Устройство для очистки воды

 

Изобретение относится к технике реагентной очистки природных и сточных вод. Устройство содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, в нижнем отделении осветления загруженный контактной массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, трубопровод тангенциального ввода пульпы, сборный желоб с отводящим трубопроводом промывной воды, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциального ввода пульпы в корпус под диафрагму. Корпус имеет верхнее отделение фильтрования, загруженное неподвижным фильтрующим материалом и снабженное промежуточным перфорированным днищем, трубчатыми распределительными системами промывной воды и сжатого воздуха, трубопроводами подачи промывной воды и сжатого воздуха, верхним сборным желобом с отводящим трубопроводом фильтрованной воды и трубопроводом промывной воды, соединенным с трубопроводом отведения промывной воды нижнего сборного желоба отделения осветления. Технический результат: расширение функциональных возможностей устройства для очистки воды и повышение эффективности его работы. 1 ил.

Изобретение относится к технике реагентной очистки природных и сточных вод.

Известно устройство для очистки воды (патент РФ № 2144512, кл. С 02 F 1/52, опубл. 20.01.2000, БИ № 2 - прототип). Устройство содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, в нижнем отделении осветления загруженный контактной взвешиваемой массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, трубопровод тангенциального ввода пульпы, сборный желоб с отводящим трубопроводом промывной воды, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциального ввода пульпы в корпус под диафрагму. Устройство является наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к предлагаемому устройству и выбрано в качестве прототипа. Однако известное устройство позволяет производить только осветление воды без последующего фильтрования, что не обеспечивает достаточной эффективности его работы.

Технической задачей, решаемой изобретением, является расширение функциональных возможностей известного устройства для очистки воды с повышением эффективности его работы.

Для решения поставленной технической задачи устройство предлагаемой конструкции содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, в нижнем отделении осветления загруженный контактной массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, трубопровод тангенциального ввода пульпы, сборный желоб с отводящим трубопроводом промывной воды, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциального ввода пульпы в корпус под диафрагму и отличается тем, что корпус имеет верхнее отделение фильтрования, которое загружено неподвижным фильтрующим материалом, и снабжено промежуточным перфорированным днищем, трубчатыми распределительными системами промывной воды и сжатого воздуха, трубопроводами подачи промывной воды и сжатого воздуха, верхним сборным желобом с отводящим трубопроводом фильтрованной воды и трубопроводом промывной воды, соединенным с трубопроводом отведения промывной воды нижнего сборного желоба отделения осветления.

Поставленная техническая задача расширения функциональных возможностей и повышения эффективности работы устройства решается введением в его конструкцию новых элементов - неподвижного фильтрующего материала, загруженного в корпус в верхнем отделении фильтрования устройства, снабженного промежуточным перфорированным днищем, трубчатыми распределительными системами промывной воды и сжатого воздуха, трубопроводами подачи промывной воды и сжатого воздуха, верхним сборным желобом с отводящим трубопроводом фильтрованной воды и трубопроводом промывной воды, соединенным с трубопроводом отведения промывной воды нижнего сборного желоба отделения осветления.

На чертеже приведена схема устройства для очистки воды.

Устройство включает в себя цилиндрический корпус 1 с коническим днищем, контактную массу 2, трубопровод подачи воды на осветление 3, нижний сборный желоб 4, отводящий трубопровод промывной воды из отделения осветления 5, присоединенный к отводящему трубопроводу промывной воды отделения фильтрования 6, трубопровод подачи промывной воды 7 к эжектору 8, трубопровод тангенциальной подачи пульпы 9 под диафрагму в форме обратного усеченного конуса 10, трубопровод 11 выпуска контактной массы из устройства и ввода свежей контактной массы, неподвижный фильтрующий материал 12, промежуточное перфорированное днище 13, трубчатую распределительную систему промывной воды 14 с подающим трубопроводом 15, трубчатую распределительную систему сжатого воздуха 16 с подающим трубопроводом 17, верхний сборный желоб 18, отводящий трубопровод фильтрованной воды из отделения фильтрования 19.

Устройство для очистки воды работает следующим образом. По трубопроводу подачи воды на осветление 3 исходная вода, обработанная реагентами, подается на осветление в нижнюю часть устройства и проходит снизу вверх через слой контактной массы 2 со скоростью, обеспечивающей ее взвешивание. В качестве контактной массы используется кварцевый песок или любой другой мелкозернистый материал, удовлетворяющий требованиям механической прочности и химической стойкости. За счет повышения объемной концентрации твердой фазы во взвешенном слое происходит автокаталитическое ускорение процесса гидролиза, адсорбция гидроксидов металлов зернами взвешенной контактной массы, являющихся дополнительными центрами контактной коагуляции, турбулентная фильтрация суспензии, структурообразование и накопление осадка в слое с ростом потери напора в нем. При этом достигается высокий эффект предварительной очистки воды осветлением. Окончательная очистка воды производится ее фильтрованием при восходящем движении через неподвижный фильтрующий материал 12, состоящий из кварцевого песка или другого крупнозернистого материала, обладающего нормативной механической прочностью и химической стойкостью. Фильтрующий материал имеет поддерживающие гравийные или щебеночные слои, опирающиеся на промежуточное перфорированное днище 13. Очищенная вода собирается верхним сборным желобом 18 и по трубопроводу 19 выводится из устройства. При достижении предельной потери напора в фильтрующем материале устройство для очистки воды подвергается промывке в следующей последовательности. Закрываются задвижки на трубопроводах 3 и 19 подачи воды на очистку и отведения очищенной воды соответственно. Открывается задвижка на трубопроводе отведения промывной воды из отделения фильтрования 6 и задвижка на трубопроводе подачи сжатого воздуха 17 в трубчатую распределительную систему сжатого воздуха 16. Производится взрыхление фильтрующего материала воздухом. Затем открывается задвижка на трубопроводе подачи промывной воды 15 в трубчатую распределительную систему промывной воды 14 и дополнительно к воздуху вводится вода с небольшой интенсивностью. Происходит совместная водовоздушная промывка без расширения фильтрующего материала, при которой из него удаляется основная масса загрязнений. Отработанная грязная промывная вода при этом собирается верхним сборным желобом 18 и отводится трубопроводом 6 из устройства. Затем закрывается подача воздуха на трубопроводе 17 и производится промывка одной водой с большей интенсивностью для гидравлической сортировки материала и удаления загрязнений из слоя воды над ним. По окончании промывки фильтрующего материала все задвижки, открытые при этом, закрываются и открываются задвижки на следующих трубопроводах: отведения промывной воды из отделения осветления 5, подачи промывной воды к эжектору 7, тангенциальной подачи пульпы 9. При этом происходит понижение уровня воды в устройстве от кромок верхнего сборного желоба 18 до кромок нижнего сборного желоба 4. Подается промывная вода в эжектор 8. Загрязненная контактная масса в виде пульпы транспортируется по трубопроводу 9 и тангенциально вводится в корпус устройства под диафрагму в форме обратного усеченного конуса 10. Пульпа подвергается вращению. Происходит разделение частиц осадка и контактной массы в поле центробежных сил. Промытые зерна контактной массы осаждаются, а осадок выводится из устройства вместе с отработанной промывной водой через нижний сборный желоб 4 по отводящему трубопроводу промывной воды 5. Контактная масса используется в процессе очистки многократно. При необходимости замены контактной массы или опорожнения устройства для очистки воды пульпа выпускается из него по трубопроводу 11. Ввод свежей контактной массы в устройство осуществляется также гидротранспортом через трубопровод 11, но в обратном направлении. После промывки контактной массы перекрываются задвижки на трубопроводах, открытые при промывке контактной массы, открываются задвижки на трубопроводах подачи воды на осветление 3, отведения фильтрованной воды 19, устройство постепенно наполняется очищаемой водой и включается в работу по ее очистке.

Опытная установка состояла из нижнего отделения осветления, загруженного мелкозернистой контактной массой из дробленой, сортированной горелой породы и верхнего отделения фильтрования с крупнозернистым фильтрующим материалом также из горелой породы с поддерживающими щебеночными слоями из этого же материала, опирающихся на промежуточное перфорированное днище. Отделение осветления было снабжено эжектором для промывки контактной массы, а отделение фильтрования - трубчатыми распределительными системами промывной воды и сжатого воздуха, расположенными в нижнем поддерживающем слое над промежуточным перфорированным днищем. Оба отделения имели сборные желоба для сбора и отведения очищенных и промывных вод. Исходная подземная вода, обработанная растворами едкого натра и перманганата калия, подвергалась двухступенчатой очистке на установке путем ее предварительного осветления во взвешенном слое контактной массы и последующего фильтрования в направлении снизу вверх через неподвижный фильтрующий материал. При этом происходило образование и накопление осадка во взвешенном слое контактной массы и в неподвижном фильтрующем материале с ростом потерь напора в них. При достижении предельно допустимой потери напора в слое фильтрующего материала, равной его высоте, установка выключалась на промывку. Производилась трехстадийная водовоздушная промывка фильтрующего материала и эжекторная промывка контактной массы с последующим повторным включением установки в работу.

Потерь песка при промывке контактной массы и фильтрующего материала не наблюдалось. Опытная установка обеспечила удаление большей части солей жесткости, соединений железа и марганца из обрабатываемой подземной воды и достижение нормативных химических показателей качества питьевой воды. Высокий эффект очистки воды достигнут за счет интенсификации ее осветления с применением взвешенной контактной массы и совмещения в одном устройстве двух процессов обработки - осветления и фильтрования. При этом сокращен расход реагентов на 20%.

Таким образом, предлагаемая изобретением конструкция устройства для очистки воды позволяет получить высокий эффект ее осветления во взвешенном слое контактной массы и при фильтровании, проводить эффективную промывку контактной массы и фильтрующего материала, а также снизить расход реагентов. Кроме того, за счет совмещения двухэтапной очистки воды осветлением и фильтрованием в одном сооружении сокращаются объемы зданий осветлителей и фильтров и стоимость их эксплуатации. В целом достигается решение технической задачи изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для очистки воды с повышением эффективности его работы.

Формула изобретения

Устройство для очистки воды, содержащее цилиндрический с коническим днищем корпус, в нижнем отделении осветления загруженный контактной массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, трубопровод тангенциального ввода пульпы, сборный желоб с отводящим трубопроводом промывной воды, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциального ввода пульпы в корпус под диафрагму, отличающееся тем, что корпус имеет верхнее отделение фильтрования, которое загружено неподвижным фильтрующим материалом и снабжено промежуточным перфорированным днищем, трубчатыми распределительными системами промывной воды и сжатого воздуха, трубопроводами подачи промывной воды и сжатого воздуха, верхним сборным желобом с отводящим трубопроводом фильтрованной воды и трубопроводом промывной воды, соединенным с трубопроводом отведения промывной воды нижнего сборного желоба отделения осветления.

РИСУНКИ

Рисунок 1