установка для очистки воды

Формула изобретения

Установка для очистки воды, содержащая наклонный отстойник трубчатого типа с камерой хлопьеобразования, размещенной в нижней его части, фильтр, расположенный в верхней части отстойника, водонапорную башню с промывным баком, подводящие и отводящие трубопроводы, плавающую загрузку, размещенную в камере хлопьеобразования и корпусе фильтра, отношение средних диаметров зерен которой в камере хлопьеобразования и фильтре составляет 24-40, и ввод реагента на подающем трубопроводе, снабженном смесителем, выполненным в виде насадки с соплом и патрубком для инжекции наружного атмосферного воздуха и расположенным в нижней части камеры хлопьеобразования эластичным кольцом с соплами, сообщенным с подающим трубопроводом посредством гибкой трубки, при этом все сопла имеют внутренние криволинейные канавки, отличающаяся тем, что в смесителе в виде насадки предусмотрен пульсатор из изогнутых биметаллических пластин количеством не менее четырех, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, а на конце патрубка для инжекции наружного атмосферного воздуха установлена воронка, огражденная сеткой, с внутренними криволинейными спиралевидными направляющими.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разделению жидких неоднородных систем, а именно к устройствам для очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей, и может быть использовано для очистки питьевой воды в сельских и малых населенных пунктах, а также для очистки промышленных и сточных вод.

Известна установка для очистки воды (см. а.с. 1119987, МКИ С 02 F 1/52, В 01 D 21/16, В 01 D 32/10, Бюл. 39, 1984), содержащая наклонный отстойник трубчатого типа с камерой хлопьеобразования, размещенной в нижней части, фильтр, размещенный в верхней части отстойника, водонапорную башню с промывным баком и трубопроводы для подачи очищаемой и отвода промывной и очищенной воды, плавающую загрузку фильтра и камеры хлопьеобразования, причем соотношение средних диаметров зерен плавающей загрузки камеры хлопьеобразования и фильтра составляет 24...40.

Недостатком данной установки является недостаточное смешение реагентов с очищаемой водой, неинтенсивное хлопьеобразование и отсутствие аэрации для осисления загрязнений.

Известна установка для очистки воды (см. патент РФ 2144414, МПК 7 В 01 D 21/08, 36/04, С 02 F 1/52, Бюл. 2, 2000), содержащая наклонный отстойник трубчатого типа с камерой хлопьеобразования, размещенной в нижней его части, фильтр, расположенный в верхней части отстойника, водонапорную башню с промывным баком, подводящие и отводящие трубопроводы, плавающую загрузку, размещенную в камере хлопьеобразования и корпусе фильтра, отношение средних диаметров зерен которой в камере хлопьеобразования и фильтре составляет 24.. . 40, и ввод реагента на подающем трубопроводе снабжен смесителем, выполненным в виде насадки с соплом и патрубком для инжекции наружного атмосферного воздуха и расположенным в нижней части камеры хлопьеобразования эластичным кольцом с соплом, сообщенным с подающим трубопроводом посредством гибкой трубки, при этом все сопла имеют внутренние криволинейные каналы.

Недостатком данной установки является недостаточное окисление загрязнений из-за невозможности создания глубокоэмульгированной эмульсии воды и воздуха и значительный расход химических реагентов.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности очистки воды при рациональном использовании химических реагентов путем установки в смесителе в виде насадки пульсатора из изогнутых биметаллических пластин количеством не менее четырех, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, а на конце патрубка для инжекции наружного атмосферного воздуха установлена воронка, огражденная сеткой, с внутренними криволинейными спиралевидными направляющими.

Технический результат достигается тем, что установка для очистки воды, содержащая наклонный отстойник трубчатого типа с камерой хлопьеобразования, размещенной в нижней части, фильтр, расположенный в верхней части отстойника, водонапорную башню с промывным баком, подводящие и отводящие трубопроводы, плавающую загрузку, размещенную в камере хлопьеобразования и корпуса фильтра, отношение средних диаметров зерен которой в камере хлопьеобразования и фильтре составляет 24...40, и ввод реагента на подающем трубопроводе снабжен смесителем, выполненным в виде насадки с соплом и патрубком для инжекции наружного атмосферного воздуха и расположенным в нижней части камеры хлопьеобразования эластичным кольцом с соплами, сообщенным с подающим трубопроводом посредством гибкой трубки, при этом все сопла имеют внутренние криволинейные канавки, имеют смеситель в виде насадки, внутри которой предусмотрен пульсатор из изогнутых биметаллических пластин количеством не менее четырех, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, а на конце патрубка для инжекции наружного атмосферного воздуха установлена воронка, огражденная сеткой, с внутренними криволинейными спиралевидными направляющими.

На фиг.1 показана схема установки для очистки воды, на фиг.2 - эластичные кольца с насадками, на фиг.3 - развертка внутренних криволинейных канавок сопел, а на фиг.4 - пульсатор из изогнутых биметаллических пластин.

Установка содержит наклонный отстойник 1 трубчатого типа, в нижней части которого размещена камера хлопьеобразования 2 с плавающей загрузкой 3, пакет трубок 4, размещенный в отстойнике 1, фильтр 5, размещенный в верхней части отстойника 1 и выполненный в виде его отсека с зернистой плавающей загрузкой 6. Камера хлопьеобразования 2 отделена от отстойника 1 перфорированной перегородкой 7, под которой размещена зернистая плавающая загрузка 3. Ось отстойника 1 наклонена к горизонтали под углом 50...70^o. Верхняя часть фильтра 5 соединена трубопроводом 8 с промывным баком 9 подонапорной башни 10, из которого очищенная вода по трубопроводу 11 поступает к потребителю. Нижняя часть камеры хлопьеобразования 2 соединена с трубопроводом 12 для подачи очищаемой воды и трубопроводом 13 для отвода промывной воды. На подающем трубопроводе 12 предусмотрен смеситель 14 в виде насадки с соплом 15, в верхней части камеры хлопьеобразования 2 находится эластичное кольцо 16 с соплами 17. Сопла 15 и 17 имеют внутренние криволинейные канавки 18, а смеситель - патрубок 19 для инжекции наружного атмосферного воздуха. Подающий трубопровод 12 переходит в гибкую трубу 20 и соединен с эластичным кольцом 16 при помощи патрубков 21. В смесителе 14 в виде насадки предусмотрен пульсатор 22 из изогнутых биметаллических пластин количеством не менее четырех 23, 24, 25 и 26, посаженных на ось 27, противоположные торцы которых образуют угол 90^o, а на конце патрубка 19 для инжекции наружного атмосферного воздуха установлена воронка 28, огражденная сеткой 29, с внутренними криволинейными спиралевидными направляющими 30.

Установка для очистки воды работает следующим образом.

Очищаемая вода смешивается с химическими реагентами в смесителе 14 за счет внутренних криволинейных канавок 18, размещенных в сопле 15. При этом интенсивность смешивания усиливается действием пульсатора 22 из изогнутых биметаллических пластин количеством не менее четырех 23, 24, 25 и 26, посаженных на ось 27, пульсирующих за счет разницы температур довольно теплых растворов химических реагентов и холодной очищаемой воды, поступающей из источника. Кроме того, пульсатор 22 обеспечивает прерывистую дозированную подачу химических реагентов, при котором эффект коагуляции частиц загрязнений возрастает, а их расход становится оптимальным за счет снижения остаточных доз. Очищаемая вода обогащается также атмосферным воздухом, поступающим через патрубок 19 для инжекции наружного атмосферного воздуха, на конце которого установлена воронка, огражденная сеткой 29, с внутренними криволинейными спиралевидными направляющими 30, в которых поток воздуха закручивается, приобретая вихревое движение, и в потоке очищаемой воды образуется глубокодиспергированная эмульсия, способствующая интенсивному окислению загрязнений, особенно органического происхождения. Сетка 29 выполняет функцию задержания загрязнений в воздухе и способствует начальному завихрению потока его. Далее очищаемая вода, продолжая перемешиваться за счет завихрения потоков в трубопроводе 12, по нему под напором подается по гибкой трубе 20, патрубкам 21 в эластичное кольцо 16 и через сопла 17, закручиваясь во внутренних криволинейных канавках 18, поступает в камеру хлопьеобразования 2. В ней очищаемая вода приобретает волновое движение за счет закрутки, благодаря контактной среде из плавающей загрузки 3 и аэрации засасываемого смесителем 14 наружного атмосферного воздуха происходит флокуляция и образование агрегативно устойчивой хлопьевидной взвеси.

Затем очищаемая вода поступает в наклонный отстойник 1 трубчатого типа, в котором происходит предварительное ее осветление от крупной взвеси, после чего она проходит через зернистую плавающую загрузку 6 (например, пенопористол) фильтра 5, в котором осуществляется окончательная очистка воды и происходит ее обеззараживание (не показано). Безупречная по своим качествам вода по трубопроводу 8 поступает в бак 9 водонапорной башни 10, где происходит необходимый контакт с обеззараживающим агентом, и по трубопроводу 11 подается потребителю. В процессе очистки воды задвижка на трубопроводе 13 закрыта.

Для удаления загрязнений, накопившихся в отстойнике 1 и загрузке 6 фильтра 5, то есть для их регенерации, открывают задвижку на трубопроводе 13. При этом вода из бака 9 поступает по трубопроводу 8 в фильтр 5. Движущаяся вниз вода расширяет загрузку 6 и зерна ее опускаются в пакет трубок 4. При этом происходит интенсивное трение отдельных зерен плавающей загрузки 6 о стенки пакета трубок 4, в результате чего осуществляется интенсивный отрыв загрязнений как от стенок пакета трубок 4, так и от поверхности зерен плавающей загрузки 6. Промывная вода с отмытыми загрязнениями поступает в камеру хлопьеобразования 2, где контактирует с плавающей загрузкой 3, которая под действием нисходящего потока воды находится в расширенном состоянии. При этом плавающая загрузка 3 получает "зарядку" от остаточных доз химических реагентов, необходимую для очистки воды при повторении цикла, и освобождается от возможных анаэробных образований. При промывке установки эластичное кольцо 16, сопла 17 с внутренними криволинейными канавками 18 выполняют функцию дренажа, обеспечивая равномерный сбор промывной воды и ее отвод через патрубки 21 и гибкую трубу 20, и отводится по трубопроводу 13.

После окончания промывки установки закрывается задвижка 13 и очищаемая вода по трубопроводу 12 поступает на очистку в установку. При этом плавающая загрузка 3 камеры хлопьеобразования 2 и плавающая загрузка 6 фильтра 5 всплывают и установка будет работать в рабочем режиме очистки воды до следующей регенерации.

Предлагаемая установка наиболее эффективно работает при обезжелезивании, когда поступающий наружный атмосферный воздух создает аэрацию и превращает оксид железа в гидрооксид и образуется осадок. Установка позволяет применять реагентно-аэрационный способ обезжелезивания подземных вод, которые особенно трудно поддаются обезжелезиванию.

Наличие пульсатора из изогнутых биметаллических пластин, смесителя в виде насадки с соплом с внутренними криволинейными канавками, воронки на конце патрубка для инжекции наружного атмосферного воздуха с внутренними криволинейными спиралевидными направляющими и сопел в камере хлопьеобразования обеспечивают интенсивное перемешивание химических реагентов и воздуха до образования глубокодиспергированной эмульсии, обеспечивают также прерывистую подачу реагентов, интенсифицирующую процесс коагуляции. Все это в совокупности позволяет равномерно во всем объеме воды созревать хлопьям в камере хлопьеобразования в виде агрегативно устойчивой взвеси, повышает эффективность очистки воды при рациональном использовании химических реагентов.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в полном и интенсивном смешивании реагентов и воздуха до образования глубокодиспергированной эмульсии в обрабатываемой воде за счет использования эффекта закрутки и пульсации криволинейных канавок, спиралевидных направляющих и пульсатора из изогнутых биметаллических пластин и применения в качестве дренажа для равномерного распределения и сбора промывной воды при помощи эластичного кольца с соплами за счет образования закрутки потока и волн с использованием гидродинамических, центробежных и вибрационных сил без привлечения дополнительных энергозатрат извне.