Аэратор-окислитель для очистки воды

 

Изобретение относится к технике безреагентной очистки природных и сточных вод. Аэратор-окислитель для очистки воды, содержащий корпус, в верхней части которого размещена насадка аэратора, эжектор, установленный на крышке корпуса и оснащенный подводящими трубопроводами исходной воды и эжектируемого воздуха, электродную систему озонатора, расположенную в нижней части корпуса, подводящий трубопровод воздуха от вентилятора, отводящий трубопровод воздуха, отводящий трубопровод очищенной воды, оборудован трубчатой воздушной распределительной системой с подводящим трубопроводом сжатого воздуха для гидропневматической промывки насадки аэратора, расположенной в нижней части насадки над электродной системой озонатора, сбросным трубопроводом промывной воды, присоединенным к корпусу над его дном, а эжектор имеет подводящий трубопровод раствора реагента для химической очистки насадки аэратора. Предлагаемая конструкция позволяет предотвратить накопление химических отложений, биологических обрастаний в насадке аэратора, связанное с ним ухудшение качества обрабатываемой воды и повысить эффективность работы аэратора-окислителя. 1 ил.

Изобретение относится к технике безреагентной очистки природных и сточных вод.

Известно устройство для очистки воды (патент РФ № 2136600, кл. С 02 F 1/46, 7/00, опубл. 10.09.99, БИ № 25). Устройство содержит корпус, в верхней части которого размещена насадка аэратора, эжектор, установленный на крышке корпуса и оснащенный подводящими трубопроводами исходной воды и эжектируемого воздуха, электродную систему озонатора, расположенную в нижней части корпуса, подводящий трубопровод воздуха от вентилятора, отводящий трубопровод воздуха, отводящий трубопровод очищенной воды. По своей конструкции и решаемым техническим задачам оно является наиболее близким к предлагаемой конструкции аэратора-окислителя для очистки воды и выбрано в качестве прототипа.

Недостатком конструкции существующего устройства является накопление в насадке аэратора химических отложений и биологических обрастаний, ухудшающее качество обрабатываемой воды.

Технической задачей, решаемой изобретением, является предотвращение накопления химических отложений, биологических обрастаний в насадке аэратора и повышение качества обрабатываемой воды.

Для решения поставленной технической задачи аэратор-окислитель для очистки воды предлагаемой конструкции содержит корпус, в верхней части которого размещена насадка аэратора, эжектор, установленный на крышке корпуса и оснащенный подводящими трубопроводами исходной воды и эжектируемого воздуха, электродную систему озонатора, расположенную в нижней части корпуса, подводящий трубопровод воздуха от вентилятора, отводящий трубопровод воздуха, отводящий трубопровод очищенной воды и отличается тем, что оборудован трубчатой воздушной распределительной системой с подводящим трубопроводом сжатого воздуха для гидропневматической промывки насадки аэратора, расположенной в нижней части насадки над электродной системой озонатора, сбросным трубопроводом промывной воды, присоединенным к корпусу над его дном; а эжектор имеет подводящий трубопровод раствора реагента для химической очистки насадки аэратора.

На чертеже приведена схема аэратора-окислителя для очистки воды.

Реактор-окислитель состоит из корпуса 1, в верхней части которого размещена насадка аэратора 2, эжектора 3, установленного на крышке корпуса и оснащенного подводящими трубопроводами исходной воды 4 и эжектируемого воздуха 5, электродной системы озонатора 6, расположенной в нижней части корпуса, подводящего трубопровода воздуха от вентилятора 7, отводящего трубопровода воздуха 8, отводящего трубопровода очищенной воды 9, гидравлического затвора 10 над дном корпуса перед отводящим трубопроводом очищенной воды, трубчатой воздушной распределительной системой 11 с подводящим трубопроводом сжатого воздуха 12 для гидропневматической промывки насадки аэратора, расположенной в нижней части насадки над электродной системой озонатора, сбросного трубопровода промывной воды 13, присоединенного к корпусу над его дном, подводящего трубопровода раствора реагента 14 к эжектору для химической очистки насадки аэратора.

Аэратор-окислитель для очистки воды работает следующим образом. Исходная вода по трубопроводу 4 подается в эжектор 3, смешивается с эжектируемым воздухом, поступающим по трубопроводу 5, и распыляется над поверхностью насадки 2. При этом за счет разности парциальных давлений газов в атмосферном воздухе и в воде происходит отдувка из воды части растворенной углекислоты, метана, сероводорода и ее насыщение кислородом воздуха. Вода по поверхности элементов насадки тонкой пленкой стекает вниз, выходит из насадки, изливается в виде капельно-струйного потока на поверхность обработанной воды в нижней части корпуса 1 и выводится через гидравлический затвор 10 по трубопроводу 9 из аэратора-окислителя. Одновременно от вентилятора по подводящему трубопроводу 7 в низ корпуса вводится воздух, а к электродной системе озонатора 6 подается питание от генератора высоковольтных импульсов, и в зоне расположения ее электродов производится квазиобъемная электроразрядная обработка образовавшейся двухфазной водовоздушной среды. В зоне разрядов на поверхности капель и струй образуется озон, УФ-излучение, атомарный кислород и целый ряд активных частиц (радикал ОН^-, атомарный кислород и др.), обладающих высокой окисляющей способностью. Образующаяся при смешении с воздухом озоновоздушная смесь непрерывно вытесняется вводимым воздухом и хаотично движется снизу вверх через насадку, омывая противоточно стекающую вниз в виде пленки воду. Утечка воздуха и озоновоздушной смеси вместе с обработанной водой предотвращается выпуском воды через гидравлический затвор. При этом создаются большая поверхность и продолжительное время контакта жидкой и газообразной фаз, достаточные для удаления из воды углекислоты, метана, сероводорода, насыщения ее кислородом и полного окисления примесей в воде озоновоздушной смесью.

В процессе достаточно продолжительной эксплуатации аэратора-окислителя происходит накопление в насадке аэратора образующихся карбонатных и железосодержащих химических отложений, продуктов окисления, а при отсутствии или недостаточно эффективной электроразрядной обработке - и биологических обрастаний. Для предотвращения накопления отложений, биологических обрастаний и связанного с ними ухудшения качества обрабатываемой воды производится периодическая гидропневматическая промывка и химическая очистка насадки аэратора-окислителя в следующей последовательности. Аэратор-окислитель выключается на промывку и опорожняется до низа насадки аэратора 2. Перекрываются задвижки на всех трубопроводах. Открывается задвижка на подводящем трубопроводе исходной воды 4 и регулируется на медленное наполнение корпуса 1 водой (со скоростью 5 м/ч). Одновременно в корпус по подводящему трубопроводу 12 через трубчатую распределительную систему 11 подается сжатый воздух от компрессора. Количество подаваемого воздуха шестикратно превышает количество подаваемой воды. При этом на границе раздела фаз "вода-воздух" разрушаются пузырьки воздуха, вызывая гидравлические удары на поверхностях элементов насадки, очищая их от химических отложений и биологических обрастаний. При достижении поверхностью воды верха насадки закрываются задвижки на подводящих трубопроводах исходной воды и сжатого воздуха и прекращается их подача. Открывается задвижка на сбросном трубопроводе промывной воды 13, и промывная вода с отделившимися от насадки аэратора загрязнениями полностью выводится наружу для очистки и повторного использования. Затем открываются задвижки на подводящих трубопроводах исходной воды 4 и раствора реагента для химической очистки насадки аэратора 14, корпус наполняется смесью воды и раствора реагента до верха насадки аэратора. В качестве реагентов используют химические вещества, растворяющие карбонатные и железосодержащие отложения на элементах насадки и обеззараживающие их (растворы хлора, ингибированной соляной кислоты и т.д.). После заполнения насадки аэратора смесью воды и реагента их подача прекращается, и насадка выдерживается с раствором химического реагента в течение нескольких часов. По окончании очистки и обеззараживания отработанный раствор реагента отводится по сбросному трубопроводу промывной воды 13. Аэратор-окислитель включается для обработки исходной воды в рабочем режиме, но без электроразрядной обработки и со сбросом первых порций обработанной воды также по трубопроводу 13. При этом ополаскиваются уже очищенные элементы насадки от химических веществ и осадков. Затем перекрывается задвижка на сбросном трубопроводе промывной воды, открываются задвижки на отводящем трубопроводе обработанной воды 9, подводящем трубопроводе воздуха от вентилятора, подается питание на электродную систему озонатора, и цикл обработки воды продолжается.

Опытный аэратор-окислитель конструкции прототипа исследовался в производственных условиях станции водоподготовки подземной воды для питьевого водоснабжения (Сколубович Ю.Л., Войтов Е.Л. Исследования по подготовке питьевой воды из подземного источника с повышенным содержанием солей жесткости // Изв. вузов. Строительство и архитектура. - 2002. - № 1-2. - С.83-88). Исходная подземная вода подавалась в верхнюю часть корпуса аэратора-окислителя через разбрызгивающее устройство на насадку из ленточного полиэтилена и деревянных решеток. От вентилятора под насадку аэратора противотоком подавался воздух. Вода, выходящая из насадки, подвергалась электроразрядной обработке, и изливалась в сборный бак обработанной воды. При длительной эксплуатации аэратора-окислителя конструкции прототипа наблюдалось накопление в насадке аэратора химических отложений и биологических обрастаний. Указанные недостатки аэратора-окислителя конструкции прототипа были устранены в аэраторе-окислителе предлагаемой конструкции, исследования которого также проведены в аналогичных условиях. Опытный аэратор-окислитель предлагаемой конструкции был оборудован трубчатой воздушной распределительной системой с подводящим трубопроводом сжатого воздуха от компрессора, а его эжектор был оснащен подводящим трубопроводом раствора реагента (5%-й ингибированный раствор соляной кислоты), что позволяло производить периодическую (3 раза в месяц) профилактическую промывку, очистку и обеззараживание насадки аэратора, предотвращало накопление химических отложений и биологических обрастаний в ней и также способствовало повышению качества обрабатываемой подземной воды.

Таким образом, в предлагаемой конструкции аэратора-окислителя решена поставленная техническая задача - предотвращение накопления химических отложений, биологических обрастаний в насадке аэратора, связанного с ним ухудшения качества обрабатываемой воды и повышение эффективности работы аэратора-окислителя.

Формула изобретения

Аэратор-окислитель для очистки воды, содержащий корпус, в верхней части которого размещена насадка аэратора, эжектор, установленный на крышке корпуса и оснащенный подводящими трубопроводами исходной воды и эжектируемого воздуха, электродную систему озонатора, расположенную в нижней части корпуса, подводящий трубопровод воздуха от вентилятора, отводящий трубопровод воздуха, отводящий трубопровод очищенной воды, отличающийся тем, что оборудован трубчатой воздушной распределительной системой с подводящим трубопроводом сжатого воздуха для гидропневматической промывки насадки аэратора, расположенной в нижней части насадки над электродной системой озонатора, сбросным трубопроводом промывной воды, присоединенным к корпусу над его дном, а эжектор имеет подводящий трубопровод раствора реагента для химической очистки насадки аэратора.

РИСУНКИРисунок 1