и позволяют добавлять новые варианты или модифицировать описанные.

Промышленная применимость

Предлагаемый способ очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу изобретения на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения и критерию «полнота раскрытия» для изобретения.

В соответствии с предложенным изобретением заявителем были проведены испытания способа очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод. Испытания проводились в ООО «МАШГЕО». Сточные воды использовались с ОАО «Туламашзавод».

Была использована установка, реализующая способ со следующими параметрами. В электромагнитном активаторе процессов создавали вращающееся электромагнитное поле с частотой вращения от 100 до 200 Гц. Указаны в таблице три варианта. В генераторе неравновесной плазмы создавали неравновесную плазму путем подачи на электроды генератора токов напряжения 20 кВ и с частотой разряда 50 Гц. Расход воздуха менялся и находился в диапазоне от 0, 5 до 1, 5 м³/мин.

Результаты испытаний показаны в таблице на фигуре 2.

Они показали, что способ позволяет:

- надежно очистить сточные воды от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов,

- иметь на выходе воду питьевого качества.

Все это, в конечном счете, обеспечивает выполнение достигаемого технического результата - повышение степени очистки промышленных и сточных вод от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов.

Преимуществом применения данного способа очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод является также то, что данная технология является безреагентной и обеспечивает очистку водных потоков с минимальными затратами, не превышающими 0,5-0,8 кВт*час/м³.

Изобретение может быть использовано на машиностроительных предприятиях. Для осуществления способа сточные воды очищают от грубых нерастворенных осадков путем пропускания через блок гидроциклонов, насыщают кислородом воздуха путем пропускания через сатуратор, удаляют мелкодисперсные взвеси путем пропускания через флотационную машину, подают очищаемые воды в отстойник, где удаляют оставшийся осадок, пропускают очищаемые воды через фильтр. Обрабатываемые воды, прошедшие через флотационную машину, очищают от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов путем подачи и пропускания через электромагнитный активатор процессов. Гидратные оболочки, содержащиеся в очищаемых водах, прошедших через электромагнитный активатор процессов, разрушаются и путем подачи и пропускания через генератор неравновесной плазмы активируют коагуляцию взвесей. Способ обеспечивает повышение степени очистки промышленных и сточных вод от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод, при котором промышленные и сточные воды
- очищают от грубых нерастворенных осадков путем пропускания через блок гидроциклонов,
- насыщают кислородом воздуха путем пропускания через сатуратор,
- убирают мелкодисперсные взвеси путем пропускания через флотационную машину,
- подают очищаемые воды в отстойник, где удаляют оставшийся осадок,
- пропускают очищаемые воды через фильтр,
отличающийся тем, что способ очистки и обеззараживания промышленных и сточных вод дополнительно включает в себя этапы, при которых очищаемые воды, прошедшие через флотационную машину, очищают от вирусов, бактерий и растворенных солей тяжелых металлов путем подачи и пропускания через электромагнитный активатор процессов, причем
- разрушают гидратные оболочки, содержащиеся в очищаемых водах, прошедших через электромагнитный активатор процессов, и активируют в них коагуляцию взвесей путем подачи и пропускания через генератор неравновесной плазмы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подают очищаемые воды в электромагнитный активатор процессов и в генератор неравновесной плазмы в виде водовоздушной смеси с помощью пневматического эжектора.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что создают в электромагнитном активаторе процессов вращающееся электромагнитное поле с частотой вращения от 20 до 500 Гц.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что создают в генераторе неравновесной плазмы неравновесную плазму путем подачи на электроды генератора токов напряжения от 2 кВ до 30 кВ.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что создают в генераторе неравновесной плазмы неравновесную плазму с частотой разряда от 0,05 до 8,5 Гц.