СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ПРОМЫВНЫХ ВОД СТАНЦИИ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ
METHOD FOR DISPOSAL OF WASH WATER FROM A WATER DEIRONING STATION

Изобретение относится к способам очистки подземных вод от соединений железа и может найти применение в схемах водоподготовки промышленного или хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Известны способы сбора, очистки от осадка и повторного использования промывных вод фильтров на станциях обезжелезивания воды, предписываемые нормативными документами СП 31.13330.2012 и СНиП 2.04.02-84, позволяющие снизить потери воды на собственные нужды водоподготовки с 10-14% до 3-4%. Там же приведен рекомендуемый перечень оборудования для повторного использования промывных вод и утилизации осадка: отстойник, сгуститель, накопитель, устройства механического обезвоживания, площадки замораживания и подсушивания осадка.
Недостатками типового способа утилизации является низкая техническая эффективность, обеспечивающая только 70% повторного использования промывных вод фильтров, с необходимостью вывода из системы до 30% промывных вод вместе с осадком.
Известны технологические решения способа отделения и утилизации осадка, например, по типовому проекту ТП 901-3-247.88 «Сооружения по обороту промывной воды для станций обезжелезивания воды…». Основным элементом схемы является отстойник для гравитационного осаждения осадка из промывной воды от одного фильтра. Осветленная вода из вертикальной части отстойника откачивается на вход станции для повторной очистки с основным потоком. Осадок и вода из днища отстойника с наклонными стенками не менее 45°, откачиваются на иловые площадки подсушивания в объеме до 31% от объема очищаемой промывочной воды. Из приведенного в типовом проекте расчетных данных следует, что выпавший в днище осадок занимает всего 6% его объема и осадок откачивается с разбавлением в 16,6 раз.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является способ утилизации промывных вод, реализуемый при использовании устройства для очистки и повторного использования промывных вод станций обезжелезивания, описанного в патенте на полезную модель Республики Беларусь 3759 BY U 2007.08.30 C02F 1/52 C02F 3/00. Устройство содержит отстойник промывных вод, реагентный узел, сооружение по механическому обезвоживанию осадка, барьерный фильтр, насосы и трубопроводы обвязки.
Способ утилизации промывных вод станций обезжелезивания с применением устройства для очистки и повторного использования промывных вод станции обезжелезивания, реализованный в прототипе, осуществляется в следующей последовательности.
3
4
2
4
3
Промывная вода после фильтра направляется в отстойник промывных вод, в это же время в трубопровод подачи промывной воды вводятся растворы реагента-осадителя соли NaPO и коагулянта сульфата алюминия AL(SO).
После отстаивания в отстойнике осветленная вода из вертикальной части отстойника подается погружным насосом на повторное использование по трубопроводу отвода осветленной воды через барьерный фильтр в резервуар чистой воды.
Осадок и вода из конической части отстойника отстойника перекачиваются погружным насосом по трубопроводу перекачки осадка на сооружения по обезвоживанию осадка, например, в вакуум-фильтр.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: подача промывных вод в отстойник, сгущение и гравитационное отделение осадка в отстойнике, имеющем днище с наклонными стенками, повторное использование промывных вод фильтров откачкой осветленной воды на вход станции обезжелезивания через барьерный фильтр, перекачка осадка шламовым насосом на сооружение механического обезвоживания осадка.
Недостатком описанного в прототипе способа является многократное снижение эффективности утилизации вследствие совместной откачки осадка и воды с конической части отстойника с помощью погружного насоса. Расчеты показывают, что осаждающийся в коническом (или пирамидальном) днище отстойника осадок гидроокиси железа от одной или двух промывок фильтров, на прием которых рекомендуется выбирать отстойник, образуют слой толщиной всего 10-20 мм. Такой тонкий слой осадка удерживается силами адгезии на наклонных стенках днища и не сползает в центральную часть. При откачке насосом воды из конического днища одновременно удалятся и большая часть осадка с разбавлением в 10-20 раз, что излишне нагружает узел механического обезвоживания. В случае использования отстойника в режиме накопления осадка от нескольких промывок фильтров, накапливаемый осадок перемешивается с новыми порциями промывных вод, кратно увеличивая содержание гидроокиси железа в отстаиваемой воде, и процесс гравитационного осаждения осадка недопустимо увеличивается из-за взаимного отталкивания заряженных коллоидных частиц. Поэтому в прототипе предусмотрено использование дозирования реагентов для быстрого сгущения и гидравлического осаждения осадка. Недостатком такого решения, помимо усложнения системы, является увеличение влажности осадка с W=96,5% до W=99% (по СНиП 2.04.02-84), и как следствие, увеличение объема осадка, подлежащего дальнейшему обезвоживанию в 3,5 раза.
Задача, решаемая изобретением, состоит в создании высокоэффективного, способа утилизации промывных вод станций обезжелезивания и возможности повторного использования промывной воды за счет технического результата, выражающегося обеспечении возможности обезвоживания осадка путем перекачки осадка из отстойника на узел механического обезвоживания в виде нутч-фильтра и последующего отделения фильтрата из влажного осадка его вакуумной откачкой эжектором, через который пропускается дренажная осветленная вода направляемая для повторного использования.
Этот результат достигается тем, что реализуется способ утилизации промывных вод станции обезжелезивания воды, включающий подачу промывных вод в отстойник с коническим днищем, сгущение и гравитационное отделение осадка, откачку осветленной воды из вертикальной части отстойника на повторное использование, и перекачку осадка на узел механического обезвоживания. В предлагаемом решении откачка осветленной воды из отстойника выполняется двухступенчатой, с отводом осветленной воды на второй ступени из конической части отстойника в дренажный бак в ламинарном режиме течения через дренажное заборное устройство, регулируемое по высоте на расчетный уровень границы раздела воды и осадка, а перекачка осадка из отстойника производится на узел механического обезвоживания в виде нутч-фильтра, где отделение фильтрата из влажного осадка осуществляется за счет вакуумной откачки фильтрата эжектором, через который пропускается дренажная осветленная вода, выделенная ранее из конической части отстойника.
Предлагаемое техническое решение по отводу осветленной жидкости непосредственно из днища отстойника через вторую ступень повышает эффективность работы отстойника, за счет максимально возможного разделения осветленной воды и осадка и сокращает в 10-20 раз объемы осадка, подлежащего механическому обезвоживанию. Уменьшение объемов осадка позволяет применить при реализации способа механического обезвоживания вакуумный нутч-фильтр с фильтрующим элементом и накопительным слоем осадка, с вакуумной откачкой фильтрата эжектором, через который пропускается дренажная осветленная вода, выделенная из днища отстойника.
Изобретение поясняется чертежом, где представлен общий вид устройства для осуществления способа утилизации промывных вод станции обезжелезивания воды.
Устройство содержит: отстойник промывных вод 1, дренажный бак 2, вакуумный нутч-фильтр 3, связанные между собой трубопроводом циркуляционным 4 с установленным на нем шламовым насосом 5, дренажным трубопроводом 6, трубопроводом возврата фильтрата в отстойник 7 с насосом 8, трубопроводом перекачки осадка в нутч-фильтр 9 и эжектором 10. Во внутренней части отстойника промывных вод 1 размещены заборное устройство 11 и дренажное заборное устройство 12 с регулирующим по высоте устройством перемещения дренажа 13. Подача промывной воды осуществляется через трубопровод 14. Отбор очищенной воды из отстойника промывных вод 1 происходит насосом откачки очищенной воды 15 по трубопроводу отвода осветленной воды 16 через барьерный фильтр 17.
Способ очистки и повторного использования промывных вод фильтров станции обезжелезивания с утилизацией осадка работает следующим образом. Промывная вода фильтров обезжелезивания поступает по трубопроводу 14 в отстойник 1 с коническим днищем, где сгущается путем циркуляционного перемешивания в ламинарном режиме винтовым насосом 5 через циркуляционный трубопровод 4 в течение заданного времени. Затем промывная вода осветляется за счет гравитационного осаждения осадка в конической части отстойника 1. Осветленная вода забирается из вертикальной части отстойника 1 с помощью заборного устройства 11 (коллекторного или поплавкового типа), откачивается насосом 15 до достижения уровня конического днища и подается через барьерный фильтр 17 по трубопроводу 16 на повторную очистку на фильтры станции обезжелезивания (на чертеже не показано). Осветленная вода из конического днища сливается в ламинарном режиме течения через дренажное заборное устройство 12 по дренажному трубопроводу 6 в дренажный бак 2. При снижении уровня воды в днище отстойника происходит одновременно и смыв осадка с наклонных стенок. Сконцентрированный в нижней части отстойника осадок перекачивается винтовым насосом 5 в нутч-фильтр 3 по трубопроводу 9. Обезвоживание осадка гидроокиси железа в нутч-фильтре обеспечивается созданием вакуума эжектором 10 при откачке воды насосом 8 из дренажного бака 2 по трубопроводу 7 возврата фильтрата в отстойник. Регулирование положения дренажного заборного устройства 12 по высоте производится устройством перемещения 13 в случаях изменения параметров эксплуатации станции обезжелезивания, например, при сезонном изменении качества воды, изменении режимов работы или промывки фильтров и т.п.
Выделенный в нутч-фильтре железосодержащий осадок с влажностью W=70-80% занимает в 5-9 раз меньший объем, чем первоначальный осадок из отстойника с влажностью W=96,5% и может быть утилизирован либо вывозом на полигон захоронения, либо полезно использован при строительстве или изготовлении красок.
Технологическое преимущество полезной модели по отношению к известным решениям заключается в практически полном повторном использовании очищенной промывочной воды, без образования стоков и в концентрированном выделении железосодержащего осадка в нутч-фильтре.
Технический результат от использования изобретения заключается в снижении капитальных затрат при строительстве и уменьшении эксплуатационных затрат при работе станции обезжелезивания с системой повторного использования промывных вод и утилизации осадка.