Установка для очистки воды


 


Владельцы патента RU 2434814:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Надежда-ВЛ" (ООО "Надежда-ВЛ") (RU)

Изобретение относится к устройствам для очистки воды и предназначено для удаления железа и других загрязнителей из природной воды. Установка для очистки воды содержит камеру озонирования, эжектор воздуха и насос, соединенные между собой трубопроводами в циркуляционный контур, кавитатор, размещенный внутри камеры озонирования, генератор озона, соединенный с эжектором, и напорный фильтр. Установка дополнительно содержит камеру аэрации с крышкой и патрубком для подачи исходной воды, дозреватель для полного окисления загрязнителей, расположенный между камерой озонирования и фильтром, накопитель чистой воды, узел обработки промывной воды, включающий накопитель грязной промывной воды, гидромешалку в виде трубопровода, открытый конец которого расположен внутри накопителя грязной промывной воды, а другой конец через насос жестко соединен с патрубком, вмонтированным в днище указанного накопителя, и разбрызгиватель, установленный внутри накопителя грязной промывной воды и соединенный через насос с накопителем чистой воды. Изобретение обеспечивает эффективную очистку воды. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к устройствам для очистки воды, а более конкретно - к удалению железа и других загрязнителей из природной, преимущественно подземной, воды путем предварительного окисления озоном загрязнителей воды и интенсификации дальнейшей очистки воды, и может быть использовано, преимущественно, для очистки воды для нужд населения.

Из уровня техники известны устройства, в которых для очистки и обеззараживания природных и сточных вод используются озонирование [1. Орлов В.А. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1984. - 88 с.; 2. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. Киев: Вища школа. 1981. С.176-177, 180-181.; 3. Патент РФ на изобретение №2228916, МПК C02F 9/04], кавитация [4. Авт. свидетельство СССР №1502481, МПК C02F 1/64], фильтрование [[3], 5. Патент РФ на полезную модель №35730, МПК B01D 24/48, F16К 15/04; 6. Патент РФ на изобретение №2225243, МПК B01D 24/10, 24/38].

Аналогом для заявляемой установки является автоматическая фильтровальная установка для очистки воды и гидрозатворы для этой установки по патенту РФ №35730 кл. B01D 24/48, F16К 15/04. [5]. Установка содержит фильтр с фильтрующим материалом, систему трубопроводов для подвода и отвода воды, снабженных насосами, обратными клапанами и гидрозатворами, а также устройство для измерения давления, соединенное с фильтром и блоком управления процессом фильтрования. Благодаря взаимодействию этих узлов при загрязнении фильтрующего материала на блок управления поступает сигнал и, как следствие, вся система фильтрования переключается с рабочего режима на режим промывки. Установка не обеспечивает решения задачи утилизации образующихся отходов в виде промывных вод, содержащих железистый осадок. Сброс промывных сточных вод в канализацию нежелателен из экономических и экологических соображений.

Наиболее близкой к заявляемомой по технической сути является установка для очистки воды озонированием по патенту на изобретение РФ №2228916, МПК C02F 9/04 [3]. Установка содержит камеру окисления (озонирования) с патрубком подачи исходной воды и трубопроводом для отвода очищенной воды, к которому присоединен напорный фильтр, выполняющий заключительный этап очистки воды. Над камерой окисления установлен эжектор, который связан с генератором озона. Вода из камеры окисления с помощью насоса поступает в эжектор, а из эжектора - в камеру окисления. Эти устройства, соединенные трубопроводом, образуют циркуляционный контур. В камере окисления размещен кавитатор. Поступившая из эжектора насыщенная озоном и воздухом вода подвергается кавитации, что повышает эффективность очистки воды благодаря интенсификации окисления загрязнителей.

Однако в предлагаемой по патенту №2228916 схеме очистки не предусмотрены условия обработки воды с устойчивыми формами загрязнителей, требующей продолжительного периода доокисления перед началом фильтрования. Кроме того, отсутствует система повторного использования промывных сточных вод - отходов стадии фильтрования. При работе установки требуется периодически (через 24-36 часов, в зависимости от степени загрязнения исходной воды и водоразбора) промывать фильтр чистой водой для удаления частиц загрязнителей из межзернового пространства фильтрующего материала. Это приводит к образованию большого количества загрязненных не растворимым в воде осадком (в основном состоящим из соединений железа) промывных вод. При сбрасывании их в канализацию они, уплотняясь, засоряют трубопроводы; при помещении на специальные иловые площадки они негативно влияют на состояние окружающей среды.

Задача изобретения: создать высоконадежное устройство, обеспечивающее эффективную очистку воды от устойчивых к окислению загрязнителей, преимущественно от железа, и утилизацию отходов водоочистки.

Технический результат, позволяющий решить задачу, заключается в более полном окислении загрязнителей за счет увеличения длительности их контакта с кислородом, и в повторном использовании осветленной промывной воды за счет повышения степени ее осветления путем сгущения и удаления осадка железосодержащих отходов.

Поставленная задача решается следующим образом. Аналогично известному, заявляемое устройство содержит камеру озонирования с крышкой, выполненную из нержавеющей стали, эжектор и насос, которые последовательно соединены между собой трубопроводами в циркуляционный контур, манометр, установленный на трубопроводе циркуляционного контура. В камере озонирования имеется измеритель нижнего и верхнего уровней воды, кавитатор, размещенный внутри камеры озонирования выше верхнего заданного уровня воды и жестко соединенный с трубопроводом, связывающим камеру озонирования с эжектором. Заявляемое устройство содержит также генератор озона, соединенный с эжектором, и напорный фильтр, соединенный, например, посредством насоса, с трубопроводом для отвода чистой воды.

Но в отличие от прототипа в заявляемом устройстве дополнительно содержится камера аэрации с крышкой и патрубком для подачи исходной воды, выполненная из нержавеющей стали, эжектор воздуха и насос, соединенные между собой трубопроводами в циркуляционный контур, манометр, установленный на трубопроводе циркуляционного контура. При этом камера озонирования соединена трубопроводом с камерой аэрации. Кроме того, в заявляемом устройстве дополнительно содержится дозреватель для полного окисления загрязнителей, выполненный из нержавеющей стали в виде цилиндрической емкости с крышкой, расположенный между камерой озонирования и фильтром и соединенный с ними трубопроводами. В днище дозревателя выполнено отверстие для удаления железосодержащего осадка. Заявляемое устройство также дополнительно содержит накопитель чистой воды, соединенный с трубопроводом для отвода чистой воды из фильтра, и узел обработки промывной воды, включающий накопитель грязной промывной воды в виде емкости с крышкой и конусообразным днищем, выполненный из нержавеющей стали. Накопитель грязной промывной воды соединен через гидроклапан с фильтром и через насос - с камерой аэрации. Накопитель грязной промывной воды содержит гидромешалку в виде трубопровода, открытый конец которого расположен внутри накопителя грязной промывной воды, а другой конец через насос жестко соединен с патрубком, вмонтированным в днище указанного накопителя, образуя циркуляционный контур. Внутри накопителя грязной промывной воды в его верхней части установлен разбрызгиватель, соединенный через насос с накопителем чистой воды. Кроме того, в заявляемом устройстве дополнительно содержится емкость для влажного железосодержащего осадка, соединенная через манометр и насос с патрубком, вмонтированным в днище накопителя грязной промывной воды. Помимо этого камера аэрации, накопитель грязной промывной воды, дозреватель и емкость для влажного железосодержащего осадка снабжены измерителями нижнего и верхнего уровней, соответственно, исходной воды, грязной промывной воды и влажного железосодержащего осадка.

В частных случаях, каждый кавитатор, как в прототипе, выполнен в виде двух, установленных друг над другом с зазором и жестко скрепленных между собой дисков одинакового диаметра, при этом в верхнем диске выполнен центральный сквозной канал, жестко соединенный с трубопроводом, связывающим камеру окисления с эжектором, а на обращенных друг к другу поверхностях дисков выполнены выступы, расположенные концентрично и сужающиеся к зазору.

Установка снабжена устройством автоматического включения/отключения подачи исходной воды, грязной промывной воды и влажного железосодержащего осадка, при этом все измерители нижнего и верхнего уровней подключены к этому устройству.

Фильтр снабжен системой автоматической его промывки.

Открытый конец трубопровода гидромешалки может быть отогнут к центру накопителя грязной промывной воды.

Камера озонирования, камера аэрации и дозреватель выполнены цилиндрическими.

Предложенная конструкция позволяет достигнуть 90%-ного повторного использования грязной промывной воды, обеспечивает возможность сбора влажного железосодержащего осадка, позволяет обезвоживать его в дальнейшем известным способом (вымораживанием, центрифугированием, обработкой на пресс-фильтрах и т.п.) и осуществлять утилизацию, например, использовать как компонент сырьевой смеси для изготовления строительных материалов.

Отличия от прототипа подтверждают новизну заявляемого устройства.

В известных заявителям сооружениях и устройствах для очистки природных вод с повышенным содержанием железа обычно реализуются варианты схем: а) упрощенная аэрация - фильтрование на открытых фильтрах; б) аэрация - фильтрование на напорных фильтрах; в) упрощенная аэрация - 2-ступенчатое фильтрование; в) упрощенная аэрация - фильтрование - ионообменное умягчение; г) аэрация - фильтрование - сорбция; д) озонирование - фильтрование - сорбция [[2], 7. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. - М.: ВШ, 1987. - 479 с.]. В подавляющем большинстве случаев при реализации этих схем не учитывается фактор времени, т.е. игнорируется необходимость обеспечить от 0,5 до 2 часов (в зависимости от состава загрязнителей, температуры и других условий) выдерживания обработанной окислителями воды перед началом фильтрования. Это необходимо для протекания продолжительных химических процессов (окисления, гидролиза, коллоидации, кристаллизации, адсорбции), лежащих в основе выделения в осадок загрязнителей. Такие устройства, в которых процессы «дозревания» (окисления, кристаллизации и коагулирования) происходили бы подобным образом, т.е. продолжительное время в специальных камерах - дозревателях, заявителям не известны. Этот факт позволяет судить о наличии изобретательского уровня у заявляемого устройства.

Изучение научно-технической литературы показало, что на практике не нашла рационального решения и задача утилизации отходов железосодержащих промывных вод. В соответствии с процедурой, описанной в действующем основополагающем документе СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" (приложение 9), отстаивание промывной воды должно протекать в течение 2 или 4 часов, в зависимости от характера обработки воды, после чего осветленная вода вновь подается на фильтровальные сооружения, а накопившийся осадок направляется в сгустители для дополнительного уплотнения или на сооружения обезвоживания осадка. Общая продолжительность накопления осадка при многократном периодическом наполнении составляет не менее 8 ч. В реальности осаждение происходит значительно дольше, достигая 24 и более часов [8. Лисецкий В.Н., Андрейченко А.А., Лисецкая Т.А. Образование и улавливание твердого осадка при очистке воды. // Жилищно-коммунальное хозяйство, 2003. №2. С.61-64; 9. Андреев ДА., Лукашевич О.Д., Черкашин В.И. Выделение и утилизация железосодержащего осадка водопроводных станций (на примере Томского водозабора) // Вода: технология и экология. - 2008. - №2. С.21-29.]. При этом объем зоны накопления осадка в отстойниках весьма велик, т.к. влажность осадка в отстойниках составляет 97-99%. Даже если совместить функции отстойников и сгустителей, что допускает СНиП 2.04.02-84, очевидна низкая технологичность описанного процесса, обусловленная, прежде всего его длительностью, громоздкостью сооружений. Другие варианты очистки промывных вод - аппаратными методами (фильтрование на барабанном вакуум-фильтре, центрифугирование, обработка на пресс-фильтрах) [2, 7, 8] экономически не выгодны. В результате владельцы установок, организации, предприятия отказываются от неэффективных систем повторного использования промывных вод и утилизации осадков. Промывные воды сбрасываются в канализацию, на рельеф либо в водоемы и водотоки. Количество промывных вод обычно составляет около 10% от общего объема пропущенной через фильтр воды. Учитывая этот факт, ясно, что ежегодное загрязнение окружающей среды в перспективе приведет к необратимым негативным геоэкологическим последствиям. Заявителям не известны такие надежные, низкоэнергоемкие устройства, в которых бы более 90% грязной промывной воды вновь использовались, как в заявляемом устройстве. Этот факт позволяет судить о наличии изобретательского уровня у заявляемого устройства.

Наличие изобретательского уровня подтверждает также то, что простой конструкцией получен высокий технический результат (степень очистки воды более 90%), подтвержденный на практике. Среди известных решений такого результата не обнаружено.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой установки для очистки воды.

На фиг.2 показана схема узла обработки промывной воды.

На фиг.3 показана схема узла аэрации.

Установка для очистки воды содержит камеру аэрации 1, изготовленную из нержавеющей стали, выполненную в виде закрытой цилиндрической емкости с крышкой. Камера аэрации (фиг.1) соединена трубопроводом с камерой озонирования 2. Камера озонирования соединена с дозревателем 3, выполненным из нержавеющей стали в виде закрытой цилиндрической емкости с крышкой. Дозреватель 3 соединен с напорным фильтром 4, выполненным в виде цилиндрического корпуса с конусообразными крышкой и днищем, который содержит зернистый фильтрующий материал. Напорный фильтр 4 соединен с накопителем чистой воды 5 и через гидроклапан 10 (фиг.2) - с накопителем грязной промывной воды (НГПВ) 6, а также с системой автоматической промывки. Очищенная вода отводится от накопителя чистой воды 5 потребителю. НГПВ 6 предназначен для отстаивания промывной воды, поступившей с напорного фильтра 4. НГПВ 6 соединен емкостью для влажного железосодержащего осадка (ЕЖСО) 7. Для измерения давления на трубопроводе, соединяющем НГПВ 6 с ЕЖСО 7, установлен манометр 8. В центре корпуса накопителя грязной промывной воды 6 вмонтирован разбрызгиватель 11. Для контроля верхнего и нижнего уровней воды в НГПВ 6 вмонтированы измерители уровня воды 12, сигналы с которых поступают на пульт управления (не показан). После отстаивания в течение времени, определенного при технологических изысканиях (обычно от 8 до 16 ч), верхний осветленный слой промывной воды при помощи насоса 9 подается порциями в камеру аэрации 1. В нижнюю часть конусообразного днища НГПВ 6 вмонтированы патрубки, соединяющиеся трубами с насосами 13 и 14. Нижний слой промывной воды, содержащий железосодержащий осадок (ЖСО), взмучивается в конусе НГПВ 6 при помощи гидромешалки 16 и насоса 14. Накопитель грязной промывной воды 6 в крышке содержит герметичный люк и патрубок, соединенный с трубопроводом гидромешалки 16. НГПВ 6, насос 14 и гидромешалка образуют циркуляционный контур. Гидромешалка 16 трубопроводом соединена через насос 14 с патрубком, выведенным из нижней части конусообразного днища НГПВ 6. Насос 13 служит для подачи в технологическую емкость для влажного железосодержащего осадка (ЕЖСО) 7 взмученного железосодержащего осадка (10% от общего объема промывной воды). С целью промывки внутренних стенок НГПВ 6 от ЖСО из накопителя чистой воды 5 подается чистая вода при помощи насоса 15, соединенного трубопроводом с разбрызгивателем 11. НГПВ 6 выполнен из нержавеющей стали.

Технологическая емкость для влажного железосодержащего осадка (ЕЖСО) 7 предназначена для сбора и хранения ЖСО. ЕЖСО 7 выполнена в виде бочки, имеет люк со съемной крышкой. В ЕЖСО 7 вмонтирован измеритель уровня воды, сигналы с которого поступают на пульт управления (не показан). Объем ЕЖСО 7 рассчитывается в зависимости от производительности всей установки и содержания ЖСО в промывной воде. Например, для 1,5 месяцев работы установки достаточно объема ЕЖСО 7, равного 10 м3. После наполнения ЕЖСО 7 осадок из нее выгружается и вывозится автотранспортом (или иначе) для обезвоживания и использования в качестве сырья, например, в производстве строительных материалов.

Камера аэрации 1 (Фиг.3) цилиндрической формы, выполненная из нержавеющей стали, в крышке 17 содержит патрубок 18 для исходной воды и патрубок 19 для ввода воздуха от эжектора 20. К камере аэрации 1 присоединены трубопроводы 21, 22, 23, образующие циркуляционный контур. К камере аэрации 1 присоединены насосы 24 (обеспечивающий циркуляцию воздуха) и 25 (соединенный с камерой озонирования), манометр 26, кавитатор 27. В стенку камеры аэрации 1 вмонтирован измеритель уровня воды 28, принимающий разные положения, как показано на фиг.3, который соединен с устройством включения/выключения подачи исходной воды (на чертеже не показано).

Камера озонирования 2 (фиг.1) выполнена аналогично камере аэрации.

Устройство работает следующим образом.

Исходная вода поступает в камеру аэрации 1, где обогащается кислородом воздуха и освобождается от части углекислого газа, аммиака, сероводорода, метана, присутствие которых возможно в подземной воде. Аналогично камере окисления по патенту №2228916, обогащенная воздухом вода по трубопроводу, являющемуся одним из трубопроводов циркуляционного контура, направляется в кавитатор (не показан), расположенный в камере аэрации 1. Возможно использование любого известного из уровня техники кавитатора, в том числе кавитатора по прототипу. В последнем случае в камере аэрации 1 вода под давлением движется от центра к периферии. При этом она многократно последовательно расширяется и сжимается, испытывая механические удары, завихрения, попадая в пространство между выступами кавитатора (по патенту №2228916), дает тонкую пленку при выходе из зазора между дисками. Это обеспечивает высокую степень диспергирования воды и воздуха. Турбулентные потоки насыщенной кислородом воздуха воды с большой скоростью вырываются из кавитатора по окружности и падают с высоты ~800 мм при высоте емкости ~2 м. Затем вода, прошедшая кавитационное устройство, соединяется с остальной частью воды, находящейся в нижней части камеры аэрации. Таким образом, обеспечиваются условия для интенсивного смешивания воды с кислородом воздуха. При этом концентрация кислорода, находящегося как в истинно растворенном состоянии, так и в виде мелкодисперсных пузырьков в коллоидном состоянии, достигает максимально высоких значений. Затем вода поступает в камеру озонирования 2. В камере озонирования происходит многократное обращение воды, диспергирование озоно-воздушно-водяной смеси, активно протекают окислительные процессы. Это обеспечивает высокую эффективность удаления на фильтре окислившихся и скоагулированных загрязнителей.

Полученная водогазовая смесь многократно циркулирует через эжектор и кавитатор благодаря насосу. При этом манометром автоматически контролируются давление (не показан) и уровень воды в системе, что исключает возникновение внештатных ситуаций, так как устройство автоматически отключается в случае нарушения заданного режима работы (устройство управления, включающее устройство включения/отключения исходной воды, на схеме не показано). Управление может быть осуществлено с помощью компьютера. Верхний заданный уровень определяется, исходя из местоположения кавитатора и объема камеры окисления. Обычно уровень воды составляет половину объема камеры 2. Как в патенте №2228916, при достижении заданного верхнего уровня воды в камере окисления автоматически через устройство включения/отключения подачи исходной воды выключается насос, подающий воду из камеры аэрации 1. Включение этого насоса происходит при достижении нижнего допустимого заданного уровня воды в камере озонирования 2, который определяется местоположением трубопроводов и временем обработки воды. Включение и выключение насоса производится автоматически, на основе показаний измерителя уровня (устройство управления в заявке не рассматривается). Общее время пребывания воды в камере озонирования, необходимое для «запуска» окисления и деструкции всех восстановленных форм загрязнителей, составляет 10-30 мин и зависит от состава воды, поступившей из камеры аэрации 1. Затем вода поступает в дозреватель 3, где находится около 30 мин для завершения процессов окисления, деструкции, кристаллизации и коагуляции.

После достижения желаемого эффекта система с помощью гидравлических клапанов и затворов (не показаны) переключается на перекачивание воды насосом (не показан) в фильтр 4 для удаления осадка (преимущественно железосодержащего). Фильтр 4 работает в автоматическом режиме, длительность фильтроцикла и регенерации задаются на основании контролируемых показателей. Система управления на фиг.1. не показана. Очищенная вода направляется в накопитель чистой воды 5, из которого поступает к потребителю.

Напорный фильтр 4 соединен через гидроклапан 10 с накопителем грязной промывной воды (НГПВ) 6, а также с системой автоматической промывки. НГПВ 6 предназначен для отстаивания промывной воды, поступившей с напорного фильтра 4. После отстаивания в течение времени, определенного при технологических изысканиях (обычно от 8 до 16 ч), верхний осветленный слой промывной воды, а именно - около 90% от общего объема, при помощи насоса 9 подается порциями синхронно с водой из скважины в камеру аэрации 1, смешиваясь в соотношении 1:4 (на 1 часть промывной приходится 4 части природной (исходной) воды). В отличие от действующего СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" (приложение 9), в котором рекомендовано добавлять промывные сточные воды в очищаемую воду перед отстойником, в заявляемом устройстве осветленные промывные воды добавляются на самой первой ступени очистки воды.

Нижний слой промывной воды, содержащий ЖСО, взмучивается в конусе НГПВ 6 при помощи гидромешалки 16 и насоса 14 и с помощью насоса 13 перекачивается в ЕЖСО 7. Объем влажного железосодержащего осадка составляет около 10% от общего объема промывной воды. С целью промывки внутренних стенок НГПВ 6 от ЖСО из накопителя чистой воды 5 импульсно в течение 2-3 мин мощными струями подается чистая вода при помощи насоса 15, соединенного трубопроводом с разбрызгивателем 11. После полного удаления ЖСО накопитель 6 окончательно очищается и готов к приему промывных вод с фильтра. Управление процессами перекачивания промывных вод и осадка осуществляется автоматически (в заявке не рассматривается, на схемах не показано). После наполнения ЕЖСО 7 осадок из нее выгружается и вывозится автотранспортом (или иначе) для обезвоживания и использования в качестве сырья в производстве строительных материалов (или иначе).

В результате в единой системе реализованы преимущества эжекционного диспергирования и кавитации, чем достигается повышение эффективности насыщения воды воздухом и озоном, а вследствие этого увеличивается степень очистки воды. Конусное днище НГПВ обеспечивает сбор осадка в нижней части накопителя, в результате 90% воды не теряется безвозвратно, а возвращается в технологический процесс.

Эффективность работы заявляемого устройства показана на примере его реализации при очистке природных вод с высоким содержанием железа.

Пример 1. Очистка воды озонированием осуществлялась следующим образом. Вода, содержащая 6,3 мг/дм3 железа, 0,2 мг/дм3 марганца, имеющая перманганатную окисляемость 5,4 мгО/дм3 из скважины насосом (не показан) подавалась в камеру аэрации 1 высотой 2000 мм и заполняла камеру. Верхний уровень воды в камере аэрации был задан от 800 до 1000 мм от дна. По трубопроводу с помощью насоса вода направлялась в эжектор, где насыщалась воздухом. Полученная газоводная смесь поступала в кавитатор, расположенный под крышкой камеры аэрации на расстоянии 100 мм, диспергировалась, подвергалась гидродинамическому, ультразвуковому и другим воздействиям, соединялась с заполняющей камеру аэрации 1 водой. Высота падения газоводных струй (капель) составляла от 900 до 1100 мм. По мере движения струй происходило дополнительное дробление капель. Затем описанный цикл повторялся. Продолжительность аэрирования составляла 10 мин. Затем вода поступала в камеру озонирования 2. Дозу озона, благодаря предварительной аэрации воды, снижали в 2 раза по сравнению с количеством озона, требуемым без использования камеры аэрации, т.е. доза составляла 0,9% вместо 1,8%. Озонирование осуществлялось аналогично описанному аэрированию, с тем отличием, что в состав водовоздушной смеси входил дополнительно озон. Продолжительность пребывания воды в камере озонирования составляла 10 мин. После такой окислительной обработки вода направлялась в дозреватель 3, где завершались инициированные воздействием, проведенным в камерах аэрации и озонирования, процессы окисления, деструкции, гидролиза, кристаллизации, адсорбции, коллоидации. Из дозревателя обрабатываемая вода направлялась на фильтрование, где освобождалась от ЖСО. Очищенная вода направлялась в накопитель чистой воды 5. После загрязнения фильтра 4 был включен режим промывки, длившийся 6 мин. Промывная вода поступила в НГПВ. Промывная вода отстаивалась в НГПВ 14 часов, затем осветленная часть была направлена в камеру аэрации, а осадок поступил в емкость для влажного ЖСО.

Получены следующие результаты.

Общая продолжительность аэрирования и озонирования составила 20 мин, концентрация озона достигала 0,9%. В результате насыщения воды воздухом, озоном, кислородом происходило удаление растворенных в воде газов (CO2, NH3, H2S, CH4), уничтожение микроорганизмов, окисление органических веществ, ионов двухвалентных железа, марганца и других низковалентных ионов металлов, которые начинали переходить из растворимого в осажденное (твердое) состояние. Газообразные продукты окисления удалялись вместе с остаточным озоном. Объем промывной воды составил 5% от всего объема исходной воды из источника, обработанной в течение фильтроцикла. Из расчета, что 90% промывной водой вернули в технологический процесс, общие потери воды, прочно связанной с ЖСО, составили 10%×5%:100%=0,5%. Эффективность использования исходной природной воды составила 99,5%. Образовавшийся осадок имел малый объем. После дополнительного обезвоживания (например, вымораживанием) он может быть утилизирован в строительной индустрии или иначе.

Экспериментальные результаты, свидетельствующие об улучшении качества воды после озонирования и фильтрования, представлены в таблице.

Уменьшение перманганатной окисляемости, снижение содержания железа и марганца в обработанной воде, что видно из таблицы, являются прямым доказательством эффективной очистки воды.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет значительно повысить эффективность очистки воды за счет увеличения количества передаваемого в жидкость воздуха и озона, продолжительности контакта газов с водой и высокой степени диспергирования газов в воде. Достигнут экологический эффект: 1) ресурсосбережение за счет повторного использования промывной воды: вместо забора свежей воды из скважины используется осветленная промывная вода; 2) природоохранное значение имеет концентрирование осадка промывной воды и направление его на переработку.

Таблица.
Изменение показателей состава подземной воды при очистке на заявляемом устройстве.
Показатели, единицы измерения Исходная вода Очищенная вода
1 Окисляемость перманганатная, мгО/дм3 5,4 0,8
2 Железо, мг/дм3 6,3 0,01
3 Марганец, мг/дм3 0,2 0,02

Изобретение промышленно применимо. Устройство прошло не только опытную отработку процесса, но и испытания в производственных условиях, которые показали высокую (90% и более) степень очистки воды от загрязнителей. Устройство успешно эксплуатируется на скважинах в пригородных поселках Аникино и Кузовлево Томского района. Достоинством заявляемой установки для очистки воды является возможность эксплуатации на особо охраняемых территориях, в водоохранных зонах, где запрещен какой-либо сброс сточных вод.

1. Установка для очистки воды, содержащая камеру озонирования с крышкой, выполненную из нержавеющей стали, эжектор и насос, которые последовательно соединены между собой трубопроводами в циркуляционный контур, манометр, установленный на трубопроводе циркуляционного контура, измеритель нижнего и верхнего уровней воды в камере озонирования, кавитатор, размещенный внутри камеры озонирования выше верхнего заданного уровня воды и жестко соединенный с трубопроводом, связывающим камеру озонирования с эжектором, генератор озона, соединенный с эжектором, и напорный фильтр, соединенный, например, посредством насоса, с трубопроводом для отвода чистой воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит камеру аэрации с крышкой и патрубком для подачи исходной воды, выполненную из нержавеющей стали, эжектор воздуха и насос, соединенные между собой трубопроводами в циркуляционный контур, манометр, установленный на трубопроводе циркуляционного контура, при этом камера озонирования соединена трубопроводом с камерой аэрации; дополнительно содержит дозреватель для полного окисления загрязнителей, выполненный из нержавеющей стали в виде цилиндрической емкости с крышкой, в днище которого выполнено отверстие для удаления железосодержащего осадка, расположенный между камерой озонирования и фильтром и соединенный с ними трубопроводами, кроме этого, дополнительно содержит накопитель чистой воды, соединенный с трубопроводом для отвода чистой воды из фильтра, и узел обработки промывной воды, включающий накопитель грязной промывной воды в виде емкости с крышкой и конусообразным днищем, выполненный из нержавеющей стали, соединенный через гидроклапан с фильтром и через насос - с камерой аэрации, гидромешалку в виде трубопровода, открытый конец которого расположен внутри накопителя грязной промывной воды, а другой конец через насос жестко соединен с патрубком, вмонтированным в днище указанного накопителя, образуя циркуляционный контур, разбрызгиватель, установленный внутри накопителя грязной промывной воды в его верхней части и соединенный через насос с накопителем чистой воды, и емкость для влажного железосодержащего осадка, соединенная через манометр и насос с вмонтированным в днище накопителя патрубком, помимо этого, камера аэрации, накопитель грязной промывной воды, дозреватель и емкость для влажного железосодержащего осадка снабжены измерителями нижнего и верхнего уровней соответственно исходной воды, грязной промывной воды и влажного железосодержащего осадка.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый кавитатор выполнен в виде двух установленных друг над другом с зазором и жестко скрепленных между собой дисков одинакового диаметра, при этом в верхнем диске выполнен центральный сквозной канал, жестко соединенный с трубопроводом, связывающим камеру окисления с эжектором, а на обращенных друг к другу поверхностях дисков выполнены выступы, расположенные концентрично и сужающиеся к зазору.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена устройством автоматического включения/отключения подачи исходной воды, грязной промывной воды и влажного железосодержащего осадка, при этом все измерители нижнего и верхнего уровней подключены к этому устройству.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что фильтр снабжен системой автоматической его промывки.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что открытый конец трубопровода гидромешалки отогнут к центру накопителя грязной промывной воды.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что камера озонирования, камера аэрации и дозреватель выполнены цилиндрическими.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к очистке воды с помощью мембран, в частности к средствам очистки высокомутных природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для пищевой и других отраслей промышленности.

Изобретение относится к способам ионообменной очистки водных растворов, содержащих соли металлов переменной валентности, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при очистке технологической, сточной и питьевой воды.
Изобретение относится к технологии очистки воды, в частности к очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и сульфатов. .
Изобретение относится к технологии очистки воды, в частности к очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и сульфатов. .

Изобретение относится к гальваническому производству, конкретно к способу обезвреживания промывной воды и электролитов, содержащих соединения шестивалентного хрома.
Изобретение относится к технологии очистки воды, в частности к очистке сточных вод от ионов меди сорбцией. .
Изобретение относится к технологии очистки воды, в частности к очистке сточных вод от ионов меди сорбцией. .

Изобретение относится к области экологической техники, а именно к мобильным техническим средствам, предназначенным для использования при очистке окружающей среды от нефтяных загрязнений в местах, малодоступных или недоступных для стационарных установок нанесения сорбента, а также для ликвидации разливов нефтепродуктов в виде тонких пленок на земле и водной поверхности

Изобретение относится к электрохимической очистке воды и может быть использовано в бытовых условиях и для улучшения водоснабжения предприятий общественного питания, лечебных и детских учреждений, офисов

Изобретение относится к обработке воды и может быть использовано для производства пресной воды из морских и соленых (минерализованных) континентальных вод

Изобретение относится к способу очистки сточных вод, содержащих сульфаты и тяжелые металлы

Изобретение относится к способу очистки сточных вод, содержащих сульфаты и тяжелые металлы

Изобретение относится к способу очистки сточных вод, содержащих сульфаты и тяжелые металлы

Изобретение относится к способу очистки сточных вод, содержащих сульфаты и тяжелые металлы

Изобретение относится к фильтрующим устройствам для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, предназначенным для использования в фильтрах для очистки жидкости в бытовых условиях, преимущественно в фильтрах кувшинного типа, и может найти применение для очистки питьевой воды и других жидкостей бытового применения, в медицинской и других отраслях
Наверх