УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРОМЫВНЫХ ВОД

Полезная модель относится к сфере обработки промывных сточных вод, образующихся при обратной промывке (взрыхлении) зернистой загрузки скорых фильтров механической очистки воды. К такого рода фильтрам, как правило, относятся фильтры обезжелезивания, деманганации, осветления воды и т.п.
Предлагаемое устройство применимо для обработки сточных вод, образующихся как при промывке одного фильтра, так и при последовательной промывке нескольких фильтров. Технология предусматривает обработку промывных сточных вод реагентами с периодическим перемешиванием и последующим отстаиванием обработанных сточных вод для отделения большей части загрязнений в виде уплотненного осадка. При этом осветленная вода возвращается в цикл водоподготовки для повторной обработки, а осадок (шлам) проходит обезвоживание и утилизируется в качестве твердого отхода. Данный метод наиболее эффективен при промывке скорых фильтров очищенной водой, т.к. в этом случае действие реагента создает оптимальные условия разделения фаз, при минимальном объеме промывных вод и максимальной концентрации загрязнений.
Известно устройство для очистки и повторного использования промывных вод станций обезжелезивания (патент BY 3759 U), состоящее из отстойника промывных вод, сооружений реагентного хозяйства реагента - осадителя фосфата натрия и коагулянта, сужающих устройств, барьерного фильтра, сооружений по обезвоживанию осадка, оборудовано трубопроводами подачи промывной воды в отстойник, осветленной воды, перекачки осадка, включает погружной насос для перекачки осадка и погружной насос для перекачки осветленной воды (аналог). Исходная вода, после смешения с реагентами, отстаивается в отстойнике. Далее откачивается осветленная вода, после перекачивается осадок, при помощи погружных насосов. Недостатки аналога - использование погружного насоса для перекачивания осадка связано с опасностью частой поломки.
Известно устройство для обработки промывных вод станций обезжелезивания (патент BY 1724 U), состоящее из отстойников промывных вод, насосной станции и иловых площадок, расходных и растворных баков реагента осадителя, и реагента коагулянта (прототип). В отстойнике происходит отстаивание промывных вод, после чего осветленная вода насосом перекачивается для повторной обработки вместе с исходной водой, поступающей на фильтры обезжелезивания. Осадок из отстойника направляется на иловые площадки для подсушивания. Недостатками обработки промывных вод таким методом являются процесс приготовления рабочего раствора реагента и сложная система его подачи, для смешения с промывной водой, с помощью сужающих устройств, которая исключает возможность точной дозировки раствора реагента с течением времени, в момент выключения и запуска системы в работу. Так же недостатком является использование иловых площадок для подсушивания и дальнейшей утилизации осадка из-за сложности выбора их размещения и необходимости использования значительных площадей согласно СНиП 2.04.03-85 «Канализация, наружные сети и сооружения».
Техническая задача данного устройства состоит в том, чтобы сделать обработку промывных вод более надежной и простой в исполнении.
Особенностью предлагаемого устройства является применение автоматизированной системы подачи реагента(ов), позволяющей подобрать оптимальный режим обработки промывных вод в зависимости от их физико-химического состава. Такая возможность позволяет сделать работу блоков обработки промывных сточных вод станций обезжелезивания и осветления воды более устойчивой к изменениям состава промывных вод (связанных с сезонными или техническими изменениями состава исходной воды), а также к замене используемых реагентов. Таким образом, применение данного устройства позволит повысить надежность работы муниципальных и промышленных станций водоподготовки.
Устройство для обработки промывных вод, отличается тем, что за счет включения в технологическую схему «загрузочной емкости» достигается обеспечение большого мгновенного расхода реагента при использовании экономичного оборудования для приготовления и дозирования реагента. Кроме того, использование «загрузочной емкости» позволяет оптимизировать технологические процессы реагентной обработки промывных вод, в том числе: смешения обрабатываемой воды с реагентом, процессы коагуляции, флокуляции загрязнений и осветления очищаемой воды. Технический результат так же достигается использованием установки обезвоживания, за счет экономии площади, предусмотренной для застройки и размещения станций водоочистки и водоподготовки.
Для очистки промывной воды используется устройство, технологическая схема которого представлена на фигуре 1, где обозначено: 1 - отстойник промывных вод, 2 - загрузочная емкость, 3 - запирающий клапан пропорционального дозирования, 4 - водозаборное устройство поплавкового типа, 5 - насосная станция, 6 - насос малой производительности, 7 - бак с мешалкой для приготовления реагента, 8 - мешалка, 9 - установка обезвоживания осадка, 10 - трубопровод исходной воды, 11 - насос осадка. На фигуре 2 представлен запирающий клапан пропорционального дозирования в приближении, для наглядности, где обозначено 12 - запирающий клапан, 13 - регулирующий шток, 14 - направляющая, 15 - регулирующий поплавок.
Устройство для обработки промывных вод работает следующим образом.
Исходная вода, образующаяся в результате промывки фильтра, по трубопроводу (поз. 10) подается в отстойник (поз. 1). Подача промывной воды происходит с учетом большой неравномерности - импульсно, в соответствии с графиком промывки фильтра (фильтров).
В отстойнике находится загрузочная емкость (поз. 2), которая жестко прикреплена к стенке отстойника. В загрузочной емкости находится реагент, который впоследствии, при помощи запирающего клапана пропорционального дозирования (поз. 3), попадает в отстойник и смешивается с промывной водой. Раствор реагента готовится в баке с мешалкой (поз. 7), откуда с помощью насоса малой производительности (поз. 6) закачивается в загрузочную емкость. Смешение воды и реагента наступает, в тот момент, когда уровень воды приведет в действие запирающий клапан пропорционального дозирования. Уровень открытия клапана находится выше или на одном уровне с уровнем выключения насосной станции (поз. 5) - нижний уровень воды.
Подача реагента происходит с большим мгновенным расходом, пропорционально мгновенному расходу обрабатываемой воды. Смешение исходной воды и раствора реагента происходит за счет энергии потока исходной воды. Энергия потока воды так же используется для последующих процессов коагуляции и флокуляции. Использование каких либо механических устройств для обеспечения этих процессов не предусмотрено.
Дальнейшая коагуляция загрязнений, находящихся в исходной воде, происходит непосредственно в отстойнике, выполненном в виде круглой цилиндрической емкости. Для обеспечения процесса коагуляции подача потока исходной воды в отстойник выполнена тангенциально, благодаря направлению патрубка подачи исходной воды по касательной к стенке отстойника, что обеспечивает круговое движение воды в отстойнике и оптимальные условия для ее коагуляции.
После заполнения отстойника промывной водой продолжается медленное круговое инерционное движение воды, обеспечивающее оптимальные условия для флокуляции - укрупнения образующихся загрязнений. После завершения движения воды отстойник переходит в режим отстаивания.
Отстаивание промывной воды в отстойнике происходит в состоянии покоя. Начало отбора осветленной воды начинается спустя определенное время, необходимо для осветления верхнего слоя очищаемой воды. Водозаборное устройство поплавкового типа (поз. 4), соединено с насосной станцией (поз. 5), что позволяет производить забор и отвод осветленной воды, из тонкого поверхностного слоя, толщина которого составляет 8-12% от общей высоты рабочей части отстойника.
Использование плавающего водозаборного устройства в 1,5-2,0 сокращает время отстаивания и необходимый объем отстойника, поскольку позволяет начинать производить отбор осветленной воды, до завершения процесса полного осветления нижних слоев воды.
Осветленная вода откачивается насосной станцией (поз. 5) на повторную обработку, чем достигается экономия водных ресурсов и сокращается вредное воздействие на окружающую среду.
При достижении нижнего уровня воды, откачка осветленной воды прекращается, насос отвода осветленной воды выключается, начинается процесс подачи следующей порции раствора реагента в загрузочную емкость. Расположение загрузочной емкости может меняться в отношении отстойника, она так же может находиться над ним, уровень расположения запирающего клапана на штоке (поз. 13) также регулируем, что позволяет подобрать оптимальный режим для подачи реагента в загрузочную емкость.
Производительность насоса, подающего раствор реагента в загрузочную емкость меньше мгновенного расхода реагента из загрузочной емкости в отстойник в 10-15 раз. Таким образом использование загрузочной емкости позволяет существенно снизить капитальные и эксплуатационные затраты на создание системы очистки промывных вод.
Одновременно с подачей реагента в загрузочную емкость, производится отведение (откачка) осадка, образующегося в нижней части отстойника. Осадок с помощью насоса осадка (поз. 11) откачивается на установку обезвоживания и вывозится на утилизацию. Винтовой насос осадка имеет высокую надежность и длительность работ в сравнении с погружным насосом.
В случае одновременной последовательной промывки нескольких фильтров (начало каждой последующей промывки происходит непосредственно после завершения предыдущей) использование данной системы позволяет организовать процессы коагуляции и флокуляции наиболее эффективно. Исключить разрушение образующихся хлопьев осадка (процесс флокуляции) в результате подачи следующей порции промывной воды. В этом случае система подачи раствора реагента из загрузочной емкости в отстойник организуется преимущественно в завершающие порции промывной воды - порции промывной воды, образующиеся от промывки последних из серии промывающихся фильтров. Данная организация процесса позволяет наиболее эффективно провести процессы смешения реагента со всем объемом обрабатываемой воды, и интенсивную коагуляцию воды, находящейся в отстойнике, за счет придания дополнительных вращательных импульсов объему воды, находящегося в круговом движении. Обеспечивает надежную флокуляцию загрязнений за счет исключения сильного возрастания интенсивности смешения в случае повторного поступления больших расходов обрабатываемой воды.
Момент подачи раствора реагента в течении общего времени поступления порций промывной воды, определяется на основе данных лабораторных исследований кинетических характеристик промывных вод с учетом природы их загрязнений и концентрации загрязняющих веществ.
В зависимости от сезонных изменений, изменений схемы работы фильтровальных сооружений, а так же изменения производительности станций водоочистки - момент, режим и интенсивность подачи реагента в промывную воду - могут меняться.
Таким образом, данное устройство позволяет заменить сложную схему загрузки и смешения реагента с промывной водой, на более простую и более надежную, так же позволяет подобрать более оптимальные режимы для промывки фильтров (обезжелезивания, деманганации, осветления воды и т.п.) осветленной водой.