Устройство для очистки воды

Известно устройство для очистки воды [патент РФ №2307075, кл. C02F 1/52 опубл. 27.09.2007, БИ. №27 - прототип]. Устройство содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, контактную взвешиваемую загрузку, трубопровод подачи воды на осветление, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциальной подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, сборный желоб с отводящими трубопроводами осветленной и промывной вод, конический тонкослойный модуль, полупогружной цилиндр, воздушный эжектор тангенциального ввода пульпы в полупогружной цилиндр, воздухоотделитель, опускную распределительную трубу. По своей конструкции и решаемым техническим задачам оно является наиболее близким к предлагаемой конструкции устройства для очистки воды и выбрано в качестве прототипа.
Недостатками конструкции существующего устройства являются неравномерность распределения восходящего потока очищаемой жидкости по площади поперечного сечения устройства и низкая эффективность биохимического окисления органических веществ в контактной взвешиваемой загрузке, снижающие производительность устройства и эффективность очистки воды.
Задачей, заявляемой полезной моделью, является повышение производительности устройства и эффективности очистки воды.
Поставленная задача решается тем, что устройство для очистки воды содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, загруженный контактной взвешиваемой загрузкой, трубопровод подачи воды на осветление, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциальной подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, сборный желоб с отводящими трубопроводами осветленной и промывной вод, конический тонкослойный модуль, полупогружной цилиндр, воздушный эжектор тангенциального ввода пульпы в полупогружной цилиндр, воздухоотделитель, опускную распределительную трубу, согласно полезной модели воздухоотделитель соединен с трубопроводом ввода кислорода в осветляемую воду, а опускная распределительная труба в ее нижней части заглушена и имеет распределительную колпачковую систему осветляемой воды.
Поставленная техническая задача повышения производительности устройства и эффективности очистки воды решается введением в конструкцию устройства новых элементов - трубопровода ввода кислорода в осветляемую воду и распределительной колпачковой системы осветляемой воды.
На фиг. 1 приведена схема устройства для очистки воды.
Устройство включает в себя цилиндрический корпус 1 с коническим днищем, контактную взвешиваемую загрузку 2, трубопровод подачи воды на осветление 3, сборный желоб 4, отводящий трубопровод осветленной воды 5, трубопровод отведения промывной воды 6, трубопровод подачи промывной воды 7 к эжектору подачи пульпы 8, трубопровод 9 подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, коническую диафрагму 10, трубопровод 11 выпуска контактной взвешиваемой загрузки из устройства, конический тонкослойный модуль 12, полупогружной цилиндр 13, воздушный эжектор 14 тангенциального ввода пульпы в полупогружной цилиндр, воздухоотделитель 15, соединенный с трубопроводом подачи воды на осветление, трубопровод 16 ввода кислорода, опускную распределительную трубу 17, распределительную колпачковую систему 18, трубопровод 19, соединяющий эжектор подачи пульпы 8 с нижней частью корпуса устройства.
5
5
Устройство для очистки воды работает следующим образом. По трубопроводу подачи воды на осветление 3 исходная вода подается в воздухоотделитель 15, в котором насыщается кислородом, вводимом по трубопроводу 16, воздухоотделитель 15 предотвращает попадание пузырьков газа во взвешенный слой контактной загрузки. По вертикальной опускной трубе 17 вода, насыщенная кислородом, поступает в нижнюю часть корпуса 1, равномерно распределяется по площади зоны осветления устройства распределительной колпачковой системой 18 и проходит снизу вверх через слой контактной загрузки 2 со скоростью, обеспечивающей ее взвешивание. В качестве контактной загрузки 2 используется кварцевый песок или любой другой мелкозернистый материал, удовлетворяющий требованиям по механической прочности и химической стойкости. Во взвешенном слое контактной загрузки за счет биосорбции происходит задержание и накопление осадка, при достаточном количестве растворенного в воде кислорода создаются благоприятные условия для протекания биохимических процессов окисления. Часть хлопьев осадка выносится из слоя, но задерживается тонкослойным модулем 12, сползает по наклонным стенкам его колец вниз и оседает на поверхность контактной загрузки. В результате достигается высокий эффект очистки воды по биологической и химической потребности в кислороде (БПК и ХПК), обусловленной не только содержанием взвешенных, но и растворенных органических веществ, повышается производительность устройства. Осветленная, биохимически очищенная вода собирается желобом 4 и выводится трубопроводом 5 из устройства. По истечении времени защитного действия взвешенной контактной загрузки и ухудшении качества осветляемой воды производится промывка контактной загрузки в следующей последовательности. Задвижка на трубопроводе отведения промывной воды 6 открывается, а на трубопроводе отведения осветленной воды 5 закрывается. Открываются задвижки на трубопроводе 19, соединяющем эжектор подачи пульпы 8 с нижней частью корпуса устройства и на трубопроводе 7 подачи к эжектору 8 промывной воды. Подача осветляемой воды по трубопроводу 3 через воздухоотделитель 15, вертикальную опускную трубу 17 и распределительную колпачковую систему 18 в контактную массу 2 при этом продолжается. Подается промывная вода в эжектор 8. Загрязненная контактная взвешиваемая загрузка в виде пульпы по трубопроводу 19 из нижней части корпуса устройства подсасывается в эжектор подачи пульпы 8, транспортируется в верхнюю часть корпуса устройства по трубопроводу 9 и через воздушный эжектор 14 тангенциально вводится в полупогружной цилиндр 13 ниже уровня воды под углом к ее поверхности. Поступление контактной загрузки в эжектор 8 регулируется с помощью задвижки, установленной на трубопроводе 19. Вводимый в пульпу с помощью эжектора 14 воздух выделяется в воду в виде пузырьков и происходит водо-воздушная промывка контактной загрузки, усиленная разделением частиц осадка и зерен контактной загрузки в поле центробежных сил в полупогружном цилиндре 13. Промытые зерна контактной загрузки осаждаются во взвешенный слой, а осадок отводится с отработанной промывной водой. Вынос контактной загрузки в сборный желоб 4 предотвращается тонкослойным модулем 12. После промывки перекрываются задвижки на трубопроводах 19, 7, 6. При этом прекращается подача промывной воды в эжектор подачи пульпы 8 и устройство вновь продолжает очищать воду. Контактная взвешиваемая загрузка используется в процессе очистки многократно. При необходимости замены контактной взвешиваемой загрузки или опорожнении устройства для очистки воды пульпа выпускается из него по трубопроводу 11. Опытная установка включала в себя устройство для очистки воды, конструктивно соответствующее вышеприведенному чертежу. Устройство было заполнено мелким песком контактной загрузки фракции 0,5÷0,7 мм из дробленой горелой породы. Биологически очищенная городская сточная вода из лотка после вторичных отстойников вводилась в воздухоотделитель устройства. В воздухоотделитель подавался также кислород с концентрацией 5÷10 мг/л обрабатываемой воды. В воздухоотделителе вода освобождалась от выделившихся пузырьков воздуха и кислорода, поступала вниз по вертикальной опускной трубе и через колпачковую систему распределялась в слой контактной взвешиваемой загрузки. При движении снизу вверх вода осветлялась во взвешенном слое контактной загрузки и в тонкослойном модуле. При этом в слое загрузки происходило выделение из воды основной части осадка, сорбция на осадке органических иловых частиц и осветление воды до установленной нормы 3 мг/л по содержанию взвеси и 6 мг/л по БПК. Фильтроциклы заканчивались при ухудшении качества очищаемой воды ниже нормы. Часть осадка, не задержанная в слое контактной загрузки, в виде крупных плотных хлопьев выделялась в тонкослойном модуле, стекала вниз и оседала на поверхности слоя контактной массы. До 30% общего снижение БПК в загрузке происходило не за счет выделения взвешенных веществ, а вследствие физико-химических и биохимических процессов протекающих в контактной массе при достаточном количестве растворенного кислорода в воде.
Применение предлагаемого устройства для очистки воды позволило вдвое увеличить продолжительность межрегенерационного периода работы устройства, а также повысить эффективность очистки не только по содержанию взвешенных, коллоидных, но и растворенных органических веществ. По окончании двухсуточного цикла обработки воды контактная масса подвергалась промывке в верхней части устройства с ее транспортировкой эжектором подачи пульпы и тангенциальным вводом через воздушный эжектор в полупогружной цилиндр для очистки и выделения частиц контактной загрузки в поле центробежных сил. Вынос промываемой контактной загрузки с промывной водой предотвращался тонкослойным модулем. Промывка обеспечивала эффективную регенерацию контактной загрузки без накопления в ней остаточных загрязнений. Наличие трубопровода, соединяющего эжектор подачи пульпы с нижней частью корпуса устройства, с задвижкой на нем позволяло регулировать поступление контактной загрузки в данный эжектор при промывке, отключение и очистку от песка самого эжектора и трубопровода тангенциальной подачи пульпы в верхнюю часть корпуса после промывки.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели устройства для очистки воды позволяет обеспечить равномерность распределения восходящего потока осветляемой воды по площади поперечного сечения устройства и повысить эффективность биохимического окисления органических веществ в контактной взвешиваемой загрузке. Технический результат - повышение производительности устройства и эффективности очистки воды.