Способ очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей Советский патент 1989 года по МПК C02F1/52 B01D37/03 C02F1/52 C02F101/00 C02F103/02 C02F103/04 

Изобретение относится к способам очистки воды от примесей, обусловливающих мутность и цветность, фильтрованием через зернистые загрузки, и может быть использовано при очистке воды для питьевых и технических целей, в частности в системах оборотного водоснабжения.

Целью изобретения является повышение производительности фильтров,

увеличение грязеемкости загрузки и времени фильтроцикла.

Очистку воды от взвешенных и коллоидных примесей ведут двухступенчатым фильтрованием через зернистую загрузку с обработкой воды коагулянтом перед второй ступенью с периодит ческой промывкой фильтров, причем в фильтроцикле процесс фильтро- рания осуществляют на первой ступег

ни через фильтр, использованный в пре дмдущем фильтроцикле в качестве второй ступени, а на второй - через фильтр, промытый после его использования в предыдущем фильтроцикле в качестве первой ступени. Размеры зерен загрузки фильтра, параметры фильтров, а также направление фильтрования на ступенях одинаковы.

Фильтр после промывки используют дважды: сначала в качестве второй, а затем первой ступеней. Двукратное использование каждого фильтра после промьшки при вводе коагулянта перед второй ступенью обеспечивает повыше- ние грязеемкости зернистой загрузки как за счет ее использования на первой ступени, работа которой не лимитрована качеством фильтрата, так и за счет рационального использования Коагулянта. При таком режиме коагу- лянт, вводимый перед второй ступенью, интенсифицирует не только ее iработу, но и первой ступени. На второй ступени он оказывает влияние на свойства присутствующих в воде примесей, снижает их устойчивость, способствует их лучшему задержанию в . зернистой загрузке второй стзгпени и обеспечивает высокое качество фильтрата. Отложения, образовавшиеся при этом в зернистом слое второй ступени способствуют интенсификации работы первой ступени, поскольку использование на первой ступени зернистого фильтра, содержащего отложения, сформированные на второй ступени при вводе перед ней коагулянта, обеспечивает повьшение задерживающей способности фильтра на первой ступени в 1,2-1,4 раза за счет роста прочности отложений в нем.

Емкость зернистой загрузки по удаляемым примесям при ее двукратном использовании увеличивается в 1,7-2,4 раза. При этом увеличивается время работы фильтра между промывками, сокращается расход промьшной воды, что и обеспечивает повышение производительности фильтров.

Поскольку способ предусматривает идентичные условия эксплуатации всех фильтров в двухступенчатой схеме- обеспечивается их устойчивая работа при одинаковых для обеих ступеней параметрах зернистой загрузки.

В схамах двухступенчатого фильтров НИН с вводом коагулянта перед парной

0

5

0

5

0

5

0

45

0

5

ступенью при одинаковых скоростях фильтрования на обеих ступенях через одинаковые зернистые фильтры емкость последних то же одинакова. Однако степень ее использования различна: высокая на первой ступени, работа которой не лимитирована качеством фильтра, и низкая на второй, работа которой, как и при одноступенном фильтровании, лимитирована высоким качеством фильтрата.

В этом случае повьшшние степени использования грязеемкости всех фильтров (до уровня фильтров первой ступени) может быть достигнуто за счет двукратного использования каждого:- сначала в качестве второй, а потом первой ступеней. Ввод коагулянта перед первой ступенью при наличии в воде большого количества взвешенньпс примесей, которые могут быть задержаны в процессе безреагент- ного фильтрования, нерационацен, а целесообразно вводить коагулянт только перед фильтрами второй ступени.

При этом увеличение количества задержанных зернистой загрузкой примесей значительно превышает ожидаемое, т.е. такое увеличение, которое обеспечивается только более полным использованием емкости зернистой загрузки (таблица). Дополнительное количество задержанных примесей в этом случае 990 мг/см, Дополнительное же количество задержанных примесей только за счет более полного использования емкости загрузки 534 мг/см. Увеличение емкости загрузки на 456 мг/см обусловлено изменением свойств отложений в ее межзерновом пространстве за счет изменения условий их формирования. I . При вводе коагулянта перед фапът- ром второй ступени в частично осветленную воду при первичном (после промывки) использовании зернистой загрузки в ее межзерновом пространстве образуется такая структура атло- жений, которая обеспечивает в дальнейшем высокую задерживающую способность фильтра по отношению к примесям, нестабилизированным обработкой коагулянтом, т.е. при его вторичном использовании на первой ступени без применения коагулянта. Такое двукратное использование загрузки по сравнению с однократным обеспечивает

увел№ еиеи к итчества задержанных РЮ примесей и среднем в 2,3 рлзя,

Ири вводе коагулянта перед фильтром второй ступени количество примесей, задержанных на первой ступени, 669 мг/см , на второй 894 мг/см . Предполагаемый неиспольяованньй резерв фильтра второй ступени 31,5 мг/ /см

При вторичном использовании фильтра второй ступени на первой ступени дополнительное количество задержанных им примесей 990 мг/см, что значи- тельно превьшшет величину предполагаемого резерва (31,5 мг/см) . За счет этого полная грязеемкость зернистой загрузки фильтра при его двукратном использовании (сначала в качестве ; фильтра второй, а затем первой ступеней) достигает 1884 мг/см, -ч-то в 2 раза превьшшет ожидаемую максимальную грязеемкость (925,5 мг/см).

Такое значительное повышение емкости зернистой загрузки по удаляемым примесям связано с большой прочностью и высокой адгезионной активностью первичных отложений (сформи- рюванных на второй ступени при вводе перед Ней коагулянта). Высокая прочность этих отложений обусловлена довольно большим содержанием в их составе гидроксида алюминия, по

скольку ввод коагулянта осуществляют в .частично осветленную воду за счет ее фильтрования через первую ступень. Прочность и адгезионная активность этих отложений настолько высоки, что при фильтровании воды, необработанной коагулянтом через частично заиленный зернистьй слой (вторичное использование фильтра - работа на первой ступени), -задержание примесей происходит более успешно, чем при фильтровании через чис тый фильтр, задерживающая способност которого на первой ступени без ввода перед ней коагулянта составляет 699 мг/см.

Таким образом, при использовании проточно-циклической схемы для очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей с использованием коагулянта, кроме известной функции, состоящей в донасыщении зернистого слоя удаляемыми примесями, т.е. в . более полном использовании его гря- зеемкости, проявляется способность

10

t5 2025

520018

изменять емкость фильтра по удаляемым примесям pRiv;y .зависимости .. свойств отложений от места ввода в обрабатываемую воду коагулянта в этой схеме.

Предлагаемый способ обеспечивает увеличение грязеемкости фильтра примерно в 2 раза.

Приме р.Воду, содержащую 500 мг/л взвешенных примесей, очищают двухступенчатым фильтрованием через квардевопесчаную загрузку толщиной 0,7 м диаметром зерен 1,0- 1,25 мм на каждой ступени.

Фильтрование ос ществляют сверху вниз через зернистую загрузку первой, а затем второй ступеней с постоянной скоростью 6 м/ч. Обработку воды коагулянтом (сульфатом алюминия при дозе 10 мг/л) производят перед второй ступенью.

Содержание взвешенных примесей в фильтрате после второй ступени не превышает 1,5 мг/л, что соответствует требованиям, предъявляемым к воде питьевого качества.

При ухудшении качества фильтрата после фильтра второй ступени промывают фильтр первой ступени. Этот промытый фильтр в следующем фильтро- цикле используют на второй ступени. Фильтр, выполняющий функцию второй ступени, используют в следующем фильтроцикле без Предварительной промьшки в качестве первой ступени. При ухудшении качества фильтрата вновь осуществляют промывку только фильтра, работавшего на первой ступени.

Время работы фильтров в каждом , фильтроцикле составляет 6 ч, время работы каждого фильтра между про- мьшками 12 ч. При этом первый фи.льт- роцикл осуществляют по известному способу, а второй и последующие - по предлагаемому способу.

Количество примесей воды, задержанных зернистым слоем и отнесенное к единице его площади, составляет в первом фильтроцикле: на первой ступени 6,99 на второй ступени 9,57 кг/м, во втором и последующих фильтрециклах на первой ступени 9,90 кг/м, на второй ступени 6,60 кг/м. Емкость загрузки при ее последовательном использовании на второй, а затем первой ступенях 16,5 кг/м

30

35

40

45

50

55

Интенсивность промывки 16 л/см, длительность промывки 0,1 ч, время простоя фильтра в связи с промьшкой 0,33 ч , длительность фильтроцикла

6,33 ч. Объем воды, очи1даемой за один фильтроцикл двухступенчатым фильтрованием, отнесенным к 1 м плщади фильтра первой и 1 м второй ступеней, составляет по известному способу 24,48 м (средняя производительность 3,87 MV4), по предлагаемому способу 30,24 м (средняя производительность 4,78 м /ч).

Количество промьтной воды, расходуемой в одном фильтроцикле,по известному способу 11,52 м , что соответствует 47% от производительности фильтров, а по предлагаемому способу 5,76 м , что соответствует

19% от производительности фильтров.

I

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает увеличение производительности фильтров в 1,1-1,2 раза за счет сокращения расхода промывной воды в 2 раза или от 30-47 до 13- 19% от производительности фильтров.

Увеличение производительности, например, на 12,3 % на очистньгх сооружениях производительностью 100000 м /сут позволяет при тех же эксплуатационных расходах дополнительно очищать 12300 м /сут воды.

Формула: изобретения

1.Способ очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей, включающий обработку воды коагулянтом

и. двухступенчатое фильтрование через зернистую загрузку с периодической промьшкой фильтров, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности фильтров , увеличения грязеемкости загрузки и времени фильтроцикла, коагулянт вводят перед вторым фильтром, предварительно промытым после его использования сначала на второй ступени, затем на первой ступени до насыщения,

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что размер зерен загрузки фипьтров, параметры фильтров и направления фильтрования на ступенях одинаковы.

Изобретение относится к способам очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей двухступенным фильтрованием, которое включает последовательное фильтрование воды через зернистую загрузку фильтра первой, а затем второй ступеней с обработкой ее коагулянтом перед второй ступенью и периодическую промывку фильтров. Целью изобретения является повышение производительности фильтров за счет сокращения расхода промывной воды, увеличение грязеемкости загрузки и времени работы фильтров между промывками. Для осуществления способа каждый фильтр используют после промывки дважды : сначала в качестве второй, а затем первой ступеней. На первой ступени фильтрование осуществляют через фильтр, использованный в предыдущем фильтроцикле в качестве второй ступени, а на второй через фильтр, промытый после его использования в предыдущем фильтроцикле в качестве первой ступени. Размер зерен загрузки фильтра, параметры фильтра, а также направление фильтрования на обеих ступенях одинаковы. Способ позволяет увеличить производительность фильтров в 1,1-1,2 раза, в два раза повысить грязеемкость фильтров, сократить расход промывной воды, что позволит дополнительно очищать до 12300 м³ воды в сутки на очистных сооружениях производительностью 100000 м³ сут. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

500 Mr/.a;U,j 0; ,

10 мг/л; 6 м/ч; 70 см;

1,00-1 ,25 мм699

500 мг/л; UKI 10 мг/л;

О мг/л;

V 6 м/ч

1г 7.0 см;

1,00-1.25 мм925,5

89ч

1593

990

79,5

1005

534