Способ очистки природных и сточных вод и устройство для его осуществления

Изобретение относится к очистке природных и сточных вод от растворенных и механических примесей. Способ очистки природных и сточных вод заключается в фильтровании загрязненной жидкости через неоднородный дисперсный фильтрующий материал, состоящий из двух или нескольких компонентов, помещенный в знакопостоянное электрическое поле и расположенный над поддерживающим слоем. В фильтрующую загрузку вводят обладающие способностью к электрохимическому растворению металлические электропроводящие включения в виде опилок с гидравлической крупностью, равной гидравлической крупности частиц фильтрующей загрузки. Устройство для осуществления способа включает цилиндрический корпус, содержащий полукольцевые нерастворимые электроды, подсоединенные к источнику постоянного тока, фильтрующую загрузку, размещенную в межэлектродном пространстве над поддерживающим слоем, а также трубопроводы исходной, технической, промывной и очищенной воды. Устройство дополнительно оборудовано эжектором и емкостью для металлических включений, вводимых в фильтрующую загрузку. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс очистки природных и сточных вод от загрязняющих веществ. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод от растворенных и механических примесей.

Известен способ разделения жидких гетерогенных систем, заключающийся в пропускании очищаемой жидкости через емкость, заполненную дисперсным непроводящим материалом, обладающим неоднородной поверхностью с размером частиц от 0,1 до 3,0 мм, который подвергается поляризации электрическим полем.

Известно устройство для осуществления указанного способа, содержащее корпус, в котором установлены два электрода, между которыми размещена насадка, обеспечивающая фильтрацию жидкости и выделение при этом под воздействием электрического поля ионов металлов, обеспечивающих дополнительную обработку воды за счет процессов адсорбции и флокуляции (RU 2077955 С1 6 В03С 5/00).

Недостатком известного способа и конструкции устройства являются:

- отсутствие свободного объема для расширения фильтрующей загрузки при проведении ее промывки обратным током промывной воды;

- коагуляция загрязняющих веществ в толще фильтрующей загрузки с помощью электрического поля вследствие поляризации частиц (поляризационная коагуляция).

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является интенсификация процессов очистки природных и сточных вод от загрязняющих веществ в результате электрохимической деструкции (под влиянием знакопостоянного электрического поля) металлических включений (опилок), находящихся в толще фильтрующей загрузки (электроконтактная коагуляция).

Указанная задача решается тем, что фильтрование загрязненной жидкости осуществляется через неоднородную дисперсную фильтрующую загрузку, находящуюся над поддерживающим слоем и состоящую из двух или нескольких компонентов, помещенную в знакопостоянное электрическое поле. В целях интенсификации процесса очистки природных и сточных вод от загрязняющих веществ, через поддерживающий слой в фильтрующую загрузку вводят металлические включения в виде опилок, имеющих гидравлическую крупность частиц, равную гидравлической крупности частиц фильтрующей загрузки, и обладающих способностью к электрохимическому растворению. Под действием электрического тока на частицах металлических включений (опилок), находящихся в фильтрующей загрузке, происходят процессы окисления-восстановления, сопровождаемые приобретением или потерей электронов, при этом в результате анодного растворения уменьшается масса частиц (металлических опилок) и, как следствие, уменьшается их гидравлическая крупность. Вследствие электрохимического растворения металлических включений (опилок) в растворе образуется гидроксид металла и происходит процесс коагуляции, по существу, аналогичный процессу, протекающему при химической обработке воды солями этого металла. Укрупнение частиц в хлопья происходит на зернах и пористом пространстве фильтрующей загрузки, при этом частицы прилипают к поверхности зерен, образуя отложения, т.е происходит контактная коагуляция загрязнений.

Для реализации способа было создано устройство. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид конструкции устройства для очистки природных и сточных вод, на фиг.2 - сечение А-А по фиг.1.

Позиции на чертеже обозначают:

1 - цилиндрический корпус электролизера

2 - водосборное устройство

3 - шаровой клапан

4 - водосборная воронка

5 - эжектор

6 - емкость для металлических включений (опилок)

7 - фильтрующая загрузка

8 - поддерживающий слой

9 - водораспределительное устройство

10 - полукольцевые нерастворимые электроды

11 - трубопровод подачи исходной воды

12 - трубопровод подачи промывной воды

13 - трубопровод подачи технической воды

14 - трубопровод подачи взмученного раствора

15 - трубопровод сброса промывной воды

16 - трубопровод очищенной воды

17 - трубопровод опорожнения

18÷25 - запорные устройства

Устройство для очистки природных и сточных вод состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого размещают поддерживающий слой 8 и фильтрующую загрузку 7 с металлическими включениями в виде опилок, имеющих гидравлическую крупность частиц, равную гидравлической крупности частиц фильтрующей загрузки 7, полукольцевых нерастворимых электродов 10, подключенных к источнику постоянного тока, водосборной воронки 4 для приема отработанной промывной воды, емкости для металлических включений (опилок) 6 и эжектора 5 для подачи раствора технической воды с металлическими включениями (опилками) на фильтрующую загрузку 7.

Пример работы устройства для очистки природных и сточных вод.

Работа устройства для очистки природных и сточных вод состоит из трех режимов:

1 - режим очистки воды;

2 - режим промывки фильтрующей загрузки 7;

3 - режим пополнения фильтрующей загрузки 7 металлическими включениями (опилками).

В режиме очистки воды запорные устройства 18 и 24 находятся в открытом состоянии, при этом загрязненная жидкость подается по трубопроводу подачи исходной воды 11 на водораспределительное устройство 9, расположенное в толще поддерживающего слоя 8, благодаря которому происходит равномерное распределение очищаемой воды по площади живого сечения устройства очистки природных и сточных вод. Далее, загрязненная жидкость поступает в фильтрующую загрузку 7 с металлическими включениями (опилками), в которой размещают вертикальные полукольцевые нерастворимые электроды 10, подключенные к источнику постоянного тока. Под действием электрического тока на частицах металлических включений (опилок), находящихся в фильтрующей загрузке 7, происходят процессы анодного растворения и катодного восстановления, результатом чего является электроконтактная коагуляция загрязняющих веществ, находящихся в очищаемой жидкости. Далее, фильтрованную воду через водосборное устройство 2 по трубопроводу очищенной воды 16 удаляют за пределы устройства для очистки природных и сточных вод. В процессе электролиза происходит диссоциация воды и образование газообразной фазы, которая концентрируется в верхней части цилиндрического корпуса 1 и автоматически через шаровой клапан 3 выбрасывается в атмосферу. По мере накопления коагулированных загрязнений в толще фильтрующей загрузки 7 увеличиваются потери напора, вследствие чего устройство останавливают на промывку.

В режиме промывки фильтрующей загрузки 7 перекрывают запорные устройства 18 и 24. Полукольцевые нерастворимые электроды 10 отключают от источника постоянного тока, открывают запорное устройство 23 и цилиндрический корпус 1 опорожняют до верхней кромки водосборной воронки 4, затем открывают запорное устройство 19 и по трубопроводу подачи промывной воды 12 промывную воду через водораспределительное устройство 9 и поддерживающий слой 8 подают в фильтрующую загрузку 7, в результате чего фильтрующая загрузка 7 увеличивается в объеме и приобретает псевдоожиженное состояние, плотность фильтрующей загрузки 7 уменьшается, вследствие чего уровень фильтрующей загрузки 7 поднимается несколько выше верхней кромки водосборной воронки 4, избыточная промывная вода с отмытыми загрязнениями и отработанными металлическими включениями (опилками), имеющими гидравлическую крупность меньше минимальной гидравлической крупности частиц фильтрующей загрузки 7, поступает в водосборную воронку 4 и по трубопроводу сброса промывной воды 15 удаляется за пределы устройства очистки природных и сточных вод. После проведения промывки запорные устройства 19 и 23 перекрывают, устройство очистки природных и сточных вод запускают в режим очистки воды.

Периодически, по мере срабатывания металлических включений (опилок), их масса и гидравлическая крупность в толще фильтрующей загрузки снижаются, при этом полукольцевые нерастворимые электроды 10 отключаются от источника постоянного тока, перекрывается запорное устройство 18, в результате чего прекращается подача воды в устройство для очистки природных и сточных вод, цилиндрический корпус 1 опорожняется до верхней кромки водосборной воронки 4, открываются запорные устройства 20, 25 и 22, по трубопроводам подачи технической воды 13 исходная вода подается в емкость для металлических включений (опилок) 6, где происходит образование взмученного водного раствора с металлическими включениями (опилками), и на эжектор 5, с помощью которого взмученный водный раствор с металлическими включениями (опилками) по трубопроводу подачи взмученного раствора 14 сливается на верхний слой фильтрующей загрузки 7, избыточная вода через водосборную воронку 4 по трубопроводу сброса промывной воды 15 удаляется за пределы устройства для очистки природных и сточных вод. Перекрываются запорные устройства 20, 22 и 25, открывается запорное устройство 19 и устройство очистки природных и сточных вод начинает некоторое время работать в режиме промывки фильтрующей загрузки 7, при этом фильтрующая загрузка 7 с металлическими включениями (опилками) приобретает стационарное псевдоожиженное состояние, в результате чего по высоте фильтрующей загрузки 7 происходит концентрация частиц фильтрующей загрузки 7 и металлических включений (опилок) с определенной гидравлической крупностью, причем чем выше уровень относительно верха поддерживающего слоя 8, тем меньше будет гидравлическая крупность частиц. После введения металлических включений (опилок) в фильтрующую загрузку 7 устройство очистки природных и сточных вод выводится в режим очистки воды. Опорожнение емкости для металлических включений (опилок) 6 производят в канализацию или на сооружения повторного использования промывной воды путем открытия запорного устройства 21.

1. Способ очистки природных и сточных вод, включающий фильтрование загрязненной жидкости через неоднородный дисперсный фильтрующий материал, помещенный в знакопостоянное электрическое поле и состоящий из двух или нескольких компонентов, отличающийся тем, что обеспечивают поддерживающий слой для фильтрующей загрузки, в которую вводят обладающие способностью к электрохимическому растворению металлические электропроводящие включения в виде опилок с гидравлической крупностью, равной гидравлической крупности частиц фильтрующей загрузки.

2. Устройство для очистки природных и сточных вод, состоящее из цилиндрического корпуса, содержащего электроды, подсоединенные к источнику постоянного тока, фильтрующей загрузки, размещенной в межэлектродном пространстве, трубопроводов исходной, технической, промывной и очищенной воды, отличающееся тем, что оно снабжено поддерживающим слоем для фильтрующего материала, эжектором и емкостью для металлических включений, вводимых в фильтрующую загрузку, а электроды выполнены полукольцевыми нерастворимыми.