Установка для очистки подземных вод

Изобретение относится к водоподготовке и может быть использовано в системах предварительной очистки природных вод подземных водоисточников преимущественно от железа, марганца и взвешенных веществ в хозяйственно-питьевом, промышленном и сельскохозяйственном водоснабжении. Установка для очистки подземных вод содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, разделенный горизонтальной решеткой 2 на зону аэрации 3, расположенную в верхней части, и зону фильтрования 4 - в нижней части корпуса 1. Корпус 1 также снабжен цилиндрической камерой смешения 5, расположенной соосно корпусу 1. Зона аэрации 3 соединена с трубопроводом 12 подачи воды на промывку и с трубопроводом 6 подачи исходной воды на очистку, который через эжектор 7 соединен с трубопроводом 8 подачи водо-воздушной смеси, на конце которого расположена насадка 9. Зона аэрации 3 снабжена узлом газоотвода 10, содержащим сбросной клапан и газоотводящую трубу 11, выполненную с возможностью изменения ее длины внутри зоны аэрации 3. Зона фильтрования 4 содержит плавающую загрузку 13 с размером зерен 3-5 мм и сборную систему 14, соединенную с трубопроводами отвода очищенной 15 и промывной 16 воды. Изобретение позволяет повысить степень очистки воды от железа и взвешенных веществ при одновременном сокращении времени очистки. 3 ил.

 

Изобретение относится к области водоподготовки и может быть использовано в системах предварительной очистки природных вод подземных водоисточников преимущественно от железа и марганца, соединений, обуславливающих цветность и пр., в частности для целей хозяйственно-питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения.

Химический состав подземных вод весьма разнообразен, что для обработки исходных вод различного качественного состава обуславливает необходимость их предварительной очистки от различных видов примесей - растворенного, коллоидного и органического железа, марганца, сероводорода, углекислого газа и прочих.

Известна установка для очистки подземных вод от железа, содержащая корпус с фильтрующей загрузкой, патрубок для подачи очищаемой воды, смеситель очищаемой воды и воздуха в виде соединенных один с другим и расположенных по вертикали цилиндров с последовательно сверху вниз увеличивающимися диаметрами, расположенный по оси корпуса, установленный под смесителем отбойник, выполненный в виде установленных на штоке с возможностью вращения горизонтально и вертикально расположенных решеток, и патрубки для отвода воды и воздуха /Авторское свидетельство СССР №1810309, C02F 1/64, 1993 г./.

Недостатками известной установки являются снижение в процессе эксплуатации степени очистки исходной воды от железа и сложность эксплуатации установки из-за наличия внутри фильтра движущегося элемента конструкции, поскольку постепенная кольматация окисленным железом или любое нарушение центровки штока приводят к уменьшению зазора между вертикальной решеткой и стенкой корпуса и к смещению вертикальной решетки в горизонтальной плоскости, ее заклиниванию и соответственно нарушению массообмена между водой и воздухом.

Известна установка для обезжелезивания воды, содержащая трубопроводы подачи исходной воды на очистку, подачи промывной воды, отвода очищенной воды и отвода промывной воды, устройство для аэрации, контактный фильтр закрытого типа с частично затопленной плавающей зернистой загрузкой, узлом газоотвода, содержащим устройство регулирования газоотвода, выполненное в виде регулирующего клапана, вентиля, крана или задвижки, и устройство для задержания плавающей загрузки, выполненное в виде сетки или щелевого колпачка, и нижним распределительным устройством, осветлительный фильтр открытого или закрытого типа с зернистой загрузкой с удельным весом больше удельного веса очищаемой воды и нижним распределительным устройством и перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами, расположенное между их нижними распределительными устройствами, при этом контактный фильтр расположен внутри осветлительного фильтра /Патент РФ на полезную модель №29927 (Фиг. 3, 5), C02F 1/64, 2003 г./.

Недостатками установки являются снижение в процессе эксплуатации эффективности дегазации и степени очистки воды от железа, поскольку зерна плавающей загрузки производят давление на верхние системы порядка 600-900 кг/м2, это приводит к тому, что зерна загрузки плотно облепляют узел газоотвода, элементы которого постепенно обрастают, что приводит к невозможности работы узла газоотвода. При полной кольматации узла газоотвода вода и воздух поступают в контактный фильтр с плавающей загрузкой. Насыщение воды воздухом в замкнутом пространстве установки, из-за невозможности удаления углекислого газа и сереводорода, существенно затрудняет процесс окисления. Учитывая, что растворимость в воде углекислого газа больше, чем у кислорода, создается восстановительная среда, которая обуславливает содержание в воде растворенных форм железа, марганца и их органокомплексов. При работе установки в условиях перекрытого узла газоотделения происходит также завоздушивание загрузки - воздух вытесняет воду из контактного фильтра. Постоянно поступающие исходные вода с воздухом, свободно проходят сквозь контактный фильтр и через перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами попадют в нижнее распределительное устройство осветлительного фильтра. Осветлительный фильтр работает по принципу контактного осветлителя снизу вверх и только с водой и строго определенными скоростями. Воздух, попадая в загрузку осветлительного фильтра, провоцирует вынос всех загрязнений из толщи загрузки, т.е. приводит к полной остановке работы сооружений.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка для обезжелезивания воды, содержащая корпус, трубопроводы для подачи исходной и промывной воды и для отвода очищенной и промывной воды, устройство для аэрации, которое включает камеру смешения воды и воздуха, размещенную в центре корпуса установки и выполненную в виде герметично закрытой сверху и оборудованной снизу конусным шламосборником вертикальной цилиндрической трубы с тангенциальным входным патрубком и установленным внутри нее лопастным завихрителем, частично затопленную плавающую фильтрующую загрузку с размещенным в ней узлом газоотвода, состоящим из трубы, установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, и регулирующего клапана, а также верхнее и нижнее распределительные устройства /Патент РФ №2370455, C02F 1/64, 2009 г./.

Недостатками известной установки являются низкая эффективность дегазации и недостаточная степень очистки воды от железа и других примесей. Интенсивное перемешивание воды и воздуха внутри трубы, а также выпуск водо-воздушной смеси через верхнюю распределительную систему способствуют получению водо-воздушной эмульсии, из которой отделение воздуха от воды происходит достаточно медленно. Учитывая скорости прохождения воды через загрузку, мелко диспергированные пузырьки воздуха не успевают отделиться от воды и проникают в толщу загрузки, тем самым завоздушивая ее. Это в свою очередь приводит к снижению степени очистки воды и выносу загрязнений из толщи загрузки. Размещение узла газоотвода, состоящего из трубы с сетчатым фильтром в нижней части слоя крупногранульной загрузки, приведет к обрастанию сетчатого фильтра и к невозможности дальнейшей работы установки.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при использовании предложенного изобретения, заключается в создании установки для очистки подземных вод, обеспечивающей интенсификацию процессов аэрации-дегазации и задержания взвешенных веществ и окисленного железа на зернах загрузки.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении степени очистки воды от железа и взвешенных веществ при одновременном сокращении времени очистки, т.е. повышении производительности установки.

Техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что установка для очистки подземных вод, содержит вертикальный цилиндрический корпус, разделенный горизонтальной решеткой на зону аэрации, расположенную в верхней части, и зону фильтрования - в нижней и снабженный цилиндрической камерой смешения, расположенной соосно корпусу, зона аэрации соединена с трубопроводом подачи исходной воды на очистку, который через эжектор соединен с трубопроводом подачи водо-воздушной смеси, на конце которого расположена насадка, выполненная с возможностью тангенциальной подачи водо-воздушной смеси в камеру смешения, и с трубопроводом подачи воды на промывку, и снабжена узлом газоотвода, содержащим сбросной клапан и газоотводящую трубу, выполненную с возможностью изменения ее длины внутри зоны аэрации, а зона фильтрования содержит плавающую загрузку с размером зерен 3-5 мм и сборную систему, соединенную с трубопроводами отвода очищенной и промывной воды.

Изобретение поясняется чертежами.

Для большей наглядности соотношение между отдельными элементами установки изменены.

На Фиг. 1 схематически приведена установка для очистки подземных вод; на Фиг. 2 - вид по А-А на горизонтальную разделительную решетку Фиг. 1; на Фиг. 3 - вид по Б-Б на Фиг. 1.

Установка для очистки подземных вод (Фиг. 1) содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, разделенный горизонтальной решеткой 2 (Фиг. 2) на зону аэрации 3, расположенную в верхней части, и зону фильтрования 4 - в нижней части корпуса 1. Внутри корпуса 1 соосно ему расположена цилиндрическая камера смешения 5. Трубопровод подачи исходной воды на очистку 6 через эжектор 7 соединен с трубопроводом подачи водо-воздушной смеси 8, опущенным в камеру смешения 5. На конце трубопровода подачи водо-воздушной смеси 8 расположена насадка 9, выполненная с возможностью тангенциальной подачи водо-воздушной смеси в камеру смешения 5. В верхней части зоны аэрации 3 расположен узел газоотвода 10, содержащий сбросной клапан и газоотводящую трубу 11, выполненную с возможностью изменения ее длины внутри зоны аэрации 3. К зоне аэрации 3 корпуса 1 подведен трубопровод подачи воды на промывку 12. В нижней части корпуса 1 зона фильтрования 4 заполнена плавающей загрузкой 13 с размером зерен загрузки от 3-х до 5-ти мм. Под загрузкой 13 расположена сборная система 14, соединенная с трубопроводами отвода очищенной 15 и промывной 16 воды.

Установка работает следующим образом.

Подземную воду по трубопроводу подачи исходной воды на очистку 6 через эжектор 7, в котором происходит подсос воздуха из атмосферы, по трубопроводу подачи водо-воздушной смеси 8 через насадку 9, выполненную с возможностью тангенциальной подачи, подают в нижнюю часть камеры смешения 5, расположенной соосно корпусу 1. За счет наличия насадки 9, установленной на конце трубопровода подачи водо-воздушной смеси 8 и выполненной с возможностью тангенциальной подачи водо-воздушной смеси в нижнюю часть камеры смешения 5, происходит интенсивная аэрация воды воздухом. Струя водо-воздушной смеси, ударяясь о стенку камеры смешения 5 и закручиваясь за счет тангенциальной подачи, создает эффект, подобный кипению воды, а после подъема в камере смешения 5, благодаря вращательному движению, под действием центробежной силы, происходит веерный выход воды в свободный объем зоны аэрации 3. Вода не просто выходит из камеры смешения 5, а попадает в так называемый воздушный «мешок» - свободный объем зоны аэрации 3, где одновременно с процессом аэрации происходит процесс дегазации растворенных в воде углекислоты, сероводорода и других газов, которые выводятся из зоны аэрации 3 через узел газоотвода 10, содержащий сбросной клапан (вантуз) и газоотводящую трубу 11, выполненную с возможностью изменения ее длины внутри зоны аэрации 3. Изменяя длину газоотводящей трубы 11 регулируют уровень воды над горизонтальной решеткой 2, которая удерживает плавающую загрузку 13 в зоне фильтрования 4, не давая попадать ей в зону аэрации 3. Этим же способом можно изменять время контакта воды с воздухом. Затем аэрированная и освобожденная преимущественно от углекислоты и сероводорода вода из зоны аэрации 3 нисходящим потоком через горизонтальную решетку 2 поступает в зону фильтрования 4 в слой плавающей загрузки 13 с размером зерен 3-5 мм, в которой происходят биологические процессы и образование каталитической пленки на неоднородной поверхности зерен, где вода очищается от взвешенных веществ, железа и других примесей. Уровень воды в корпусе 1 всегда выше горизонтальной решетки 2, что способствует ее равномерному распределению по площади установки. Пройдя через загрузку 13, вода попадает в нижнюю часть установки и через сборную систему 14 по трубопроводу отвода очищенной воды 15 подается на другие сооружения.

По мере загрязнения плавающей загрузки 13 производят ее промывку исходной водой путем подачи по трубопроводу подачи промывной воды 12 через зону аэрации 3 в зону фильтрования 4 сверху вниз с большей интенсивностью, чем при фильтровании. Промывная вода собирается сборной системой 14 и по трубопроводу отвода промывной воды 16 выводится из установки. После окончания промывки цикл аэрации-дегазации и очистки повторяется.

За счет наличия камеры смешения 5, трубопровода подачи водо-воздушной смеси 8 и установленной на его конце насадки 9, выполненной с возможностью тангенциальной подачи в нижнюю часть камеры смешения 5, а также наличия свободного объема в зоне аэрации 3 (воздушного «мешка») в предложенной установке вода максимально насыщается кислородом, происходит более быстрое окисление содержащегося в воде двухвалентного железа в трехвалентное. За счет того, что отвод газов из зоны аэрации 3 происходит через сбросной клапан узла газоотвода 10 полным сечением газоотводящей трубы 11, выполненной с возможностью изменения ее длины внутри зоны аэрации, повышается степень дегазации, удаляются, в частности, углекислота и сероводород, а следовательно повышается рН воды, что также способствует ускорению процесса окисления и гидролиза железа и частично марганца с образованием гидроксидов, которые в дальнейшем задерживаются на зернах плавающей загрузки в зоне фильтрования 4.

Отсутствие движущихся элементов облегчает обслуживание и эксплуатацию установки.

Таким образом, предложенная установка позволяет повысить степень очистки подземных вод от железа, марганца и взвешенных веществ при одновременном сокращении времени очистки. При этом установка может работать в технологических схемах как в напорном, так и в безнапорном исполнении.

Установка для очистки подземных вод, характеризующаяся тем, что содержит вертикальный цилиндрический корпус, разделенный горизонтальной решеткой на зону аэрации, расположенную в верхней части, и зону фильтрования - в нижней и снабженный цилиндрической камерой смешения, расположенной соосно корпусу, зона аэрации соединена с трубопроводом подачи исходной воды на очистку, который через эжектор соединен с трубопроводом подачи водо-воздушной смеси, на конце которого расположена насадка, выполненная с возможностью тангенциальной подачи водо-воздушной смеси в камеру смешения, и с трубопроводом подачи воды на промывку, и снабжена узлом газоотвода, содержащим сбросной клапан и газоотводящую трубу, выполненную с возможностью изменения ее длины внутри зоны аэрации, а зона фильтрования содержит плавающую загрузку с размером зерен 3-5 мм и сборную систему, соединенную с трубопроводами отвода очищенной и промывной воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к водоснабжению, а именно к забору выходящих на поверхность подземных и субмаринных вод, которые разгружаются в гротовых зонах скального берега моря.

Изобретение относится к водоснабжению. Устройство содержит водонепроницаемый барраж в поперечном створе долины реки, полностью по мощности и ширине перекрывающий водоносный горизонт и образующий подземное водохранилище, подземные водоприемные скважины или колодцы и запорно-регулирующие трубопроводы.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано при регулировании подземного и надземного стоков, приуроченных к долинам горных рек с периодически пересыхающими водотоками, для повышения надежности водоотбора или его увеличения.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано при регулировании подземного и надземного стоков, приуроченных к долинам горных рек с периодически пересыхающими водотоками, для повышения надежности водоотбора или его увеличения.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано при регулировании подземного и надземного стоков, приуроченных к долинам горных рек с периодически пересыхающими водотоками, для повышения надежности водоотбора или его увеличения.

Изобретение относится к водоснабжению. Способ состоит в накоплении в долине реки, полностью по мощности и ширине перекрывающей водоносный горизонт, подземных вод в подземном водохранилище в многоводные периоды года, расходовании их водозабором в маловодные периоды и управлении уровнем подземных вод.

Изобретение относится к водоснабжению из подземных источников и касается сооружений для забора воды и транспортировки подземных вод в зонах их разгрузки. Гидротехническое сооружение для приема воды из родника содержит установленный в водоносном пласту 2 резервуар, выполненный в виде успокоительной камеры 1 с обратным фильтром 3 и водоприемным отверстием 4.

Колодец // 2593534
Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для добывания грунтовых вод. Колодец выполнен в виде шахты с установленными в ней элементами колодца в виде труб.

Изобретение относится к водоснабжению. Способ заключается в накоплении в поперечном створе долины реки, полностью по мощности и ширине перекрывающем водоносный горизонт, подземных вод в основное подземное водохранилище в многоводные периоды года и расходовании их водозабором в маловодные периоды.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано при регулировании подземного стока водоносных горизонтов, приуроченных к долинам горных рек с периодически пересыхающим водотоком, для повышения надежности водоотбора или его увеличения.

Изобретение может быть использовано для безреагентной очистки сапонитсодержащей воды и уплотнения сапонитсодержащего осадка. Для осуществления способа формируют излучение бегущих гидроакустических волн звукового и ультразвукового диапазонов частот, воздействуют излучением на загрязненную сапонитсодержащую воду, осуществляют гидроакустическую коагуляцию и осаждение сапонитсодержащих частиц, уплотнение тел водоупорных дамб и акустическую сушку осадка.

Изобретение относится к станциям водоподготовки и может быть использовано для водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий. Способ очистки жидкости включает подготовку воды перед очисткой путем ввода реагентов, очистку воды методом гравитационного осаждения с применением балластных материалов и методом фильтрации, гидроциклонное разделение балласта и удаленных из жидкости примесей, обеззараживание воды перед отправкой ее потребителю.

Изобретение может быть использовано для безреагентной очистки оборотных и сточных вод от сапонитсодержащих шламовых частиц и уплотнения сапонитсодержащего осадка в хвостохранилищах.

Изобретение относится к комплексам очистки сточных вод, предназначенным для глубокой физико-химической и биологической (комбинированной) очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ, соединений азота, фосфора, поверхностно-активных веществ и других загрязнителей с обеспечением качества очистки до требований, допускающих сброс очищенной воды в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Изобретение может быть использовано для сгущения продуктов обогащения обогатительных фабрик, гидрометаллургии, для очистки оборотных промышленных вод, для подготовки питьевой воды и дальнейшего использования сгущенного осадка в качестве сырья.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для безреагентной очистки от взвешенных веществ и коллоидных частиц с размером частиц менее 0,5 мкм, а также от тяжелых металлов и солей промышленных сточных (карьерных, отвальных, дренажных и т.д.) вод.

Изобретение может быть использовано для очистки сильнозагрязненных поверхностных стоков с территорий промышленных предприятий, полигонов ТБО. Сточные воды с предварительно введенным флокулянтом с гидрофобизирующими свойствами подают на стадию осаждения песка и крупных частиц, тонкую механическую очистку от взвешенных веществ в слое загрузки из цилиндрических колец, засыпанных в навал, сорбцию свободных и эмульгированных нефтепродуктов, дополнительную сорбцию растворимых нефтепродуктов на сорбенте с прикрепленной микрофлорой и подачей кислорода воздуха.

Изобретение относятся к области очистки промышленных и ливневых сточных вод титаномагниевого производства. Установка для очистки промышленных и ливневых сточных вод включает камеры, соединенные между собой в следующей последовательности: нефтеловушка 2 соединена с камерой обеззараживания ультрафиолетовым облучением 4 трубопроводом 3, проходящим через камеру обеззараживания и снабженным устройством ультрафиолетового облучения 5 с длиной волны 250-270 нм, камера обеззараживания связана с камерой измерения расхода сточных вод 6 трубопроводом 3, проходящим через камеру измерения расхода и снабженным акустическим расходомером 7, камера измерения расхода соединена трубопроводом с фильтрационной камерой 8 с сорбционным наполнителем 9 типа МИУ-С2, а фильтрационная камера с сорбционным наполнителем связана трубопроводом со сборным коллектором 10 для очищенных сточных вод, а насосная станция 11 для перекачки очищенных сточных вод соединена трубопроводом с одной стороны со сборным коллектором для очищенных сточных вод, а с другой - с сетью оборотного водоснабжения 12.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано: для безреагентной очистки оборотных промышленных вод (ПВ) от сапонитсодержащих частиц и безреагентного уплотнения сапонитсодержащего осадка; для безреагентной очистки сточных ПВ от взвешенных веществ в отстойниках и на полях поверхностной фильтрации.

Изобретение относится к обработке воды и водных растворов для одновременного умягчения, снижения минерализации, опреснения, обеззараживания и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической, нефтегазодобывающей отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве и медицине.

Изобретение может быть использовано в области водоочистки и водоподготовки. Установка очистки воды содержит дегазатор в виде колонны (1) с крышкой (2) и с патрубками для подачи очищаемой воды (3) и отвода газов (4) в верхней части колонны и патрубками для подачи воздуха (5) и отвода очищенной воды (6) в нижней части колонны, заполненной насадкой (7), бак-сборник (8), аппарат для подачи воздуха (9).

Изобретение относится к водоподготовке и может быть использовано в системах предварительной очистки природных вод подземных водоисточников преимущественно от железа, марганца и взвешенных веществ в хозяйственно-питьевом, промышленном и сельскохозяйственном водоснабжении. Установка для очистки подземных вод содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, разделенный горизонтальной решеткой 2 на зону аэрации 3, расположенную в верхней части, и зону фильтрования 4 - в нижней части корпуса 1. Корпус 1 также снабжен цилиндрической камерой смешения 5, расположенной соосно корпусу 1. Зона аэрации 3 соединена с трубопроводом 12 подачи воды на промывку и с трубопроводом 6 подачи исходной воды на очистку, который через эжектор 7 соединен с трубопроводом 8 подачи водо-воздушной смеси, на конце которого расположена насадка 9. Зона аэрации 3 снабжена узлом газоотвода 10, содержащим сбросной клапан и газоотводящую трубу 11, выполненную с возможностью изменения ее длины внутри зоны аэрации 3. Зона фильтрования 4 содержит плавающую загрузку 13 с размером зерен 3-5 мм и сборную систему 14, соединенную с трубопроводами отвода очищенной 15 и промывной 16 воды. Изобретение позволяет повысить степень очистки воды от железа и взвешенных веществ при одновременном сокращении времени очистки. 3 ил.

Наверх