УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к области реагентной очистки природных и сточных вод.
Известен аналог устройства для очистки воды (патент РФ №2307075, кл. C02F 1/52: опубл. 10.05.2007, БИ №27). Устройство содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, загруженный контактной взвешиваемой массой, трубопровод подачи воды на осветление, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциальной подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, сборный желоб с отводящими трубопроводами осветленной и промывной вод, конический тонкослойный модуль, полупогружной цилиндр, воздушный эжектор тангенциального ввода пульпы в полупогружной цилиндр, воздухоотделитель, в средней части к которому присоединен трубопровод подачи воды на осветление, а в нижней части - опускная распределительная труба, причем конусные кольца тонкослойного модуля выполнены с убывающими к центру диаметрами и расположены на одном уровне, полупогружной цилиндр расположен внутри тонкослойного модуля снаружи опускной распределительной трубы, а эжектор подачи пульпы соединен с нижней частью корпуса устройства через трубопровод.
Недостатками конструкции существующего устройства являются сложность реализации напорного фильтрования при распределении и отборе воды через сборный желоб, большой расход чистой воды на промывку контактной массы, неравномерность распределения воды по всей площади фильтра за счет конструкции опускной распределительной трубы.
Известно устройство для очистки воды (патент РФ №2183590, кл. C02F 1/52//C02F 103: опубл. 20.06.2002, БИ №17 - прототип). Устройство содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, загруженный контактной взвешиваемой массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциальной подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, сборный желоб с отводящими трубопроводами осветленной и промывной вод, корпус имеет в верхней части над диафрагмой конический тонкослойный модуль, присоединенный к полупогружному цилиндру, воздушный эжектор тангенциального ввода пульпы в полупогружной цилиндр ниже уровня воды под углом к ее поверхности, соединенный с трубопроводом тангенциальной подачи пульпы, в нижней части - кольцевую щелевую трубчатую распределительную систему осветляемой воды, соединенную с трубопроводом подачи воды на осветление.
Недостатками конструкции существующего устройства являются сложность реализации напорного фильтрования при распределении и отборе воды через сборный желоб, большой расход чистой воды на промывку контактной массы, снижение использования объема контактной массы при очистке воды в конусной части устройства.
Технической задачей, заявляемой полезной модели является реализация напорного режима работы, снижение расхода чистой воды для промывки контактной массы и увеличение производительности устройства для очистки воды, за счет более полного использования контактной массы в конусной части устройства.
Поставленная задача решается тем, что устройство для очистки воды, содержащее цилиндрический с коническим днищем корпус, загруженный контактной взвешиваемой массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, эжектор для подачи контактной массы через трубопровод подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, трубопровод с затвором для соединения нижней части корпуса устройства с эжектором подачи пульпы, согласно полезной модели оборудовано кольцевыми трубопроводами периферийного сбора-отвода осветленной и промывной вод в верхней части корпуса, распределительной системой, состоящей из нескольких щелевых кольцевых трубопроводов, которые расположены на разных уровнях в конической части корпуса и оборудованы задвижками для регулирования расхода воды по кольцевому трубопроводу. Периферийный сбор-отвод осветленной и промывной вод позволяет реализовать напорный режим работы устройства, а внедрение распределительной системы, состоящей из нескольких щелевых кольцевых трубопроводов, позволяет использовать для очистки воды весь объем контактной массы, включая объем находящийся в конической части устройства, вследствие чего возможно увеличение продолжительности межрегенерационного периода работы устройства. Кроме того, данная конструкция устройства для очистки воды позволяет снизить расход чистой воды для промывки контактной массы за счет использования в качестве промывной воды исходной неочищенной воды при эжекционной промывке, за счет чего вымывается основная масса загрязнений из контактной массы, поэтому на завершающем этапе промывки требуется меньший объем чистой промывной воды, подаваемой через кольцевую распределительную систему.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства для очистки воды. На фиг. 2 - разрез по А-А, на фиг. 3 - разрез по Б-Б.
Устройство для очистки воды включает в себя цилиндрический корпус 1 с коническим днищем, контактную взвешиваемую массу 2, трубопровод подачи воды на осветление 3, трубопровод подачи промывной воды 4, распределительную систему 5, состоящую из нескольких щелевых кольцевых трубопроводов, задвижки 6 для регулирования расхода воды по трубопроводам кольцевой распределительной системы, трубопровод отвода осветленной воды 7, трубопровод отвода промывных вод 8, кольцевые трубопроводы периферийного сбора-отвода осветленной и промывной вод 9, трубопровод подачи промывной воды 10 к эжектору подачи пульпы 11, трубопровод подачи пульпы в верхнюю часть корпуса 12, трубопровод 13 выпуска контактной взвешиваемой массы из устройства, трубопровод 14, соединяющий эжектор с нижней частью устройства, затвор 15 для регулирования подачи контактной массы в эжектор.
Устройство для очистки воды работает следующим образом. По трубопроводу подачи воды на осветление 3 исходная вода, обработанная реагентами, подается в кольцевую распределительную систему 5, равномерно распределяется по площади зоны осветления устройства при регулировании расхода воды по каждому щелевому кольцевому трубопроводу распределительной системы 5 за счет задвижек 6. Далее очищаемая вода проходит снизу вверх через слой контактной массы 2 со скоростью, обеспечивающей ее взвешивание. В качестве контактной массы используется кварцевый песок или любой другой мелкозернистый материал, удовлетворяющий требованиям по механической прочности и химической стойкости. За счет повышения объемной концентрации твердой фазы во взвешенном слое происходит адсорбция загрязнений в воде зернами взвешенной контактной массы и образование в слое осадка, который сам является сорбентом для примесей воды. В результате достигается высокий эффект очистки воды, снижение расхода реагентов, повышается производительность устройства. Осветленная вода собирается кольцевыми трубопроводами периферийного сбора осветленной и промывной вод 9 и отводится трубопроводом 7 из устройства. По истечении времени защитного действия взвешенной контактной массы и ухудшении качества осветляемой воды производится промывка контактной массы в следующей последовательности. Закрываются задвижки на трубопроводе подачи воды на осветление 3 и на трубопроводе отведения осветленной воды 7. Задвижка на трубопроводе отведения промывной воды 8 открывается. Открываются затвор 15 на трубопроводе 14, соединяющем эжектор подачи пульпы 11 с нижней частью корпуса устройства и задвижка на трубопроводе 10 подачи к эжектору промывной воды. Подается промывная вода в эжектор 11. В качестве промывной воды может использоваться как чистая, так и исходная вода, подаваемая на очистку. Загрязненная контактная взвешиваемая масса в виде пульпы по трубопроводу 14 из нижней части корпуса устройства подсасывается в эжектор подачи пульпы 11, транспортируется в верхнюю часть корпуса устройства по трубопроводу 12. Поступление контактной массы в эжектор 11 регулируется с помощью затвора 15. При транспортировке пульпы возникает значительное трение частиц контактной массы друг о друга, что позволяет эффективно удалять отложения осадка с контактной массы. Промытые зерна контактной массы осаждаются в слой контактной массы, а осадок собирается кольцевыми трубопроводами периферийного сбора осветленной и промывной вод 9 и отводится трубопроводом промывных вод 8. После промывки перекрываются задвижка на трубопроводе 10 и затвор 15. При этом прекращается подача промывной воды в эжектор подачи пульпы 11. Затем открывается задвижка 4 на трубопроводе подачи промывной воды в устройство для очистки воды и чистой водой производится завершающая промывка контактной взвешиваемой массы, при этом отвод промывной воды производится также, как и при первой промывке. После промывки перекрываются задвижки на трубопроводах 4, 8 и открываются на трубопроводах 3, 7, после чего устройство для очистки воды вновь продолжает очищать воду. Контактная взвешиваемая масса используется в процессе очистки воды многократно. При необходимости замены контактной взвешиваемой массы или опорожнении устройства для очистки воды пульпа выпускается из него по трубопроводу 13.
Опытная установка включала в себя устройство для очистки воды, конструктивно соответствующее вышеприведенному чертежу. Устройство для очистки воды было загружено мелким песком из дробленой горелой породы. Вода, замутненная порошкообразным активированным углем с размером частиц до 10 мкм., подавалась в устройство для очистки воды и при восходящем движении взвешивала слой контактной массы. При движении снизу вверх вода осветлялась во взвешенном слое контактной массы. При этом в слое контактной массы происходило удаление из воды основной доли частиц угля до норм по использованию воды на производственные нужды.
2
Применение заявляемого устройства для очистки воды позволило увеличить продолжительность межрегенерационного периода работы фильтровального аппарата. По окончании 16-и часового фильтроцикла контактная масса подвергалась эжекционной промывке исходной водой, подаваемой на очистку. В результате большая часть загрязнений вымывалась из межзернового пространства контактной массы и отводилась вместе с промывной водой, одновременно предотвращалось образование устойчивых конгломератов из загрязняющих веществ и зерен контактной массы. Далее производилась завершающая промывка контактной массы с подачей чистой воды через кольцевую распределительную систему интенсивностью 18 л/с·м. Так как предварительно производилась эжекционная промывка, то требовалась завершающая промывка продолжительностью не более 3-х минут, за счет чего расход чистой промывной воды оказался меньше, чем у аналогичных устройств для очистки воды.
Таким образом, устройство для очистки воды позволяет получить высокий эффект осветления воды во взвешенном слое контактной массы при увеличении продолжительности фильтроцикла, производить эффективную промывку и многократно использовать взвешиваемую контактную массу. Кроме того, напорное исполнение устройства приводит к сокращению строительных объемов, что особенно актуально в помещениях с недостаточной высотой, где не представляется возможным использование безнапорных устройств для очистки воды.