Устройство для очистки сточных вод

Полезная модель относится к области очистки сточных вод от загрязнений различного типа, таких как взвешенные частицы, нефтепродукты, тяжелые металлы, а также органические соединения, в частности к устройствам для очистки воды с использованием электрокоагулятора и дополнительных фильтров, и может быть использована на промышленных предприятиях.
Из уровня техники известно устройство для очистки сточных вод (WO9222503, C02F 1/461, C02F 1/463, C02F 1/72, опубл. 23.12.1992), содержащее камеру с входом для подачи стоков и выходом для отвода стоков. Между входом и выходом стоков располагаются электроды, а между входом и электродами находится марганцевая руда (MnO2). Устройство содержит также насос для подачи стоков, источник питания для подачи на электроды напряжения предпочтительно 24 В при токе 20-60 А, а также приспособление для подачи кислородсодержащего газа между электродами. Проходя между электродами сточные воды, очищаются, а осаждающиеся в результате электрохимического воздействия загрязнения отделяются в бассейне-осветлителе.
Недостатком известного устройства является низкая степень очистки сточных вод, что обусловлено отсутствием в системе очистки такого важного элемента, как фильтр.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является устройство для очистки сточных вод (RU168967, C02F 9/06, C02F 1/463, C02F 1/52, B01D 36/00, опубл. 28.02.2017 - прототип), включающее корпус с входным патрубком, выходным патрубком и патрубком слива осадка, внутри которого выполнена камера коагуляции с выходным отверстием, осветлитель, сообщающийся с указанной камерой через упомянутое отверстие, и выходная камера с фильтром, сообщающаяся с осветлителем посредством трубопровода, при этом в камере коагуляции установлен коагулятор, соединенный с входным патрубком, патрубок слива осадка выполнен в нижней части осветлителя, а выходной патрубок выполнен в выходной камере, при этом в осветлителе установлен, по меньшей мере, один делитель потока со сквозными ячейками. Из документа также известно, что в качестве фильтра может быть использован угольный фильтр.
Устройство характеризуется высокой эффективностью очистки сточных вод за счет снижения турбулентности потока очищаемой сточной воды в осветлителе.
Недостатком устройства в случае использования угольного фильтра является низкая эффективность очистки жесткой воды или воды, содержащей соли тяжелых металлов, в частности железа.
Задачей настоящей полезной модели является создание установки, обеспечивающей эффективную очистку сточных вод с устранением недостатков, присущих аналогам.
Техническим результатом является получение воды, пригодной для сброса в систему городской канализации.
Технический результат достигается тем, что устройство для очистки сточных вод включает корпус с входным патрубком, выходным патрубком и патрубком слива осадка, внутри которого расположена камера с установленным электрокоагулятором, представляющим собой блок электродов, выполненных в виде пластин из металлического сплава, и выходным отверстием, через которое она сообщается с камерой осветления, в верхней части которой установлен делитель потока со сквозными ячейками, а также выходную камеру с блоком фильтрации, сообщающуюся с осветлителем посредством трубопровода, при этом электрокоагулятор соединен с входным патрубком, патрубок слива осадка выполнен в нижней части камеры осветления, а выходной патрубок выполнен в выходной камере. Устройство дополнительно содержит подающий насос, установленный на входном патрубке и вакуумный насос, установленный на выходном патрубке, а блок фильтрации подключен к вакуумному насосу и представляет собой керамический мембранный блок с размером пор 0,001 - 100 мкм.
Существует вариант, в котором пластины выполнены из алюминиевого сплава
Существует вариант, в котором пластины выполнены из стали.
Существует вариант, в котором стенки ячеек делителя потока выполнены наклонными.
На фиг. 1 представлено устройство для очистки сточных вод в общем виде.
Устройство включает корпус 1, внутри которого расположена камера 2 с установленным в ней электрокоагулятором 3, представляющим собой блок электродов, выполненных в виде пластин из металлического сплава чередующейся полярности. Электрокоагулятор работает от блока 4 питания постоянного тока. Камера 2 имеет коническое дно 5 с выходным отверстием 6, через которое она сообщается с камерой 7 осветления. В верхней части камеры 7 установлен делитель 8 потока со сквозными ячейками 9, причем стенки ячеек 9 могут быть выполнены наклонными. В нижней части камеры 7 расположен патрубок 10 слива осадка. Выходная камера 11 сообщается с камерой 7 посредством трубопровода 12. В камере 11 установлен керамический мембранный блок фильтрации 13, при этом размер пор может быть подобран в зависимости от требуемой степени очистки воды. Подающий насос 14 установлен на входном патрубке 15. Блок 13 подключн к вакуумному насосу 16, который установлен на выходном патрубке 17.
Устройство действует следующим образом.
Загрязненные сточные воды от промышленного оборудования посредством подающего насоса 14 закачиваются в камеру 2. Одновременно с этим на электроды электрокоагулятора 4 подается электрический ток малой плотности (до 25 А/м2), в результате чего происходит растворение анодов. При прохождении воды в зазорах между пластинами электрокоагулятора 4 в раствор переходят ионы железа или алюминия c образованием соответствующих гидроксидов. Гидроксиды выполняют роль центров коагуляции, сорбируя взвешенные вещества, коллоиды или, например, соединения кремния при использовании алюминиевых электродов, и, как следствие, обеспечивают коагуляцию упомянутых загрязняющих веществ в хлопья.
Далее через выходное отверстие 6 камеры 2 очищаемая вода с хлопьями попадает в осветлитель 4, температура воды в котором отличается от температуры вновь поступающей воды из камеры 2. В результате смешивания воды с различной температурой возникают конвективные потоки, которые дробятся и локализуются в ячейках 9 делителя 8 потока. Раздробленные таким образом потоки очищаемой воды с хлопьями коагулированных структур приобретают упорядоченное однонаправленное движение, в результате чего происходит осаждение упомянутых структур в нижнюю часть камеры 7.
Выполнение стенок ячеек 9 наклонными, в частном варианте осуществления полезной модели, дополнительно обеспечивает постоянство процесса ламиниризации раздробленных потоков за счет исключения загрязнения ячеек коагулированными структурами и способствует эффективной ламиниризации указанных потоков воды за счет изменения направления их движения.
По мере накопления в камере 7 осадок периодически выводится через патрубок 10 слива осадка в канализацию. Прошедшая через ячейки 9 делителя 8 потока, очищаемая вода по трубопроводу 12 поступает в выходную камеру 11 с керамическим мембранным блоком фильтрации 13. За счет разрежения, создаваемого вакуумным насосом 16, вода проходит через блок 13, который удаляет мелкие примеси в зависимости от требуемой степени очистки и выводится через выходной патрубок трубопроводу 17.
Описанное выше устройство реализуется следующими примерами осуществления.
Пример 1.
Устройство включает электрокоагулятор 4, представляющий собой блок электродов, выполненных в виде пластин из алюминиевого сплава марки А0 в соответствии с ГОСТ 11069-74, делитель 8 с ячейками 9, стенки которых выполнены под углом 90° к горизонтали, блок 12 имеет поры, размер которых составляет 0,001 мкм. Ячейки делителя потока имеют квадратное сечение, стенки выполнены вертикальными, а размер каждой ячейки 32×32×32 мм
Посредством устройства производилась очистка сточной воды, содержащей бактерии рода Salmonella, характеризующейся следующими показателями: начальная концентрация взвешенных веществ - 350 мг/л, нефтепродуктов - 80 мг/л; ионов железа - 200 мг/л, соединений хлора - 5 мг/л, температура - 22°С. Температура сточных вод в осветлителе составляет 20°С.
На выходе заявленного устройства вода не содержала бактерий, концентрация взвешенных веществ составляла 3 мг/л, нефтепродуктов - 1 мг/л, ионов железа - 25 мг/л, соединений хлора - 0,5 мг/л.
Пример 2.
Устройство включает электрокоагулятор 4, представляющий собой блок электродов, выполненных в виде пластин из стали марки Ст1кп соответствии с ГОСТ 380-2005, делитель 8 с ячейками 9, стенки которых выполнены под углом 45° к горизонтали, блок 12 имеет поры, размер которых составляет 0,2 мкм. Ячейки делителя потока имеют квадратное сечение, стенки выполнены наклонными, а размер каждой ячейки - 30×30×30 мм
Посредством устройства производилась очистка сточной воды, содержащей бактерии рода Salmonella, характеризующейся следующими показателями: начальная концентрация взвешенных веществ - 450 мг/л, нефтепродуктов - 75 мг/л, температура - 25°С. Температура сточных вод в осветлителе составляет 20°С. Время работы устройства составляет 12 ч.
На выходе заявленного устройства вода не содержала бактерий, а концентрация взвешенных веществ составляла 5 мг/л, нефтепродуктов - 4 мг/л.
Пример 3.
Устройство включает электрокоагулятор 4, представляющий собой блок электродов, выполненных в виде пластин из алюминиевого сплава марки А7 в соответствии с ГОСТ 11069-74, делитель 8 с ячейками 9, стенки которых выполнены под углом 90° к горизонтали, блок 12 имеет поры, размер которых составляет 100 мкм. Ячейки делителя потока имеют квадратное сечение, стенки выполнены наклонными, а размер каждой ячейки составляет 28×28×28 мм.
Посредством устройства производилась очистка сточной воды, характеризующейся следующими показателями: начальная концентрация взвешенных веществ - 500 мг/л, нефтепродуктов - 100 мг/л, температура - 20°С. Температура сточных вод в осветлителе - 18°С.
На выходе заявленного устройства концентрация взвешенных веществ составляла 10 мг/л, нефтепродуктов - 7 мг/л.
Таким образом, в каждом из вариантов осуществления полезной модели достигается заявленный технический результат.