Установка для обезжелезивания подземных вод Советский патент 1992 года по МПК C02F1/64 

Изобретение относится к установкам для очистки природных подземных вод, а именно к установкам обезжелезивания малой производительности.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для обезжелезивания подземных вод, включающей аэрационное устройство, контактный резервуар и двухъярусный медленный фильтр с зернистой загрузкой, оборудованный системой подачи исходной воды и дренажной системой для отвода фильтрата, медленные фильтры выполнены напорными и установлены друг на друга, а система подачи воды выполнена в виде желоба по периметру фильтра с гибкой перфорированной диафрагмой, закрепленной на

кромке желоба с обтразованием зазора при отводе промьСвйой воды.

Предлагаемая установка может выполнять роль биореактора с функцией обеспечивать жизнедеятельность железобактерий в биопленке на поверхности загрузки, выделяющих из воды растворенные соединения железа; отстойника-накопителя осадка с функцией задерживать часть образующегося гидроксида железа на поверхности диафрагмы, предотвращать выпадение всего количества взвеси на фильтрующую поверхность загрузки; уклонообразователя с функцией обеспечивать гидросмыв осадка с поверхности диафрагмы в сборный желоб при промывке фильтра обратным током воды; запорного органа с функцией открывать зазор для доступа промывной воды и осадка, удаляемого с поверхности загрузки в

vi со

00

VI о о

сборный желоб при промывке ее обратным током воды.

На фиг. 1 представлена установка, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Установка включает аэрационное устройство 1, размещенное над контактным резервуваром 2, соединенным напорным трубопроводом 3 с медленными фильтрами 4, установленными друг на друга. Верхняя часть медленных фильтров 4 разделена гибкой перфорированной диафрагмой 5 на верхний 6 и нижний 7 ярусы, перфорация диафрагмы 5 снабжена штуцерами 8 и поплавками 9, диафрагма 5 закреплена с помощью упоров 16 на кромке сборного желоба 10 с образованием зазора 15 при промывке обратным током воды. Медленные фильтры имеют фильтрующую загрузку 11с предварительно образованной на поверхности ее зерен каталитической пленкой, уложенную на поддерживающие слои дренажной системы 12, сообщенной со сборным трубопроводом 13 для отвода чистой воды и с патрубком 14 для подачи промывной воды. Сборный желоб 10 соединен с трубопроводом 17 для отвода промывной воды и осадка.

Установка работает следующим образом.

Вода, содержащая растворенные соединения железа, из подземного источника водоснабжения с помощью, например, погружных артезианских насосов, установленных в водозаборных скважинах, подается в аэрационное устройство 1, расположенное над контактным резервуаром 2. В качестве аэрационного устройства 1 может использоваться разбрызгиватель, например перфорационный трубопровод, а при высокой концентрации растворенных газов, в частности диоксида углерода, возможно использование вакуумно-эжекцион- ных аппаратов, позволяющих снижать содержание растворенных газов и обеспечивать абсорбцию кислорода в обрабатываемой воде. Контактный резервуар 2 целесообразно располагать на отметках, обеспечивающих необходимый свободный напор в точках водоотбора разводящей сети. В этом случае он выполняет функцию напорно-регулирующей емкости.

Из контактного резервуара 2 обрабатываемая вода по напорному трубопроводу 3 поступает в верхнюю часть медленных фильтров 4, установленных друг на друга. Верхняя часть медленных фильтров 4 разделена гибкой перфорированной диафрагмой 5, выполненной, например, из полиэтиленовой пленки, на верхний б и нижний 7 ярусы. В верхних ярусах 6 фильтров 4 часть соединений железа в виде хлопьев гидроксида отстаивается (до 30-50% от начальной концентрации железа) и осаждается на поверхность гибкой диафрагмы 5. С

целью образования зоны накопления осадка перфорация диафрагмы 5 снабжена шту- церами 8, выступающими над поверхностью диафрагмы 5 на 30-40 мм. Для увеличения длины зоны отстаивания

перфорация со штуцерами 8 выполнена только в средней части диафрагмы. Для уменьшения деформаций диафрагмы 5, возникающих при накоплении осадка на ее поверхности, на штуцерах 8 закреплены

поплавки 9, частично компенсирующие массу осадка за счет своей плавучести.

После отстаивания части соединений железа в верхнем ярусе 6 очищаемая вода через штуцеры 8 поступает в нижний ярус 7,

причем через сборный желоб очищаемая вода в нижний ярус 7 не поступает, так как диафрагма 5 своей нижней поверхностью примыкает к сливной кромке сборного желоба 10. Из нижнего яруса 7 вода фильтруется через зернистую загрузку 11, имеющую мощность 0,75 м (со скоростью 0,1-0,2 м/ч. В связи с тем, что период образования каталитической пленки на зернах загрузки при малых скоростях фильтрации очень продолжителей (до 20 сут и более), в этот период содержание железа в фильтрате может существенно превышать предельно допустимую его концентрацию; загрузку до ее укладки в фильтр 4 предварительно заряжают за счет пропуска через нее воды, содержащей железо, со скоростью фильтрации 5-7 м/ч в течение нескольких часов до образования на поверхности зерен каталитической пленки. Такую зарядку

можно производить на специальной фильтровальной колонне или непосредственно в фильтрах 4, поочередно пропуская через них исходную воду с указанной скоростью фильтрации. При фильтрации очищаемой

воды через загрузку 11 с каталитической пленкой, предварительно образованной на ее зернах, вода полностью очищается от железа и дренажной системой 12 отводится в сборный трубопровод 13, соединенный с

разводящей сетью. Давление в сети при этом соответствует уровню воды в контактном резервуаре 2 и потерям напора в медленных фильтрах 4, арматуре и трубопроводах 3 и 13.

По мере фильтрации соединения железа накапливаются в верхнем слоем фильтрующей загрузки 11 и на ее поверхности, образуя осадок-. Железистый осадок, накапливающийся на поверхности диафрагмы 5 и

загрузке 11, имеет рыхлую структуру и относительно высокую проницаемость, причем в состав осадка входят железобактерии, способствующие повышению интенсивности процесса окисления железа и выделению его из раствора. После образования биопленки на поверхности загрузки 11 основная часть находящихся в очищаемой воде соединений железа задерживается в слое биопленки, не проникая вглубь фильтрующей загрузки 11 и снижая интенсивность роста потерь напора (фильтрационного сопротивления).

Благодаря низкой интенсивности роста потерь напора в загрузке 11, не превышающей в среднем 0,2-0,5 см/сут, продолжительность фильтроцикла составляет 250-350 сут. После достижения предельных величин потерь напора в результате кольма- тации верхнего слоя загрузки 11 и накопления осадка на ее поверхности подачу исходной воды по трубопроводу 3 в фильтр 4 и отвод фильтрата дренажом 12 прекращают. В патрубок 14 обеспечивают подачу промывной воды, например, передвижной насосной установкой из автоцистерны или из дренажа 12 параллельно работающих фильтров 4. При промывке загрузки 11 обратным током воды диафрагма 5 (фиг. 2) занимает верхнее положение (пунктир), открывая зазор 15 между ее нижней поверхностью и кромкой сборного желоба 10, к которой с помощью упоров 16 крепится диафрагма 5. Промывная вода со взвешенным осадком поступает в сборный желоб 10 (стрелки), а через штуцеры 8 - в верхний ярус 6, смывая осадок, накопившийся на поверхности диафрагмы 5, и в сборный желоб 10, по которому отводится в трубопровод 17 и сбрасывается в канализацию. Промывка фильтрующей загрузки 11 медленных фильтров 4 проводится поочередно

и

в каждом из них, после чего фильтры 4 вновь выводятся на рабочий режим путем соответствующего переключения запорных органов (задвижек).

По сравнению с известной предлагаемая установка для обезжелезивания подземных вод имеет существенно меньшие габаритные размеры в плане, может быть сблокирована с водонапорной башней и может использоваться для очистки вод в автономном режиме, не требуя значительных затрат на эксплуатацию. Кроме того, установка применяется в эксплуатации удаленных от централизованных водопроводных

систем объектов, таких как пионерские лагеря, животноводческие фермы, имеющие водопотребление в пределах 20-75 м3/сут. При высокой санитарной надежности эксплуатация установки по сравнению с известной упрощается за счет возможности гидравлической регенерации загрузки, отсутствия необходимости периодического демонтирования и восстановления гибких оболочек нижнего яруса, необходимости постоянного контроля за работой фильтров за счет отсутствия затруднений их работы в зимний период.

30

35

40

Формула изобретения

Установка для обезжелезивания подземных вод, включающая аэрационное устройство, контактный резервуар и медленные фильтры с системой подачи воды и дренажной системой отвода фильтрата, отличающаяся тем, что, с целью упрощения эксплуатации, фильтры установлены друг на друга, а система подачи воды выполнена в виде желоба по периметру фильтра с перфорированной диафрагмой, закрепленной на кромке желоба.

s

Ох.

х

«) S

4i «

I

Использование: для очистки природных подземных вод, а именно для обезжелези- вания. Сущность изобретения: установка включает аэрационное устройство, контактный резервуар и медленные фильтры, установленные друг на друга. Вода из контактного резервуара на загрузку фильтров поступает через желоб по периметру фильтра, на кромке желоба закреплена перфорированная диафрагма, перфорация которой выполнена в виде штуцеров, снабженных поплавками. Эксплуатация установки обеспечена свободным доступом к запорно-регулирующей арматуре, упрощена регенерация фильтрующей загрузки гидроудалением обратным током воды и исключена кольматация верхнего слоя загрузки. 2 ил.

о

4D Isоо п Is«NI

/мпжодхз шо 3 0000

в

/

//

«..--.... .; . / .

. , , , I ,

Фиг. I