Способ выпуска сточных вод в водоток

 

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

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Е 03 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

И ь,/,:,„т„

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) 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, о т л и ч а юшийся тем, что пульсирующую струю сточной жидкости формируют путем подачи чистой воды в насадок под давлением выше, чем давление сточной жидкости, периодически.

f . !.

1.

b 1 ф " :::: е

° °

° ° кривд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3598719/23-26 (22) 01.06.83 (46) 30.03.85. Бюл. N- 12 (72) В.В. Немчинов и Б.К. Васильев (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И. Калинина (53) 628.39(088.8) (56) 1. Лапшев Н.Н. Расчеты выпусков сточных вод. Стройиздат, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР

В 768902, кл. Е 03 F 5/00, 1972.

»ЯУ И47ЯД Д

1147

Изобретение относится к строительству 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 B BopoTGE заключающийся B форми- 10 ровании непрерывной затопленной струи, или ряда струй сточной жидкости в водотоке jl) ..

Сточная жидкость, выпускаемая из отверстия водовыпуска, образует в водотоке факел загрязняющей примеси, чаще всего в виде раствора, разбавляемого водой водотока. Разбавление сточной жидкости в водотокепроисходит в основном за счет турбу- 20 лентного объема (перемешивания) .примеси с окружающей чистой водой, и в незначительной степени за счет молекулярной диффузии примеси в воде °

Благодаря турбулентному обмену жид- 25 кости через боковую поверхность затопленной струи концентрация загрязняющих веществ в факеле уменьшается.

При этом в непосредственной близости от водовыпуска, в так называемой зоне начального разбавления, обычно .сохраняется ядро, где содержание сточной жидкости в струе равно 1007.

По мере разбавления сточной жид,кости окружающей чистой водой поперечные размеры факела увеличиваются, ядро отходит на нет, а увлекаемая течением водотока сточная жидкость образует шлейф загрязнений. В дальнейшем в зоне основного разбавления, концентрация загрязняющих веществ в шлейфе уменьшается до предельно допустимых величин (ПДК). Одновременно с этим интенсифицируются процессы химических и биохимических превращений загрязняющих веществ в шлейфе, процессы окисления вредных веществ кислородом, содержащимся в растворенном виде в воде водотока, процессы биологической очистки микроорганизмами, существующими в воде при данных условиях и другие процессы естественной переработки примесей.

Указанные выше процессы превращений загрязнений в безвредные вещест- 55 ва, например воду и углекислый газ, происходит главным образом в зоне самоочищения,.лежащей по течению ниже

831 l зоны основного разбавления, где концентрация примеси в воде равна и меньше ПДК, определяемого условиями данного водотока.

Существенный недостаток известного способа выпуска сточной воды сос- тоит в том, что разбавление происходит только через боковую поверхность затопленной струи путем естественного перемешивания жидкости в водотоке.

В большинства случаев, например, в условиях равнинных водотоков — рек, увеличейие 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 труГ2) .

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 кенцентрированный 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 вьппе, чем давления сточной жидкости, периодически. з 1 147

В пульсирующей струе порции сточной жидкости разделены порциями чистой воды. При этом процесс турбулентного 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. 10

Уменьшению загрязненности водотока способствует и то, что отдельные выпускаемые порции концентрированной сточной жидкости в дискретной струе можно принудительно разбавлять (раз- 15 мывать) порциями чистой воды, выпускаемой под давлением, превышающем давление сточной жидкости. Принудительное размывание сточной жидкости струей чистой, воды обусловливает 20 дополнительный эффект изобретения— ускорение процесса разбавления сточной воды.

Указанный способ позволяет при нудительно управлять протяженностью 25 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 жидкости порциями чистой воды.

Сточную воду от очистных сооружений подают по трубопроводу 1 в водоток 2. Трубопровод снабжен клапаном35 прерывателем 3 потока, при помощи которого периодически, например через равные интервалы времени, открывают и закрывают выпускной 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 (обла- 45 ком) сточной жидкости притоком окру- . жаюшей воды, замещающей объем 5, образуется порция чистой воды (объем 6) .

Периодически прерывая поток сточ- 50 ной жидкости при помощи, например, автоматически действующего подвижного клапана 3 в водотоке образуют дис. Ретную струю, начальные геометрические размеры которой формируют 55 выходным отверстием насадка 4.

В дискретной струе объемы-порции

5 сточной жидкости имеют ограниченные

831 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 выпускаемых 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 схематически 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, периоди114/ чески открывая доступ сточной воде в насадок 8, например, с равными интервалами времени между выпусками, обеспечивает импульсную подачу (впрыскивание) сточной жидкости в 5 струю чистой воды. В этом случае для выпуска сточной жидкости предпочти1тельно использовать эжектирующее действие высокоскоростной струи чистой воды, скорость истечения в кото- 10 рой может многократно превышать скорость течения воды в водотоке.

По другому варианту выпуска пре- рывистую струю образуют импульсной подачей чистой воды по трубопроводу

9, имеющему клапан-прерыватель 3, а сточную жидкость по трубопроводу

7. При этом предпочтительно подавать чистую воду под многократно большим р0 давлением в насадок 8, чем в трубо-. проводе 7.

В период формирования порции чистой воды сточная жидкость отжимается 5 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 беспрепятст- 30 венно вытекает в водоток через насадок, формируя порцию сточной жидкости.

Таким образом пульсирующая попеременная подача с чередованием порций сточной жидкости и чистой воды обес- д5

831 6 печивают формирование дискретной затопленной струи.

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

1147831

Фиг.2

Составитель Н. Михеева

Редактор М..Товтин Техред А.Бабинец корректор С. Шекмар

Заказ 1542/29 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4