Способ коагуляции загрязнений природных и сточных вод и устройство для осуществления указанного способа Российский патент 2022 года по МПК C02F1/52 B01D21/08 B01D21/30 

Способ коагуляции загрязнений природных и сточных вод и устройство для осуществления указанного способа относятся к области очистки природных и сточных вод и могут применяться на сооружениях для очистки природных и сточных вод (отстойники, скорые фильтры, контактные осветлители и др. сооружения).

Известен способ интенсификации хлопьеобразования за счет устройства водоворотных камер. Вода, истекающая со скоростью 2-3 м/с из специальных устройств - сопел-насадок, установленных на трубопровод, подающий воду в цилиндрическую камеру, создает водоворотное движение перпендикулярно вертикальной оси камеры по всей ее высоте.

Известен способ интенсификации хлопьеобразования за счет устройства вихревых камер хлопьеобразования. Способ основан на формировании вихревого движения воды при ее поступлении в нижнюю узкую часть камеры, выполненную в виде перевернутого конуса, со скоростью 0,7-1,2 м/с и последующего отвода из камеры через перелив, расположенный в верхней широкой части конической камеры, со скоростью 4-5 мм/с.

Известен способ интенсификации хлопьеобразования за счет устройства осветлителей со взвешенной контактной средой. Способ основан на поддержании частичек контактной среды во взвешенном состоянии гидродинамическим давлением восходящего потока за счет специальной конструкции осветлителя.

Указанные способы описаны в книге «Технология очистки природных вод», Л.А.Кульский, П.П.Строкач, 2-е изд., перераб.и доп. - К.Вища шк. Головное изд-во. 1986. - 352 с.

Общими недостатками указанных способов является отсутствие возможности управления процессом, а также нелинейное падение эффективности хлопьеобразования при снижении расхода обрабатываемой воды через камеру.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ интенсификации хлопьеобразования за счет принудительного перемешивания воды в камере лопастными мешалками, вращающимися вокруг горизонтальной оси. Указанный способ описан в книге «Технология очистки природных вод», Л.А.Кульский, П.П.Строкач, 2-е изд., перераб.и доп. - К.Вища шк. Головное изд-во. 1986. - 352 с. на стр. 88-92.

Недостатком способа является невозможность поддержания степени дисперсности среды и ее однородности в объеме камеры на постоянном уровне при изменяющемся расходе воды через камеру.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для интенсификации хлопьеобразования за счет гидравлических эффектов («Технология очистки природных вод», Л.А.Кульский, П.П.Строкач, 2-е изд., перераб.и доп. - К.Вища шк. Головное изд-во. 1986. - 352 с.)

Недостатком указанного устройства является снижение его эффективности по критерию минимальной степени диспергирования твердой фазы при падении расхода воды через устройство.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание способа и устройства с повышенной степенью извлечения загрязнений в процессах очистки воды с применением коагулянтов и флокулянтов, с сокращением расхода дозируемых реагентов за счет повышения эффективности коагуляции загрязнений природных и сточных вод.

Технический результат: повышение степени извлечения загрязнений в процессах очистки воды с применением коагулянтов и флокулянтов, сокращение расхода дозируемых реагентов за счет повышения эффективности коагуляции загрязнений природных и сточных вод.

Для достижения технического результата cпособ коагуляции загрязнений природных и сточных вод характеризуется тем, что в камере хлопьеобразования 1 вращают мешалку 2 с помощью мотор-редуктора 3, измеряют концентрацию взвешенных веществ и мутность с заданным интервалом времени, выполняют сравнение полученных величин с эталонными значениями, в случае отличия текущей величины от эталонной корректируют скорость вращения мешалки 2 по условию достижения максимальной текущей концентрации взвешенных веществ на ее выходе и минимальной мутности воды на выходе из отстойника 5, при этом контроль мутности осуществляют после осветления в горизонтальном отстойнике 5.

Для достижения технического результата устройство коагуляции загрязнений природных и сточных вод состоит из камеры хлопьеобразования 1, в которой установлена конусная мешалка 2 с мотор-редуктором 3, изменяющим частоту вращения, на выходе камеры хлопьеобразования 1 установлен анализатор взвешенных веществ 4, на выходе воды из отстойника 5 установлен анализатора мутности 6.

Также для достижения технического результата анализаторы 4 и 6 выполнены с возможностью проведения измерений в режиме реального времени, а устройство коагуляции загрязнений природных и сточных вод содержит компьютер, осуществляющий сбор информации о скорости вращения мешалки 2 и текущей концентрации взвешенных веществ и мутности.

Наличие в устройстве коагуляции загрязнений природных и сточных вод и применения в способе камеры хлопьеобразования 1, в которой установлена конусная мешалка 2 с мотор-редуктором 3, изменяющим частоту вращения, анализатора взвешенных веществ 4, анализатора мутности 6 позволяет измерять взвешенные вещества и мутность с заданным интервалом времени, выполнять сравнение полученных величин с эталонными значениями, в случае отличия текущей величины от эталонной корректировать скорость вращения мешалки 2. Указанные действия позволяют управлять степенью дисперсности при коагуляции в камере хлопьеобразования 1 за счет изменения скорости вращения конусной мешалки 2 по условию достижения максимальной текущей концентрации взвешенных веществ на ее выходе (переливе) и минимальной мутности воды на выходе из отстойника 5. В результате независимо от расхода воды за счет принудительного формирования и поддержания поля скоростей во всем объеме камеры 1, обеспечивается автоматическое поддержание максимальной эффективности хлопьеобразования и последующей седиментации в отстойнике 5, что приводит к повышению степени извлечения загрязнений в процессах очистки воды с применением коагулянтов и флокулянтов, сокращается расход дозируемых реагентов.

Сущность технического решения поясняется фигурой, где изображено устройство коагуляции загрязнений природных и сточных вод.

Устройство состоит из следующих элементов:

Камера хлопьеобразования 1, конусная мешалка 2, мотор-редуктор с преобразователем частоты 3, анализатор взвешенных веществ 4, отстойник 5, анализатора мутности 6.

Способ коагуляции загрязнений природных и сточных вод характеризуется тем, что в камере хлопьеобразования 1 вращают конусную мешалку 2 с помощью мотор-редуктора 3, измеряют концентрацию взвешенных веществ и мутность с заданным интервалом времени, выполняют сравнение полученных величин с эталонными значениями, в случае отличия текущей величины от эталонной корректируют скорость вращения мешалки 2.

Способ коагуляции загрязнений природных и сточных вод характеризуется тем, что управление процессом коагуляции происходит по условию формирования в объеме камеры хлопьеобразования 1 оптимального поля скоростей при контроле концентрации взвешенных веществ на ее выходе и контроле мутности после осветления в горизонтальном отстойнике 5.

Управление степенью дисперсности загрязнений при коагуляции в камере хлопьеобразования 1 происходит за счет изменения скорости вращения конусной мешалки 2 по условию достижения максимальной текущей концентрации взвешенных веществ на ее выходе (переливе) и минимальной мутности воды на выходе из отстойника 5.

Способ обеспечивает автоматическое поддержание максимальной эффективности хлопьеобразования независимо от расхода воды за счет принудительного формирования и поддержания поля скоростей во всем объеме камеры 1.

Устройство коагуляции загрязнений природных и сточных вод состоит из камеры хлопьеобразования 1, в которой установлена конусная мешалка 2 с мотор-редуктором 3, изменяющим частоту вращения. На выходе камеры хлопьеобразования 1 установлен анализатор взвешенных веществ 4. На выходе воды из отстойника 5 установлен анализатора мутности 6. Анализаторы 4 и 6 выполнены с возможностью проведения измерений в режиме реального времени.

Устройство содержит компьютер, осуществляющий сбор информации о скорости вращения мешалки 2 и текущей концентрации взвешенных веществ и мутности с программным обеспечением, предусматривающем обработку полученной информации по специальному алгоритму с целью формирования выходного управляющего сигнала для регулирования частоты вращения мешалки 2.

Устройство работает следующим образом.

Конусная мешалка 2 вращается с заданной скоростью. При измерении концентрации взвешенных веществ и мутности с заданным интервалом времени выполняется сравнение полученных величин с эталонными значениями. Если текущая величина отличается от эталонной, то скорость вращения мешалки 2 корректируется по заданному алгоритму.

Устройство поддерживает в режиме реального времени максимальную эффективность хлопьеобразования в объеме камеры 1 за счет управления скоростью вращения конусной мешалки 2 по отрицательной обратной связи с прямыми показателями эффективности коагуляции - концентрации взвешенных веществ на выходе камеры хлопьеобразования 1 и мутности воды на выходе из отстойника 5.

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод и может применяться на сооружениях для очистки природных и сточных вод. В способе коагуляции загрязнений природных и сточных вод в камере хлопьеобразования 1 вращают мешалку 2 с помощью мотор-редуктора 3. Измеряют концентрацию взвешенных веществ и мутность с заданным интервалом времени. Выполняют сравнение полученных величин с эталонными значениями. В случае отличия текущей величины от эталонной корректируют скорость вращения мешалки 2 по условию достижения максимальной текущей концентрации взвешенных веществ на ее выходе и минимальной мутности воды на выходе из отстойника 5. При этом контроль мутности осуществляют после осветления в горизонтальном отстойнике 5. Обеспечивается повышение степени извлечения загрязнений в процессах очистки воды с применением коагулянтов и флокулянтов, сокращение расхода дозируемых реагентов за счет повышения эффективности коагуляции загрязнений природных и сточных вод. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ коагуляции загрязнений природных и сточных вод характеризуется тем, что в камере хлопьеобразования 1 вращают мешалку 2 с помощью мотор-редуктора 3, измеряют концентрацию взвешенных веществ и мутность с заданным интервалом времени, выполняют сравнение полученных величин с эталонными значениями, в случае отличия текущей величины от эталонной корректируют скорость вращения мешалки 2 по условию достижения максимальной текущей концентрации взвешенных веществ на ее выходе и минимальной мутности воды на выходе из отстойника 5, при этом контроль мутности осуществляют после осветления в горизонтальном отстойнике 5.

2. Устройство коагуляции загрязнений природных и сточных вод состоит из камеры хлопьеобразования 1, в которой установлена мешалка 2 с мотор-редуктором 3, изменяющим частоту вращения, на выходе камеры хлопьеобразования 1 установлен анализатор взвешенных веществ 4, на выходе воды из отстойника 5 установлен анализатор мутности 6, при этом анализаторы 4 и 6 выполнены с возможностью проведения измерений в режиме реального времени, устройство содержит компьютер, осуществляющий сбор информации о скорости вращения мешалки 2 и текущей концентрации взвешенных веществ и мутности.