УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЛИВНЕВЫХ И ТАЛЫХ ВОД

Полезная модель относится к области очистки поверхностных ливневых и талых вод от загрязнителей: нефтепродуктов, взвешенных частиц, железа и других тяжелых металлов.
Известна установка для очистки сточных вод, содержащая камеру для улавливания крупных дисперсных примесей, отстойник, фильтр тонкой очистки воды (см. авт. свид. №1834850 кл. С 02 F 1/40, 1993 г.).
Основными недостатками известной установки являются большие габаритные размеры, требующие значительных площадей для ее размещения, а также узкий спектр удаляемых загрязнений и высокая энергоемкость.
Целью данной полезной модели является создание высокоэффективной малогабаритной установки для очистки поверхностных ливневых и талых вод с широким спектром удаляемых загрязнителей из поверхностных стоков и минимальными эксплуатационными и энергетическими затратами.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для очистки поверхностных ливневых и талых вод, содержащее камеру для улавливания крупных дисперсных примесей, фильтр тонкой очистки воды, отличается от известного, принятого за прототип, тем, что оно содержит окослительно-восстановительную камеру, заполненную гранулами пенополистирола, а на конечном этапе для тонкой очистки воды установлены последовательно фильтры-сорбенты, выполненные на основе сорбционно-активного углеродного волокнистого материала, служащие для улавливания растворенных анионов и катионов.
Применение предлагаемой полезной модели позволит получить следующий положительный результат.
Использование окислительно-восстановительного потенциала ливневых вод позволяет:
- поэтапно удалять из очищаемого стока тяжелые металлы, нефтепродукты и другие органические вещества;
- многократно увеличить продолжительность срока службы сорбционных материалов, используемых для очистки воды от нефтепродуктов и других
органических веществ за счет предварительного удаления ионов железа из водной среды на первоначальном этапе очистки. Этим исключается «отравление» сорбционных фильтрационных материалов.
Использование на конечном этапе для тонкой очистки воды последовательно установленных фильтров-сорбентов из сорбционно-активного углеродного волокнистого материала позволяет повысить степень тонкой очистки воды.
Разработанная установка позволит поэтапно очищать поверхностные ливневые и талые воды от присутствия в них загрязнителей.
Устройство состоит из корпуса 1 с набором перегородок 5 различной высоты, образующих между собой шесть камер с подкамерным пространством 9, камера отстоя I, снабженной тонкослойным блоком 4 и лоточным распределительным устройством входящего потока воды 2 и 3; окислительно-восстановительной камеры II, заполненной гранулами пенополистирола 6; камеры III, заполненной пенополистрирольным фильтрующим материалом 7; сорбционной камеры IV с фильтрационной загрузкой из керамзита 10 и нетканого сорбционного материала типа ПНСП 8; камеры тонкой очистки V с сорбционно-фильтрующей загрузкой из углеродных волокнистых материалов типа УВИС-АКА 11; и камеры VI, представляющей собой отводной карман с установленной в ней отводной трубой 12. Стрелками показано направление потока воды.
Устройство работает по самотечному принципу, не требуя дополнительного оборудования и энергозатрат.
В камере I, оборудованной тонкослойным блоком, проходит осаждение и удаление основной массы взвешенных частиц и сорбированных ими нефтепродуктов с гидравлической крупностью более 0,4 мм/сек., что составляет около 90% от их первоначального содержания. Сточная вода поступает через распределительное устройство 2 и распределительный лоток 3 в первую камеру отстоя I и проходит через тонкослойный блок 4, который способствует увеличению гидравлической крупности взвешенных частиц до 0,4 мм/сек.
В окислительно-восстановительной камере II осуществляется направленное использование окислительно-восстановительного потенциала, заложенного в самом химическом составе загрязнителей поверхностных сточных вод, реализация которого приводит к редукцированию эффективного коагулянта из растворимых включений очищаемых стоков. Использование в камере II пенополистирола имеет преимущество перед известными сорбентами в том, что его гранулы не имеют открытых пор, инертны к нефтепродуктам и способны образовывать на своей
поверхности каталитическую подложку из твердых взвесей для окислительно-восстановительных процессов.
За счет присутствия в поверхностном слое кислорода (окислителя) ионы двухвалентного железа, присутствующие в воде, окисляются до трехвалентного железа (коагулянта), гидроксильная форма которого образует мицеллы и их агрегаты, вовлекая в свою сферу взвешенные частицы, нефтепродукты, гидроксилы тяжелых металлов и прочие взвеси с гидравлической крупностью менее 0,4 мм/сек.
-
2
Избыточные гидроксильные ионы (ОН) связывают катионы других тяжелых металлов, находящихся в стоках, в нерастворимые гидроксилы. Скорость каталитического восстановления кислорода О низка из-за его малой растворимости в воде. Скорость восстановления кислорода может заметно повышаться с увеличением поверхности контакто-реагентов и скорости отвода продуктов реакции от активных центров гетерогенного катализа.
Конструктивно камера II изготавливается таким образом, что подача очищаемой воды организуется по восходящему потоку с условием возникновения турбулентного слоя вокруг каждой гранулы пенополистирола. Турбулентный поток активизирует окислительно-восстановительный процесс в зоне контакта и обеспечивает удаление продуктов окисления от активных центров каталитической подложки.
Работа окислительно-восстановительной системы в камере II подтверждена рядом экспериментов.
Результаты экспериментов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Содержание железа, мг/л
Стадии
Эксперимент №
1
2
3
4
Исходные сточные воды
12,5
7,4
7,4
0,99
После отстоя в камере I
11,9
6,7
5,6
0,6
После окисления в камере II
5,57
0,6
0,99
0,09
Камера III содержит пенополистирольный фильтр 7, являющийся саморегенерирующимся, так как в процессе работы происходит расширение зернистого слоя и, накопившиеся агломераты легко вымываются потоком осветляемой воды и оседают в подкамерном пространстве 9 камеры III. В ней происходит фильтрация взвеси продуктов коагуляции и взвешенных частиц, а также процессы уплотнения взвешенных частиц.
Далее очищаемая вода из камеры III поступает в камеру IV на сорбционную очистку, где водный поток проходит через керамзитный сорбционный фильтр 10 и фильтр из нетканого сорбционного материала ПНСП 8. Керамзитный фильтр служит для улавливания наиболее мелких взвешенных частиц и адсорбированных на них нефтепродуктов. Также в нем проходит ускоренное разделение суспензии на фракции «нефть-вода», что необходимо при дальнейшей сорбции нефтепродуктов на нетканом сорбционном материале 8.
2
3
На конечном этапе тонкой очистке в камере V установлен фильтрующий элемент 11 на основе сорбционно-активных углеродных волокнистых материалов УВИС-АКА, который удаляет из воды нефтепродукты азотосодержащие пестициды и другие органические примеси. Сорбционная характеристика фильтрующего элемента: удельная поверхность - до 2000 м/ч, суммарная пористость - 0,3-0,8 см/ч.
При контакте сорбционно-активного углеродного волокнистого материала с водой понижается цветность воды, ее мутность, жесткость, перманганатная окисляемость.
Высокие сорбционные свойства фильтрующего материала и предварительная подготовка воды (удаление железа и тяжелых металлов) позволяют использовать его без регенерации в течение 3-4 лет. Замена активированного угля материалом УВИС-АКА позволяет снизить эксплуатационные затраты в 3 раза.