УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к области экологии, в частности к системе водоочистки в различных сферах хозяйственной деятельности человека, а более конкретно к технологиям комплексной очистки сточных вод промышленных предприятий и питьевой воды от взвешенных веществ, химических и радиоактивных веществ, а также болезнетворных микроорганизмов.
Полезная модель может быть использована в системах водоочистных сооружений различных населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий.
В настоящее время в области использования предполагаемой полезной модели можно отметить следующие проблемы:
- невозможность при относительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах получить соответствующее качество очистки воды;
- использование технологий очистки воды, не обеспечивающих ее надежной комплексной очистки в тех случаях, когда требуется очищать как подземную, так и поверхностную воду, а также сточную воду промышленных предприятий, содержащую большой спектр загрязнений.
Особенно актуальна проблема надежности обеззараживания воды от болезнетворных микроорганизмов.
Известно устройство для очистки воды по патенту РФ №2219135, МПК 7 С 02 F 1/46, опубликованное в Бюл. №35 от 20.12.03 и принятое в качестве прототипа для заявляемого устройства.
Известное техническое решение содержит последовательно соединенные между собой фильтрующее устройство, содержащее, по меньшей мере, один фильтр, выход которого связан со входом в, по меньшей мере, один аппарат электрохимической обработки, два электрода которого подключены к источнику электрического тока, а выходы аппарата электрохимической обработки соединены с модулем седиментации, который через вентиль, ротаметр и, по меньшей мере, одно фильтрующее устройство, подключен к содержащему, по меньшей мере, одну ионообменную колонну или, по меньшей мере, одну ионообменную колонну и один сорбционный фильтр, модулю окончательной очистки воды, выход которого соединен с дополнительным сорбционным фильтром, при этом модуль седиментации содержит две установленные параллельно колонны седиментации и, по меньшей мере, одну емкость для седиментации, которая в качестве устройства для седиментации содержит, по меньшей мере, один эластичный фильтр, во внутреннюю полость которого введены выходы колонн седиментации, а каждый из выходов аппарата электрохимической обработки соединен со входом соответствующей колонны седиментации или непосредственно со входом в, по
меньшей мере, один эластичный фильтр модуля седиментации, причем колонна седиментации образована цилиндрической оболочкой, в которой на перфорированной дренажной трубке концентрично с интервалом установлены конические тарелки, а ионообменная колонна модуля окончательной очистки воды состоит из, по меньшей мере, одной секции, заполненной, по меньшей мере, одним ионообменным материалом или ионообменным и сорбционным материалами.
Фильтрующее устройство выполнено в виде механического фильтра, а аппарат электрохимической обработки представляет собой электродиализный реактор, электроды которого имеют вид установленной вертикально плоской полосы, на которой закреплены элементы механического крепления токоведущих кабелей, при этом плоская полоса каждого из электродов имеет в верхней и нижней части сквозные отверстия для перехода воды.
Электроды электродиализного реактора выполнены из коррозионно-стойкого токопроводящего материала.
В емкостях модуля седиментации может быть установлен аэратор воды.
В ионообменной колонне размещен, по меньшей мере, один эластичный фильтр, заполненный ионообменным материалом.
Во внутренней полости ионообменных колонн размещены эластичные фильтры один над другим, образуя фильтрующий слой, состоящий из различных ионообменных материалов, например, ионитов.
Эластичные фильтры выполнены из полиамидных нитей, связанных на трикотажной основе в виде цилиндрического рукава, закрытого с одной стороны, эластичные свойства которого проявляются во всех направлениях, при этом степень проницаемости поверхности эластичного фильтра одинакова.
Сорбционный фильтр выполнен в виде патрона, содержащего активную угольную ткань или нетканый активный угольный материал, намотанный вокруг дренажной трубки, размещенной вдоль продольной оси патрона.
Сорбционный фильтр может быть выполнен в виде емкости, заполненной насыпным сорбционным материалом, например гранулированным активным углем.
Емкость для седиментации в качестве устройства для седиментации может содержать, по меньшей мере, один эластичный фильтр и наклонные панели.
Емкость для седиментации в качестве устройства для седиментации может содержать, по меньшей мере, один эластичный фильтр, аэратор и датчик уровня жидкости.
Модуль для седиментации может содержать три последовательно соединенные между собой емкости для седиментации, в одной из которых размещен, по крайней мере, один эластичный фильтр, в другой - устройство для
седиментации выполненное в виде наклонных панелей, а третья содержит дополнительный эластичный фильтр, аэратор и датчик уровня жидкости.
К числу недостатков известного технического решения следует отнести сложность конструкции емкостей модуля седиментации, которая при заданных объемах емкостей, определяемых габаритами устройства, не обеспечивает достаточно эффективного удаления (седиментации) из очищаемой воды мелкодисперсных загрязнений, присутствующих в воде в виде взвеси.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение эффективности удаления из воды мелкодисперсных взвесей, включающих в том числе, гидроокиси металлов.
Задача решается путем электрохимической обработки воды, постадийного отделения фракций осадков загрязнений, а также удаления растворенных в воде органических и неорганических соединений сорбционными и ионообменными материалами.
Указанный результат достигается за счет того, что полезная модель содержит последовательно соединенные между собой, входное фильтрующее устройство, по меньшей мере, один аппарат электрохимической обработки, модуль седиментации, с, по меньшей мере, одной контактной емкостью, промежуточное фильтрующее устройство, ультрафильтрационный модуль, содержащий, по меньшей мере, один ультрафильтрационный аппарат, и модуль окончательной очистки воды.
Входное фильтрующее устройство содержит последовательно соединенные механический и, по меньшей мере, один насыпной фильтры;
Насыпные фильтры входного фильтрующего устройства могут быть соединены последовательно или параллельно.
Модуль седиментации, содержит, по меньшей мере, две установленные параллельно седиментационные колонны, выходы которых соединены со входом в, по меньшей мере, одну контактную емкость.
Контактные емкости модуля седиментации установлены последовательно.
Промежуточное фильтрующее устройство содержит, по меньшей мере, один насыпной фильтр.
Насыпные фильтры промежуточного фильтрующего устройства могут быть соединены последовательно или параллельно.
Ультрафильтрационные аппараты ультрафильтрационного устройства могут быть соединены последовательно или параллельно.
Модуль окончательной очистки воды состоит, по меньшей мере, из одной фильтрующей колонны, в которой размещен, по меньшей мере, один фильтр.
Фильтры модуля окончательной очистки воды могут быть соединены последовательно или параллельно.
Фильтры модуля окончательной очистки воды могут быть выполнены насыпными и заполнены ионообменным или сорбционным материалом или ионообменным и сорбционным материалами.
Аппараты электрохимической обработки могут быть соединены параллельно.
Аппараты электрохимической обработки могут быть соединены последовательно путем соединения разноименных камер каждого из последовательно соединяемых аппаратов, при этом каждый из аппаратов электрохимической обработки содержит разделительную мембрану, установленную между электродами и разделяющую межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры.
Полезная модель иллюстрируется таблицами и чертежами, где:
- в табл.1 приведены качественные показатели питьевой воды, получаемые в процессе ее очистки;
- в табл.2 - приведены качественные показатели сточной воды промышленных предприятий, получаемые в процессе ее очистки;
- на фиг.1 изображена общая технологическая схема процесса очистки воды;
- на фиг.2 - показан аппарат для электрохимической обработки воды
Установка состоит из установленных по ходу технологического процесса (см. фиг.1) приемной емкости 1 с датчиком 2 уровня воды, насоса 3,
входного фильтрующего устройства 4, включающего, например, механический фильтр 5 фирмы ARKAL (Израиль) и, например, один насыпной фильтр 6, содержащий в качестве насыпного фильтрующего материала антрацитовую крошку (ТУ 2458-002-18775931-01).
Насыпных фильтров 6 может быть установлено несколько, параллельно или последовательно.
Насыпной фильтр 6 входного фильтрующего устройства 4 соединен с одним или несколькими аппаратами 7 для электрохимической обработки воды, установленными параллельно (см. фиг.1).
Возможна последовательная установка аппаратов 7 для электрохимической обработки воды.
При последовательном соединении аппаратов 7 для электрохимической обработки воды каждый из аппаратов 7 содержит источник электрического тока 8 и имеет два входных отсека 9, связанных каналами 10 с электродной кассетой, включающей два электрода (анод 11 и катод 12), пространство между которыми разделено на анодную и катодную камеры, соответственно, 24 и 25, например, полипропиленовой мембраной 13. Электроды 11 и 12 связаны с источником электрического тока 8.
При установке аппаратов 7 для электрохимической обработки воды последовательно насыпной фильтр 6 входного фильтрующего устройства 4
соединен со входом первого по ходу технологического процесса аппарата 7для электрохимической обработки воды 7 (см. фиг.1 и фиг.2).
При этом все последовательно установленные аппараты 7 связаны между собой путем соединения разноименных камер 24 и 25 каждого из последовательно соединяемых аппаратов 7 для электрохимической обработки воды.
Выходы аппаратов 7 для электрохимической обработки воды (см. фиг.1) соединены с модулем седиментации 14, содержащим установленные параллельно две колонны 15 седиментации, выходы которых соединены со входом первой из трех последовательно установленных контактных емкостей 16. Возможна параллельная установка большего количества колонн 15 седиментации.
Модуль седиментации 14 может содержать только одну или несколько контактных емкостей 16.
В последней из установленных по ходу технологического процесса контактных емкостей 16 установлен датчик уровня жидкости 17.
Выход контактной емкости 16 соединен со входами двух, установленных параллельно насыпных фильтров 6 промежуточного фильтрующего устройства 18. Возможна параллельная или последовательная установка большего количества насыпных фильтров 6.
Выход промежуточного фильтрующего устройства 18 соединен со входом ультрафильтрационного модуля 19, содержащего не менее одного ультрафильтрационного аппарата 20. На фиг.1 представлен ультрафильтрационный модуль 19, содержащий шесть параллельно установленных ультрафильтрационных аппаратов 20, например, аппаратов ультрафильтрационных половолоконных (УВА) ТУ 6-12-31-818-93 (Аппараты волоконные ультрафильтрационные).
Возможна последовательная установка ультрафильтрационных аппаратов 20. Ультрафильтрационный модуль 19 может одновременно содержать как последовательно, так и параллельно соединенные ультрафильтрационные аппараты 20.
Выход ультрафильтрационного модуля 19 связан со входом модуля окончательной очистки воды 21, включающего по меньшей мере одну фильтрующую колонну 22, в которой размещен по меньшей мере один фильтр 23.
На фиг.1 представлен модуль окончательной очистки воды 21, содержащий четыре последовательно установленные фильтрующие колонны 22, заполненные насыпным ионообменным материалом, например, ионитами: катионитами и анионитами, например, соответственно марок КУ 5 и АВ 17. Насыпной ионообменный материал образует фильтры 23.
Фильтрующие колонны 22 могут быть заполнены сорбционным материалом, например, насыпным - углем БАУ МФ ГОСТ 6217-74 или, например, угольным фильтром, содержащим активную угольную ткань, например, марки ТСА (ТУ 2162-105-04838763-00). Фильтрующие колонны 23 модуля окончательной очистки воды 21 могут быть установлены как параллельно, так и последовательно.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Исходная вода из приемной емкости 1 через насос 3 направляется на входное фильтрующее устройство 4, где из воды фильтрованием полностью удаляются взвешенные вещества, частично химические и радиоактивные вещества в коллоидной форме, а также частично болезнетворные микроорганизмы.
После этого вода поступает в, по меньшей мере, один аппарат 7 для электрохимической обработки воды, где обеспечивается обеззараживание воды от болезнетворных микроорганизмов, а также же окисление катионов металлов, содержащихся в воде до их гидроокисей, частично выпадающих в осадок, а, частично, остающихся в воде в виде взвеси. Обеззараживание воды происходит за счет воздействия на микроорганизмы активного хлора, образовавшегося из хлоридов металлов, присутствовавших в воде.
В конце цикла электрохимической обработки создаются два независимых, не связанных между собой потока воды с различными показателями
кислотности и щелочности (при наличии разделительной мембраны 13 в аппарате для электрохимической обработки воды 7) или один смешенный поток воды, которые направляются на седиментацию в соответствующие колонны 15 седиментации, а затем, последовательно, в контактные емкости 16 модуля седиментации 14.
В колонне 15 седиментации происходит частичное отделение взвеси гидроокисей металлов и других неорганических и органических соединений, содержавшихся в воде после электрохимической обработки.
Загрязнения оседают в нижней части колонн 15 седиментации.
Количество контактных емкостей 16 модуля седиментации 14 выбирается в зависимости от времени контакта, необходимого для обеспечения обеззараживания воды от болезнетворных микроорганизмов путем воздействия на них активного хлора, образовавшегося в результате электрохимической обработки воды.
В случае выполнения модуля 14 с тремя контактными емкостями 16 вода поступает в них последовательно.
Из модуля 14 седиментации вода подается в промежуточное фильтрующее устройство 18, где из исходной воды удаляются гидроокиси металлов, образовавшихся в результате электрохимической обработки воды, а также другие взвешенные вещества крупных фракций (50 - 100 микрон).
Из промежуточного фильтрующего устройства 18 вода поступает в ультрафильтрационный модуль 19, где из очищаемой воды удаляются взвешенные вещества мелких фракций (от 50 до 0,1 микрона).
Затем вода подается в модуль 21 окончательной очистки воды. Конструктивное исполнение модуля 21 позволяет обеспечить удаление из воды до норм ПДК металлов, оставшихся в растворе, а также органических соединений с помощью сочетания различных ионообменных и сорбционных материалов.
Источники информации:
- патент Российской Федерации 2219135 С1, МПК 7 С 02 F 1/463, 20.10.1998 - прототип;