СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

1. Способ обработки воды, содержащей растворенные или взвешенные коллоидальные загрязнения, в очистной установке, содержащий:
размещение в зоне флокуляции вместе с водой по меньшей мере одного балласта, состоящего из по меньшей мере из одного нерастворимого гранулированного материала, который тяжелее воды, и по меньшей одного флокулянта для обеспечения формирования хлопьев;
подача смеси воды с хлопьями, сформированными на предыдущей стадии, в зону осаждения;
отделение обработанной воды в верхней части зоны осаждения от смеси осадка и балласта, полученной в результате осаждения хлопьев;
извлечение смеси осадка и балласта из нижней части зоны осаждения и направление этой смеси в промежуточную зону перемешивания;
извлечение смеси осадка и балласта, имеющейся в промежуточной зоне, в которой осуществляют перемешивание, и гидроциклонное разделение осадка и балласта;
рециркуляция продукта, выходящего из нижнего слива на стадии гидроциклонного разделения, в зону флокуляции;
удаление части осадка, выходящего из верхнего слива на стадии гидроциклонного разделения, и рециркуляция остальной части осадка в промежуточную зону перемешивания;
отличающийся тем, что:
непрерывно измеряют по меньшей мере один параметр, характеризующий концентрацию загрязнений в воде, до ее поступления или при поступлении в зону флокуляции;
на основании указанного измерения, чтобы непрерывно определяют количество балласта, которое необходимо вводить для получения обработанной воды заданного качества.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что:
непрерывно измеряют концентрацию балласта в смеси, извлеченной из зоны осаждения, или в смеси, находящейся в зоне флокуляции;
по результатам непрерывного измерения концентрации смеси, извлеченной из зоны осаждения, понижают концентрацию балласта, фактически находящегося в установке;
пополняют зону флокуляции балластом, когда концентрация балласта, фактически находящегося в установке, ниже заданного предельного значения.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что пополнение зоны флокуляции балластом, когда концентрация балласта, фактически находящегося в установке, становится ниже заданного предельного значения, выполняют в автоматическом режиме.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют результаты измерения по меньшей мере одного параметра, характеризующего концентрацию загрязнений в воде, для того, чтобы получить количество флокулянта, которое необходимо подать в зону флокуляции для получения обработанной воды заданного качества.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют подачу в воду до ее поступления в зону флокуляции по меньшей мере одного коагулянта в соответствии с заданным количеством и, при необходимости, по меньшей мере одного реагента, предназначенного для регулирования уровня рН в соответствии с заданной величиной.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметр, характеризующий концентрацию загрязнений в воде, представляет собой концентрацию (X) всех материалов, взвешенных в воде, причем указанная концентрация рассчитывается на основе всех или некоторых из следующих параметров:
концентрации в воде взвешенных твердых частиц,
концентрации в воде органических материалов,
концентрации микроорганизмов в исходной воде,
концентрации микрозагрязнений в исходной воде,
заданного количества коагулянта,
заданного количества реагента, предназначенного для регулирования уровня рН.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что количество балласта, которое должно находиться во взвешенном состоянии во флокуляционном резервуаре для получения обработанной воды заданного качества, определяется следующими параметрами: концентрацией (Y) балласта, необходимой для указанной концентрации (X) всех материалов, взвешенных в воде, которая рассчитывается по формуле (I):
b
Y=аХ+с,
где значение а находится в диапазоне 0,4-1, b находится в диапазоне 0,3-1, и с находится в диапазоне 0-2,
и примерным объемом воды, находящейся в установке.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывно регулируют количество флокулянта, подаваемого в зону флокуляции, в зависимости от концентрации балласта, который должен подаваться для получения обработанной воды заданного качества.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение смеси осадка и балласта из нижней части зоны осаждения и направление ее в промежуточную зону перемешивания осуществляют с использованием по меньшей мере одного шнека.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулируют интенсивность подачи осадка, поступающего из верхнего слива при гидроциклонном разделении и рециркулируемого в промежуточную зону перемешивания, таким образом, чтобы поддерживать заданный уровень осадка и балласта в промежуточной зоне перемешивания.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что хранят осадок, поступающий из верхнего слива при гидроциклонном разделении, в резервуаре, снабженном переливной трубой, измеряют уровень смеси осадка и балласта в промежуточной зоне перемешивания и подают по меньшей мере часть содержимого указанного резервуара в промежуточную зону перемешивания, когда измеренный уровень становится ниже заданного предельного значения.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроциклонное разделение смеси осадка и балласта, поступающей из зоны осаждения, осуществляют с использованием подачи дополнительной жидкости, направляемой тангенциально относительно осадка.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что дополнительная жидкость подается в количестве, соответствующем от 5 до 100% и обычно от 5 до 20% от объема смеси осадка и балласта, поступающей на гидроциклонное разделение.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществление взаимодействия воды в зоне флокуляции по меньшей мере с одним балластом, состоящим по меньшей мере из одного нерастворимого гранулированного материала, который тяжелее воды, и по меньшей с одним флокулянтом для обеспечения формирования хлопьев содержит:
формирование в зоне флокуляции с помощью полностью погруженной направляющей конструкции внутренней зоны, в которой с помощью перемешивания создают турбулентный осевой поток смеси воды, подлежащей обработке, балласта и флокулянта в осевом направлении указанной направляющей конструкции;
подачу флокулянта с использованием гидравлического распределительного устройства в указанный аксиальный поток;
распределение потока с помощью неподвижного устройства, противодействующего вращению потока и расположенного на выходе конструкции направления потока;
обеспечение циркуляции смеси в периферийной зоне, окружающей конструкцию направления потока, в противоположном направлении до входа во внутреннюю зону; и
перемещение смеси в зону осаждения.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что он содержит преобразование потока, выходящего из конструкции направления потока, в аксиальный поток с использованием неподвижного устройства распределения потока.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что преобразование потока, выходящего из конструкции направления потока, в аксиальный поток с использованием неподвижного устройства распределения потока осуществляют внутри имеющейся конструкции направления потока.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что он содержит также обеспечение времени взаимодействия между водой, подлежащей обработке, флокулянтом и балластом в зоне флокуляции, составляющего от одной до нескольких минут.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве балласта используют микропесок.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зону флокуляции или перед зоной флокуляции по ходу потока вводят гранулированный материал, обладающий адсорбционными свойствами, или гранулированный материал, обладающий свойствами ионного или молекулярного обмена, чтобы обеспечить достаточное время взаимодействия такого материала с водой, подлежащей обработке.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что в качестве материала, обладающего свойствами ионного или молекулярного обмена, используют смолу.
21. Способ по п.19, отличающийся тем, что в качестве материала, обладающего адсорбционными свойствами, используют порошок активированного угля.
22. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что гранулированный материал, обладающий адсорбционными свойствами или свойствами ионного или молекулярного обмена, является балластом.
23. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что гранулированный материал, обладающий адсорбционными свойствами или свойствами ионного или молекулярного обмена, является вторым балластом.
24. Способ по п.1, отличающийся тем, что осаждение осуществляют в полочном устройстве.
25. Установка для осуществления способа по пп.1-24, содержащая:
по меньшей мере один флокуляционный резервуар (1), снабженный по меньшей мере одной мешалкой (2);
трубопровод (5), по которому вода, подлежащая обработке, подается во флокуляционный резервуар (1);
резервуар-отстойник (11), снабженный в верхней части выходным каналом (15) для обработанной воды;
трубопровод (21), соединяющий нижнюю часть резервуара-отстойника с промежуточным резервуаром (19), снабженным по меньшей мере одной мешалкой (20);
трубопровод (25), соединяющий промежуточный резервуар (19) с гидроциклоном (26);
трубопровод (30) для рециркуляции некоторой части продукта, выходящего из верхнего слива гидроциклона (26), в промежуточный резервуар (19);
отличающаяся тем, что дополнительно содержит:
по меньшей мере один первый датчик (40, 40а), предназначенный для непрерывного измерения по меньшей мере одного параметра, характеризующего концентрацию загрязнений в воде, поступающей в установку;
вычислительное устройство (42), обеспечивающее непрерывное определение по измерениям, сделанным первым датчиком, количества балласта, который необходимо ввести для получения обработанной воды заданного качества.
26. Установка по п.25, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один второй датчик (41), который установлен во флокуляционном резервуаре или в промежуточном резервуаре, или в трубопроводе (25), соединяющем промежуточный резервуар с гидроциклоном, и может осуществлять непрерывное измерение концентрации балласта в смеси, проходящей через указанные резервуары или через трубопровод (25), и тем, что вычислительное устройство (42) может осуществлять непрерывное определение по измерениям, сделанным вторым датчиком (41), количества балласта, фактически находящегося в установке.
27. Установка по п.25, отличающаяся тем, что она содержит автоматическое устройство (9) пополнения балласта.
28. Установка по п.26, отличающаяся тем, что вычислительное устройство (42) устроено таким образом, чтобы оно осуществляло непрерывное определение по измерениям, сделанным первым датчиком (40, 40а), количества флокулянта, которое необходимо подавать для получения обработанной воды заданного качества.
29. Установка по п.28, отличающаяся тем, что она содержит также автоматическое устройство (10) дозированной подачи флокулянта, соединенное с вычислительным устройством.
30. Установка по п.25, отличающаяся тем, что первый датчик (40, 40а) представляет собой датчик, измеряющий концентрацию в необработанной воде взвешенных твердых материалов и/или концентрацию в исходной воде органического материала, например концентрацию общего количества органического углерода.
31. Установка по п.25, отличающаяся тем, что она содержит также по меньшей мере один датчик (44), предназначенный для непрерывного измерения качества воды, обрабатываемой в установке.
32. Установка по п.25, отличающаяся тем, что трубопровод (5), по которому вода подается во флокуляционный резервуар (1), снабжен по меньшей мере одним неподвижным смесителем (8) для смешивания воды, подлежащей обработке, с коагулянтом.
33. Установка по п.25, отличающаяся тем, что выходной канал (15) для вывода обработанной воды из резервуара-отстойника содержит по меньшей один подводный водослив или перфорированную трубу.
34. Установка по п.25, отличающаяся тем, что резервуар-отстойник (11) снабжен на входе сифонной перегородкой (18).
35. Установка по п.25, отличающаяся тем, что резервуар-отстойник (11) снабжен на входе разделительной конструкцией (17).
36. Установка по п.35, отличающаяся тем, что разделительная конструкция (17) содержит по меньшей мере две пластины (17а), которые параллельны друг другу и установлены с каждой стороны подводного водослива (16), устроенного между флокуляционным резервуаром (1) и резервуаром-отстойником (11), и пластины (17b), установленные параллельно друг другу между пластинами (17а), перекрывая водослив (16), причем поперечные пластины (17b) формируют вместе с пластинами (17а) одинаковое количество каналов между флокуляционным резервуаром (1) и резервуаром-отстойником (11).
37. Установка по п.25, отличающаяся тем, что трубопровод (21), соединяющий нижнюю часть резервуара-отстойника с промежуточным резервуаром, снабжен шнеком (22).
38. Установка по п.25, отличающаяся тем, что она содержит также резервуар (31), снабженный переливной трубой (32) и установленный на трубопроводе (30), предназначенном для рециркуляции части продукта, выходящего из верхнего слива гидроциклона (26), в промежуточный резервуар (19).
39. Установка по п.38, отличающаяся тем, что она содержит также клапан (34), установленный на трубопроводе (30), предназначенном для рециркуляции части продукта, выходящего из верхнего слива гидроциклона (26), в промежуточный резервуар (19), причем клапан (34) установлен по ходу потока после резервуара (31).
40. Установка по п.38, отличающаяся тем, что она содержит также датчик (43), измеряющий уровень смеси осадка и балласта, находящейся в промежуточном резервуаре (19).
41. Установка по п.25, отличающаяся тем, что гидроциклон (26) имеет цилиндрическую часть (50), снабженную по меньшей мере одним устройством тангенциальной подачи смеси осадка и балласта, подлежащей обработке, коническую часть (52) и камеру (53) на выходе конической части для подачи дополнительной жидкости, причем камера (53) содержит устройство (54) тангенциальной подачи дополнительной жидкости.
42. Установка по п.25, отличающаяся тем, что она содержит также по меньшей мере одно устройство (9а) дозированной подачи во флокуляционный резервуар материала, обладающего адсорбционными свойствами или свойствами ионного или молекулярного обмена.
43. Установка по п.25, отличающаяся тем, что в качестве резервуара-отстойника (11) используют полочный резервуар-отстойник.
44. Установка по п.43, отличающаяся тем, что полочный резервуар-отстойник (11) снабжен вертикальными лопастями.
45. Установка по п.25, отличающаяся тем, что флокуляционный резервуар (1) содержит конструкцию направления потока, которая открыта на ее обоих концах и расположена на некотором расстоянии от основания флокуляционного резервуара (1), в результате чего формируется центральная зона (1а), в которой установлена мешалка (2), и периферийная зона (1b), и неподвижное устройство (4, 4а) распределения потока, выходящего из конструкции направления потока.
46. Установка по п.45, отличающаяся тем, что в качестве конструкции направления потока используется труба (3) круглого сечения, установленная вертикально на некотором расстоянии от основания флокуляционного резервуара (1).
47. Установка по п.45, отличающаяся тем, что неподвижное устройство (4а) распределения потока установлено в нижней части конструкции направления потока.
48. Установка по п.45, отличающаяся тем, что неподвижное устройство (4а) распределения потока, установленное в трубе (3), сформировано по меньшей мере одной пластиной, имеющей высоту Н и проходящей по диаметру трубы, в результате чего формируется по меньшей мере два отделения.
49. Установка по п.45, отличающаяся тем, что неподвижное устройство (4а) распределения потока установлено по меньшей мере на 200 мм ниже мешалки.
50. Установка по п.48, отличающаяся тем, что указанные отделения, сформированные по меньшей мере одной пластиной, имеют поверхности, площади которых практически равны, и что расчетная ширина В каждого отделения выбирается таким образом, чтобы отношение Н/В между высотой Н по меньшей мере одной пластины и расчетной шириной В находилось в диапазоне от примерно 1 до примерно 2, и обычно оно составляет примерно 1,5.