ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к области очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ и растворенных органических загрязнений. Фильтр может применяться в системах коммунального водоснабжения, а также для очистки производственных сточных вод.
Известен фильтр для каталитической очистки природных и сточных вод от загрязнений, включающий емкость, систему подачи и отвода обрабатываемой воды, поддерживающий слой, двухслойную фильтрующую загрузку, причем двухслойная загрузка состоит из металлокомплексного катализатора и из песка (Патент RU на ПМ 47248).
Недостатком фильтра является то, что он не дает достаточно высокого эффекта очистки воды от загрязнений.
Наиболее близким к заявленному объекту решением задачи является фильтр для очистки природных и сточных вод, включающий нижний и верхний ярусы, разделенные дырчатой перегородкой, распределительную и сборную систему, поддерживающий слой и зернистый фильтрующий материал, систему распределения воздуха, расположенную между ярусами, в фильтрующем материале нижнего яруса расположены стержневые электроды из электроположительного и электроотрицательного материала, образующие чередующиеся ряды, причем все электроды одинаковой полярности соединены токопроводом, а между разнополярными токопроводами включено сопротивление нагрузки. Фильтрующий материал верхнего яруса выполнен из металлокомплексного катализатора, нижнего яруса - из зернистого фильтрующего материала (Патент RU на ПМ 128511).
Недостатком фильтра является то, что он не дает достаточно высокого эффекта очистки воды от загрязнений.
Задачей полезной модели является создание фильтра для очистки природных и сточных вод с достижением следующего технического результата - увеличение эффекта очистки воды от взвешенных веществ и растворенных органических загрязнений.
Задача решается тем, что в фильтре для очистки природных и сточных вод, включающем нижний и верхний ярусы, разделенные дырчатой перегородкой, распределительную и сборную систему, поддерживающий слой и зернистый фильтрующий материал, систему распределения воздуха, расположенную между ярусами, при этом в фильтрующем материале нижнего яруса расположены стержневые электроды из электроположительного и электроотрицательного материала, образующие чередующиеся ряды, причем все электроды одинаковой полярности соединены токопроводом, фильтрующий материал верхнего яруса выполнен из металлокомплексного катализатора, нижнего яруса - из зернистого фильтрующего материала, согласно полезной модели в каталитическом материале верхнего яруса дополнительно расположена система электродов идентичная системе электродов нижнего яруса.
На фигуре представлен фильтр для очистки природных и сточных вод.
Фильтр содержит корпус 1 прямоугольной формы, в нижней части которого расположена сборная система 2, в верхней части - распределительный лоток 3. В корпусе 1 расположены верхний ярус 4 и нижний ярус 5, загруженные гранулированными материалами. Верхний ярус 4 загружен алюмомарганцевым катализатором АОК 7541 фракции 3 мм, нижний ярус загружен активным зернистым фильтрующим материалом - силицированным кальцитом фракции 2-5 мм. Ярусы разделены дырчатой перегородкой 6, над которой находится система 7 распределения воздуха.
Нижний и верхний ярусы в нижней части загружены поддерживающими слоями из гравия (на фигуре не показаны).
В фильтрующем материале верхнего 4 и нижнего 5 ярусов вертикально расположены стержневые электроды диаметром 3-5 мм из электроотрицательного материала (алюминий) 8 и электроположительного (графит) 9, образующие чередующиеся ряды, причем все электроды одинаковой полярности соединены токопроводом, а между разнополярными токопроводами включено сопротивление нагрузки 10, в качестве которого могут быть использованы индикаторные светодиодные лампы.
Фильтр работает следующим образом. Подача исходной воды осуществляется в верхнюю часть корпуса 1, вода фильтруется в направлении сверху вниз.
Для увеличения эффекта очистки воды в фильтрующей загрузке расположены вертикально стержневые электроды 8 и 9, образующие электрохимические источники тока. Действие электрохимических источников тока проявляется за счет двух механизмов. Во-первых, под действием тока происходит растворение алюминия с образованием гидроксида алюминия, который является коагулянтом. Во-вторых, происходит поляризация минеральных зерен фильтрующего материала под действием электрического поля с образованием связанных зарядов, что увеличивает эффект закрепления извлекаемых частиц за счет электростатических сил.
Электрохимические источники тока интенсифицируют как работу каталитического материала, так и работу фильтрующего зернистого материала, расположенных в верхней 4 и нижней 5 части фильтра соответственно.
С другой стороны, вырабатываемая источниками тока электроэнергия используется для работы светодиодных ламп 10, применяемых в качестве индикаторных ламп на пульте управления фильтров.
Оптимальное расстояние между разнополярными электродами равно 220 мм ±10% (Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов./ Автореферат канд. дисс.: Уфа, 2008, 24 с., см. с. 15).
В верхней части фильтра 4 происходят интенсивные процессы окисления растворенных органических веществ кислородом воздуха в присутствии алюмомарганцевого катализатора АОК 7541 (ТУ 6-68-197-2004). Нижняя часть фильтра 5 играет роль осветлительного фильтра, в которой происходит глубокая очистка воды от взвешенных веществ.
2
Режим фильтрования: скорость фильтрования 6-7 м/ч, фильтроцикл 24 ч, интенсивность промывки 16-18 л/(с·м) в течении 7-8 мин. воздух подается в верхний ярус со скоростью 0,7-1,0 м/ч.
Пример 1. Проводили опыты по очистке природной воды, содержащей взвешенные вещества и растворенные органические вещества (гуминовые кислоты). Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Загрязняющее вещество
По прототипу
По ПМ
Исходное значение
После очистки
Эффект, %
Исходное значение
После очистки
Эффект, %
Взвешенные вещества, мг/л
97,0
0,5
99,5
97,0
0,2
99,8
Перманганатная окисляемость, мг/л
13,0
1,3
90,0
13,0
0,4
96,9
Из таблицы 1 следует, что использование предложения повышает эффект очистки воды от взвешенных и органических веществ.
Пример 2. Проводили опыты по очистке нефтепромысловой воды Туймазинского месторождения. Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Загрязняющее вещество
По прототипу
По ПМ
Исходное значение
После очистки
Эффект, %
Исходное значение
После очистки
Эффект, %
Взвешенные вещества, мг/л
204
2,7
98,7
204
0,8
99,6
Нефтепродукты, мг/л
87
5,3
93,9
87
1,2
98,6
Из таблицы 2 следует, что использование предложения повышает эффект очистки нефтепромысловой воды от взвешенных веществ и нефтепродуктов.
Технический результат заключается в увеличении эффекта очистки воды от взвешенных веществ и растворенных органических загрязнений.