Способ очистки природных и сточных вод и устройство для его осуществления

 

Использование: очистка природных и сточных вод в условиях естественных, искусственных водоемов, водохранилищ и водосборников. Сущность изобретения: способ очистки природных и сточных вод, в котором воду, подлежащую очистке, в зоне концентрации загрязняющих примесей перемешивают с обработанной магнитным полем кислородсодержащей средой, после чего, полученную смесь подвергают воздействию магнитным полем. Воздействие магнитным полем осуществляют при величине магнитной индукции в зоне воздействия 30-120 мТл. В качестве кислородсодержащей среды может быть использована водно-воздушная аэрозоль, в которой каждый из компонентов предварительно обработан постоянным магнитным полем. Способ реализуется устройством для очистки природных и сточных вод, содержащим источник кислородсодержащей среды, трубопровод, смеситель, первый блок обработки и, по меньшей мере один дополнительный блок магнитной обработки, размещенный на трубопроводе. Блоки магнитной обработки выполнены на постоянных магнитах. Устройство может быть выполнено с возможностью перемещения в зоне концентрации примесей. 2 с и 7 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к очистке природных и сточных вод и может быть использовано при очистке естественных и искусственных водоемов, водохранилищ, водосборников и др.

Известен способ очистки природных и сточных вод [1] путем обработки воды в электромагнитном поле. Этот способ энергоемок, требует специальных приспособлений и добавок и годен лишь для очистки воды от белковых примесей, а потому не нашел широкого применения.

Ближайшим из известных к предлагаемому является способ очистки природных и сточных вод [2] путем перемешивания воды, подлежащей очистке, с кислородосодержащей средой и воздействия магнитным полем.

Способ благодаря использованию кислородосодержащей среды расширяет область воздействия на примеси.

Способ реализован в устройстве для очистки природных и сточных вод, содержащем источник кислородосодержащей среды, трубопровод, смеситель и блок магнитной обработки.

Однако, и способ, и реализующее его устройство предполагают использование сложных электротехнических сооружений и энергоемких приборов, а также специально подготовленный технический персонал для его обслуживания. Кроме того, этот способ не позволяет производить очистку воды непосредственно в водоемах и водосборниках, особенно глубоководных, где загрязняющие примеси, например сероводород, концентрируются на значительной глубине (свыше 100 м).

Таким образом, технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в снижении энергоемкости, затрат на оборудование, упрощении обслуживания, а также в расширении области применения за счет возможности очистки водоемов и глубинных вод.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки природных и сточных вод, включающем перемешивание воды, подлежащей очистке, с кислородсодержащей средой и воздействие магнитным полем, воздействию магнитным полем подвергают кислородсодержащую среду, которую затем подают в зону концентрации примесей, где перемешивают с водой, подлежащей очистке, после чего воздействуют магнитным полем на полученную смесь, при этом воздействие магнитным полем осуществляют при величине магнитной индукции в зоне воздействия 30-120 мТл.

При этом перемешивание кислородсодержащей среды с водой и воздействие магнитным полем на полученную смесь осуществляют в различных точках зоны концентрации примесей.

В качестве кислородсодержащей смеси может быть использована водно-воздушная аэрозоль, при этом каждую из исходных компонент подвергают предварительной обработке магнитным полем при величине магнитной индукции в зоне обработки 30-120 мТл.

Достижение упомянутого технического результата обеспечивается устройством для очистки природных и сточных вод, содержащем источник кислородсодержащей среды, трубопровод, смеситель и блок магнитной обработки, которое снабжено дополнительно, по меньшей мере одним блоком магнитной обработки, установленным на трубопроводе, при этом выход источника кислородсодержащей среды через трубопровод связан со входом смесителя, выход которого соединен с входом первого блока магнитной обработки.

Устройство для очистки природных и сточных вод может содержать по меньшей мере два дополнительных блока магнитной обработки, а источник кислородсодержащей среды выполнен в виде смесителя, входы которого подключены через дополнительные трубопроводы к устройствам подачи сжатого воздуха и воды, при этом дополнительные блоки магнитной обработки размещены на дополнительных трубопроводах. При этом блоки магнитной обработки выполнены на постоянных магнитах и имеют магнитную индукцию в рабочем зазоре 30 120 мТл. Первый блок магнитной обработки может быть выполнен в виде набора пар постоянных магнитов, размещенных симметрично с чередующейся полярностью относительно рабочей зоны. Первый смеситель может быть выполнен в виде патрубка, в стенках которого размещены сопла, направленные под углом к оси патрубка.

Устройство может быть выполнено с возможностью перемещения в зоне концентрации примесей.

Известно, что свободный кислород действует как окислитель, способствуя разрушению органических соединений, коагуляции солей и т.д.

Воздействие магнитным полем на кислородсодежащую среду, а в случае ее использования в виде водно-воздушной аэрозоли и дополнительное воздействие на исходные воду и воздух активизирует молекулы кислорода и тем самым способствует повышению химического потребления кислорода, биологического потребления кислорода, увеличивая его растворяющую способность и биологическую активность.

Обработка магнитным полем смеси, полученной от перемешивания кислородсодержащей среды с водой, подлежащей очистке, интенсифицирует эти окислительные процессы, повышая тем самым степень обеззараживания и очистки воды.

На кислородсодержащую среду, например воздух, воздействуют магнитным полем путем пропускания воздуха через устройство на постоянных магнитах, магнитная индукция которого составляет 30-120 мТл, после чего ее подают в зону концентрации примесей, где производят перемешивание омагниченной кислородсодержащей среды с водой, подлежащей очистке.

При взаимодействии обработанного магнитным полем кислорода с примесями, содержащимися в воде, происходят интенсивное разложение и коагуляция солей, ионы металлов, соединяясь с кислородом, в большинстве случаев образуют нерастворимые окислы, которые выпадают в осадок и легко удаляются, ускоряется разрушение органических соединений, разлагая и обеззараживая бактериальную среду. В случае очистки воды от сероводорода наиболее эффективно использование обработанной в магнитном поле водно-воздушной аэрозоли, при соединении которой с водами, насыщенными сероводородом, и последующей обработке полученной смеси магнитным полем происходит немедленное окисление сероводорода с разделением на серу и водород, при этом сера коагулирует и идет на дно, а водород стремится на поверхность. Дополнительное же воздействие магнитным полем на исходные компоненты, воздух и воду ускоряет этот процесс и повышает его эффективность.

Осуществление способа в режиме постоянного изменения места перемешивания кислородсодержащей среды с водой позволяет эффективно очищать большие объемы загрязненных вод. Такой режим можно реализовать, разместив устройство, например, на подвижной платформе или на корабле.

Способ осуществляется устройством, представленным на чертеже.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для очистки природных и сточных вод; на фиг. 2 схема буксировки устройства в водоеме; на фиг. 3 вариант выполнения магнитной системы первого блока магнитной обработки.

Устройство для очистки природных и сточных вод содержит блок 1 магнитной обработки, вход которого соединен с выходом смесителя 2, связанного первым входом через трубопровод 3 с источником 4 кислородсодержащей среды, блок 5 магнитной обработки, размещенный на трубопроводе 3 подачи кислородсодержащей среды. Источником кислородсодержащей среды может быть компрессор, подающий в трубопровод 3 сжатый воздух, либо источник ионизированного воздуха или озона.

В случае использования в качестве кислородсодержащей среды водно-воздушной аэрозоли источник кислородсодержащей среды выполнен в виде смесителя 4, входы которого через трубопроводы 6 подключены к источнику 7 сжатого воздуха, например компрессору, и к устройству для подачи воды, например гидронасосу.

Смеситель 2 выполнен в виде патрубка с соплами 9, расположенными под углом к его оси. Для работ на больших глубинах в качестве трубопровода 3 используется гибкий водовод, а блок 1 магнитной обработки скреплен с основанием 10, на котором размещены источник 7 сжатого воздуха и устройство 8 для подачи воды, представляющие вместе с основанием 10 надводную часть устройства, стальным тросом 11. Трубопроводы 3 и 6 выполнены из неферромагнитного материала, а блоки 12 дополнительной магнитной обработки представляют собой устройства на постоянных магнитах с магнитной индукцией в рабочей зоне 30-120 мТл. Блоки 5 и 12 магнитной обработки размещены на трубопроводах 3 и 6 таким образом, чтобы соответственно кислородсодержащая смесь, воздух или вода при протекании проходили рабочую зону блока. Так, блок магнитной обработки может быть соединен с трубопроводом резьбовым или фланцевым соединением, становясь частью трубопровода, либо может быть смонтирован снаружи трубопровода, выполненного в виде гибкого водорода.

Устройство работает следующим образом.

Устройство размещается на надводном основании 10, например на подвижной платформе или на палубе судна любого типа. Смеситель 2 с блоком 1 магнитной обработки и трубопроводом 3, скрепленные тросом 11 опускаются на глубину концентрации загрязняющей примеси. При очистке естественного водоема от сероводорода эта глубина может достигать 150-500 м. Посредством устройства 8 для подачи воды через блок 12 магнитной обработки в смеситель 4 подается вода с поверхности водоема. На другой вход смесителя 4 от источника 6 подается сжатый воздух, прошедший магнитную обработку в блоке 12, в результате чего в смесителе 4 образуется кислородсодержащая смесь в виде водно-воздушной аэрозоли. Путем регулировки вентилей 13 подачи воздуха и поверхностной воды получают желаемое процентное соотношение воздуха и воды в аэрозоли. Полученная смесь под давлением через трубопровод 3 и блок 5 подается в смеситель 2, где перемешивается с водой, подлежащей очистке, которая затягивается в смеситель 2 через сопла 9 потоком кислородсодержащей смеси по принципу реактивного действия.

Полученная смесь, состоящая из омагниченного атмосферного воздуха, богатой кислородом омагниченной поверхностной воды и воды, подлежащей очистке, подается в блок 1 магнитной обработки и в виде барботажа выбрасывается в зону очистки.

В процессе перемешивания кислородсодержащей среды с водой, подлежащей очистке, начинается процесс взаимодействия кислорода с примесями, а под воздействием магнитного поля на смесь все происходящие процессы интенсифицируются, в результате чего происходит быстрая и эффективная очистка воды от загрязняющих примесей. Вышедшие из системы насыщенная кислородом поверхностная вода и воздушная масса устремляются к поверхности водоема, продолжая процесс окисления, очищая и обеззараживая воду.

В случае использования в качестве кислородсодержащей среды потока атмосферного воздуха или озонной смеси смеситель 4 отсутствует и в качестве источника кислородсодержащей среды используется источник 7 сжатого воздуха или озонной смеси.

Способ очистки природных и сточных вод применим для очистки воды от любых примесей, которые при взаимодействии с кислородом разрушаются или коагулируют, особенно эффективно может быть использован для нейтрализации концентрированных сероводородных вод.

Простота эксплуатации устройства и его недорогая стоимость позволяют оснастить такими устройствами любые судна, перемещающиеся в водоеме, и производить очистку больших объемов воды одновременно с выполнением плановых рейсов.

Формула изобретения

1. Способ очистки природных и сточных вод, включающий перемешивание воды, подлежащей очистке, с кислородсодержащей средой и воздействие магнитным полем, отличающийся тем, что воздействию магнитным полем подвергают кислородсодержащую среду, которую затем подают в зону концентрации примеси, где перемешивают с водой, подлежащей очистке, после чего воздействуют магнитным полем на полученную смесь, при этом воздействие магнитным полем осуществляют при величине магнитной индукции в зоне воздействия 30 - 120 мТл.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание кислородсодержащей смеси с водой и воздействие магнитным полем на полученную смесь осуществляют в различных точках зоны концентрации примесей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащей среды используют водно-воздушную аэрозоль, при этом каждую из исходных компонент подвергают предварительной обработке постоянным магнитным полем при величине магнитной индукции в зоне обработки 30 - 120 мТл.

4. Устройство для очистки природных и сточных вод, содержащее источник кислородсодержащей среды, трубопровод, смеситель и блок магнитной обработки, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно по меньшей мере одним блоком магнитной обработки, установленным на трубопроводе, при этом выход источника кислородсодержащей среды через трубопровод связан с входом смесителя, выход которого соединен с входом первого блока магнитной обработки.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере два дополнительных блока магнитной обработки, а источник кислородсодержащей среды выполнен в виде смесителя, выходы которого подключены к устройствам подачи сжатого воздуха и воды через дополнительные трубопроводы, на которых размещены дополнительные блоки магнитной обработки.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что блоки магнитной обработки выполнены на постоянных магнитах с магнитной индукцией в рабочей зоне 30 - 120 мТл.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первый блок магнитной обработки выполнен в виде набора пар постоянных магнитов, размещенных относительно рабочей зоны симметрично и с чередующейся полярностью.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что первый смеситель выполнен в виде патрубка, в стенках которого расположены сопла, направленные под углом к оси патрубка.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью перемещения в зоне концентрации примесей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3