Способ очистки воды и устройстводля ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК C02F1/52 C02F1/52 C02F101/00 C02F103/02 C02F103/04 

1

Изобретение касается очистки природных вод и доочистки сточных жидкостей и может быть использовано преимущественно в технологии очистки хозяйственнопитьевых вод.

Известен способ очистки воды, реализуемый в осветлителях со взвешенпым осадком и включающий смешение воды с реагентом, хлопьеобразование и ее осветление в слое взвещенного осадка 1.

Недостатком этого способа является его малая эффективность при очистке маломутных, цветных вод. Кроме того, этот способ капризен, в особенности по отнощению к температурным колебаниям обрабатываемой воды (вызывающим восходящие конвенционные потоки, приводящие к выносу хлопьев), а также к изменениям рН воды (вследствие измепения ее количества) или к изменению скорости ее восходящего движения.

Известен также способ очистки воды, включающий смешеиие воды, хлопьеобразование и ее осветление, осуществляемое путем осаждения хлопьев при непрерывной рециркуляции осадка, при этом рециркуляция осадка осуществляется путем эжекционного его подсоса 2.

Указанный способ позволяет повысить

эффективность очистки воды за счет улучшения процесса хлопьеобразования. Это объясняется тем, что смещанная с реагентом вода приводится в контакт с осадком, ранее образованным при обработке этой же воды. В результате формируются более крупные и тяжелые хлопья, которые быстрее и более полно выделяются из воды.

При реализации данного способа имеет место линейное соотношение между расходом исходной воды и количеством эжектируемого рециркуляционного осадка. Это обеспечивает высокую эффективность способа в тех случаях, когда качество воды, подлежащей очистке, относительно постоянно (в том числе и при очистке воды,характеризующейся повышенной цветностью и малой мутностью).

Однако известный способ малоэффективеп при очистке вод переменного качества, т. е. в тех случаях, когда необходимо иметь возможность регулировать количество рециркулируемого осадка независимо от количества очищаемой воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ очистки воды, включающий смешение воды с реагентом, хлопьеобразование и ее осветление путем осаждения хлопьев при непрерывной рециркуляции осадка, при этом регулирование количества рециркулируемого осадка осуществляют путем создания импеллером большей нлн меньшей зоны поппжеиного давления в нижней части камеры смешения. Этот способ позволяет существенно улучшить процесс хлопьеобразоваиия за счет возможности получения требуемого потех- 10 нологии количества рециркулируемого осадка. Вместе с тем, механическое (при помощи импеллера) регулирование количества рециркулируемого осадка приводит к раз- 15 рушению части образовавшихся хлопьев. В результате разрушенные хлопья взвешиБаются и выносятся с потоком воды, что приводит к ухудшению качества очистки. Данный способ очистки воды реализует- :;0 ся устройством, включающим корпус, внутри которого соосно расположены конический смеситель и цилиндрическая камера хлопьеобразования, устройство для регулирования количества рециркулируемого 25 осадка и осадоуплотнитель 3. Целью изобретения является повышение эффективности очистки воды за счет предотвращения разрушения хлопьев при рециркуляции осадка. Это достигается тем, что регулирование количества рециркулируемого осадка осуществляют изменением сопротивления движению воды при хлопьеобразовании. При этом устройство для реализации способа 35 отличается от известного устройства тем, что средство для регулирования количества рециркулируемого осадка выполнено в виде перегородки, имеющей отверстия и горизонтально установленной в камере 40 хлопьеобразования, причем каждое из отверстий снабжено затвором, установленным с возможностью изменения площади поперечного сечения отверстия. На чертеже изображено устройство для 45 реализации способа очистки воды, поперечный разрез. Устройство включает корпус 1, внутри которого соосно расположены конический 50 смеситель 2 и цилиндрическая камера хлопьеобразования 3, разделенная по высоте перегородкой 4, снабженной отверстиями 5, на два отсека. Каждое из отверстий 5 снабжено затвором 6, установленным 55 с возможностью изменения площади поперечного сечения отверстия. Смеситель 2 оборудован в нижней части раструбом 7, образующим с трубопроводом исходной воды 8 эжекционную систему. Устройство (;о снабжено секторальным осадкоуплотнителем 9, сообщающимся с трубопроводом сброса осадка 10. Осветленная в устройстве вода собирается кольцевым желобом 11 и отводится по трубопроводу 12.G5 ;.о Способ очистки воды с помошью описанного устройства осуществляют с;1едующим образом. Исходную воду с введенными в нее необходимыми реагентами подают в нижнюю часть устройства по трубопроводу 8 и далее в смееитель 2. Благодаря эжектируемой системе, образованной раструбом 7 и трубопроводом 8, в смеситель 2 вместе с исходной водой поступает и уже образовавщийся осадок. Из смесителя 2 исходная вода, смешанная с необходимыми реагентами и уже образовавшимся осадком, поступает в камеру хлопьеобразования 3. Процесс хлопьеобразования протекает весьма интенсивно вследствие существен ого влияния на него уже образовавшегося осадка. Ввиду высокой концентрации хлопьев последние, выходя из камеры 3, хорошо осаждаются на слой осадка, расположенный в нижней части устройства, а осветленную воду поднимают вверх, собирают кольцевым желобом 11 и отводят на фильтрование по трубопроводу 12. Верхнюю границу слоя осадка поддерживают практически на одном уровне благодаря постоянному или периодическому сбрасыванию избытка осадка из оеадкоуплотнителя 9 по трубопроводу 10. При значительных колебаниях качества исходной воды возникает необходимость независ й-1о от количества поступающей на очистку исходной воды регулировать количество рециркулируемого осадка. Это регулирование осуществляют затворами 6 путем увеличения или уменьшения проходной площади поперечного сечения отверстий 5 в перегородке 4. При необходимости уменьшить количество рециркулируемого осадка уменьшают площадь поперечного сечения отверстий, тем самым увеличивая сопротивление движению воды при хлопьеобразовании. При атом уровень воды в камере хлопьеобразования 3 увеличивается, а количество эжектируемого рециркулируемого осадка соответственно уменьщается. Наоборот, при необходимости увеличить количество рециркулируемого осадка увеличивают проходную площадь поперечного сечения отверстий 5, тем самым уменьщая сопротивление движению воды при хлопьеобразовании. Указанное устройство надежно в работе и обеспечивает значительную полноту отделения образовавщихся хлопьев от очищаемой еоды. За счет отсутствия в устройстве импеллеров, способных разрушить образовавшиеся хлопья, достигают высокой степени очистки воды, в том числе и характеризующейся существенными колебаниями качества. Пример. Воду из озера хлорируют, коагулируют и направляют на опытно-производственныи циркулятор, схема которого и принцип работы описаны выше. При этом диаметр циркулятора составляет 7,0 м, а глубина 12 м. Производительность циркулятора составляет 2640 .

Вода характеризуется существенными колебаниями качества. Так, содержание взвешенных веществ в воде в зимний период составляет 5-7 мг/л, в осенний период (во время ливневых дождей) содержание взвешенных веществ увеличивается до 60-70 мг/л, а в период весеннего паводка- соответственно до 160-180 мг/л.

С целью повышения эффективности очистки воды на циркулятрре п-ри изменении качества исходной водь изменяют количество рециркулируемого осадка, причем

производительность циркулятора (т, е. количество поступающей с него воды на фильтры) не меняется и в течение всего периода испытаний составляет 2640 .

Изменение количества рециркулируемого осадка осуществляют путем изменения сопротивления движению воды при хлопьеобразовании. Причем при уменьшении содержания взвешенных веществ в исходной воде увеличивают количество рециркулируемого осадка, а при увеличении содержания взвешенных веществ в исходной воде, наоборот, уменьшают количество рециркулируемого осадка.

Результаты эксперимента приведены в таблице.

Как видно из таблицы, на цирку л я то ре достигается высокая стеденьОди-Стки воды независимо от изменений ее/качест а. .

Кроме того, длительные -опытно-производственные испытания циркулятора выявили его исключительную приспособленность к прерывистой работе, причем рециркуляция осадка и высокое качество очистки воды (даже после продолжительного нерабочего периода) возобновляются в течение нескольких минут.

Применение предложенного способа очистки воды с циркуляцией осадка без использования каких-либо механических устройств типа импеллера обеспечивает минимальный расход энергии, так как создаваемое сопротивление движению воды при хлопьеобразовании не превышает нескольких десятков мм вод. ст.

По известному способу на выходе из осветлителя вода имеет прозрачность, как правило, не выше 140-150 см по кресту, а содержание взвешенных веществ не менее 10-12 мг/л.

Таким образом, технологическими и технико-экономическимипреимуществамипредлагаемого способа является повышение степени очистки воды в; циркуляторе.

Это обеспечивает; возможность существенно увеличить скорасть фильтрования («е менее чем на )- на сооружениях второй ступени очистки. Внедрение данного способа очистки воды на станции производительностью 100 тыс. обеспечит акономинеский .эффект в сумме не менее ; 200 тыс. руб:..а.год (по приведенным затратам).

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кастальский А. А. и Минц Л. М. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. - М., Высшая школа, 1962, с. 185-194.

3.Клячко В. А. и Апельцин И. Э. Очистка природных вод. - М., Изд-во литературы по строительству, 1971, с. 161-- 162 (прототип).