Способ очистки воды
Изобретение касается водоснабжения и канализации. Цель изобретения - увеличение степени очистки. Исходную воду коагулируют, отстаивают и фильтруют . Перед фильтрованием воду подвергают электролизу до газонасыщения 0,5-2,0 л/м. Фильтрование осуществляют при наложении электрического поля 15-30 В/см. Загрузка фильтров содержит 10-20 об.% токопроводящих частиц, 65-85 об.% кварцевого песка, 5-15 об.% эластичных элементов , преимущественно полых резиновых щаров диаметром 0,5-2,0 см. Загрузку регенерируют продувкой нагретым до 20-60 С воздухом при интенсивности 80-130 л/с-м. Осадок с зерен яягрузки при влажности 2-6% отделяют и вв.одят в воду перед отстаиванием. 3 з.п, ф-лы, 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
PECflYS JlHH
„.Я0„„1458322 a) gg 4 С 02 F 1/46
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2 запорно-регулирующую арматуру. В составе загрузки фильтра использован кварцевый песок крупностью
1,0 — 2,2 мм, стальная стружка и резиновые полые пары.
Электролизер и электродная система фильтра подключены к источникам постоянного тока.
В ходе исследований используют воду с исходным содержанием взвешенных веществ 180 мг/л.
Исходную воду обрабатывают коагулянтом, затем отстаивают и фильтруют. Перед фильтрованием воду обрабатывают в электролизере до требуемого газонасыщения. В процессе фильтрования воду подвергают воздействию электрического поля. Периодически .после завершения фильтроцикла осадок
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPHTHAM
ПРИ ГКНТ .СССР (21) 4097063/31-26 (22) 02,06,86 (46) 15.02.89. Бюл, У 6 (71) Ленинградский инженерно-строительный институт (72) С.В. Зайцев, F..Á.Èâàøêèí, Л.С.Блинова и А.Н.Койда (53) 628.543 (088.8) (56) Минц Д.M. Установки малой производительности для очис-ки и обеззараживания природных и сточных вод, N.: Стройиздат, 1974, с. 30-47, (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ BOgI (57) Изобретение касается водоснабжения и канализации. Цель изобретенияувеличение степени очистки. Исходную
Изобретение относится к водоснабжению и канализации и может найти применение при очистке природных и сточных вод.
Целью изобретения является повышение степени очистки воды.
Пример. Экспериментальная установка содержит следующие элементы: раствориый и расходный баки для приготовления рабочего раствбра коагулянта — серноки"лого алюминия, насос-дозатор коагулянта, тонкослойный полочный отстойник, напорный фильтр, оборудованный электродной системой, электролизер с графитовыми электродами, электроподогрев атель воздуха и компрессор для сушки и.отделения осадка с зерен загрузки, насосное оборудование, трубопроводы и воду коагулируют, отстаивают и фильтруют. Перед фильтрованием воду подвергают электролизу до газочасыщения 0,5-2,0 л/и . Фильтрование осуз ществляют при наложении электрического поля 15--30 В/см. Загрузка фильтров содержит 10-20 об,X токопроводящих частиц, 65-85 об.Х кварцевого песка, 5-15 об.Х эластичных элементов, преимущественно полых резиновых шаров диаметром 0,5-2,0 см. Загрузку регенерируют продувкой нагретым до о
20-60 С в оздухом при интенсивно сти
80-130 л/с м, Осадок с з ерен з агрузки при влажности 2-6Х отделяют и вводят в воду перед отстаиванием.
3 з.п. ф-лы, 3 табл. з
145 ня зернах фильтрующей загрузки высушивают продувкой нагретым воздухом, отделяют и вводят в воду перед отстаиванием. Исследуют параметры электролиза и электрообработки, состав фильтрующей загрузки, условия обработки загрузки.
Промывка загрузки в предлагаемом способе заключается в оцнократном заполнении ее объема водой, после чего воду сливают. При этом удаляются все загрязнения, оставшиеся в порах загрузки после ее продувки нагретым воздухом, В табл.l приведены результаты ( сравнительных экспериментальных ис( сл едов яний . эффективно с ти применения ( предлагаемого и известного способов очистки воды в зависимости от характеристик газонасыщения воды перед фильтрованием и параметров эдектрообработки воды при фильтровании.
Анализ данных табл„l показывает, что применение предлагаемого способа обеспечивает повышение степени очистки воды на 75-25 .
При продолжительности электрообряботки менее 4 мин и напряженности менее 15 В/см влияние электрического поля на процесс фильтрования не ощущается, тяк кяк отсутствует силовое воздействие электрического поля, При продолжительности электрообработки более 10 мин и напряженности более 30 В/см происходит кольматация частиц токопроводящей загрузки, что ухудшает условия фильтрования, Повышение эффекта очистки воды достигается только в случае ее насыщения перед фильтрованием электролитическим газом, При количестве газа в воде менее
0 5 мг/л происходит его полное растворение и фильтрующий газовый слой не образуется. При количестве газа в воде более 2,0 мг/л происходит его вынос в очищенную воду после растворения в воде.
При этом ухудшаются не только условия фильтрования воды, но и качество фильтрата: повышается его коррозионная активность.
В табл.2 приведены результаты сравнительных экспериментальных исследований эффективности применения предлагаемого и известного способов в зависимости ст состава фильтрующей загрузки„
8322
ЗО
35 ляющих загрузки.
50 рен загрузки в обрабатываемую воду.
Анализ данных табл,3 показывает, что предлагаемый способ на 15-30
55 более эффективен, чем известный.
Сушку и отделение осадка с зерен загрузки осуществляют путем продуво ки нагретым до 20-60 С воздухом при
4
Анализ данных табл.2 показывает, что предлагаемый способ более эффективен, чем известный и обеспечивает повышение степени очистки воды на
20-281.
При содержании в загрузке токопроводящих частиц в количестве менее
10 об.Х возникновение локальных электрических полей в толще загрузки не происходит, при количестве токопроводящих частиц более 20 o6. изменяется качественный состав загрузки,так как токопроводящие частицы по фракционному составу и свойствам не соответствуют зернам песчаной загрузки — основного филь трующего мат ериала.
При содержании в загрузке эластичных элементов в количестве менее
5 об., не достигается их равномерное распределение в объеме и, следовательно, невозможно передать механическое разрушающее усилие ня все к*льматационные частицы при регенерации фильтра, при количестве эластичных элементов более 15 об. уменьшается объем полезной фильтрующей загрузки, что требует снижения скорости фильтрования, т. е. производительности.
Количество песчаной загрузки в фильтре определяется содержанием токопроводящих и эластичных частиц.
Количество песка более 85 об. нарушает условия осуществления предлагаемого способа, тяк как не достигается необходимое содержание иных составПри количестве песка менее 60 об, уменьшается толщина рабочего слоя и, следовательно, сокращается фильтро" цикл. При реализации способа вне указанных параметров степень очистки воды значительно ухудшается, способ менее эффективен, чем известный.
В табл.3 приведены результаты сравнительных экспериментальных исследований эффективности применения предлагаемого и известного способов очистки воды в зависимости от последовятельности введения осадка с зе8322
5 l 45 интенсивности продувки 80-130 л/с мэ загрузки.
Благодаря наличию эластичных элементов в составе фильтрующей загрузки обеспечивается предотвращение необратимой кольматации загрузки. под действием веса загрузки и напора воды при фильтровании эластичные элементы (полые резиновые нары) изменяют свою конфигурацию, при продувке загрузки воздухом (т.е. в процессе регенерации загрузки) давление на эластичные элементы уменьшается,они принимают первоначальную форму, механически воздействуя при этом на близлежащие зерна кварцевого песка и токопроводящие частици и разрушая тем самым кольматационные связи H загрузке.
При диаметре полых резиновых шаров, применяемых в составе фильтрующей загрузки, менее 0,5 см их деформация незначительна, что не позволяет осуществлять механическое воздействие на соседние зерна загрузки.При диаметре шаров более 2 см наблюдается пристенное фильтрование воды, при этом загрязнения по поверхности шаров проникают через фильтрующую загрузку и эффект очистки воды ухудшается.
При влажности осадка с зерен загрузки менее 2% и более б их коагулирующие свойства ухудшаются, Кроме того, осадок при влажности до 2 превращается в ггиль и не может быть собран и введен в воду перед отстаиванием. Осадок при влажности более б не отделяется от зерен загрузки продувкой.
При продувке загрузки воздухом, о при температуре ниже 20 С и интенсивности менее 80 л/с.м выдувание з загрязнений из пор фильтрующего материала не происходит ввиду недостаточности пневмодинамического воздействия. При продувке загрузки воздухом при температуре вьгче 60 С и ино тенсивности более 130 л/с.м возможен совместный вынос осадка с зернами.
Способ наиболее эффективен при введении осадка с зерен загрузки в воду перед отстаиванием. При изменении порядка введения добавки в воду степень очистки ухудшается: например, при введении осадка в воду до коагулирования ухудшаются условия применения химических коагулянтов, так как образование укрупненных агрегатов происходит не из частиц загрязнений, а из введенного осадка.
Преимущества данного способа очи стки воды в сравнении с известным заключаются в следующем.
Повышение степени очистки воды
10 по сравнению с известным способом достигает 20-30X sa счет того, что при фильтровании подвергнутой электролизу и газонасыщенной воды через загрузку, содержащую токопроводяшие частицы, при электрообработке повышается степень задержания загрязнений и расширяется диапазон их выделения, .Наличие эластичных шаров в составе фильтрующей загрузки позволяет предотвращать кольматацию загрузки, тем самым повышает эффективность очистки воды после ее регенерации.
25 Введение осадка с зерен загрузки после висуышивания в воду перед отстаиванием позволяет повысить эффект очистки води и снизить расход химического коагулянта, что позволяет 0 улучшить экономические показатели способа очистки воды. Экономические показатели способа улучшаются также за счет экономии промывной води.
Формула изобретения
1. Способ очистки воды, включающий коагуляцию, отстаивание н фильтрование примесей через зернистую
4О загрузку с последующей ее регенерацией, отличающийся . тем, что, с целью повышения степени очистки, перед фильтрованием воду подвергают злектрохимической обработке
45 с использованием нерастворимых электродов до насыщения электролитическими газами в количестве 0,5
2,0 л/м, фильтрование ведут при наЪ ложении электрического поля напря50 женностью 15-30 В/см с использованием фильтрующей загрузки, содержащей токопроводящие частицы, кварцевый ,песок и эластичные элементы при следующем их соотношении, об, :
Токопроводящие частицы 10-20
Кварцевый песок 65-85
Эластичные элементы 5-15
7 1458322 8
2. Способ поп,1, отлич аю- 3. Способпоп.1, отлич аюшийся тем, что в качестве токо- шийся тем, что перед отстаива;проводящих частиц используют желез- нием в воду вводят осадок, полученную стружку, а в качестве эластичных ный при регенерации фильтрующей загэлементов » полые резиновые шары
5 рузки. диаметром 0,5-20 см, Таблица 1
Содержание взвешенных веществ в воде после фильтрования, мг/л, по способу
Продолжитель апря« енность лектриеского ность редлагаемому при насыщении воды электролитна еским газом до содержания, л/м воды изве стноэлектрообработки во оля, В/см
0,4 0 5 1,25
2,0 2,2 ды при фильтро ванин
4,9 4,7
4,6 4,1
4,3 3,8
4,7 4,3
4,8 4,7
4,0 3,7
3,8 3,3
3,7 2,7
3,9 3,2
4,1 4,2
3,9 3,8
3,8 2,7
3,6 2,6
3,7 2,9
4,0 3,8
4,2 3,8
3,9 3,1
3,6 3,0
4,0 3,3
3,5
4,6
4,2
4,3
3,9
4,4
4 1
3,6
22,5
4,3
4,3
4,0
4,7
4,5
3,6
4,4
3 5
4,6
3,1
4,0
2,6
2,9
3,8
22,5
4,2
3,0
2,9
4,3
3,7
10
4,1
4,5
3,6
3,5
4,3
2,8
2,5
3,7
2,32,2
22,5
4,2
2,6
2,4
4,1
3,7
4,4
3,9
3,7
10
4,2
3,2
2 ф 7
22,5
4,0
2,8
2,5
4,3
2,8
2,6
4,6
3,9
4,3 4,0
Ф
Продолжение табл.1
1458322
2,0 2,2
0,4 0,5 1,25 ды при фильтровании
3,5
4,3
5,0
4,0
4,2
4,6
28,5
3,6
4,1
4,5
5,1 4,5
4,0
4,4
4,7
5,2 4 6
4,7
4,2
4,9
Таблица 2
Содержание взвешенных веществ в воде после фильтрации, мг/л, по способу
Содержание в загрузке, об,% токоизвестному эластичных элемен проводящих частиц
60 тов
4,6
4,9
4,5
5,2
3,5
4,5
4,4
4,0
4,0
4,7
4,2
4,1
3,6
3,7
4,4
4,2
4,6
4,4
4,1
4,8
5 0
4,4
4,6
5,1
4,7
3,7
3,7
3,5
10 4
4,5
3,4
4,1
3,3
2 9
4,1
3,9
2,6
3,0
2,8
3,8
4,4
3 2
2,9
4,0
4,6
4,5
3,8
4,?
4,3
4,6
4,0
3,7
4,0
15 4
3,5
4,4
2,9
2,8.
2,7
3,8
Продолжительность электрообработки воНапряженность электри" ческого поля, В,/см
Содержание взвешенных веществ в воде после фильтрования, мг/л, по способу предлагаемому при насыщении воды электролитна ческим газом до содержания, л/м воды
5,0 4,7
4,8 4,6
4,4 4 3 предлагаемому при содержании в загрузке кварцевого песка, 7.
Т f T
65 j 75 85
1458322
° . 1. еаюеиВю ю ВЮ Ю Ю аВФНВ
Содержание вявеаениых веществ в мг/л, по способу
Содержание в загрузке, об Х предлагаемому при содержании в эагруэке кварцевого песка, Х известному
66 ) б
75 .85 80
3,6
2,5
2,4
2,2
3,9
2,8
4,2
4,0
3,7
20 4
3,6
4,2
4,9
3,9
3,8
3„4
2,9
4,7
3,3
3,7
2, 7
3,0
3,8
4,2
4,3
3,1
3,0
4,4
4ч2
4.,0
4,1
4,7
3,5 5,1
5,2
4,4
4,5
4,9
4,1
4,0
4,6
4,2
4,5
15
4,9
4,2
4,1
4,4
5,2
4,5
5,5
4,9
4,4
5 3
Таблица3
Содержание взвешенных веществ в воде после отстаивания, мг/л, по способу
ТемпеВлажность ратура воздуха при продувке загрузки, С осадка на заг-.. предлагаемому введением осадка с зерен загрузки в воду перед отстаиванием при интенсивности продувки, л/с м известному руэке после высуши" вания,X
70 80 105
130 140
32,0
26,6 ° 24,4 28,6
29,0
2l. 1
28,7
27,4
2.4, 6
25, 2
2 6, 9
25, 8 24, 4 2 1, 3 2 4, 1
2 7, 4
26,8 25,2 26,8
28 3
° p токонрово дящих масти эластичных элемен тов
Продолжение табл.2
В воде после 4щльтреции, 1458322
14
Продолжение табл.3
Влажность
Темпеосадка иа эаг" иэв естному
105 130 140
70 80
31,2
?6,4
?7,1
28,7
30,1
24,6
24,7
21,1
30,1
23,1
22,5
17,6
23,5
?2,9
18,5
19,4
21,4
18,2
22,0
17,3
l8,7
23,5
20,3
??,1
19,9
21,0
24,3
22,9
23,5
?4,2
27,0 15
23,3 . 21,6
23,1
21,8
21,3
21,1
22,4
20,0
20,9
17,2
22,4
?О
17,9
22,0
16,4
18,0
21,6
22,7
18,9
19,5
18,5
21,9
23,3
22,4
21,2
23,0
26,2
28,7
24,8
22,3
23,5
21,1
24,2
19 6
19,5
?0,8
23,3
19%1
18,2
20,2
22,3
21,8
24,8
23,3
20,8
20,3
21,0
27,9
21,4
23,5
?2,7
25,1
28,8
26,0
23,6
24,7
26,8
21,1
26,3
24,4
22,4
24,0
?5,2
24,1
23,5
21,2
22,8
23, 7
26,6
25,2
24,0
25,7
28,3
70
28,9
24,8
27,3
29,5 рузке после высушиsaws,X ратура воздуха при про дувке загрузки, С
Содержание взвешенных веществ в воде после отстаивания, мг/л, по способу редлагаемому введением осадка с зерен загузки s воду перед отстаиванием при интенсивности продувки, л/с ° м
