СИСТЕМА И СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОРОШКОВОГО АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ Российский патент 2017 года по МПК C02F1/28 C01B31/08 B01D15/02 B01D29/00 B01J20/20 B01J20/34 B01D36/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии защиты окружающей среды, включающей систему и способ очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля.

Уровень техники

Методику очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля используют в течение более 70 лет. С тех пор как США впервые использовали порошковый активированный уголь для устранения неприятного запаха, производимого хлорфенолом, это был эффективный путь удаления содержащихся в воде загрязнений с помощью порошкового активированного угля, и эффект очистки получил всенародное одобрение.

Активированный уголь может быть классифицирован как порошковый активированный уголь и гранулированный активированный уголь в соответствии его с внешней формой. Как правило, более 90% активированного угля, который проходит через сито с размером отверстий 80 меш или размер которого составляет менее 0,175 мм, считается порошковым активированным углем или порошковым углем. Активированный уголь размером более 0,175 мм называют гранулированным активированным углем. С развитием технологии разделения сред и появлением определенных требований для применения порошкового угля его размеры становятся все меньше и достигают даже уровня микрон или нанометров. Активированный уголь является видом углеродного материала с микрохарактеристиками, который представляет собой углеродистый материал черного цвета и имеет хорошо развитую пористую структуру, большую площадь поверхности и высокую адсорбционную способность. Благодаря большой площади поверхности, высокой абсорбционной способности и низкой стоимости активированный уголь в настоящее время используют в качестве адсорбента, который широко используется для очистки городских коммунально-бытовых сточных вод, промышленных сточных вод и для очистки загрязненной воды.

Адсорбция порошковым активированным углем растворенных в воде молекул представляет собой сложный процесс. Этот процесс является результатом комбинированных действий различных сил, включая притяжение ионов, силу Ван-дер-Ваальса и различные силы химической природы. После добавления в воду порошкового активированного угля из нее удаляется значительное количество органического вещества, при этом уменьшается количество коллоидных веществ в воде и поверхностная вязкость. Порошковый активированный уголь абсорбируется на флокулах, облегчая соединение флокул и улучшая структуру флокул. Соответственно, добавление порошкового активированного угля оказывается благоприятным для удаления органических загрязнений из воды с низкой мутностью и значительным загрязнением, так что качество такой воды существенным образом улучшается. Применение порошкового активированного угля связано с относительно небольшими капиталовложениями, дает быстрые результаты и обеспечивает надежный процесс очистки, в особенности для крупных старых водопроводных станций.

Гранулированный активированный уголь является дорогим, возобновляемым, рециркулируемым, а также легким в обращении и работе с ним. Соответственно, гранулированный активированный уголь применяют, в основном, при очистке воды. По сравнению с гранулированным активированным углем порошковый активированный уголь легко приготавливается и имеет такие преимущества, как низкая цена, более высокая адсорбционная способность, большая скорость адсорбции и способность к адсорбции может быть использована полностью и т.п. Однако для порошкового активированного угля необходим специальный процесс разделения, регенерация порошкового активированного угля затруднительна и имеет высокую стоимость.

Раскрытие изобретения

В целях решения вышеупомянутой технической проблемы настоящее изобретение обеспечивает систему и способ для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля, которые являются экономичными и высокоэффективными. Техническое решение, используемое в системе согласно настоящему изобретению, представляет собой систему для очистки сточных вод, использующую порошковый активированный уголь, которая содержит устройство для добавления активированного угля, устройство для смешивания и обработки, устройство для разделения воды и активированного угля, устройство для обратной промывки, систему управления и модуль питания.

Устройство для добавления активированного угля содержит питающий бункер, электрический двигатель с регулируемым числом оборотов, шнековый транспортер, неподвижно установленный кожух, резиновый рукав; причем указанный кожух установлен на шнековый транспортер и заключает его в себе, один конец резинового рукава подсоединен к шнековому транспортеру, а другой конец резинового рукава протянут в направлении устройства для смешивания и обработки; питающее отверстие питающего бункера соединено со шнековым транспортером, и ось вращения электрического двигателя с регулируемым числом оборотов соединена с шнековым транспортером для приведения в действие шнекового транспортера, осуществляющего подачу активированного угля в направлении устройства для смешивания и обработки.

Устройство для смешивания и обработки содержит емкость для перемешивания и смешивания материала, электрический двигатель мешалки и лопастную мешалку; электрический двигатель мешалки установлен на емкости для перемешивания и смешивания; ось вращения электрического двигателя мешалки протянута к емкости для перемешивания и смешивания; лопастная мешалка закреплена на оси вращения электрического двигателя мешалки для перемешивания смешанной суспензии в емкости для перемешивания и смешивания так, чтобы обеспечить равномерное смешивание воды и активированного угля.

Устройство для разделения воды и активированного угля содержит цилиндрический фильтровальный резервуар, полую микропористую фильтровальную трубу, электромагнитный клапан для питания устройства для разделения воды и активированного угля, электромагнитный клапан для выпуска суспензии активированного угля, электромагнитный клапан для выпуска чистой воды; верхний питающий патрубок цилиндрического фильтровального резервуара соединен с нижним выпускным патрубком емкости для перемешивания и смешивания через электромагнитный клапан для питания устройства для разделения активированного угля и воды; в указанном цилиндрическом фильтровальном резервуаре размещена полая микропористая фильтровальная труба; нижняя часть цилиндрического фильтровального резервуара снабжена выпускным трубопроводом для суспензии активированного угля и выпускным трубопроводом для чистой воды, соответственно; указанные выпускной трубопровод для суспензии активированного угля и выпускной трубопровод для чистой воды оборудованы электромагнитным клапаном для выпуска суспензии активированного угля и электромагнитным клапаном для выпуска чистой воды, соответственно.

Устройство для обратной промывки (очистки фильтра обратным потоком) содержит воздушный компрессор, насос обратной промывки, емкость для обратной промывки, электромагнитный клапан для воды обратной промывки, электромагнитный клапан для воздуха и воды обратной промывки и промывочную форсунку. Воздушный компрессор соединен с впускным отверстием для воздуха емкости для обратной промывки; насос обратной промывки соединен с впускным отверстием для воды емкости обратной промывки через электромагнитный клапан для воды обратной промывки; выпускное отверстие для воды емкости для обратной промывки соединено с промывочной форсункой через электромагнитный клапан для воздуха и воды обратной промывки; и промывочная форсунка размещена в цилиндрическом фильтровальном резервуаре с возможностью перемещаться вверх и вниз в полой микропористой фильтровальной трубе.

Система управления подключена к модулю питания; система управления соединена соответственно с электрическим двигателем с регулируемой частотой вращения, электрическим двигателем мешалки, электромагнитным клапаном для питания устройства для разделения воды и активированного угля, электромагнитным клапаном для выпуска суспензии активированного угля, электромагнитным клапаном для выпуска чистой воды, воздушным компрессором, насосом для обратной промывки фильтра, электромагнитным клапаном для воды обратной промывки, электромагнитным клапаном для воздуха и воды обратной промывки, и с промывочной форсункой - для управления работой электрического двигателя с регулируемой частотой вращения, электрического двигателя мешалки, электромагнитного клапана для питания устройства для разделения воды и активированного угля, электромагнитного клапана для выпуска суспензии активированного угля, электромагнитного клапана для выпуска чистой воды, воздушного компрессора, насоса для обратной промывки, электромагнитного клапана для воды обратной промывки, электромагнитного клапана для воздуха и воды обратной промывки и промывочной форсунки.

Предпочтительно устройство для разделения воды и активированного угля дополнительно содержит питающий насос, соединенный с системой управления и размещенный около нижнего разгрузочного отверстия емкости для перемешивания и смешивания и предназначенный для транспортирования суспензии из воды и активированного угля в устройство для разделения активированного угля и воды.

Предпочтительно устройство для обратной промывки дополнительно содержит датчик давления (404), подключенный к системе управления и размещенный на емкости (403) для обратной промывки, предназначенный для определения разности между давлением впуска воды и давлением выпуска воды из устройства для разделения воды и активированного угля.

Предпочтительно по меньшей мере один набор полых микропористых фильтровальных труб размещен по периметру окружности в цилиндрическом фильтровальном резервуаре.

Предпочтительно полая микропористая фильтровальная труба представляет собой трубу из полиамида (РА).

Предпочтительно полая микропористая фильтровальная труба представляет собой трубу из нержавеющей стали.

Предпочтительно полая микропористая фильтровальная труба снаружи окружена фильтрующим слоем.

Предпочтительно фильтрующий слой представляет собой слой тонкой фильтрации, выполненный из сплавленных полиэтиленовых волокон.

Предпочтительно резиновый рукав представляет собой гибкий резиновый рукав, армированный внутри стальной проволокой.

Техническое решение, воплощенное в способе согласно настоящему изобретению, представляет собой способ очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля, который включает следующие стадии:

Стадия 1: заливка сточной воды в устройство для смешивания и обработки и одновременное добавление порошкового активированного угля в устройство для смешивания и обработки с помощью устройства для добавления активированного угля;

Стадия 2: выключение устройства для добавления активированного угля и включение электрического двигателя мешали с целью активирования лопастной мешалки для перемешивания порошкового активированного угля и сточной воды так, чтобы они равномерно смешивались;

Стадия 3: транспортирование с помощью питающего насоса суспензии из смешанных активированного угля и воды в устройство для разделения активированного угля и воды для отделения активированного угля от воды, задерживание и разделение суспензии из смешанных активированного угля и воды при прохождении через внешний диаметр полой микропористой фильтровальной трубы, протекание воды через микропоры стенки полой микропористой фильтровальной трубы, стекание воды по внутреннему диаметру полой микропористой фильтровальной трубы и затем ее отвод, при этом порошковый активированный уголь задерживается в цилиндрическом фильтровальном резервуаре;

Стадия 4: включение устройства для обратной промывки и затем автоматическое активирование устройства для обратной промывки для осуществления обратной промывки полой микропористой фильтровальной трубы в соответствии с разностью между давлением впуска воды и давлением выпуска воды из устройства для разделения активированного угля и воды, определенной с помощью датчика давления;

Стадия 5: выключение устройства для обратной промывки и включение электромагнитного клапана для выпуска суспензии активированного угля для удаления суспензии активированного угля и осуществление после этого дегидратации, сушки и повторного активирования суспензии активированного угля.

Предпочтительно, чтобы при осуществлении стадии 1, включающей заливку сточной воды в устройство для смешивания и обработки и одновременное добавление порошкового активированного угля в устройство для смешивания и обработки с помощью устройства для добавления активированного угля, расстояние между нижним выпускным отверстием резинового рукава и уровнем жидкости поддерживается в интервале от 0,5 до 0,8 м, а скорость потока сточной воды находится в интервале от 0,3 м/с до 0,6 м/с.

При осуществлении стадии 3 разделения воды и активированного угля предпочтительно, чтобы отношение площади фильтрации и эффективного объема полой микропористой фильтровальной трубы находилось в интервале от 0,3 до 0,9 м²/м³.

Предпочтительно, чтобы при проведении обратной промывки полой микропористой фильтровальной трубы на стадии 3 давление обратной промывки составляло от 0,06 до 0,09 МПа.

На стадии 5 дегидратации суспензии активированного угля предпочтительно используют рамный фильтр-пресс.

Система и способ, которые используются для очистки сточных вод с помощью порошкового активированного угля, характеризуются простотой и легко используемым оборудованием при низких эксплуатационных затратах.

Отделенный порошковый активированный уголь собирают и направляют на рециркуляцию. Оборудование может длительное время непрерывно работать с полной нагрузкой, а обратная промывка является эффективной и экономичной по времени.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - принципиальная схема осуществления системы в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 - технологическая схема осуществления способа согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Для лучшего понимания на сопровождающих чертежах и в нижеследующем описании осуществлений одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными номерами позиций. Терминология используется лишь для того, чтобы отличить один компонент от другого компонента. Так, первый описанный ниже элемент может быть именован вторым элементом без выхода за пределы идеи осуществлений изобретения.

Техническое решение, используемое в системе согласно настоящему изобретению, иллюстрируемое на фиг. 1, представляет собой систему для очистки сточных вод, использующую порошковый активированный уголь, которая содержит устройство для добавления активированного угля, устройство для смешивания и обработки, устройство для разделения воды и активированного угля, устройство для обратной промывки, систему управления и модуль питания. Устройство для добавления активированного угля содержит питающий бункер 101, электрический двигатель 102 с регулируемым числом оборотов, шнековый транспортер 103, неподвижно установленный кожух 104 и резиновый рукав 105. Указанный кожух 104 установлен на шнековый транспортер 103 и заключает его в себе, при этом один конец резинового рукава 105 соединен с шнековым транспортером 103, а другой конец резинового рукава 105 протянут к устройству для перемешивания и смешивания. Выпускное отверстие питающего бункера 101 соединено со шнековым транспортером 103. Ось вращения электрического двигателя 102 с регулируемым числом оборотов соединена со шнековым транспортером 103 для приведения шнекового транспортера 103 во вращение и подачи активированного угля в направлении устройства для смешивания и обработки. Указанное устройство для смешивания и обработки содержит емкость 201 для перемешивания и смешивания, электрический двигатель 202 мешалки и лопастную мешалку 203. Электрический двигатель 202 мешалки установлен на емкости 201 для перемешивания и смешивания. Ось вращения электрического двигателя 202 мешалки проходит к емкости 201 для перемешивания и смешивания. Лопастная мешалка 203 закреплена на оси вращения электрического двигателя 202 мешалки для перемешивания смешанной суспензии в емкости 201 для перемешивания и смешивания так, чтобы обеспечить равномерное смешение сточной воды и активированного угля. Устройство для разделения активированного угля и воды содержит цилиндрический фильтровальный резервуар 301, полую микропористую фильтровальную трубу 302, электромагнитный клапан 303 для питания устройства для разделения активированного угля и воды, электромагнитный клапан 304 для выпуска суспензии активированного угля, электромагнитный клапан 305 для выпуска чистой воды и питающий насос 306. Впускное отверстие, расположенное в верхней части цилиндрического фильтровального резервуара 301, соединено с расположенным внизу емкость 201 для перемешивания и смешивания разгрузочным отверстием посредством электромагнитного клапана 303 для питания устройства для разделения активированного угля и воды. В цилиндрическом фильтровальном резервуаре 301 по периметру окружности размещен по меньшей мере один набор полых микропористых фильтровальных труб 302. Слой тонкой фильтрации из сплавленных полиэтиленовых волокон окружает полую микропористую фильтровальную трубу 302. Нижняя часть цилиндрического фильтровального резервуара 301 снабжена выпускным трубопроводом для суспензии активированного угля и трубопроводом для выпуска воды, соответственно, и указанные выпускной трубопровод для суспензии активированного угля и трубопровод для выпуска воды снабжены электромагнитным клапаном 304 для выпуска суспензии активированного угля и электромагнитным клапаном 305 для выпуска чистой воды, соответственно. Питающий насос 306 расположен около нижнего выпускного патрубка емкости 201 для перемешивания и смешивания для транспортирования смешанной суспензии из активированного угля и воды в устройство для разделения активированного угля и воды.

Устройство для обратной промывки содержит воздушный компрессор 401, насос 402 для обратной промывки, емкость 403 для обратной промывки, датчик давления 404, электромагнитный клапан 405 для воды обратной промывки, электромагнитный клапан 406 для воды и воздуха обратной промывки и промывочную форсунку. Воздушный компрессор 401 соединен с патрубком для впуска воздуха емкости 403 для обратной промывки. Насос 402 для обратной промывки соединен с патрубком для впуска воды емкости 403 для обратной промывки посредством электромагнитного клапана 405 для воды обратной промывки. Выпускной патрубок емкости 403 для обратной промывки соединен с промывочной форсункой посредством электромагнитного клапана 406 для воды и воздуха обратной промывки. Промывочная форсунка размещена в цилиндрическом фильтровальном резервуаре 301 с возможностью перемещения вверх и вниз в полой микропористой фильтровальной трубе 302. Датчик 404 давления установлен на емкости 403 для обратной промывки и служит для определения разности давлений между отверстием для впуска воды и отверстием для выпуска воды устройства для разделения воды и активированного угля. Система управления соединена с модулем питания; система управления соединена с электрическим двигателем 102 с регулируемым числом оборотов, электрическим двигателем 202 мешалки, электромагнитным клапаном 303 для питания устройства для разделения активированного угля и воды, электромагнитным клапаном 304 для выпуска суспензии активированного угля, электромагнитным клапаном 305 для выпуска чистой воды, питающим насосом 306, воздушным компрессором 401, насосом 402 для обратной промывки, датчиком 404 давления, электромагнитным клапаном 405 для воды обратной промывки, электромагнитным клапаном 406 для воды и воздуха обратной промывки и промывочной форсункой для управления работой электрического двигателя 102 с регулируемым числом оборотов, электрического двигателя 202 мешалки, электромагнитного клапана 303 для питания устройства для разделения активированного угля и воды, электромагнитного клапана 304 для выпуска суспензии активированного угля, электромагнитного клапана 305 для выпуска чистой воды, питающего насоса 306, воздушного компрессора 401, насоса 402 для обратной промывки, датчика 404 давления, электромагнитного клапана 405 для воды обратной промывки, электромагнитного клапана 406 для воды и воздуха обратной промывки и промывочной форсунки, соответственно.

Полая микропористая фильтровальная труба 302, используемая в настоящем изобретении, может представлять собой трубу из полиамида (РА), но не в качестве ограничения. В действительности полая микропористая фильтровальная труба 302 может быть изготовлена из нержавеющей стали или из других материалов в соответствии с фактическими предъявляемыми требованиями.

На фиг. 2 проиллюстрировано техническое решение, используемое в способе согласно настоящему изобретению, представляющее собой способ очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля, включающий следующие стадии:

Стадия 1: заливка сточной воды в устройство для смешивания и обработки и одновременное добавление порошкового активированного угля в устройство для смешивания и обработки с помощью устройства для добавления активированного угля, при этом расстояние между выпускным отверстием резинового рукава и уровнем жидкости поддерживается в интервале от 0,5 до 0,8 м, а скорость потока сточной воды составляет от 0,3 до 0,6 м/с.

Стадия 2: выключение устройства для добавления активированного угля и включение электрического двигателя 202 мешалки с целью активирования лопастной мешалки 203 для перемешивания порошкового активированного угля и сточной воды, так чтобы они равномерно смешивались.

Стадия 3: транспортирование суспензии из смешанных активированного угля и воды в устройство для разделения активированного угля и воды с помощью питающего насоса 306 для отделения активированного угля от воды, задерживание и разделение суспензии из смешанных активированного угля и воды при прохождении через внешний диаметр полой микропористой фильтровальной трубы 302, протекание воды через микропоры стенки полой микропористой фильтровальной трубы 302, стекание воды по внутреннему диаметру полой микропористой фильтровальной трубы 302 и затем ее отвод, при этом порошковый активированный уголь задерживается в цилиндрическом фильтровальном резервуаре 301; причем отношение площади фильтрации и эффективного объема полой микропористой фильтровальной трубы 302 находится в интервале от 0,3 до 0,9 м²/м³.

Стадия 4: включение устройства для обратной промывки и затем автоматическое активирование устройства для обратной промывки для обратной промывки полой микропористой фильтровальной трубы 302 в соответствии с разностью между давлением впуска воды и давлением выпуска воды из устройства для разделения активированного угля и воды, определенной с помощью датчика давления 404, причем давление обратной промывки составляет от 0,06 до 0,09 МПа.

Стадия 5: выключение устройства для обратной промывки и включение электромагнитного клапана для выпуска суспензии активированного угля для удаления суспензии активированного угля и осуществление после этого дегидратации, сушки и повторного активирования суспензии активированного угля.

Ниже описаны эксперимент и полученные экспериментальные данные при использовании системы и способа согласно настоящему изобретению.

Эксперимент 1

1. Порошковый активированный уголь с размером частиц менее 0,175 мм и массой 100 кг выгружается в питательный бункер 101, и электрический двигатель 102 с регулируемым числом оборотов устанавливается на подходящую скорость вращения. Порошковый активированный уголь транспортируется в емкость 201 для перемешивания и смешивания посредством шнекового транспортера 103, и затем порошковый активированный уголь падает на водную поверхность сточной воды. Для создания течения воды включают электрический двигатель 202 мешалки, при этом время перемешивания устанавливают равным 20 мин, после этого воду отводят в цилиндрический фильтровальный резервуар 301 с помощью питательного насоса 306 для осуществления фильтрования. Цилиндрический фильтровальный резервуар 301 содержит множество полых микропористых фильтровальных труб 302 для отделения порошкового активированного угля с образованием фильтрующего слоя, и сточная вода очищается и затем отводится через электромагнитный клапан 305 для отвода чистой воды.

2. Когда поток воды, представляющий собой поток чистой фильтрованной воды, явно уменьшается (до 50%), необходимо осуществить промывку обратным потоком для вымывания порошкового активированного угля из цилиндрического фильтровального резервуара 301. Электромагнитный клапан 303 для питания устройства для разделения активированного угля и воды и электромагнитный клапан 305 для выпуска чистой воды выключают, а электромагнитный клапан 406 для воздуха и воды обратной промывки потоками открывают. Давление обратной промывки устанавливают на уровне 0,06 МПа, время обратной промывки воздухом составляет 30 с, а время обратной промывки водой составляет 1 мин; суспензия активированного угля вымывается из цилиндрического фильтровального резервуара 301 и затем поступает в резервуар для накапливания суспензии активированного угля. Суспензию активированного угля транспортируют в рамный фильтр-пресс для фильтрования под давлением и затем подвергают дегидратации. После этого полученный отфильтрованный осадок активированного угля направляют на рециркуляцию для восстановления.

После начала проведения промывки обратным потоком результаты действия устройства для обратной промывки можно наблюдать через окно, с тем чтобы устройство для обратной промывки можно было отключить в соответствии с полученным эффектом. Затем стадию фильтрования смешанной суспензии из активированного угля и воды проводят повторно.

Эксперимент 2

1. Порошковый активированный уголь с размером частиц менее 0,175 мм и массой 200 кг выгружается в питательный бункер 101, электрический двигатель 102 с регулируемым числом оборотов устанавливается на подходящее число оборотов в интервале 2-20 об/мин. Порошковый активированный уголь транспортируется в емкость 201 для перемешивания и смешивания посредством шнекового транспортера 103 с расходом 1 кг/мин, и затем порошковый активированный уголь падает на водную поверхность сточной воды. Для создания течения воды включают электрический двигатель 202 мешалки. При этом расход сточной воды составляет 60-1000 м³/час, продолжительность перемешивания устанавливают равной 20 мин, и затем воду отводят в цилиндрический фильтровальный резервуар 301 с помощью питательного насоса 306 для осуществления фильтрования. Цилиндрический фильтровальный резервуар 301 содержит множество полых микропористых фильтровальных труб 302 для отделения порошкового активированного угля с образованием фильтрующего слоя. В результате сточная вода очищается, после чего отводится через электромагнитный клапан 305 для отвода чистой воды.

2. Когда поток воды, представляющий собой фильтрованную чистую воду, явно уменьшается (до 40-70%), необходимо осуществить промывку обратным потоком для вымывания порошкового активированного угля из цилиндрического фильтровального резервуара 301. Электромагнитный клапан 303 для питания устройства для разделения активированного угля и воды, и электромагнитный клапан 305 для выпуска чистой воды выключают, а электромагнитный клапан 406 для воздуха и воды обратной промывки потоками открывают. Давление обратной промывки устанавливают на уровне 0,08 МПа, время обратной промывки воздухом составляет 30-60 сек, а время обратной промывки водой составляет 1-3 мин; суспензия активированного угля вымывается из цилиндрического фильтровального резервуара 301 и затем поступает в резервуар для накапливания суспензии активированного угля. Суспензию активированного угля транспортируют в рамный фильтр-пресс для осуществления фильтрования под давлением и затем подвергают дегидратации. После этого полученный отфильтрованный осадок активированного угля направляют на рециркуляцию для восстановления. После начала проведения промывки обратным потоком результаты действия устройства для обратной промывки можно наблюдать через окно с тем, чтобы устройство для обратной промывки можно было отключить в соответствии с полученным эффектом. Затем стадию фильтрования смешанной суспензии из активированного угля и воды проводят повторно.

Хотя средства, используемые в конкретных воплощениях настоящего изобретения, были описаны со ссылками на чертежи, специалистами в данной области техники могут быть осуществлены многочисленные модификации и варианты без выхода за пределы объема и сущности изобретения, изложенной в пунктах формулы изобретения. Модификации и варианты должны находиться в пределах, ограниченных описанием настоящего изобретения.

Изобретение относится к технологии защиты окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля содержит устройство для добавления активированного угля, устройство для смешивания и обработки, устройство для разделения воды и активированного угля, устройство для обратной промывки, систему управления и модуль питания. Способ очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля включает равномерное смешивание порошкового активированного угля и сточной воды и их транспортирование с помощью питающего насоса (306) в устройство для разделения активированного угля и воды. С помощью датчика (404) давления определяют разность давлений между давлением впуска воды и давлением выпуска воды в устройстве для разделения активированного угля и воды. Приводят в действие устройство для обратной промывки для осуществления обратной промывки полой микропористой фильтровальной трубы (302) устройства для разделения активированного угля и воды. Устройство для обратной промывки отключают и включают электромагнитный клапан (304) для выпуска суспензии активированного угля, дегидратации, сушки и активирования суспензии активированного угля. Отделенный порошковый активированный уголь собирают и направляют на рециркуляцию. Изобретение позволяет обеспечить высокоэффективную очистку сточных вод с использованием порошкового активированного угля и упростить регенерацию порошкового активированного угля. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля, характеризующаяся тем, что содержит устройство для добавления активированного угля, устройство для смешивания и обработки, устройство для разделения воды и активированного угля, устройство для обратной промывки, систему управления и модуль питания, причем

устройство для добавления активированного угля содержит питающий бункер (101), электрический двигатель (102) с регулируемым числом оборотов, шнековый транспортер (103), неподвижно установленный кожух (104) и резиновый рукав (105), при этом неподвижно установленный кожух (104) установлен на шнековый транспортер (103) и заключает его в себе, при этом один конец резинового рукава (105) соединен со шнековым транспортером (103), а другой конец резинового рукава (105) протянут к устройству для смешивания и обработки; разгрузочное отверстие питающего бункера (101) соединено со шнековым транспортером (103); ось вращения электрического двигателя (102) с регулируемым числом оборотов соединена со шнековым транспортером (103) для приведения во вращение шнекового транспортера (103), подающего активированный уголь в направлении устройства для смешивания и обработки;

устройство для смешивания и обработки содержит емкость (201) для перемешивания и смешивания, электрический двигатель (202) мешалки и лопастную мешалку (203), причем электрический двигатель (202) мешалки установлен на емкости (201) для перемешивания и смешивания; ось вращения электрического двигателя (202) мешалки проходит к емкости (201) для перемешивания и смешивания; лопастная мешалка (203) закреплена на оси вращения электрического двигателя (202) мешалки для перемешивания смешанной суспензии в емкости (201) для перемешивания и смешивания так, чтобы обеспечить равномерное перемешивание воды и активированного угля;

устройство для разделения активированного угля и воды содержит цилиндрический фильтровальный резервуар (301), полую микропористую фильтровальную трубу (302), электромагнитный клапан (303) для питания устройства для разделения активированного угля и воды, электромагнитный клапан (304) для выпуска суспензии активированного угля, электромагнитный клапан (305) для выпуска чистой воды; расположенное в верхней части цилиндрического фильтровального резервуара (301) впускное отверстие, соединенное посредством электромагнитного клапана (303) для питания устройства для разделения активированного угля и воды с расположенным внизу разгрузочным отверстием емкости (201) для перемешивания и смешивания; в цилиндрическом фильтровальном резервуаре (301) размещена полая микропористая фильтровальная труба (302); нижняя часть цилиндрического фильтровального резервуара (301) снабжена выпускным трубопроводом для суспензии активированного угля и трубопроводом для выпуска чистой воды, соответственно, и указанные выпускной трубопровод для суспензии активированного угля и трубопровод для выпуска воды оборудованы электромагнитным клапаном (304) для выпуска суспензии активированного угля и электромагнитным клапаном (305) для выпуска чистой воды, соответственно;

устройство для обратной промывки содержит воздушный компрессор (401), насос (402) для обратной промывки, емкость (403) для обратной промывки, электромагнитный клапан (405) для воды обратной промывки, электромагнитный клапан (406) для воздуха и воды обратной промывки и промывочную форсунку; воздушный компрессор (401) соединен с патрубком для впуска воздуха емкости (403) для обратной промывки, насос (402) для обратной промывки соединен с патрубком для впуска воды емкости (403) для обратной промывки посредством электромагнитного клапана (405) для воды обратной промывки; выпускной патрубок емкости (403) для обратной промывки соединен с промывочной форсункой посредством электромагнитного клапана (406) для воды и воздуха обратной промывки водой; промывочная форсунка размещена в цилиндрическом фильтровальном резервуаре (301) с возможностью перемещения вверх и вниз в полой микропористой фильтровальной трубе (302); и

система управления соединена с модулем питания; система управления соединена с электрическим двигателем (102) с регулируемым числом оборотов, электрическим двигателем (202) мешалки, электромагнитным клапаном (303) для питания устройства для разделения активированного угля и воды, электромагнитным клапаном (304) для выпуска суспензии активированного угля, электромагнитным клапаном (305) для выпуска чистой воды, питающим насосом (306), воздушным компрессором (401), насосом (402) для обратной промывки, электромагнитным клапаном (405) для воды обратной промывки, электромагнитным клапаном (406) для воды и воздуха обратной промывки и промывочной форсункой для управления работой указанных устройств.

2. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по п. 1, в которой устройство для разделения воды и активированного угля дополнительно содержит питающий насос (306), соединенный с системой управления и установленный вблизи нижнего выпускного отверстия емкости (201) для перемешивания и смешивания и предназначенный для транспортирования смешанной суспензии из активированного угля и воды в устройство для разделения активированного угля и воды.

3. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по п. 1, в которой устройство для обратной промывки дополнительно содержит датчик (404) давления, соединенный с системой управления, установленный на емкости (403) для обратной промывки и служащий для определения разности давлений между давлением впуска воды и давлением выпуска воды из устройства для разделения активированного угля и воды.

4. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по п. 1, в которой по меньшей мере один набор полых микропористых фильтровальных труб (302) расположен по периметру окружности в цилиндрическом фильтровальном резервуаре (301).

5. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по п. 4, в которой полая микропористая фильтровальная труба (302) представляет собой трубу из полиамида (РА).

6. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по п. 4, в которой полая микропористая фильтровальная труба (302) представляет собой трубу из нержавеющей стали.

7. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по любому из пп. 1, 4, 5 или 6, в которой полая микропористая фильтровальная труба (302) окружена фильтровальным слоем.

8. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по п. 7, в которой фильтровальный слой представляет собой слой тонкой фильтрации, выполненный из сплавленных полиэтиленовых волокон.

9. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по п. 1, в которой резиновый рукав (105) представляет собой гибкий резиновый рукав, армированный внутри стальной проволокой.

10. Способ очистки сточных вод, использующий систему очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля по п. 1, включающий следующие стадии:

стадия 1: заливка сточной воды в устройство для смешивания и обработки и одновременное добавление в устройство для смешивания и обработки порошкового активированного угля с помощью устройства для добавления активированного угля;

стадия 2: выключение устройства для добавления активированного угля и включение электрического двигателя (202) мешалки с целью приведения в действие лопастной мешалки (203) для перемешивания порошкового активированного угля и сточной воды так, чтобы они равномерно смешивались;

транспортирование с помощью питающего насоса (306) суспензии из смешанных активированного угля и воды в устройство для разделения активированного угля и воды для отделения активированного угля от воды, задерживание и разделение суспензии из смешанных активированного угля и воды при прохождении через внешний диаметр полой микропористой фильтровальной трубы (302), протекание воды через микропоры стенки полой микропористой фильтровальной трубы (302), стекание воды по внутреннему диаметру полой микропористой фильтровальной трубы и затем ее отвод, при этом порошковый активированный уголь задерживается в цилиндрическом фильтровальном резервуаре (301);

стадия 4: включение устройства для обратной промывки и затем автоматическое активирование устройства для обратной промывки с целью обратной промывки полой микропористой фильтровальной трубы (302) в соответствии с разностью между давлением впуска воды и давлением выпуска воды из устройства для разделения активированного угля и воды, определенной с помощью датчика (404) давления;

стадия 5: выключение устройства для обратной промывки и включение электромагнитного клапана (304) для выпуска суспензии активированного угля для удаления суспензии активированного угля и после этого дегидратации, сушки и повторного активирования суспензии активированного угля.

11. Способ очистки сточных вод по п. 10, в котором при осуществлении стадии 1, включающей заливку сточной воды в устройство для смешивания и обработки и одновременное добавление порошкового активированного угля в устройство для смешивания и обработки с помощью устройства для добавления активированного угля, расстояние между нижним выпускным отверстием резинового рукава и уровнем жидкости поддерживают в интервале от 0,5 до 0,8 м, а скорость потока сточной воды поддерживают в интервале от 0,3 до 0,6 м/с.

12. Способ очистки сточных вод по п. 10, в котором при осуществлении стадии 3 разделения воды и активированного угля отношение площади фильтрации и эффективного объема полой микропористой фильтровальной трубы (302) находится в интервале от 0,3 до 0,9 м²/м³.

13. Способ очистки сточных вод по п. 10, в котором при проведении обратной промывки полой микропористой фильтровальной трубы (302) на стадии 3 давление обратной промывки составляет от 0,06 до 0,09 МПа.

14. Способ очистки сточных вод по п. 10, в котором при проведении стадии 5 дегидратации суспензии активированного угля используют рамный фильтр-пресс.