Способ выпуска сточных вод в водоток Советский патент 1985 года по МПК E03F5/00 

Изобретение относится к строитель ству систем водоотведения очистных сооружений предприятий целлюлознобумажной, химической, металлургической и других отраслей промышленности и может быть использовано при строительстве водовыпусков преимущественно в естественные водотоки. Известен способ выпуска сточных вод в водоток, заключающийся в форма ровании непрерывной затопленной стру или ряда струй сточной жидкости в водотоке jjlj . Сточная жидкость, выпускаемая из отверстия водовыпуска, образует в водотоке факел загрязняющей примеси, чаще всего в виде раствора, разбавляемого водой водотока. Разбавление сточной жидкости в водотоке происходит в основном за счет турбулентного объема (перемешивания) .примеси с окружающей чистой водой, и в незначительной степени за счет молекулярной диффузии примеси в воде Благодаря турбулентному обмену жидкости через боковую поверхность затопленной струи концентрация загрязняющих веществ в факеле уменьшается. При этом в непосредственной близости от водовыпуска5 в так называемой зоне начального разбавления, обычно .сохраняется ядро, где содержание сточной жидкости в струе равно 100%. По мере разбавления сточной жид.кости окружающей чистой водой поперечные размеры факела увеличиваются, ядро отходит на нет, а увлекаемая течением водотока сточная жидкость образует пшейф загрязнений, В дальнейшем в зоне основного разбавления концентрация загрязняющих веществ в шлейфе уменьшается до предельно допустимых величин (ПДК), Одновременно с этим интенсифицируются процессы хи мических и биохимических превращений загрязняющих веществ в шлейфе, процессы окисления вредных веществ кислородом, содержащимся в растворенном вреде в воде водотока, процессы биоло гической очистки микроорганизмами, существуюпщми в воде при данных усло виях и другие процессы естественной переработки примесей. Указанные вьЩ1е процессы превращений загрязнений в безвредные вещаетва, например воду и углекисльй газ, происходит главным образом в зоне самоочищения,-лежащей по течению ниж зоны основного разбавления, где концентрация примеси в воде равна и меньше ПДК, определяемого условиями данного водотока. Существенный недостаток известного способа выпуска сточной воды состоит в том, что разбавление происходит только через боковую поверхность затопленной струи путем естественного перемешивания жидкости в водотоке, В большинстве случаев, например, в условиях равнинных водотоков - .рек, увеличение поверхности турбулентного обмена и его интенсификация в начале струи достигается за счет увеличения скорости выпуска сточных вод. Однако вместе с этим возрастает как длина зоны начального разбавления, так и общая длина струи, при которой факел концентрированной сточной жидкости имеет значительную протяженность. В результате зона основного разбавления струи отодвигается вниз по течению, что увеличивает общую загрязненность водотока и препятствует его использованию, например, для рыбоводства и водопотребления. Известен способ выпуска сточных вод путем подачи сточной жидкости в поток чистой воды через насадок. При этом в водоток поступает сточная жидкость, предварительно перемешанная с чистой водой в подающей трубе 2, . . Однако процесс разбавления примеси водой водотока происходит только через боковую поверхность струи, площадь которой при прочих равных условиях ограничена длиной струи, в связи с чем в водотоке имеется концентрированный факел и шлейф загрязнений значительной протяженности. Целью, является интенсификация процесса разбавления сточных вод и .уменьшение загрязненности водотока. Поставленная цель достигается тем,, что согласно способу выпуска сточных вод в водоток путем- подачи сточной жидкости в поток чистой воды через насадок, сточную жидкость подают пульсирующей струей. Пульсирующую струю сточной жидкости формируют путем подачи чистой воды в насадок с переменным расходом под давлением Bbmie, чем давления сточной жидкости, периодически. В пульсирующей струе порции сточной жидкости разделены порциями чистой воды. При этом процесс турбулент ного перемешивания с чистой водой происходит не только через боковую поверхность струи, но и через торцовые поверхности отдельных объемов порций сточной жидкости, что позволяет уменьшить концентрацию примеси до ПДК на меньшей длине струи. Уменьшению загрязненности водото ка способствует и то, что отдельные выпускаемые порции концентрированной сточной жидкости в дискретной струе можно принудительно разбавлять (размывать) порциями чистой воды, выпускаемой под давлением, превышающем давление сточной жидкости. Принудительное размывание сточной жидкости струей чистой .воды обусловливает дополнительньш эффект изобретения ускорение процесса разбавления сточной воды. Указанный способ позволяет принудительно управлять протяженностью загрязнений в водоеме. На фиг.1 представлена схема выпуска пульсирующей струи сточной жидкости; на фиг.2 и 3 - схемы выпуска пульсирующей струи с принудительным разбавлением сточной жидкост порциями чистой воды. Сточную воду от очистных сооружений подают по трубопроводу 1 в водоток 2. Трубопровод снабжен клапаномпрерывателем 3 потока, при помощи которого периодически, например чере равные интервалы времени, открывают и закрывают вьшускной насадок 4. В положении клапана Открыто в водоток 2 выпускают порцию сточной жидкости (объем 5). В положении клапана 3 Закрыто выпуск сточной -ЖИДКОСТИ прекращается и вслед за выпущенной порцией (облаком) сточной жидкости притоком окружаюшей воды, замещающей объем.5, образуется порция чистой воды (объем 6). Периодически прерывая поток сточной жидкости при помощи, например, автоматически действующего подвижного клапана 3 в водотоке образуют дистретную струю, начальные геометри ческие размеры которой формируют выходным отверстием насадка4. В дискретной струе объемы-порции 5 сточной жидкости имеют ограниченны размеры и разделены одна от другой движущимися во след порциями-объемами 6 воды водотока, что обусловливает увеличение поверхности.турбулентного обмена с окружающей чистой водой (за счет торцовых поверхностей), повышение интенсивности турбулентного перемешивания сточной жидкости (за счет пульсирующего режима выпуска сточных вод). Интенсивность турбулентного перемешивания в дискретной струе возрастает с увеличением скорости движения вьшускаемых порций и уменьшением продолжительности их выпуска. При этом, чем меньше объем выпускаемой порции сточной -воды (определенный временем выпуска) и чем больше его начальная скорость движения (скорость выпуска), тем интенсивнее, а следовательно, быстрее происходит процесс разбавления примеси в сточной воде и тем эффективнее предлагаемый прерывистый способ выпуска по сравнению с известным способом непрерывного выпуска сточной воды. На фиг.1 процесс турбулентного перемешивания сточной жидкости с окружающей чистой водой схематичес:ки изображен стрелками, которые приложены к условным поверхностям отдельных заштрихованных объемов, обозначающих сточную жидкость, Многократное увеличение поверхности турбулентного обмена сточной жидкости в прерывистой струе, частота подачи порций в которой может варьироваться в широких пределах в зависимости от состава и концентрации вредных, веществ в сточной воде, позволяет интенсифицировать процесс разбавления и уменьшить концентрацию примеси до предельно допустимых норм на меньшей длине струи. Принудительная подача чистой воды под большим давлением (с большей скоростью) в порцию сточной жидкости дополнительно позволяет увеличить эффективность предлагаемого способа. Дискретная струя в этом случае может формироваться следующим образом. По трубопроводу 7 в насадок 8 подают чистую воду, забираемую,, например, из этого же водотока центробежным насосом. А по трубопроводу 9 в насадок 8 подают сточную воду (см. заштрихованные объемы 5 на фиг.2). Подвижный клапан 3, периодически открывая доступ сточной воде в насадок 8, например, с равными интервалами времени между вьтусками, обеспечивает импульсную подачу (впрыскивание) сточной жидкости в струю чистой воды. В этом случае для выпуска сточной жидкости предпочти1тельно использовать эжектирукмцее действие высокоскоростной струи чистой воды, скорость ист1ечения в которой может многократно превышать скорость течения воды в водотоке.

По другому варианту вьшуска прерывистую струю образуют импульсной подачей чистой воды по трубопроводу 9, имеющему клапан-прерьшатель 3, а сточную жидкость по трубопроводу 7. При этом предпочтительно подавать чистую воду под многократно большим давлением в насадок 8, чем в трубопроводе 7.

В период формирования порции чистой воды сточная жидкость отжимается в трубопроводе и не поступает в выходное отверстие насадка 8. В период когда клапан 3 закрывает поступление чистой воды в насадок, сточная жидкость по трубопроводу 7 беспрепятственно вытекает в водоток через насадок, формируя порцию сточной жидкости. Таким образом пульсирующая попеременная подача с чередованием порций сточной жидкости и чистой воды обеспечивают формирование дискретной затопленной струи.

Выпускаемая с большей скоростью порция чистой воды принудительно размывает облако выпущенной перед этим порции сточной жидкости, что позволяет принудительно интенсифищ1ровать процесс разбавления примеси загрязнений в водотоке. Способ допускает выпуск сточной воды под любым углом к оси водотока. Однако предпочтительнее осуществлять вьшуск вдоль по течению водотока.

Использование предлагаемого способа выпуска сточных вод в водоток обеспечивает по сравнению с существующими способами возможность значительно сократить зоны начального и основного разбавления сточных вод, приблизив зону самоочищения к месту выпуска вод; уменьшение области концентрированной загрязненности водотока до минимально регулируемого размера отдельной порции сточной жидкости; возможность принудительно управлять интенсивностью разбавления в зависимости от состава и концентрации выпускаемой сточной воды; позволит уменьшить загрязненность естественных водотоков сточными водами, сбрасываемых очистными сооружениями промышленных предприятий и обеспечить тем самым благоприятные экологические условия рек и прилегающих территорий.

1. СПОСОБ ВЫПУСКА СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОТОК путем подачи сточной жидкости в поток чистой воды через насадок, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса разбавления сточных вод и уменьшения загрязненности водотока, сточную жидкость подают пульсирующей струей. 2. Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что пульсирующую струю сточной жидкости формируют путем подачи чистой воды в насадок под давлением выше, чем давление сточной жидкости, периодически. ч