Способ очистки природной воды


 


Владельцы патента RU 2549420:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт социально-экономических и энергетических проблем Севера Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области очистки природной воды для хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения, в том числе маломутной цветной низкотемпературной воды. Способ включает реагентную обработку воды коагулянтом и флокулянтом, проведение объемной коагуляции в условиях механического перемешивания, осветление в горизонтальных отстойниках, оборудованных на выходе флотационными камерами, фильтрование, обеззараживание очищенной воды, сбор промывной воды в резервуар-усреднитель с последующим смешением ее с исходной водой. Техническим результатом изобретения является обеспечение качества питьевой воды независимо от сезонных колебаний качества исходной воды и температурных условий, повышение степени осветления коагулируемой воды до фильтрования, снижение расхода промывных вод. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области очистки природной воды для хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения, в том числе маломутной цветной воды источника с низкотемпературным режимом.

Известен способ очистки воды (SU 1490094 A1; C02F 1/52, 13.07.1987), включающий введение сульфата алюминия и полиакриламида, отстаивание, фильтрование и смешение промывных вод с исходной водой и предусматривающий для повышения степени очистки воды и увеличения фильтроцикла введение сульфата алюминия в промывную воду, а полиакриламида - в исходную. Данный способ не обеспечивает глубокого снижения цветности воды и остаточного содержания алюминия, не учитывает температурные условия проведения коагулирования и сезонные колебания исходных показателей воды, не может обеспечить более значительное снижение расхода промывных вод при очистке маломутных цветных вод.

Известен также способ осветления и утилизации промывных вод фильтровальных сооружений станций водоподготовки (RU 2372297 С1; C02F 1/52; C02F 103/04, 28.04.2008), включающий коагулирование смесью сульфата и хлорида алюминия в соотношении 2:1, отстаивание и повторное использование промывных вод. Недостатком данного способа является недопустимость повторного использования промывных вод для промывки обычных фильтров по качественным показателям, а также усложнение эксплуатации сооружений водоподготовки в условиях сезонного колебания качества исходной воды, связанное с необходимостью обеспечения согласованности в режимах промывки фильтров с очисткой промывных вод.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки природных вод (RU 2320541 С1; C02F 1/00, 07.07.2006), включающий обработку воды реагентами, объемную коагуляцию, осветление в горизонтальных отстойниках, фильтрование, аналогичную очистку промывной воды в сооружениях, выделенных из основного блока подготовки питьевой воды. Недостатком данного способа по всем вариантам является наличие специального дополнительного смесителя, усложнение эксплуатации водоочистной станции в результате проведения индивидуального режима очистки промывных вод до питьевого качества, а также при этом способе образуется большое количество промывных вод (6-8%). Кроме того, применение данного способа не обеспечивает необходимую степень очистки маломутной цветной воды в период низких температур, когда проведение объемной коагуляции затруднено, образующиеся мелкие хлопья плохо осаждаются и выносятся на фильтры, что приводит к необходимости их частой промывки и повышению расхода промывных вод, при этом снижается подача воды потребителю.

Техническим результатом настоящего изобретения является комплексное решение проблемы очистки природной воды, стабильное обеспечение качества питьевой воды независимо от сезонных колебаний качества исходной воды и температурных условий, повышение степени осветления коагулируемой воды до фильтрования, что значительно увеличивает продолжительность фильтроцикла, сокращает расходы воды на собственные нужды и снижает в 3 раза расход промывных вод.

Технический результат достигается тем, что для повышения эффективности очистки природной воды до питьевого качества при снижении расхода промывной воды и расхода воды на собственные нужды предлагаемый способ включает реагентную обработку коагулянтом и флокулянтом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, обеззараживание очищенной воды, сбор промывной воды в резервуар-усреднитель с последующим смешением с исходной водой и осуществляет интенсификацию коагуляции в свободном объеме за счет механического перемешивания, осветление коагулируемой воды в горизонтальных отстойниках с последовательным фракционированным отделением взвеси в две стадии: на первой - осаждением крупнодисперсной части взвеси, на второй - флотацией оставшейся мелкодисперсной взвеси во флотационном отделении, конструктивно являющимся «выходной» частью горизонтального отстойника, фильтрование на скорых фильтрах с песчаной загрузкой.

Способ осуществляется по технологической схеме, представленной на фиг.1, где 1 - подача исходной воды, 2 - смеситель, 3 - камера хлопьеобразования с мешалкой, 4 - горизонтальный отстойник, 5 - флотационная камера отстойника, 6 - канал отвода осветленной воды, 7 - скорый фильтр, 8 - обеззараживание гипохлоритом натрия, 9 - очищенная питьевая вода, 11 - сатуратор, 10 - вода для насыщения воздухом, 12 - подача воды, насыщенной воздухом, 13 - канал отвода пены, 14 - ввод реагентов, 15 - отвод промывных вод в резервуар-усреднитель, 16 - резервуар-усреднитель, 17 - подача промывной воды в трубопровод перед смесителем, 18 - удаление осадка на обработку.

Исходную воду из реки Вычегды, которая характеризуется цветностью и малой мутностью, подают на блок основных сооружений, включающий смеситель 2 для обеззараживания, смешения обрабатываемой воды с реагентами 14: коагулянтом - сульфатом алюминия и флокулянтом Праестол-650. Далее вода поступает в горизонтальный отстойник 4, в котором сначала происходит коагуляция в свободном объеме в камере хлопьеобразования 3, оборудованной механическими мешалками, а затем осветление коагулируемой воды. Осветление происходит в два этапа: сначала коагулируемая вода, содержащая разной крупности частицы взвеси, образованные в результате введения коагулянта и флокулянта, проходит через отстойную часть горизонтального отстойника 4, где осаждаются наиболее крупные частицы взвеси с гидравлической крупностью более 0,35 мм/с и попадают в осадочную зону отстойника, где происходит накопление осадка. Затем частично осветленная вода поступает во флотационную камеру 5, расположенную в конце отстойника по всей ширине и высоте его, где происходит второй этап осветления воды в результате флотирования мелкодисперсной взвеси с гидравлической крупностью частиц 0,35 мм/с и менее, выносимых из отстойника. Для флотирования этих частиц в первое отделение флотационной камеры подается водовоздушный раствор 12, полученный в сатураторе 11 при давлении насыщения больше атмосферного, при снижении давления до атмосферного при выходе из распределительного трубопровода 12 избыток растворенного воздуха выделяется в виде мельчайший пузырьков, флотирующих на поверхность мелкие, легкие частицы взвеси в пену, которая периодически удаляется в канал 13. Осветленная вода из флотационной камеры поступает в канал 6 и затем на скорые фильтры 7 с песчаной загрузкой. После этапа вторичного обеззараживания гипохлоритом натрия 8 вода с качеством питьевой воды 9 направляется потребителю. Отвод промывных вод и пены осуществляется в резервуары-усреднители 16, из которых по линии 17 равномерно перекачиваются в трубопровод исходной воды перед смесителем и далее проходят полный цикл очистки вместе с исходной водой. Осадок из резервуаров-усреднителей отводят на обработку и дальнейшую утилизацию.

Результаты апробации заявляемого способа сведены в таблице 1, в которой приведены данные по периодам года, которые отличаются высокой цветностью, низкими температурами воды и являются наиболее неблагополучными и проблемными для подготовки питьевой воды с использованием реагентов, отстаивания и фильтрования. Осенний период (21.09-5.10.2012) характеризуется высокой цветностью - 201-218 град. при температуре воды 12-14°С. В следующий период (23.12-31.12.2012) снижена цветность до 88-104 град. и температура до 2°С. И период самых низких температур (0,1-0,5°С) при достаточно высокой цветности 133-140 град. Эффективность способа оценивается изменением мутности по этапам очистки отстаивание (колонка 5), напорная флотация (колонка 6) и фильтрование (колонка 7). В колонках 8 и 9 приведены значения остаточного алюминия и остаточной цветности фильтрованной воды. Очищенная вода по величине мутности, цветности и остаточного алюминия значительно ниже ПДК. Значительное снижение мутности в напорных флотаторах - до 0,84-1,45 мг/л снижает грязевую нагрузку на фильтры в несколько раз, по сравнению с прототипом до 12-20 раз.

Таблица 1
Дата Исходная вода Мутность, мг/л Остаточный алюминий, мг/л
ПДК=0,5 мг/л
Цветность, град.
ПДК=20 град.
Температура, °С Мутность, мг/л Цветность, град. С учетом реагентов и промывных вод После отстойника После флотатора После фильтра
ПДК=1,5 мг/л
1 2 3 4 5 6 7 8 9
21.09.2012 14,0 4,77 201 96,0 22,04 1,02 0,29 0.11 5
22.09.2012 14,0 4,54 209 99.3 21,67 1,2 0,29 0.09 5
23.09.2012 14,0 4,88 218 102,0 21,82 0,91 0,29 0,09 5
24.09.2012 13,5 4,93 221 105,7 22,1 1,43 0,29 0,06 5
25.09.2012 13,5 5,0 218 105,0 22,23 1,28 0,29 0,11 5
26.09.2012 14,0 4,51 214 103,5 21,2 1,22 0,29 0,10 5
27.09.2012 13,5 4,95 213 103,7 20,98 0,96 0,29 0,07 5
28.09.2012 13,0 5,16 218 105,2 21,95 0,84 0,29 0,06 5
29.09.2012 13,0 4,52 216 104,0 21,15 0,86 0,29 0,06 5
30.09.2012 13,5 4,26 211 102,5 21,33 1.17 0,29 0,05 5
1.10.2012 13,8 3,66 216 103,2 21,95 1,12 0,29 0,03 5
2.10.2012 13,0 3,57 211 101,8 21,46 0,99 0,29 0,04 5
3.10.2012 13,0 3,75 209 100,5 22,34 1.22 0,29 0,10 5
4.10.2012 12,0 3,12 213 99,9 21,43 0,84 0,29 0,10 5
5.10.2012 12,5 2,79 203 95,0 21,52 0,94 0,29 0,04 5
23.12.2012 2,0 1,22 104 57,9 20,9 1,30 0,29 0,10 8
24.12.2012 2,0 1,43 103 57,2 20,7 1,26 0,29 0,09 7
25.12.2012 2,0 1,45 99 56,2 20,4 1,45 0,29 0,11 8
26.12.2012 2,0 1,49 94 55,0 20,0 1,39 0,29 0,09 9
27.12.2012 2,0 1,50 94 53,0 19,2 1,35 0,29 0,09 9
28.12.2012 2,0 1,50 94 53,0 19,2 1,43 0,29 0,10 8
29.12.2012 2,0 1,46 92 51,5 18,6 1,48 0,29 0,11 8
30.12.2012 2,0 1,17 89 51,4 18,6 1.22 0,29 0,08 8
31.12.2012 2,0 1,73 88 49,2 17,8 1,49 0,29 0,09 8
01.11.2011 0,3 2,23 140 82,4 37.1 1,38 0,29 0,06 8
02.11.2011 0,1 2,34 138 79,3 35,7 1,20 0,29 0,05 7
03.11.2011 0,4 2,50 134 77,4 30,3 1,12 0,29 0,07 7
04.11.2011 0,2 2,55 133 77,4 34,8 1,45 0,29 <0,04 7
05.11.2011 0.4 1,91 134 75,7 34,0 1,35 0,29 <0,04 8
06.11.2011 0,5 1,51 136 75,8 34,1 1,04 0,29 0,05 8
07.11.2011 0,3 1,57 145 78,1 35,1 1,42 0,29 0,07 9

За счет этого снижается количество промывок фильтров и сокращается объем промывных вод. Использование промывных вод в замкнутом цикле и очистка их совместно с исходной водой не ухудшает качества очищенной воды. Цветность очищенной воды составляет от 5 до 9 град., остаточный алюминий 0,04-0,11 мг/л при ПДК 0,5 мг/л. Проводимый режим обеззараживания очищенной воды гипохлоритом натрия обеспечивает бактериологическую надежность питьевой воды, которая оценивается показателями: ОМЧ - общее микробное число; ОКБ - общие колиформные бактерии; ТКБ - термотолерантные колиформные бактерии; колифаги, споры сульфитредуцирующих клостридий. Анализы этих показателей показывают стабильное отсутствие бактериологического загрязнения. Предлагаемый способ очистки природной воды апробирован на водоочистной станции г.Сыктывкара, где в перспективе потребуется модернизация блока отстойников проектной производительностью 30 тыс.м3/сут, работающих в настоящее время при сниженной нагрузке из-за большого выноса взвеси на фильтры.

Преимущества предлагаемого изобретения по сравнению с известными следующие:

- достигается более глубокое осветление коагулируемой воды до фильтрования, при котором сокращается в 3 раза расход промывных вод и снижается количество промывок фильтра в сутки до 0,5 и менее раз (увеличение фильтроцикла до 2 суток и более);

- очистка промывных вод вместе с исходной водой упрощает технологическую схему очистных сооружений и реагентного хозяйства (количество точек подачи и дозирования реагентов), эксплуатацию сооружений и обеспечивает снижение эксплуатационных затрат на 8%, снижение расхода на собственные нужды до 3%;

- интенсификация горизонтального отстойника за счет оснащения его флотационной камерой позволяет обеспечивать нормативы качества питьевой воды независимо от сезонных колебаний показателей качества исходной воды и температурных условий;

- возможность повышения производительности блока сооружений по мере необходимости в два и более раз за счет флотационной камеры отстойника без снижения других показателей.

Способ очистки природной воды, включающий реагентную обработку коагулянтом и флокулянтом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование и обеззараживание, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, отличающийся тем, что осветление коагулируемой воды происходит в горизонтальных отстойниках последовательно фракционированным отделением взвеси в две стадии: на первой - осаждением крупнодисперсной части взвеси, на второй - флотацией оставшейся мелкодисперсной взвеси во флотационном отделении, конструктивно являющимся «выходной» частью горизонтального отстойника, при этом для интенсификации процесса коагуляции в свободном объеме используется механическое перемешивание, а промывные воды совместно с исходной водой проходят полный цикл очистки до качества питьевой воды.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к биотехнологии. Предложены подпитываемые способы продуцирования высокомолекулярных полигидроксиалканоатов (PHA) в биомассе (варианты).

Переносная система обработки воды включает по меньшей мере одну подсистему для обработки воды, включающую систему флокуляции, систему хлорирования и систему биопесочной фильтрации.

Изобретение относится к способам и устройствам получения особо чистой воды для аналитического, лабораторного анализа и может быть использовано в научных учреждениях, на предприятиях медицинской, радиотехнической, электронной, фармацевтической промышленности.
Способ очистки водного потока, поступающего после реакции Фишера-Тропша, включает дистилляцию и/или обработку отпаркой, обработку по меньшей мере одним неорганическим основанием и обработку по меньшей мере одним органическим основанием.

Изобретение относится к области многоступенчатой очистки воды с автоматизированной системой управления, а именно к автомату для розничной продажи очищенной воды.

Изобретение относится к технологии переработки нефтеносных песков, в частности к области увеличения потока воды из отстойного резервуара процесса переработки нефтеносных песков через мембранную систему разделения и улучшения очистки воды, содержащейся в этом потоке.

Изобретение относится к способу очистки побочного продукта-воды, который образуется в процессе синтеза жидких углеводородов из газообразного оксида углерода и газообразного водорода по реакции Фишера-Тропша и т.д.

Изобретение относится к области автоматизации систем водоочистки и может быть использовано при разработке установок для очистки промышленных сточных вод, хозяйственно-бытовых сточных вод, дренажных вод с орошаемых земель, организованных и неорганизованных стоков с территорий населенных пунктов и промышленных площадок, сельскохозяйственных полей и крупных животноводческих комплексов, а также для водоподготовки и организации питьевого водоснабжения.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к растениеводству и животноводству, и может быть использовано для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а за счет сокращения вегетативного периода растений обеспечить защиту от засухи, получения чистой экологической продукции, увеличения привесов животных и птицы, а также для решения вопросов продовольственной безопасности.
Изобретения могут быть использованы для обработки сточных вод и кондиционирования шламов перед их обезвоживанием. Композиция на основе извести для обработки вод и шламов содержит по меньшей мере один минеральный агент, содержащий по меньшей мере известь и по меньшей мере один линейный, разветвленный и/или поперечно сшитый гидрофильный органический полимер неионного, анионного, катионного или амфотерного происхождения.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкости и может быть использовано для очистки воды от дисперсных примесей и очистки сточных и природных вод. Устройство позволяет очищать не только воду, но и другие жидкости, близкие по вязкости к воде, например, бензины, дизтопливо, подсолнечное масло, виноматериал и т.д.

Изобретение относится к фильтровальной технике и предназначено для решения проблемы очистки воды от более легких жидкостей, которые образуют сплошную среду в виде пленки разной толщины, а также удаления дисперсных примесей разного происхождения.

Изобретение относится к области очистки жидкости, в частности воды, от дисперсных примесей напорной флотацией. Устройство для очистки воды напорной флотацией содержит флотационную камеру, в которую вводится флоккулированная вода, смешанная с микропузырьками, образованными устройством для смешивания воды с воздухом, напорный бак, расположенный перед флотационной камерой, согласно изобретению устройство для смешивания воды с воздухом установлено между флотационным насосом и напорным баком и состоит из расходомера для воды, соединенного по потоку воды по крайней мере с одним смесителем, который представляет собой трубу с запорной арматурой, с патрубками с фланцами для подачи и отвода воды, внутри которой установлен фильтрующий цилиндрический картридж с патрубком для подачи сжатого воздуха, который соединен по потоку воздуха через вентиль и счетчик расхода газа с компрессором.

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для получения биогаза (биоводорода) из сточных вод от животных и людей. Задача изобретения - превращение работоспособной периодически действующей с ручной загрузкой-выгрузкой биогенераторной установки для получения биогаза низкого давления в промышленную непрерывно действующую установку по производству биогаза (биоводорода) высокого давления (10-12 МПа) путем размещения биореактора в Земле на глубине порядка 2000 м, что обеспечит оптимальные температурные условия реакций анаэробного преобразования биомассы, создаст условия для самотечной загрузки биореактора биомассой, газолифтной выгрузки биогаза и остаточной биопульпы. Для получения биоводорода предусмотрены системы: укисления биомассы до рН 5,49; засева биомассы водородогенными микроорганизмами; подачи биологического катализатора в зону реакции биореактора, Для устройства непрерывнодействующих подземных генераторов биогаза (биоводорода) может быть использовано штатное буровое оборудование и материалы. Предлагаемое изобретение является идеально энергосберегающим и экологически безопасным. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для очистки и обеззараживания воды. Устройство для очистки и обеззараживания воды содержит корпус 1, снабженный крышкой 2, фильтрующий элемент 3, входной штуцер 4 и отстойник 6.

Устройство для очистки и обеззараживания воды содержит корпус, снабженный крышкой, фильтрующий элемент, входной штуцер, отстойник. В крышке установлен выходной патрубок.

Изобретение относится к физико- химической очистке сточных вод, в частности, от эмульгированных жировых загрязнений, нефтепродуктов и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной и пищевой промышленности.

Изобретение относится к технологии получения воды, используемой для питьевых целей, в медицине и сельскохозяйственном производстве. Установка для повышения окислительно-восстановительного потенциала питьевой и оросительной воды, включающая коаксиально расположенные положительно и отрицательно заряженные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними.
Изобретение относится к технологии обработки водных растворов и может быть использовано для получения электроактивированных водных растворов солей натрия. Способ включает обработку исходных растворов постоянным электрическим током на установке с диафрагменным электролизером с загрузкой их в катодную и анодную камеры.
Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен биогибридный композиционный материал для сорбции и деградации нефти и нефтепродуктов. Материал представляет собой термопластичный полимер с волокнообразующими свойствами - сополимер акрилонитрила с метилакрилатом. Он содержит инкорпорированные фосфорсодержащие катиониты и/или азотсодержащие аниониты, клеточные стенки водных растений семейства Рясковые (Lemnaceae) и иммобилизованные клетки бактерий-нефтедеструкторов. Заявленный композиционный материал обладает высокой сорбционной емкостью и повышенной степенью биодеградации углеводородов нефти. 2 пр.
Наверх