Установка для глубокой очистки воды

 

Изобретение относится к водоснабжению и водоотведению населенных мест и промышленных объектов и может быть использовано для получения питьевой воды, пригодной для повторного использования. Установка для глубокой очистки воды содержит последовательно расположенные смеситель, флотатор, многослойный фильтр с слоями песка, антрацита, полимерного материала, контактный резервуар, ионообменник с регенератором и автоматический многопозиционный клапан, а также патрубок ввода реагентов, выполненный в виде эжектора с суживающимися и расширяющимися насадками с криволинейными винтообразными канавками. Смеситель состоит из нижней конической и верхней цилиндрической частей, на внутренней поверхности конической части предусмотрены криволинейные винтообразные направляющие. К нижней части флотатора от компрессора подведен воздухопровод, присоединенный при помощи эластичных труб к плоскому гибкому кольцу, на котором установлены расширяющиеся насадки с криволинейными спиралевидными канавками. В полости плоского гибкого кольца предусмотрены пульсаторы из биметаллических пластин изогнутой формы. В верхней части флотатора установлены деаэраторы-желоба с двойным дном с отводом из них твердых частиц с пузырьками воздуха. К флотатору присоединен трубопровод для отвода обработанных вод, расположенный на глубине не менее 30 см от верхнего уровня воды. Технический результат: повышение качества очистки воды за счет создания диспергированной эмульсии воды и воздуха. 5 ил.

Изобретение относится к водоснабжению и водоотведению населенных мест и промышленных объектов и может быть использовано для получения питьевой воды, пригодной для повторного использования.

Известна установка для глубокой очистки воды (см. а.с. СССР 808374, МКИ С 02 F 9/00, бюл. 8, 1981), содержащая последовательно расположенные смеситель, флотатор, многослойный фильтр со слоями песка, антрацита, полимерного материала, контактный резервуар, сетки, электрокоагулятор, ионообменник с регенератором и автоматический многопозиционный клапан.

Недостатком данной установки является недостаточное использование эффекта полного смешения реагентов во всем объеме обрабатываемой воды, вследствие чего химические реакции протекают не в полном объеме.

Известна установка для глубокой очистки воды (см. патент РФ 2133230, МПК 7 С 02 F 9/00, бюл. 20, 1999), содержащая последовательно расположенные смеситель, флотатор, многослойный фильтр со слоями песка, антрацита, полимерного материала, контактный резервуар, сетки, электрокоагулятор, ионообменник с регенератором и автоматический многопозиционный клапан, а также патрубок ввода реагентов, выполненный в виде эжектора с суживающейся и расширяющейся насадками, на внутренней поверхности которых предусмотрены криволинейные винтообразные канавки, а смеситель состоит из нижней конической и верхней цилиндрической частей и на внутренней поверхности конической части предусмотрены криволинейные винтообразные направляющие, переходящие в кольцевую канавку, размещенную на уровне начала перехода конической части в цилиндрическую и имеющую патрубок отвода твердых частиц с автоматическим клапаном гидрогравитационного действия.

Недостатком данной установки является недостаточно эффективный процесс флотации из-за невозможности создания диспергированной эмульсии воды и воздуха и неэффективное устройство отвода загрязнений.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества очистки воды за счет создания диспергированной эмульсии воды и воздуха и применения эффективного устройства отвода загрязнений из флотатора путем подвода к нижней части флотатора от компрессора воздухопровода, присоединенного при помощи эластичных труб к плоскому гибкому кольцу, на котором установлены расширяющиеся насадки с криволинейными спиралевидными канавками на их внутренней поверхности, на внутренней полости плоского гибкого кольца напротив расширяющихся насадок предусмотрены пульсаторы из биметаллических пластин изогнутой формы, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, а в верхней части флотатора установлены деаэраторы-желоба с двойным дном, имеющие продольную щель, вертикальные перегородки которых расположены в шахматном порядке вдоль длины желоба и имеют боковые зазоры, чередующиеся по ходу движения жидкости, причем к желобам подключена отводящая труба твердых частиц с пузырьками воздуха с клапаном, к флотатору присоединен трубопровод для отвода обработанных вод, расположенный на глубине не менее 30 см от верхнего уровня воды в флотаторе.

Технический результат достигается тем, что установка для глубокой очистки воды, содержащая последовательно расположенные смеситель, флотатор, многослойный фильтр со слоями песка, антрацита, полимерного материала, контактный резервуар, сетки, электрокоагулятор, ионообменник с регенератором и автоматический многопозиционный клапан, а также патрубок ввода реагентов, выполненный в виде эжектора с суживающейся и расширяющейся насадками, на внутренней поверхности которых предусмотрены криволинейные винтообразные канавки, а смеситель состоит из нижней конической и верхней цилиндрической частей и на внутренней поверхности конической части предусмотрены криволинейные винтообразные направляющие, переходящие в кольцевую канавку, размещенную на уровне начала перехода конической части в цилиндрическую и имеющую патрубок отвода твердых частиц с автоматическим клапаном гидрогравитационного действия, имеет подведенный к нижней части флотатора от компрессора воздухопровод, присоединенный при помощи эластичных труб к плоскому гибкому кольцу, на котором установлены расширяющиеся насадки с криволинейными спиралевидными канавками на их внутренней поверхности, во внутренней полости плоского гибкого кольца напротив расширяющихся насадок предусмотрены пульсаторы из биметаллических пластин изогнутой формы, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, а в верхней части флотатора установлены деаэраторы-желоба с двойным дном, имеющие продольную щель, вертикальные перегородки которых расположены в шахматном порядке вдоль длины желобов и имеющие боковые зазоры, чередующиеся по ходу движения жидкости, причем к желобам подключена отводящая труба твердых частиц с пузырьками воздуха с клапаном, к флотатору присоединен трубопровод для отвода обработанных вод, расположенный на глубине не менее 30 см от верхнего уровня воды в флотаторе.

На фиг.1 приведена технологическая схема установки для глубокой очистки воды, на фиг.2 - схема флотатора, на фиг.3 - схема расположения расширяющихся насадок на плоском гибком кольце, на фиг.4 - схема пульсатора с изогнутыми биметаллическими пластинами, а на фиг.5 - развертка внутренней поверхности расширяющихся насадок с кривилинейными спиралевидными канавками.

Установка для глубокой очистки воды содержит входной патрубок 1, дозатор 2 флотореагентов, компрессор 3, смеситель 4 воды и воздуха, реактор 5, флотатор 6 с трубопроводом 7 для отвода загрязнений, сетки 8, электрокоагулятор 9, многослойный фильтр 10, в котором сверху вниз размещаются слои антрацита 11, полимерного материала 12, песка 13, гравия 14. За многослойным фильтром располагаются контактный резервуар 15, система 16 контроля и датчик качества воды, трубопровод 17 сброса частично очищенной воды в водоем 18. После многослойного фильтра 10 на отводящей магистрали 19 последовательно установлены ионообменник 20, который через многопозиционный клапан 21 с прибором 22 управления соединен с регенератором 23 ионита. Далее расположены контактный резервуар 24 для озона, фильтр 25 с активированным углем, смеситель 26 для воды и хлора. Между контактным резервуаром 15 и 24 размещен генератор 27 озона. Параллельно смесителю 26 геометрически расположен генератор 28 хлора. От смесителя 26 воды и хлора отходит выпускной трубопровод 29 системы распределения воды для повторного использования, на котором предусмотрена система 30 контроля качества и датчик. Смеситель 4 включает входной патрубок 31, состоящий из суживающейся 32 и расширяющейся 33 насадок с криволинейными винтообразными канавками 34, обечайки 35, цилиндрическую 36, коническую 37 части. На внутренней поверхности конической части 37 смесителя 4 предусмотрены криволинейные винтообразные направляющие 38, переходящие в кольцевую канавку 39 с патрубком 40 отвода твердых частиц с автоматическим клапаном 41 гидрогравитационного действия. К нижней части флотатора 6 от компрессора 3 подведен воздухопровод 42, присоединенный при помощи эластичных труб 43 к плоскому гибкому кольцу 44, на котором установлены расширяющиеся насадки 45 с криволинейными спиралевидными канавками 46 на их внутренней поверхности. Во внутренней полости плоского гибкого кольца 44 напротив расширяющихся насадок 45 предусмотрены пульсаторы 47 из биметаллических пластин 48, 49, 50 и 51, свободно посаженных на ось 52, имеющих изогнутую форму, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, количеством не менее четырех. В верхней части флотатора 6 установлены деаэраторы-желоба 53 с двойным дном 54 и 55, имеющие продольную щель 56, вертикальные перегородки 57, которые расположены в шахматном порядке вдоль длины желобов 53 и имеют боковые зазоры 58, чередующиеся по ходу движения жидкости. К желобам 53 подключена отводящая труба 59 твердых частиц с пузырьками воздуха с клапаном 60. К флотатору 6 присоединен трубопровод 61 для отвода обработанных вод, расположенный на глубине не менее 30 см от верхнего уровня воды в флотаторе 6.

Установка для глубокой очистки воды работает следующим образом.

По трубопроводу 1 от источника обрабатываемых стоков поток разделяется. В воду вводятся флотореагенты и часть потока поступает в смеситель 4, куда подается воздух от компрессора 3. Входной патрубок 31, состоящий из суживающейся 32 и расширяющейся 33 насадок с криволинейными винтообразными канавками 34, обечайкой 35, служащей камерой смешения, обеспечивает последовательный ввод с необходимым разрывом во времени реагентов для протекания химических реакций и создает требуемый технологический цикл кондиционирования обрабатываемой воды согласно количественным и качественным показателям загрязнений, а криволинейные винтообразные канавки 34 вызывают завихрение и закрутку потока воды с химическими реагентами и в них твердые частицы раствора реагентов оттираются, измельчаются, перемещаются, смешиваются с сырой водой. Обечайка 35, имея суженное сечение за счет гидродинамического эффекта, создает эжекцию раствора реагента с воздушной средой. Криволинейные винтообразные направляющие 38, расположенные на внутренней поверхности конической части смесителя 4, создают закрутку потока воды, вызывают волнообразное перемешивание реагентов во всем объеме обрабатываемой воды. Нерастворенные твердые частицы, имея центробежные силы, из криволинейных винтообразных направляющих 38 попадают в кольцевую канавку 39, в которой коагулируются, укрупняются и по мере накопления автоматически выпускаются из нее по патрубку 40 через клапан 41 гидрогравитационного действия.

Основная часть потока обрабатываемой воды, пройдя реактор 5, поступает в флотатор 6, в нижней части которого предусмотрено плоское гибкое кольцо 44, которое при поступлении сжатого воздуха от компрессора 3 по воздухопроводу 42 расширяется и начинает вибрировать, так как оно с воздухопроводом 42 соединено не жестко, а через эластичные трубы 43. Пульсация плоского гибкого кольца 44 наряду с вибрацией усиливает закрутку и перемешивание реагентов с обрабатываемой водой, которые интенсифицируются за счет действия расширяющихся насадок 45, расположенных на плоском гибком кольце 44, которые имеют на внутренней поверхности криволинейные спиралевидные канавки 46, вызывающие завихрение потока сжатого воздуха. Эффект пульсации плоского гибкого кольца 44 значительно возрастает за счет действия пульсаторов 47 из биметаллических пластин 48, 49, 50 и 51, свободно посаженных на ось 52, возникающих при наличии разницы температур теплого сжатого воздуха, поступающего от компрессора 3, и относительно холодной обрабатываемой воды.

Эффект пульсации и вибрации плоского гибкого кольца 44, пульсаторов 47, усиливая прерывистое волновое движение водовоздушной смеси, поднимающейся вверх флотатора 6, способствует образованию глубокодиспергированной эмульсии и повышению качества очистки воды. Осветленная вода по трубопроводу 61, расположенному на глубине не менее 30 см ниже верхнего уровня воды во флотаторе 6, отводится на сетки 8 и многослойный фильтр 10. Слой воды 30 см обеспечивает дополнительный подсос воды из флотатора, снижает энергозатраты на движение воды. Обрабатываемая вода перед поступлением в многослойные фильтры 10 дополнительно коагулируется раствором гидроокисей алюминия или железа, образуемым в электрокоагуляторе 9, куда для этой цели подается часть воды. После многослойного фильтра 10, в котором задерживаются загрязнения в загрузке, состоящей из слоя антрацита 11, полимерного материала 12, песка 13 и поддерживающего слоя гравия 14, отфильтрованная вода поступает в контактный резервуар 15, куда подается для окисления органических загрязнений озон от генератора 27 озона, а качество воды контролируется системой 16 контроля и датчиком качества воды. После этого часть воды по трубопроводу 17 сбрасывается в водоем 18, а другая часть воды, например, в соотношении 1:3 поступает по магистрали 19 на дальнейшую обработку.

Поступающая от многослойного фильтра 10 часть воды в ионообменник 21 подвергается более глубокой очистке. В ионообменнике 21 происходит ионообменная очистка, загрузка которого периодически регенерируется раствором кислоты или щелочи, подаваемой от регенератора 23, процессы регенерации и ионообмена регулируются многопозиционным клапаном 23 и прибором 22 управления. Из ионообменника 20 вода поступает в контактный резервуар 24, в котором вода вторично окисляется озоном, подаваемым от генератора 27 озона. После обеззараживания озоном вода подается на фильтр 25 с активированным углем. Отходит от него выпускной трубопровод 29 системы распределения воды для повторного использования, на котором установлен смеситель 26 (устройство ввода хлорной воды и ее смешивания с обрабатываемой водой), куда подается хлор от генератора 20 хлора. Доза хлора контролируется системой 30 контроля и датчиком качества воды.

Полимерный материал 12 многослойного фильтра 10 имеет промежуточную объемную массу между верхним и нижним слоями, что способствует ему находиться между ними.

Во флотаторе 6 жидкость проходит через продольную щель 56 деаэраторов-желобов 53 с двойным дном 54 и 55, боковые зазоры 58 и ударяется о поверхность вертикальных перегородок 57, расположенных в шахматном порядке вдоль длины деаэраторов-желобов 53, освобождается от твердых частиц за счет их осаждения в дно 54, а газообразные частицы уходят по трубопроводу 7 для отвода загрязнений, а твердые частицы загрязнений удаляются по трубе 59 с клапаном 60.

Смешение реагентов во всем объеме обрабатываемой воды, создание условий для полного прохождения химических реакций в ней за счет последовательного ввода с необходимым разрывом во времени реагентов и создание гидродинамических и вибрационных и пульсирующих процессов повышает качество обрабатываемой воды и обеспечивает рациональное использование химических реагентов, а создание глубоко диспергированной эмульсии в флотаторе под действием закрутки потока при помощи криволинейных спиралевидных канавок и пульсации при его выходе из расширяющихся насадок и применения эффективных устройств отвода из него загрязнений значительно повышает качество очистки воды и снижает количество сбрасываемой воды в водоем.

Оригинальность предложенного технического решения заключается в использовании эффекта закрутки потока и пульсации для образования глубоко диспергированной эмульсии, способствующей повышению качества очистки воды.

Формула изобретения

Установка для глубокой очистки воды, содержащая последовательно расположенные смеситель, флотатор, многослойный фильтр со слоями песка, антрацита, полимерного материала, контактный резервуар, сетки, электрокоагулятор, ионообменник с регенератором и автоматический многопозиционный клапан, а также патрубок ввода реагентов, выполненный в виде эжектора с суживающейся и расширяющейся насадками, на внутренней поверхности которых предусмотрены криволинейные винтообразные канавки, а смеситель состоит из нижней конической и верхней цилиндрической частей и на внутренней поверхности конической части предусмотрены криволинейные винтообразные направляющие, переходящие в кольцевую канавку, размещенную на уровне начала перехода конической части в цилиндрическую и имеющую патрубок отвода твердых частиц с автоматическим клапаном гидрогравитационного действия, отличающаяся тем, что в нижней части флотатора от компрессора подключен воздухопровод, присоединенный при помощи эластичных труб к плоскому гибкому кольцу, на котором установлены расширяющиеся насадки с криволинейными спиралевидными канавками на их внутренней поверхности, во внутренней полости плоского гибкого кольца напротив расширяющихся насадок предусмотрены пульсаторы из биметаллических пластин изогнутой формы, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, а в верхней части флотатора установлены деаэраторы-желоба с двойным дном, имеющие продольную щель, вертикальные перегородки которых расположены в шахматном порядке вдоль длины желобов и имеющие боковые зазоры, чередующиеся по ходу движения жидкости, причем к желобам подключена отводящая труба твердых частиц с пузырьками воздуха с клапаном, к флотатору присоединен трубопровод для отвода обработанных вод, расположенный на глубине не менее 30 см от верхнего уровня воды во флотаторе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5