МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ОСОБОЗАГРЯЗНЕННЫХ ВОДНЫХ СРЕД

Полезная модель относится к средствам очистки особозагрязненных природных, производственных и хозбытовых сточных вод и может использоваться в химической, нефтегазовой промышленности, коммунальном хозяйстве и т.п.
Известна установка для электрохимической очистки воды, описанная в св. РФ №12120 на полезную модель "Устройство для электрохимической очистки воды (варианты)" по кл. C 02 F 1/46. з. 28.06.99, oп. 16.12.99. Известная установка содержит последовательно соединенные фильтрующий элемент, электрохимический очиститель, регулятор, к выходам которого подключены соответственно первый и второй смесители, к выходам которых подсоединены входы электрохимического активатора, при этом фильтрующий элемент выполнен на ионообменных смолах. Недостатком известной установки является ее невысокая эффективность. Известна бытовая установка для очистки воды, описанная в п. РФ №2177911 "Устройство для очистки питьевой воды" по кл. C 02 F 1/46//C 02 F 103:04, з. 04.02.2000, oп. 10.01.2002.
Известная установка содержит механический фильтр, ионообменную ступень очистки и электрохимический диафрагменный электролизер, выход из анодной камеры которого соединен со входом в механический фильтр через эжекторный насос, а выход из катодной камеры - с входом в дополнительно установленную сорбционную ступень. Недостатком известной установки является ее невысокая производительность.
Известна установка для очистки воды, описанная в св. РФ №21588 на полезную модель "Модульный комплекс для очистки промышленных сточных вод", опубл. в журнале "Инженер" 2002 г, №5, стр.13. Известная установка включает последовательно соединенные модули предварительной очистки, электронно-лучевой обработки на ускорителе электронов, физико-химической обработки и доочистки. При этом все модули
снабжены насосами, патрубками ввода и вывода очищаемой жидкости, соединительными трубопроводами с запорной арматурой. Недостатком известной установки являются ее сложность и высокая стоимость, обусловленные наличием блока электронно-лучевой обработки. Известна установка для очистки воды, описанная в п. РФ №2171788 "Способ очистки и обезвреживания загрязненных жидкостей и устройство для его осуществления" по кл. C 02 F 1/46, В О3 С 511 (C 02 F 1/46, 101: 20, 101: 22, 101: 32), з. 16.05.2000, oп. 10.08.01.
Известная установка содержит корпус с электродами, подсоединенными к источнику поляризующего напряжения, фильтрующий материал в виде дисперсных несорбирующих частиц, не до конца заполняющих корпус, а также системы трубопроводов с вентилями и дополнительных электродных ячеек, установленных на входе и выходе, два трубопровода с распределителями потоков, вмонтированные в корпус над и под электродами, отделенные от фильтрующего материала защитной сеткой с ячейками размером менее 0.1 мм и снабженные с противоположной по отношению к распределителям потоков тройниками и вентилями, позволяющими переключать верхний распределитель на подачу очищаемой жидкости или отбор регенирирующей жидкости, а нижний распределитель - на отбор очищенной или подачу регенерирующей жидкости, при этом на верхней крышке корпуса установлен газотделительный клапан.
Недостатком известной установки является необходимость периодической регенерации рабочих элементов устройства, поскольку в процессе очистки загрязняется дисперсный фильтрующий наполнитель в корпусе и поверхность электродов.
Известна установка для очистки воды, описанная в п. РФ №2169120 "Устройство для электрохимической обработки воды" по кл. C 02 F 1/46, 1/467//C 02 F 103:02,103:04, з. 27.09. 2000, oп. 20.06.01.
Известная установка содержит первый и второй электрохимический реакторы с анодной и катодной камерами, промежуточную емкость для выдержки реакционной среды до завершения химической среды, каталитический реактор, блок регулирования физико-химических свойств очищенной воды, выполненный в виде сдвоенного вентиля одновременного регулирования
проходных сечений линий, а также основную и дополнительную линии подачи воды и линию отвода очищенной воды.
Недостатком известной установки является относительная сложность электрохимического реактора.
Известна установка для очистки сточных вод, описанная в з. РФ №97108753 "Способ очистки промышленных сточных вод и установка для его осуществления" по кл. C 02 F 9/00, 1/46, з. 22.06.97, oп. 10.05.99. Известная установка содержит последовательно соединенные гальванокоагулятор, ультразвуковой генератор и электромагнит, а также водяной насос с установленным на его входе эжектором, соединенным с линией сжатого воздуха и баллоном с углекислым газом, и блок сепарации твердой фазы, выполненный в виде тонкослойного отстойника и фильтр-пресса, установленных последовательно. При этом гальванокоагулятор содержит вертикальный цилиндрический корпус с размещенным в нем наполнителем в виде смеси дробленого графита или кокса с железной стружкой, опорную решетку и патрубки ввода и вывода обрабатываемой жидкости и воздуха, а корпус жестко закреплен на платформе, установленной на опорах с возможностью совершения колебательных движений.
Недостатком известной установки является сложность конструкции, включающей и ультразвуковой генератор, и электромагнит, и гальванокоагулятор.
Известна установка для очистки воды, описанная в св. РФ №13033 на полезную модель "Устройство для электрохимической очистки питьевой воды" по кл. C 02 F 1/46, з. 21.05.1999, oп. 20.03.2000 г.
Известная установка содержит блок растворимых электродов и блок электрофлотации, фильтр заключительного фильтрования и накопительную емкость с установленной в ней стерилизующей ультрафиолетовой лампой. При этом блок растворимых электродов выполнен в форме вертикального цилиндра, закрытого с обеих сторон крышками со штуцерами с коаксиально расположенными внутри электродами, а блок электрофлотации - также в виде вертикального цилиндра, закрытого конусообразными крышками со штуцерами, разделенного на две секции электродными электрофлотационными узлами.
Недостатком известной установки является ее невысокая эффективность.
Известна установка для очистки воды, описанная в з. №2001117681 на изобретение "Способ очистки сточной жидкости от органических соединений и устройство для его осуществления", по кл. C 02 F 1/46//C 02 F 103:32, 3.25.06.01, oп. 27.06.03.
Известная установка содержит камеру с кассетами из железных электродов, электрокоагулятор с алюминиевыми электродами, пеносборник, при этом под кассетами из железных электродов установлены друг над другом аэратор, диспергатор из железных труб в виде сот, выше кассет на верхней части переливной перегородки установлены блоки интенсивной магнитной обработки со щелями для прохода жидкости в переливную емкость, а в электрокоагуляторе сверху установлен пеносборник, после алюминиевых электродов за первой перегородкой установлены графитовые электроды с отверстиями, за второй перегородкой - аэратор и переливная перегородка, за которой в нижней части стенки электрокоагулятора расположено отверстие для слива в сливной коллектор.
Недостаток известной установки заключается в том, что она имеет достаточно сложную конструкцию.
Известна установка для очистки воды, описанная в п. РФ №2219135 "Способ очистки воды и устройство для его осуществления" по кл. C 02 F 1/46. 9/12// (C 02 F 9/12, 1:28, 1:42, 1:46, 1:48), з. 01.11.02, oп. 20.12.03. Известная установка содержит последовательно соединенные между собой фильтрующее устройство, аппарат электрохимической обработки, модуль седиментации, по меньшей мере. еще одно фильтрующее устройство, по меньшей мере, одну ионообменную колонну или, по меньшей мере, одну ионообменную колонну и один сорбционный фильтр, модуль окончательной очистки воды и дополнительный сорбционный фильтр.
Недостаток известной установки заключается в том, что очистка осуществляется в основном, механическими фильтрами и обеззараживание воды ненадежно.
Известна установка для очистки воды, описанная в п. РФ №2208590 "Способ и устройство для обработки воды" по кл. C 02 F 1/46//(C 02 F 1/46, 101:20), 103:04, з. 15.10.01, oп. 20.07.03.
Известная установка содержит первый и второй фильтры, первую и вторую электролитическую камеры, систему механической очистки первого и второго фильтров и систему химической очистки и дезинфекции, гидравлически соединенную с внутренними объемами гидравлической системы устройства, вентиль управления расходом, систему контроля рН и окислительно-восстановительного потенциала.
Недостатком известной системы является ее неудовлетворительная эффективность и сложность конструкции.
Известна установка для очистки воды, описанная в п. РФ №2043307 "Аппарат для электрохимической очистки загрязненной жидкости" по кл. C 02 F 1/46, з. 28.01.91, oп. 10.09.95.
Известная установка содержит коаксиально расположенные друг относительно друга отстойник с кольцевой перегородкой и разъемную циркуляционную трубу, в нижней части которой установлены растворимые электроды, пенозаборник с инжектором, а также патрубки для подвода загрязненной и отвода очищенной воды; патрубок для подвода жидкости подсоединен к расположенной внутри аппарата трубке, имеющей выпускные отверстия и согнутой по спирали.
Недостаток известной установки - в ее неудовлетворительной очистке. Известна установка для очистки воды, описанная в п. РФ №2094393 "Способ многостадийной обработки воды и установка для его осуществления" по кл. C 02 F 9/00,1/46,1/78, з. 22.03.93, oп. 27.10.97.
Известная установка содержит ультрафиолетовый облучатель, три микро- и ультрафильтра, трехступенчатый озонатор, три генератора озона, воздушный фильтр, компрессор, холодильник, сушильную камеру и сборники дистилированной, апирогенной, озонированной, и непирогенной воды, а также сборники анолита и католита.
Недостатком известной установки является ее сложность. Известна установка для очистки загрязненной воды, описанная в п. РФ №2051115 "Комплексная установка для очистки загрязненной воды" по кл. C 02 F 1/46, 3.09.10.92, oп. 27.12.95.
Известная установка содержит наклонный цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, отстойник в виде двух последовательно соединенных
отсеков, один из которых содержит пакет мембранных элементов и снабжен патрубком с регулирующим органом, накопитель с патрубками отвода осадка, электрокоагулятор с системой цилиндрических электродов, установленных коаксиально корпусу, и дополнительным электродом, выполненным сменным в виде стержня и размещенным коаксиально внутри полости внутреннего цилиндрического электрода.
Недостатком известной установки является сложность конструкции. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является установка для очистки воды, описанная в п. РФ №2119802 "Установка для электрохимической обработки жидкой среды (варианты)" по кл. A 61 L 2/18, 2/02, C 02 F 1/46, з. 18.12.96, oп. 10.10.98 и выбранная в качестве прототипа. Известная установка в обоих вариантах содержит источник постоянного электрического тока, проточную диафрагменную электролизную ячейку из анодной и катодной камер, подводящие и отводящие линии, каталитический реактор разложения активного хлора, переключатель потока, обводную и дополнительную выходную линии, ограничитель расхода в обводной линии, очистительный фильтр на анодной отводящей линии, водоструйное дозирующее насосное устройство с проточной эжекторной камерой, устройство для измерения и контроля рН обработанной жидкой среды. Недостаток известной установки заключается в том, что ее эксплуатационные возможности ограничены, т. к. она является стационарной; кроме того, при весьма сложной конструкции она недостаточно эффективно очищает сильнозагрязненные воды.
Задачей заявляемой установки является расширение эксплуатационных возможностей при повышении эффективности очистки и упрощении конструкции.
Поставленная задача решается тем, что мобильная установка для очистки особозагрязненных водных сред, содержащая последовательно связанные друг с другом подводящую линию, проточный аппарат электрохимической обработки воды, фильтрующее устройство с ионообменными смолами, отводящую линию, а также насос на подающей линии, источник питания, связанный с аппаратом электрохимической обработки воды, и устройство выходного контроля рН, согласно полезной модели, выполнена переносной с возможностью
размещения ее на шасси грузового автомобиля, снабжена вакуум-насосом и вакуум-ресивером и имеет в качестве источника питания электрогенератор грузового автомобиля, аппарат электрохимической обработки выполнен однокамерным с двумя параллельно расположенными в корпусе электродными пластинами, одна из которых является растворимой и установлена с возможностью перемещения по мере износа, контролируемого с помощью оптикоэлектрического устройства, при этом между подающей линией и входом аппарата электрохимической обработки дополнительно установлены последовательно соединенные между собой дробилка-измельчитель, устройство входного контроля рН, блок регулирования физико-химических параметров воды из дозаторов кислоты и щелочи и устройство выходного контроля рН, а между выходом аппарата электрохимической обработки и отводящей линией - последовательно соединенные между собой флотатор-коагулятор и фильтр, в который введена дополнительно кассета с активированным углем, при этом имеется система насосов для удаления пены и сброса осадка, а также пульт управления и электропривод. Выполнение установки переносной с возможностью размещения ее на шасси грузового автомобиля и запитки ее от электрогенератора автомобиля в совокупности с наличием в ней вакуум-насоса и вакуум-ресивера позволяет использовать ее в различных условиях, расширяя ее эксплуатационные возможности. Введение в установку дополнительно дробилки- измельчителя перед входом в аппарат электрохимической обработки, имеющего достаточно простую однокамерную конструкцию, позволяет измельчать имеющиеся крупные включения, что в совокупности с устройством входного контроля рН и блоком регулирования по результатам контроля физико-химических свойств воды облегчает и улучшает последующую обработку, а наличие флотатора-коагулятора на выходе аппарата электрохимической обработки обеспечивает удаление пены, выносящей грязь с очищенной воды, что при дополнении фильтра кассетой с активированным углем также повышает качество очистки при достаточно простой конструкции установки. В сравнении с прототипом заявляемая установка обладает новизной, отличаясь от прототипа такими существенными признаками как выполнение установки переносной с возможностью размещения ее на шасси грузового автомобиля с
запиткой от бортового генератора и снабженной вакуум-насосом и вакуум-ресивером, выполнение аппарата электрохимической обработки однокамерным с системой параллельных электродов, один из которых является растворимым и подвижным с системой слежения за его положением, наличие между подающей линией и входом аппарата электрохимической обработки последовательно соединенных между собой дробилки-измельчителя, устройства входного контроля рН, блока регулирования физико-химических параметров воды из дозаторов кислоты и щелочи, устройства выходного контроля рН, а между выходом аппарата электрохимической обработки и отводящей линией -последовательно соединенных между собой флотатора-коагулятора и фильтра, в который введена дополнительно кассета с активированным углем, а также системы насосов для удаления пены и сброса осадка, пульта управления и электропривода, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемая мобильная установка для очистки особо загрязненной воды может найти широкое применение в химической, нефтегазовой промышленности, коммунальном хозяйстве и т.п., а потому соответствует критерию "промышленная применимость". Диапазон применения:
1. Очистка от включений нефтепродуктов и фенолов.
2. Устранение жесткости воды без применения дорогостоящих химикатов.
3. Доведение питьевой воды до показателей ГОСТ.
4. Геологические партии, полигоны, горячие точки. МЧС. Заявляемая мобильная установка для очистки особозагрязненных водных сред иллюстрируется чертежами, где представлены на:
- фиг.1 - функциональная схема установки;
- фиг.2 - схема выполнения дробилки -измельчителя;
- фиг.3 - оптико-электрическая схема управления электродами;
- фиг.4 - кинематическая схема работы насосов;
- фиг.5 - схематическая конструкция насоса пеноудаления.
Мобильная установка для очистки особозагрязненных водных сред выполнена переносной с возможностью размещения на шасси грузового автомобиля. Она содержит последовательно связанные друг с другом вентиль 1 водозабора,
подающую линию 2, дробилку-иэмельчитель 3, устройство 4 входного контроля рН-параметра, дозатор 5 серной кислоты, дозатор 6 щелочи, устройство 7 выходного контроля рН-параметра, аппарат 8 электрохимической обработки, флотатор-коагулятор 9, кассетный фильтр 10 тонкой очистки, емкость 11 чистой воды и вентиль 12 чистой воды. При этом установка снабжена электроприводом 13 и пультом 14 управления, а также системой насосов: насосом 15 пеноудаления, насосом 16 подачи очищенной воды на фильтрацию, насосом 17 сброса осадка, вакуум-насосом 19 и вакуум-ресивером 20. В качестве источника 21 электропитания используется электрогенератор грузового автомобиля.
Дробилка-измельчитель 3 служит для измельчения крупных частиц органических включений в загрязненной водной среде. Она содержит корпус 22 и зафиксированные в нем с помощью гайки 23 и подшипников 24 и 25 соосные валы 26 и 27 с их шкивами 28 и 29. Шкив 29 имеет стопор 29'. На соосных валах 26 и 27 закреплены большой и малый ножи 29 и 30, а также расположенный на большом валу 26 серповидный нож 27 за опорной решеткой 31. Корпус 22 снабжен патрубками 32 и 33 для подвода и отвода очищаемой водной среды.
Фильтр 10 тонкой очистки содержит кассету 34 с ионообменной смолой и кассету 35с активированным углем.
Оптико-электрическая система управления электродами содержит установленные на корпусе 35 аппарата 8 электрохимической обработки источник 36 света и приемник 37 сигнала, выполненный на фотодиоде.
Пульт 14 управления (на чертежах подробно не показан) содержит блок реле, обеспечивающих работу оптико-электрической системы управления электродами и системы управления приводом запорной арматуры дозаторов 5 и 6 корректировки рН. Насос 15 пеноудаления содержит корпус 38 и поршень 39.
Мобильная установка для очистки особозагрязненных водных сред работает следующим образом.
С помощью грузового автомобиля установку доставляют на место, где требуется очистить загрязненную воду. Загрязненную водную среду через вентиль 1 водозабора с помощью вакуум-насоса 19 и вакуум-ресивера 20 подают в дробилку-измельчитель 3, где все попавшие с водозабором
2
4
2
органические включения дробятся до состояния однородной мелкодисперсной пульпы. Для получения воды с определенными свойствами по показателю рН используются рН-метр 4 входного контроля, дозатор 5 серной кислоты HSО, дозатор 6 щелочи (Са(ОН) и рН-метр 7 скорректированной водной среды. Работа дозаторов определяется параметрами рН: входная и требуемая. Через пульт 14 управления в пределах требуемых параметров происходит включение в работу кислотного или щелочного дозатора. Для работы дозаторов 5 и 6 используются стандартные электромагнитные клапаны из нержавеющей стали с диаметром протока, соответствующим объему обрабатываемой жидкости (на чертежах не показаны).
Скорректированная по показателям рН водная среда поступает в аппарат 8 электрохимической обработки, состоящий из цилиндрического корпуса 35 с электродами 40, расположенными внутри параллельно между собой, обеспеченными регулировкой, как автоматической, так и ручной. В процессе работы электродов, один из которых выполнен из алюминия или алюмосодержащих материалов, образуется гидроокись алюминия, обеспечивающая мощную коагуляцию. Регулировка подвижного электрода 40' осуществляется оптико-электрической системой, состоящей из источника 36 света (точечного) и приемного устройства 37, выполненного на основе фотодиода. Принцип работы следующий: привод 41 подачи электрода включается по мере истончения пластины растворяемого электрода 40'. Истончившийся электрод 40' дает возможность прохождению светового пучка к фотодиоду 37. Подача электрода 40' прекращается после того, как электродная пластина перекрывает световой луч от источника света. Газовые пузырьки, образовавшиеся при электрохимической реакции, создают интенсивное пенообразование (флотацию) обеспечивающее удаление из обрабатываемой водной среды органических включений: водорослей, донных отложений, фенолов, нефти, масел и т. п..
Образовавшаяся масса поступает во флотатор-коагулятор 9, где через систему насосов 15-17 удаляется осадок, пена и откачивается для дальнейшей транспортировки очищенная вода, которая направляется на окончательную доочистку в кассетный фильтр 10, имеющий две кассеты с фильтрующим материалом и соответственно две стадии фильтрации - угольную и стадию
доочистки на ионообменных смолах. Окончательно очищенная вода поступает в емкость 11 сбора чистой воды и затем через вентиль 12 чистой воды к потребителю.
Забор водной среды и ее дальнейшая транспортировка на системе обеспечивается за счет вакуум-насоса 19 и вакуум-ресивера 20. Глубина вакуума регулируется вентилем.
Разработанная система насосов 15-17 удаления осадка, пены и транспортировки чистой воды обеспечивает стабильность вакуумного показателя. Пульт 14 управления обеспечивает визуальное наблюдение за показателями тока, напряжения и рН.
Оператор управляет работой установки с помощью пульта 14. Мобильная установка запитывается от генератора автомобиля (грузового, с бортовым электропитанием 24 В и током до 30 А).
В пульт 14 управления входит блок реле, обеспечивающих работу оптико-электрической системы управления электродами и системы управления приводом запорной арматуры дозаторов 5 и 6 корректировки рН (на чертежах не показано).
Система включения вакуум-насоса, рабочей нагрузки электродов и привода насосов 15-17 обеспечивается автоматами типа АП-50 с соответствующими показателями отсечки по току.
Общее включение пульта осуществляется стандартным автоматом группы А-31. Работа оптико-электрической системы управления электродами осуществляется по принципу обратной связи, т. е. таким образом, что сигнал на реле, включающее систему подачи электрода (перемещения) или отключающее ее, исходит от оптико-электрической системы, смонтированной на корпусе, в котором находятся рабочие электроды.
По тому же принципу работает система регулировки уровня рН в очищаемой жидкости, но здесь задающий сигнал включения или отключения кислотного либо щелочного дозатора исходит от рН-метров предварительного и результирующего контроля.
Визуальный контроль обеспечивается следующими приборами: вольтметром (36 В - указывающий рабочее напряжение на электродах); амперметром. показывающим ток входной и ток на рабочих электродах.
Учитывая возможное значительное расхождение в показателях сопротивления обрабатываемых водных сред - в пульте управления смонтирован трансформатор ЛАТР-2кВа, обеспечивающий плавную настройку системы с доведением до требуемых показателей.
Установка обеспечивает хороший бактерицидный эффект, что весьма актуально в районах с жарким климатом.
В сравнении с прототипом заявляемая установка имеет более широкие эксплуатационные возможности, является более эффективной и простой по конструкции.