установка для забора и очистки воды из поверхностных водоисточников

Формула изобретения

Установка для забора и очистки воды из поверхностных водоисточников, включающая фильтрующий водоприемник в виде корпуса с плавающей загрузкой и дренажной системой с самотечной трубой, отводящей очищенную воду, и насос с напорным трубопроводом, к которому подсоединен эжектор, отличающаяся тем, что корпус фильтрующего водоприемника, закрытый сверху и имеющий в нижней части боковую перфорированную поверхность, размещен внутри открытого сверху короба, в котором над фильтрующим водоприемником расположена флотационная зона, оборудованная перфорированной трубчатой системой для распределения воздуха, которая соединена посредством напорного трубопровода с напорным бачком, эжектором и патрубком напорного трубопровода насоса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к водоснабжению и предназначено для забора воды из поверхностных источников и безреагентной очистки ее непосредственно в этих источниках.

Известны водозаборно-очистные устройства, основным очистительным элементом которых является фильтрующий водоприемник, в этих устройствах обеспечивается осветление (уменьшение содержания твердых частиц взвеси) воды до определенной степени. Однако эти сооружения не обеспечивают снижение цветности воды, удаление нефтепродуктов, масел и других эмульгированных жидких веществ, не препятствуют проникновению в системы водоснабжения мальков рыб и планктона [1]

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для забора воды из поверхностных источников, содержащее фильтрующий водоприемник в виде корпуса с плавающей загрузкой и дренажной системой, соединенной самотечной трубой с насосом, расположенным в береговом сооружении, а к напорному трубопроводу насоса подсоединена труба уменьшенного диаметра с эжектором [2] Устройство способно осветлять воду, однако не обеспечивает снижение цветности воды, удаление нефтепродуктов, масел и других эмульгированных жидких веществ, не препятствует возможному проникновению в систему водоснабжения мальков рыб и планктона.

Целью изобретения является улучшение качества добываемой из источника воды и предотвращение попадания в систему водоснабжения мальков рыб и планктона.

Указанная цель достигается тем, что фильтрующий водоприемник с плавающей загрузкой, представляющий собой закрытый сверху корпус с надфильтровым пространством и подфильтровым пространством, закрытым сеткой, располагается внутри открытого сверху корпуса, в котором непосредственно над фильтрующим водоприемником располагается флотационная зона, в нижней части которой располагается перфорированная трубчатая система, которая соединена через напорный бачок с эжектором и трубой уменьшенного диаметра, а между открытым сверху корпусом фильтрующим водоприемником предусмотрен зазор, кроме того, напорный патрубок насоса дополнительно соединен с промывной трубой, на которой имеется задвижка.

Расположение закрытого сверху фильтрующего водоприемника в нижней части открытого сверху корпуса и наличие зазора между этими корпусами позволяют обеспечить движение воды сначала через флотационную зону, а затем через фильтрующий слой. Расположение в нижней части флотационной зоны перфорированной трубчатой системы, соединенной с напорным бачком и эжектором, расположенным на трубе уменьшенного диаметра, подсоединенной к напорному трубопроводу насоса, позволяет обеспечить во флотационной зоне процесс напорной флотации, при которой непосредственно в водоисточнике производится осветление и обесцвечивание воды, удаление из нее нефтепродуктов, масел и других загрязняющих веществ. Кроме того, образующееся в процессе напорной флотации большое количество мелких пузырьков воздуха, поднимающихся вертикально вверх, "отпугивает" мальков рыб и препятствует попаданию в водоприемник планктона. Подсоединение к напорному патрубку насоса промывной трубы с задвижкой позволяет обеспечивать периодические промывки фильтрующего водоприемника. При промывках обеспечивается "отгон" от водозаборно-очистного устройства пены, которая может застаиваться в малоподвижных зонах водоема. Таким образом, устройство позволяет обеспечить непосредственно в водоисточнике двухступенчатую безреагентную очистку воды.

На чертеже схематично изображена установка для забора и очистки воды.

Устройство содержит открытый сверху короб 1, который устанавливают на дно водоисточника. Верхняя часть короба 1 представляет собой флотационную зону 2. Внутри короба 1 под флотационной зоной располагается закрытый сверху корпус 3. В корпусе располагается слой легкой зернистой фильтрующей загрузки 4 (например, из вспененного полистирола). Сверху фильтрующий слой ограничен сеткой 5 (или придерживающим слоем). Между нижней кромкой слоя 4 и дном 6 предусматривается промывное пространство 7, высота которого рекомендуется не менее 30% от толщины фильтрующего слоя. Это пространство ограждается сеткой 8, предотвращающей вынос фильтрующей загрузки во время промывки из корпуса 3. В пространстве между сеткой 5 и верхней крышкой корпуса 3 располагается дренажная система 9, соединенная с самотечной трубой 10, на которой имеется задвижка 11. Непосредственно над корпусом 3 внутри короба 1 располагается перфорированная трубчатая система 12, соединенная трубой 13 с напорным бачком 14. Установка также включает береговой колодец, состоящий из камеры переключений 15 и водоприемной камеры 16, в которой располагается приемный клапан 17 насоса 18. К напорному патрубку насоса 18 подсоединен напорный трубопровод 19 с задвижкой 20 и промывная труба 21 с задвижкой 22, которая в свою очередь подсоединена к самотечной трубе 10. К напорному трубопроводу 19 подсоединена труба уменьшенного диаметра 23 с задвижкой 24 и эжектором 25. Эта труба подсоединена также к напорному бачку 14. Диаметр трубы 23 должен так соотноситься к диаметру напорного трубопровода 19, чтобы по трубе 23 пропускалось 10-15% от общего объема воды, направляемой в трубопровод 19. Это необходимо для обеспечения нормального режима напорной флотации. Напорный бачок 14 должен рассчитываться на время пребывания воды, транспортируемой по трубе 23, примерно в течение двух минут под давлением 0,6-0,8 МПа.

Установка работает следующим образом.

При режиме очистки воды закрыта задвижка 22 и открыты задвижки 11, 20 и 24. При работающем насосе 18 создается перепад уровней между уровнем воды в водоисточнике УВ и уровнем воды в водоприемной камере А. Благодаря этому, вода из источника поступает сначала во флотационную зону 2 короба 1, где путем напорной флотации обеспечивается снижение ее цветности, удаление масел, нефтепродуктов, планктона, части твердой взвеси и других плавающих веществ. Пройдя флотационную очистку, исходная вода через зазор между коробом 1 и корпусом 3, а затем через сетку 8 поступает в нижнюю часть корпуса 3, движется снизу вверх через слой фильтрующей загрузки 4, где задерживаются не удаленные флотацией частицы взвеси, собирается дренажной системой 9 и по самотечной трубе 10 поступает в водоприемную камеру 16 берегового колодца. Из камеры 16 через приемный клапан 17 вода забирается насосом 18 и по напорному трубопроводу 19 подается в систему водоснабжения. При этом часть воды (10-15% от общего расхода), подаваемой насосом 18, поступает по трубе 23 через эжектор 25 в напорный бачок 14, откуда по трубе 13 направляется в перфорированную систему 12. Эжектор 25 обеспечивает насыщение воды атмосферным воздухом, а напорный бачок 14 растворение под давлением этого воздуха в воде. При выходе водо-воздушной смеси из перфорированной системы 12 образуется большое количество мелких пузырьков воздуха и таким образом в зоне 2 обеспечивается режим напорной флотации. Пузырьки воздуха с удаляемыми из воды загрязнениями являются "отпугивающим" фактором для рыб разных размеров, включая мальков. Образовавшаяся пена уносится течением воды водоисточника или разбивается ветром. Таким образом, отпадает необходимость в системе по сбросу, удалению и утилизации пены. Это уменьшает эксплуатационные затраты на процесс флотации.

Размеры зазора между коробом 1 и корпусом 3 необходимо принимать из условия, чтобы скорость движения воды сверху вниз в зазоре была меньше скорости движения пузырьков воздуха в зоне 2. Это предотвратит попадание воздуха в корпус 3.

Короб 1 и корпус 3 могут иметь круглую, квадратную или другую форму в плане.

Для промывки фильтрующего слоя 4 необходимо закрыть задвижки 11 и 24 и открыть задвижку 22. Кроме того, при необходимости следует закрыть (или прикрыть) задвижку 20. Промывной поток воды по трубе 21 направляется в надфильтровое пространство корпуса 3, движется сверху вниз через слой фильтрующей загрузки 4, расширяя этот слой и вынося из него загрязнения. Затем поток промывной воды выходит из корпуса 3 через сетку 8, движется вверх сначала по зазору между корпусом 3 и коробом 1, а затем по зоне 2 удаляется из установки.

По сравнению с прототипом установка по изобретению при примерно одинаковой производительности обладает следующими преимуществами:

1. Улучшается качество подаваемой в систему водоснабжения воды по показателям мутности, цветности, содержанию нефтепродуктов, масел и других эмульгированных жидких веществ, а также планктона. Это в свою очередь снижает нагрузку на водоочистные сооружения, а в некоторых случаях позволяет отказаться от устройства этих сооружений.

2. Повышается надежность очистки воды в водозаборе, так как в данном случае обеспечивается двухступенчатая очистка.

3. Обеспечивается рыбозащита в водозаборном сооружении.

4. Отпадает необходимость в устройстве системы по сбору, удалению и утилизации пены.

Все перечисленные преимущества дают экономический эффект.

Изобретение можно использовать для добывания воды из поверхностных водных источников для питьевого и технического водоснабжения всех отраслей народного хозяйства. Установки небольшой производительности могут быть заводского серийного изготовления и использоваться также для временных водопроводов, для полевого и военного водоснабжения.