Установка для очистки природных вод и способ его осуществления

 

Использование: обработка природных вод для хозяйственно-питьевых целей и может быть использовано в системах водоснабжения городов, населенных пунктов и предприятий различных отраслей промышленности . Сущность изобретения: установка включает микрофильтр (2) с приемным каналом (3), контактную камеру (6) первичного озонирования, отстойник (9), песчаный фильтр (10), устройство (11) для обеззараживания . Приемный канал микрофильтра разделен щелевыми горизонтальными перегородками (15 и 16), образующими секцию естественного биоценоза, где в качестве элементов (4) наживления биоценоза использован волокнистый полимерный материал . Движение воды через секцию осуществляется со скоростью 1.2-1.5 м/с за счет ввода туда непрореагировавшего озона с дозой 0,5-0,9 мг/л и давлением 0,7-1,0 ати. Применена рециркуляция части обработанной воды в соотношении 1/8-1/10.1 ил.,4 табл.

СОКОВ СОВЕ ГГ КИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РГ(.,ПУВЛИХ (я).к С 02 F 9/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) . «

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . О

Ieuzewn

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4946236/26 (22) 17.06.91 (46) 07.08.93, Бюл, N«29 (71) Нижегородский инженерно-строительный институт им, В.П.Чкалова (72) В,В.Найденко, Л.А.Васильев, А,Л.Васильев и Е.Л.Дергунов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1162754. кл. С 02 F 9/00, 1985. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДHblX ВОД И СПОСОБ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование; обработка природных вод для хозяйственно-питьевых целей и может быть использовано в системах водоснабжения городов, населенных пунктов и предприятий различных отраслей промыш„„5Ц„„1832119A1 ленности. Сущность изобретения: установка включает микрофильтр (2) с приемным каналом (3), контактную камеру (6) первичного оэонирования, отстойник (9), песчаный фильтр (10), устройство (11) для обеззараживания. Приемный канал микрофильтра разделен щелевыми горизонтальными перегородками (15 и 16), образующими секцию естественного биоценоэа, где в качестве элементов (4) наживления биоценоэа использован волокнистый полимерный материал. Движение воды через секцию осуществляется со скоростью 1,2 — 1,5 м/с эа счет ввода туда непрореагировавшего озона с дозой 0,5 — 0,9 мг/л и давлением 0,7 — 1,0 ати. Применена рециркуляция части обработанной воды в соотношении 1/8 — 1/10.1 ил.,4 табл, 1832119

55 барабан 5 микрофильтра 2, Здесь механически задерживается фито- и зоопланктон, сине-зеленые водоросли и частично взвешенные вещества, а также избыточные хлопья биоценозэ, уносимые водой с элемента 4 наживления биоценозэ. Из микрофильтра 2 воду подают в контактную камеру

6, где осуществляют ее первичное озонирование. Затем в смесителе 7 воду смешивают с реагентом и подают сначала нэ обработку в горизонтальный отстойник 9 с камерой 8 хлопьеобразования, а затем в скорый беэнапорный фильтр 10. После фильтрования воду подвергают вторичному оэонировэнию в контактной камере 11 и обеззараживанию хлором, Очищенную воду собирают в резервуаре 13 и насосной станцией 14 второго подъема направля т потребителю.

Способ осуществляют следующим образом.

Речную воду со скоростью 1,2-1,5 л/с пропускают через естественный биоценоз. где иэ воды осажда>отся клетки фито- и зоопланктона. Развиваясь и накапливаясь, они поглощают из воды растворенные органические загрязнения, ионы тяжелых металлов и другие загрязнения, По мере накопления, насыщенные частицы созревшего биоценоэа выносятся из секции биоценоза с обрабатываемой водой и подвергаются обработке непрореагироваошей озоновоэдуш ной смесью с дозой 0,5 — 0,9 мг/л. Озон, обладая коагулирующим действием. способствует образованию более крупных конгломератов иэ частиц выносимого биоценоэа, что обеспечивает более эффективную работу микрофильтрэ. Движение воды через секцию биоценоза осуществляется за счет эжекции, где в качестве рабочего тела используется непрореагировавший озон, поступающий из контактных камер озонирования с давлением 0,7-1,0 ати. Для интенсификации нарастания биоценоза на элемент наживления биоценоэа, что особенно важно в зимний период времени, осуществляется рециркуляция части воды, обработанной биоценоэом в соотношении 1/8-1/10 к количеству воды, подаваемой на микрофильтр.

Пример 1. Речную воду. содержащую взвешенные вещества и органические загрязнения, фито- и зоопланктон подают со скоростью 0,7: 1,0; 1.2; 1,5; 1,7; 2,0 м/с в приемный канал микрофильтрэ. где обрабатывают биоценозом, подвергают воздействию разжиженной озоно-воздушной смеси с дозой 0.7 мг/л. Для обеспечения движения воды с необходимой скоростью озоно-воздушная смесь подается с давлением 0,3; 0,5;

0,7; 1,0; 1,2; 1,5 ати, 1/8 часть обрабатываемой воды возвращают, в подводящий тру5

45 бопровод на рециркуляцию, а 7/8 направляют на микрофильтр. Далее воду обрабатывают озоном дозой 3 мг/л. После первичного озонирования воду коагулируют глиноземом ALz(SO4)g дозой 5-7 мг/л и после тщательного перемешивания отстаивают в течение 90 мин, Отстоянную воду фильтруют через кварцевый песок со скоростью 6 м/ч, после чего вводят озон с дозой 1 мг/л для обеззараживания. В трубопровод, подающий воду в расцпеделительную сеть, вводят хлор до остаточной его концентрации в воде 0,3-0.5 мг/л. Регистрировалось качество воды в трех точках; в исходной воде; после биоценоза и микрофильтра; после полной очистки.

Обоснование эффекта очистки s зависимости от скорости движения воды и давления озоно-воздушной смеси представлено в таблице 1. Как видно из результатов опытов наилучшие показатели качества воды достигаются при скоростях движения воды 1,2— i,5 м/с, что соответствует давлению подаваемой озоно-воэдуш ной смеси 0,7 — 1,0 ати.

Пример 2. Речную воду аналогичного качества (см, пример 1) со скоростью 1.2 м/с, что соответствует давлению подаваемой оэоно-воздушной смеси 0,7 ати подают в приемный канал микрофильтра, где обрабатывают биоценозом. Доза разжиженной озоно-воздушной смеси составляет 0,7 мг/л, После обработки биоценозом часть обрабатываемой воды возвращалась в подводящий трубопровод на рециркуляцию, Рециркуляция составляла 1/6; 1/8; 1/10;

1/12 к объе лу воды, подаваемой на микрофильтр. Далее вода обрабатывалась аналогично примеру 1. Обоснование эффекта очистки в зависимости от степени рециркуляции обрабатываемой воды представлено в табл.2. Как следует иэ таблицы, наилучшие результаты получены при рециркуляции

1/8 — 1/10.

Пример 3. Речную воду аналогичного качества (см, примеры 1. 2) со скоростью 1,2 м/с, что соответствует давлению подаваемой озона-воздушной смеси 0,7 ати подают в приемный канал микрофильтра, где обрабатывают биоценозом. Доза озоно-воздушной смеси составляла 0,3; 0,5; 0.7; 0,9: 1,1 мг/л. Далее 1/8 обрабатываемой воды возвращалась на рециркуляцию, а 7/8 направлялась на дальнейшую обработку (см примеры 1, 2), Обоснование эффекта очистки в зависимости от дозы озоно-воздушной смеси представлено в табл.3. Наилучшие реэультаты получены при дозах озона 0,5 мг/л и выше, однако, увеличение дозы выше 0,7

1832119

Таблица l

14!т 0,7 нгlл; рециркулкцил 1/8 йокаэатели каче стаа .ао>тй

М1Р

a/è

on- ГОСТ

«сова а питье" вали рототнп

V «1,7м/с

Е 1,2 ати

О ° 7 н/с

0.3 ати

V » «l,он/с

P «С,5ати

/с ти

V 1,5 м/с

P i,Gàò»

v 2,О и с

Г l ати биоп, поп>>, оч-ка бион. полн, оч-ка биап. полн.

) оч-ка биоп, !поп«, ! оч ка оп. полн. оч-ка ли.

-ка

1 Цаатность.град 126

2 йутность,нг/л 74

20 68 12

1 5 54 0,51

44 4

0 19

48 1,53

72 11

45 0,97

64 17

57 1,42

99 21

69 1,86

41 о15 39 î 17

Общий органичес" кий углерод,мг/л 12,49

0,5 . 8;! 0,49 12,1 5,92 8,94 3,42 7,2 0,29 g 7.12 0.31 9,17 5,16 12,32 7,94 келеэо об>цее, нг/л

0,26 0,1

0,34 0,19

1,12 О, f3

0,52 0,09

0,28 О,!

0,80 0,18

О, l 0,04

0,60 0,29

i,84 о 93

0,21 О ° 1

0,67 0,3

0>24 О,!

0,74 отс.

0,03 сл.

0,35 0 ° 27

1 ° 2 0,15

0,)9 0,05

0,59 0,28

1,62 0,95

G,e3 о,ie

2, 12

Аммиак, мг/л

6 СПАО, нг/л

0,76 отс. о,о7 0,01 сл.

1,29 0,2 7 Общее копичестео бактерий> щт/нл

71СССС "37 34СССО О

1234000 100 454GGG:), 7 94СССС 1! 1

832600 i 6 1IX6CC0 123

)iCCG 4 мг/л не приводит к ощутимому эффекту, а ведет лишь к перерасходу озона.

Пример 4. Речную воду подвергают параллельно обработке согласно прототипу и предлагаемого изобретения. В прототипе 5 воду пропускают через биопоглотитель со скоростью 0,4 мlс (Чоптим. = 0;2 — 0,6 мlс) и далее по схеме, аналогично с п римерами 1, 2, 3. 8 предлагаемой установке воду пропускают со скоростью 1,3 м/с через биоценоз. 10 что соответствует давлению озоно-воздушной смеси 0 8 ати. Доза разжиженной озона-воздушной смеси составляет 0,7 мг/л, Рециркуляция — 1/8 к части воды, подаваемой на микрофильтр. Далее вода подверга- 15 ется обработке по схеме, аналогично в прототипе и в примерах 1, 2, 3, Результаты представлены в табл.4.

Предлагаемое изобретение позволяет при небольших затратах повысить степень 20 очистки воды по сравнению с требованием

ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" по цветности в 6,5 раза, по мутности в 10-12 раэ, по углероду суммарному в,2 раза, практически полностью исключает содержание аммиака, 25 железа, СПАВ, бактерий, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов, и увеличить производительность биопоглотителя в 2 — 5 раз.

Это определяет значительный экологический эффект, 30

Формула изобретения

1. Установка для очистки природных вод, содержащая последовательно установленные микрофильтр с приемным каналом, секцию естественного биоценоэа с элемен- 35 тами наживления биоценоза, контактные камеры озонирования, отстойник, песчаный фильтр, устройство для обеззараживания, насосные станции, подводящий и отводящий трубопроводы, воздуховоды и комп рессор, отличающаяся тем, что, с целью. повышения степени очистки и увеличения производительности, приемный канал микрофильтра снабжен двумя горизонтальными щелевыми перегородками, образующими секцию естественного биоценоза, элементы наживления биоценоза выполнены из волокнистого полимерного материала. секция естественного биоценоза. снабжена центральной трубой, один конец которой сообщен с фильтрующим барабаном микрофильтра и снабжен отводящим патрубком меньшего диаметра с эжектором, соединенным с подводящим трубопроводом, другой конец центральной трубы снабжен направляющим козырьком с размещенной под ним распылительной насадкой, соединенной воздуховодом через комг1рессор с контактными камерами оэонирования.

2. Способ для очистки природных вод, включающий обработку естественным биоценозом, микрофильтрацию, озонирование, коагуляцию, осветление, фильтрование и обеззараживание, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и производительности процесса, обработку естественным биоценозом ведут со скоростью движения. воды 1;2 — 1,6 мlс, часть воды, обработанную естественным биоценозом, в соотношении 1/8-1/10 к количеству воды. подаваемой на микрофильтрацию, рециркулируют в исход70ую природную воду, при этом для движения воды через естественный биоценоз используют непрореагировавшую озоно-воздушную смесь с дозой 0,5-0,9 мг/л и давлением

0,7-1,0 ати, 1Î

1832119

11 х.» -,-!

1 2:Ilã.; " - ",, /:,òR

Цоказатг л качества

К ла

Гг !нгр у!Ил!!,г,-. г " г! /г, I/IC г ! .! .лн. >ТГГ И. 11 0 гч-ка г !

>гг .гг, зlг I

11п г, ог а г. г! l6

ГП г

1 Цоетность,град 70

О, П, 19 >Г

/ г

7 . 1

2 Мутность, нг/л лl

3 Общий органи >еский угт ероЛ, нг/л г

12,4 1 7.:

7,2

0,3 !

7,1

4 !!Телезо обв!ее, нгlл

П,б/

C,11

С,3 П,!

0,85 О.

О, г./

0,9

0,21

О,!

0,7.3

0,78

0,1

0,3 отс. с«гел

0,74

5 Пн>линк, нг/л

6 CII/IB, /R

7,17

0,17 спел отс, г.лел

О, 0uuR

О, Ог?

П, >сl

0,05

О, 7. и >11

0,03

7 Общее кол>«есr но бактерии, вт/>лл

100 12340010 400000 > 310000 О 312000 0 520000 12

T . «> л гг г! 3

V l,2 н/с; Р» ОГ7 ати рецирку>гггцглл 1/3

ГЛГ Показатели капп честна волы цс> пл.

>1>зза озона нг/и

0, 1

0,3

0,5

0,7 (45

1 Цветность,грал 20

2 Мутность,>"r/л 1,5

110

40 )

О, .

О,l«

0,5

l ° 50!

4!

0,15

О, 1

Общий органииеc кий углерол,нг/л 0,5

0,26

7,23 0,29 7.24

21,6!г 7, 4

Q,30 р 7>

7,25 0,3

7,23

4 Т«влево общее, нгlл

0,5, 0,2Г>

022 00ь

0,7 отс, l,04 слал

О,о) 0,2

0,07

0,3

0>2!

0,2

О,О/

0,07

0,67 о 60

0,66 спелы 2,09 0,79

5 >Тнниак, нгlп.

6 СП/ло, нг /г след сг.пЛ отс. тс. от с.. слгл

l,35 0,00

0,04

О 4

0,2

0,03 спел спел

Общее количество бактерий, ют/нл

100 !>>гп>ООО 330000

300000 о

310000 0

290000 0

290000 О

Таблица4

Показатели качества

ГПГ

ПП!!сходи. вода

РециркуляциR 1/Я, 3)оа = 0,7 мгlл

Прототип при ьолтньт = О> и/с

Воды биопоглот. полн

Предлагаемая установка

/лзтттии 1 3 о истка биопогл, очистка

98

41

1 Цветность, град

2 Иутность, мг/л

32

10

1,5

0,53

0,12

3 Общий органический углерод, мг/л

11,93 0,5

0,59 0,3

0,24

0,1

2, 03 следы

1,22 0,2 отсутст следы

7 Общее количество бактерий,. шт/мл

1290000 1Я

21 60

8, (лорофорет, мкг/л

9 Нефтепродукты, мг/л

12

0,30

0>15

0,22

0,05

0, 034

0,10

О, 1S5 следы

10 Иарганец> мг/л

0,31 0,1

О, 012

Г 11 г Т гиггь и;л

ГОСТ нелла глг> т t »как"

4 1!!елезо общее, мгlл

5 Аммиак, мг/л

6 СПЯВ, мг/л

ГОСТ

"Вода питьеBBR

7,4

0,28

О, О02

0,09

0,43

0,1

0,16

0,03

6,35

0,25

0,7

0,0!