РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА КОАГУЛЯНТА ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ
DISTRIBUTION SYSTEM OF COAGULANT FOR WATER TREATMENT

Настоящее изобретение относится к средствам водоподготовки и водоочистки в процессах, в которых используют коагуляцию и насыщение жидкими и газообразными компонентами для очистки и обеззараживания питьевой и сточной воды в трубопроводах и бассейнах.
Известны разные устройства распределения коагулянта для водоподготовки, которые раскрыты в следующем источнике информации: «Указания по применению технологии очистки воды на контактных осветителях с использованием оптимальных режимов перемешивания коагулянта с водой», утверждено приказом Министерства жилищно-коммунального хозяйства РСФСР от 4 октября 1986 г. №431, Отдел научно-технической информации АКХ, Москва, 1986 /рис.1 и 2/.
Согласно этим указаниям, один из путей интенсификации технологии контактного осветления воды - совершенствование распределительной системы подачи коагулянта в воду и процесса перемешивания его в ней. Приведены данные по проектированию таких распределительных систем. При этом с целью повышения скорости распределения коагулянта (и при необходимости флокулянта) их распределительные системы установлены в месте поступления воды в смеситель из подающей трубы или из входной камеры. В последнем случае он расположен в проеме, выполненном в перегородке, создающей сужение потока и повышение его турбулентности. Проем выполнен в нижней части перегородки.
В качестве прототипа выбрана установка трубчатого распределителя коагулянта в перегородчатом или корплорном смесителе во входной камере станции контактного осветления воды (рис.2). В сущности, это распределительная система коагулянта при водоподготовке. Она содержит часть емкости для заполнения водой, разделенную перегородкой, образующей канал подачи воды для водоподготовки и имеющей внизу проем для выхода воды из упомянутого канала. В этом проеме расположен лучераспределитель коагулянта, снабженный шлангом подачи к нему рабочего раствора коагулянта. Лучераспределитель образован из радиально расположенных перфорированных труб-лучей, имеющих торцевые заглушки и отверстия, направленные перпендикулярно движению потока воды.
Недостатком этой распределительной системы коагулянта для водоподготовки является её функциональное ограничение, что обусловлено только подачей коагулянта через лучераспределитель в ограниченный объем емкости, заполняемой водой, подвергаемой очистке.
Задачей настоящего изобретения является создание новой распределительной системы коагулянта для водоподготовки, обеспечивающей достижение технического результата, представляющего собой расширение функциональных возможностей.
Поставленная задача решена следующим образом. Известная распределительная система коагулянта для водоподготовки содержит ограниченную часть емкости, поперечное сечение входа в которую перекрыто лучераспределителем, образованным из радиально расположенных перфорированных отверстиями трубок, при этом отверстия направлены вдоль поступающего в часть ёмкости потока воды.
В то же время согласно настоящему изобретению каждая радиальная перфорированная трубка лучераспределителя имеет между отверстиями выступающие крючкообразные планки, загнутые вдоль потока и под углом к нему, образуя гребни, а поперечное сечение выхода ограниченной части емкости перекрыто решеткой с ячейками, имеющими размеры меньше, чем размеры расстояний между гребнями на радиальных перфорированных трубках лучераспределителя, причем ограниченная часть емкости в поперечном сечении имеет внешний контур, совпадающий с внутренним контуром поперечного сечения емкости, в которой она установлена.
Есть вариант, по которому за упомянутой решеткой по направлению потока воды размещен второй лучераспределитель, подобный ранее упомянутому лучераспределителю с аналогично направленными отверстиями.
Такое новое техническое решение позволяет получить новую распределительную систему коагулянта для водоподготовки, в которой расширены функциональные возможности, в частности, в ней одновременно может происходить раздача коагулянта в воде с формированием в ней завихренных струй воды, которые самозахватывают вводимый коагулянт и через определенное расстояние ещё раз дробятся и перемешиваются, делятся на более мелкие завихренные струи. Все это происходит в условиях естественного водоистечения, перемешивания и взаимодействия коагулянта с водой. При этом данные процессы происходят без внешнего активного влияния на процесс перемешивания коагулянта с водой. Так, на входе в часть емкости лучераспределитель со своими гребнями синхронизирует выдачу коагулянта в воду и создает завихренные струи в потоке, захватывающие коагулянт, перемешивающиеся с ним и увлекающие его к решетке на выходе из части емкости, где завихренные струи с уже захваченным коагулянтом дробятся на более мелкие струи, коагулянт ещё сильнее охватывается мелкими частичками воды и с ними перемешивается. При этом все это происходит на малых скоростях потока (0,2…0,5 м/с) без дополнительной активации.
Авторами настоящего изобретения был проведен патентно-информационный поиск по данной теме, который не выявил известность заявляемой совокупности существенных признаков. Поэтому данное изобретение можно признать новым.
Для специалиста данное техническое решение логически не следует из известного уровня техники. Поэтому заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». Однако известны отдельные существенные признаки в сочетании с другими существенными признаками иных технических решений. Например, известен лучераспределитель (см. «Указания по применению технологии очистки воды на контактных осветителях с использованием оптимальных режимов перемешивания коагулянта с водой» /Утверждено приказом Министерства жилищно-коммунального хозяйства РСФСР от 4 октября 1986 г. № 431, Отдел научно-технической информации АКХ, Москва, 1986 /рис.1). В нем, как и в заявляемом изобретении, лучераспределитель образован радиально расположенными перфорированными отверстиями трубками-лучами. В этом плане он совпадает с имеющимся в заявляемом изобретении лучераспределителем. Но в известном случае он имеет узконаправленное применение. В заявляемом же изобретении данный лучераспределитель имеет дополнительную функцию. Она связана с наличием на его трубках гребней, образующих в потоке воды турбулентные струи, захватывающие коагулянт, выходящий из упомянутых отверстий лучераспределителя. Кроме того, эти турбулентные струи ещё раз дробятся, но уже на выходе на решетке, которая установлена поперек выхода из части емкости. Причем расположение гребней на трубках согласовано с расположением отверстий на этих трубках. С другой стороны, известна решетка, расположенная поперек выхода из емкости. Это, по сути, фильтр. Он сам по себе известен. В случае же настоящего изобретения он ориентирован с расположением гребней на лучераспределителе и потому функционирует согласованно с ними, точнее, с образуемыми ими турбулентными струями. Таким образом, перемешивание раствора с обрабатываемой сырой водой происходит путем подачи под избыточным напором раствора химреагента (коагулянта) в движущийся поток воды. Хотя при данных условиях (диаметр трубопровода и рабочие скорости потока сырой воды) должен наблюдаться турбулентный режим потока, тем не менее, скоростей хаотичного перемещения струй воды может быть недостаточно для качественного перемешивания раствора химреагента с обрабатываемой сырой водой. В заявляемой распределительной системе коагулянта для водоподготовки при обтекании гребней лучераспределителя на входе части емкости поток воды дополнительно завихряется, повышается скорость хаотичного движения водяных струй, в которые через лучераспределитель вводится раствор химреагента. После первичного перемешивания поток воды с введенным и предварительно распределенным раствором химреагента достигает решетки-фильтра, где при обтекании перегородок её ячеек происходит вторичное возбуждение хаотичности струй потока, дополнительно улучшающее качество перемешивания.
Предлагаемое изобретение практически применимо, и его сущность поясняется чертежом и нижеследующим описанием.
Фиг. 1: Распределительная система коагулянта для водоподготовки.
Распределительная система коагулянта для водоподготовки содержит ограниченную часть емкости 1, в частности трубу. Её поперечное сечение на входе 2 перекрыто лучераспределителем 3, образованным из радиально расположенных перфорированных отверстиями трубок 4. При этом отверстия 5 направлены вдоль поступающего в часть ёмкости потока 6 воды. Каждая радиальная перфорированная трубка 4 лучераспределителя 3 имеет между отверстиями 5 выступающие крючкообразные планки 7, загнутые вдоль потока 6 и под углом к нему, образуя гребни. Поперечное сечение выхода 8 ограниченной части емкости 1 перекрыто решеткой 9 с ячейками, имеющими размеры меньше, чем размеры расстояний между гребнями 7 на радиальных перфорированных трубках 4 лучераспределителя 3. Причем ограниченная часть емкости 1 в поперечном сечении имеет внешний контур, совпадающий с внутренним контуром поперечного сечения емкости, в которой она установлена (не показано).
Есть вариант, по которому за упомянутой решеткой по направлению потока воды размещен второй лучераспределитель (не показан), подобный ранее упомянутому лучераспределителю с аналогично направленными отверстиями.
Предлагаемая распределительная система коагулянта для водоподготовки работает следующим образом. Перемешивание рабочего раствора коагулянта с обрабатываемой сырой водой происходит путем подачи под избыточным напором раствора химреагента (коагулянта) в движущийся поток воды. Хотя при данных условиях (диаметр трубопровода и рабочие скорости потока сырой воды) должен наблюдаться турбулентный режим потока, тем не менее, скоростей хаотичного перемещения струй воды может быть недостаточно для качественного перемешивания раствора химреагента (коагулянта) с обрабатываемой сырой водой. Поэтому нужна предлагаемая распределительная система коагулянта для водоподготовки, в которой при обтекании лучераспределителя 3 раствора коагулянта поток воды дополнительно завихряется, повышается скорость хаотичного движения водяных струй. В них лучевым распылителем 3 вводится раствор коагулянта. После первичного перемешивания поток воды с введенным и предварительно распределенным раствором коагулянта достигает, например, решетки-фильтра, где при обтекании перегородок её ячеек происходит вторичное возбуждение хаотичности струй потока, дополнительно улучшающее качество перемешивания. Таким образом, на решетке происходит дополнительное одинаковое по всему сечению потока дробление исходных турбулентных струй воды в потоке и захваченного ими коагулянта. Это происходит при проходе турбулентных струй через специально установленную поперек потока решетку с малыми окнами (не показано). Через них проходят упомянутые турбулентные струи и дробятся на меньшие, образуя на выходе с решетки с коагулянтом вид водяного облака (не показано), внутри которого происходит интенсивное смешивание воды с коагулянтом. В результате создается оптимальный естественный режим введения коагулянта в процесс водоподготовки, при котором коагулянт вступает в соприкосновение с максимальным числом частиц примесей воды до того, как закончатся реакции гидролиза и полимеризации.