СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF CLEANING NATURAL WATERS AND EFFLUENTS AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к способам очистки природных вод с целью получения вод питьевого качества, а также к способам очистки промышленных сточных вод, содержащих диспергированные загрязняющие вещества.
Известно применение тонкослойных отстойников для эффективного выделения тонкодисперсных примесей. Эффективное осветление коагулированной воды достигается в тонкослойный отстойниках при скорости движения воды 4-7 мм/с и времени пребывания 20-25 мин /Когановский А.М,, Клименко Н.А., Левченко Т.М., Марутовский P.M., Рода И.Г. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. - М.: Химия 1983. - 288 с. (см. с.40-43)/.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сути и достигаемому результату является способ очистки поверхностных вод, содержащих антропогенные примеси, включающий первичную обработку воды хлором, коагуляцию, хлопьеобразование скоагулированных частиц, реагентное отстаивание, вторичную обработку хлором /Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Под редакцией Журбы М.Г. - Т.2. - Вологда - Москва: ВоГТУ, 2001 - 324 с. (см. с.46, табл.8.5)/. Для интенсификации процесса предложено проводить очистку воды отстаиванием в тонком слое с использованием полочных блоков. Рекомендуемая скорость потока в межполочном пространстве составляется 0,6-1,5 м/ч для маломутных цветных вод и 1,5-2,8 м/ч для малоцветных мутных вод /Там же, см. с.117-118/.
Известен отстойник для очистки производственных сточных вод с периферийным выпуском сточных вод и полочными блоками, которые устанавливаются перед выпуском воды из отстойника /Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. - М: Стройиздат, 1985. - 335 с. (см. с.72-74)/. Отстойник содержит трубопровод для подачи сточных вод, трубопроводы для отвода очищенных вод, осадка и плавающих веществ, полочные блоки, состоящие из параллельных пластин. Отстойники обеспечивают высокую степень осветления сточных вод и низкое содержание взвещенных веществ в очищенной воде. Рекомендуемый угол наклона полок равен 45-60°, расстояние между полками составляет 0,025-0,20 м, скорость потока 5-10 мм/с (1,4-2,8 м/ч). Эффективность осветления воды в тонкослойных отстойниках повышается с уменьшением расстояния между пластинами, однако увеличивается вероятность зашламления пространства между пластинами.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к заявляемому устройству является тонкослойный отстойник для очистки сточных вод, содержащий корпус с наклонным днищем, тонкослойный модуль в виде наклонных трубчатых элементов, расположенных параллельными рядами, устройства для подвода очищаемой воды и отвода осветленной воды, патрубок для отвода осадка, расположенный в нижней части днища, наклонную полупогружную перегородку с вертикальными пластинами на концах, образующую в передней части корпуса камеру хлопьеобразования, наклонный каркас, установленный на опорах, жестко закрепленных на корпусе, трубчатые элементы размещены в каркасе, задняя стенка корпуса выполнена наклонной, причем угол наклона к горизонтали полупогружной перегородки, задней стенки корпуса и каркаса равен углу наклона трубчатых элементов /Патент RU 2019259, B01D 21/02, B01D 21/08. Опуб. 09.15.1994/.
Недостатком указанных технических решений является недостаточно высокий эффект очистки природных и сточных вод.
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки природных и сточных вод.
Указанная задача решается тем, что в способе очистки природных и сточных вод, включающем коагуляцию, хлопьеобразование скоагулированных частиц, реагентное отстаивание в тонком слое с использованием полочных блоков, согласно изобретению отстаивание ведут в электрическом поле химических источников тока, образованных электроотрицательными и электроположительными полками блока, при этом скорость потока воды составляет 1,2-2,8 м/ч.
Устройство для очистки природных и сточных вод, содержащее корпус с наклонным днищем, тонкослойный модуль в виде наклонных элементов, расположенных параллельными рядами, устройства для подвода очищаемой воды и отвода осветленной воды, патрубок для отвода осадка, камеру хлопьеобразования, согласно изобретению дополнительно содержит скиммер для извлечения плавающих веществ и накопитель для их сбора, а наклонные элементы представляют собой параллельно расположенные полки из электроотрицательного и электроположительного материала, создающие химические источники тока, причем соседние химические источники тока изолированы друг от друга диэлектрическими пластинами, а все электроды одинаковой полярности объединены шинами, между которыми включено сопротивление нагрузки. Причем в качестве электроотрицательного материала используют алюминий, в качестве электроположительного материала используют медь, диэлектрические пластины выполнены из фторопласта, причем расстояние между полками равно 13-15 мм.
На фигуре 1 представлен эскиз устройства для очистки природных и сточных вод, на фигуре 2 - сечение тонкослойного модуля.
В корпусе 1 устройства расположены вертикальные перегородки 2, камера хлопьеобразования 3, тонкослойный модуль 4, скиммер 5 для сбора плавающих загрязнений и накопитель плавающих веществ 6. Отстойник имеет приямок для накопления осадка, из которого осадок удаляется трубопроводом 7. Подача воды осуществляется трубопроводом 8, отвод - трубопроводом 9. Плавающие вещества удаляются трубопроводом 10.
На фигуре 2 показано сечения тонкослойного модуля 4. Тонкослойный модуль выполнен в виде наклонных полочных блоков, расположенных параллельными рядами. Две соседние полки, разделенные пространством, образуют электрохимический источник тока, в котором одна полка (электрод) выполнена из электроотрицательного материала (алюминий) 11, а вторая полка (электрод) выполнена из электроположительного материала (медь) 12. Соседние химические источники тока разделены диэлектрической пластиной из фторопласта 13. Электроды одинаковой полярности объединены шинами 14 и 15, между которыми включено сопротивление нагрузки 16.
Способ очистки природных и сточных вод осуществляется следующим образом. В исходную воду, содержащую мелкодисперсные взвешенные вещества, дозируют коагулянт, полученную смесь подают с помощью трубопровода 8 на вход отстойника. В камере хлопьеобразования 3 происходит образование хлопьев коагулянта, которые укрупняют мелкие частицы загрязняющих веществ, образованные агрегаты частично осаждаются. Наибольший эффект осаждения наблюдается в тонкослойном модуле 4 в тонком слое между соседними полками, т.к. расстояние между полками существенно меньше глубины отстойника. Хлопья коагулянта обладают поверхностным зарядом, на них действует сила со стороны электрического поля, создаваемого химическим источником тока, вследствие чего процесс осаждения взвешенных веществ ускоряется. Осевшие частицы взвешенных веществ сползают по наклонной поверхности полок к основанию отстойника и, далее, по днищу отстойника сползают к приямку.
Легкие частицы (нефтепродукты) обладают противоположным зарядом, поэтому их всплытие также ускоряется электрическим полем химического источника тока. Всплывающие легкие частицы извлекаются скиммером 5 за счет смачивания поверхности вращающегося барабана и срезания образовавшейся пленки специальным ножом, установленным в накопителе плавающих веществ 6. Осветленная вода отводится трубопроводом 9.
В тонкослойном модуле 4 соседние химические источники тока изолированы друг от друга диэлектрическими пластинами для того, чтобы не было короткого замыкания двух разнородных пластин. Все однородные пластины соединены общими шинами 14 и 15, между которыми включено сопротивление нагрузки, например, сигнальная лапочка.
Расстояние между электроположительными и электроотрицательными пластинами необходимо выбирать из условия получения максимальной мощности химического источника тока, а именно в интервале 13-15 мм / Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов. Автореферат канд. дис. - Уфа, 2008, см. с.15).
Пример. Провели опыт по очистке ливневых вод в отстойнике с полочными блоками из алюминиевых пластин (прототип) и с полочными блоками в виде химических источников тока. Угол наклона пластин - 45°, расстояние между пластинами - 14 мм. Скорость потока меняли от 0,4 до 3,6 м/ч. Результаты приведены в таблице.
Из приведенных данных следует, что при увеличении скорости потока до 1,2 м/ч эффект очистки сточных вод практически не изменяется, при скорости потока в интервале 1,2-2,8 м/ч эффект очистки ухудшается незначительно по линейному закону, а при скорости потока более 2,8 м/ч ухудшается существенно по нелинейному закону. Следовательно, оптимальным значением следует считать диапазон 1,2-2,8 м/ч.
Эффект очистки сточных вод от взвешенные веществ и нефти по изобретению выше, чем по прототипу во всем интервале исследованных скоростей потока.