устройство для очистки и осветления воды

Формула изобретения

Устройство для очистки и осветления воды, включающее узел ввода исходной воды, узел ввода реагентов, корпус, камеру реакции и осветления, узел отвода осветленной воды, конический шламоуплотнитель с шламоотводящими трубами, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде полого цилиндра, нижний торец которого соединен со шламоуплотнителем, и содержит концентрично расположенные камеру осветления в виде расширяющегося вверх усеченного конуса, размещенную в ней камеру хлопьеобразования в виде цилиндра с коническим раструбом в нижней части и перегородками, один из которых установлены тангенциально на выходе из раструба, а другие равномерно размещены по внутренней поверхности камеры поперек потока, и цилиндрическую камеру реакции, смонтированную внутри камеры хлопьеобразования, при этом как камера осветления, так и шламоуплотнитель снабжены трубопроводами раздельного отвода из устройства осветленной воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для реагентной очистки сточных вод промышленных предприятий, очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Известно устройство [1], состоящее из корпуса, камеры реакции, шламоуплотнителя, шламоотводящих труб, камеры осветления, узлов, подводящих очищаемую воду, реагенты, и коллектора отвода осветленной воды. В устройстве отсутствует камера хлопьеобразования, камера реакции имеет небольшие размеры, что приводит к тому, что за счет малого времени прохождения реакции и образования шлама, не достигается необходимое качество очистки, а при малой производительности установка имеет большие габариты (И.Э.Апельцин Осветлитель для обработки воды при заводнении нефтяных скважин. Водоснабжение и санитарная техника, 1956, N 6).

Наиболее близким по технической сущности является осветлитель [2]. Устройство содержит корпус, узел ввода исходной воды с воздухоотделителем и распределительной воронкой, устройство подачи реагентов, шламоуплотнитель с шламоприемными окнами и трубами и коллектором сбора осветленной воды, камеру реакции и осветления, в которой происходит смешение воды с реагентами и проходят химические реакции. Камера осветления оборудована смесительными перегородками. Осветленная вода из камеры отводится в приемный короб осветленной воды (Ю. М. Кострикин, А. Н Мещерский, О.В.Коровина Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. /Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1990).

Указанное устройство имеет следующие недостатки.

1. Не разделены коллектора, отводящие осветленную воду из шламоуплотнителя и камеры осветления. Это не позволяет регулировать интенсивность отвода осадка из камеры осветления в шламоуплотнитель и поддерживать равномерную плотность взвешенного слоя осадка, которая определяет устойчивость осветления воды и соответственно качество водоподготовки.

2. Устройство не имеет отдельного узла, обеспечивающего хлопьеобразование. За счет этого не происходит роста хлопьев осадка, который выносится в осветленную воду, что снижает качество очистки.

3. Смесительные перегородки камеры осветления гасят вращательное движение потока, позволяющее увеличить время пребывания воды в осветлителе и повысить качество очистки. Кроме того, смесительные перегородки разбивают образовавшиеся хлопья и ухудшают качество осветления.

Целью настоящего изобретения является улучшение качества очистки и осветления при уменьшении удельных габаритов установки. Технический результат, достигаемый с помощью изобретения, состоит в создании равномерного и устойчивого взвешенного слоя осадка, поддерживаемого за счет перепада давлений в камере осветления и шламоуплотнителе, создаваемого раздельными трубопроводами отвода осветленной воды и снабженными регулировочной арматурой, а также в увеличении времени пребывания воды в установке путем создания вращательного движения потока воды. Указанный результат достигается тем, что устройство, включающее корпус, камеру реакции и осветления, узел ввода исходной воды, узел ввода реагентов, конический шламоуплотнитель с шламоотводящими трубами, узел отвода осветленной воды, снабжено корпусом, выполненным в виде полого цилиндра, нижний торец которого соединен со шламоуплотнителем. Корпус содержит концентрично расположенные одна в другой камеру осветления в виде расширяющегося вверх усеченного конуса, камеру хлопьеобразования в виде цилиндра с коническим раструбом и цилиндрическую камеру реакции. На выходе из конического раструба камеры хлопьеобразования тангенциально установлены перегородки. Кроме того, перегородки установлены и внутри камеры равномерно по всей поверхности поперек потока очищаемой воды. Камера осветления и шламоуплотнитель снабжены трубопроводами раздельного отвода из устройства осветленной воды.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже. В центре цилиндрического корпуса (1) расположена камера реакции (2) с узлами подачи исходной воды (3) и реагентов (4). Вокруг камеры реакции расположена камера хлопьеобразования (5), выполненная в виде цилиндра с коническим раструбом в нижней части. В камере хлопьеобразования установлены перегородки (6), например горизонтальные, задающие волнообразное направление движения потока воды. В нижней части камеры хлопьеобразования размещены тангенциально направленные перегородки (7), например вертикальные, обеспечивающие вращательное движение воды на выходе из камеры хлопьеобразования. Нижний торец корпуса соединен с коническим шламоуплотнителем (8), который соединен с камерой осветления (9) шламоотводящими трубами (10) и люками (11), которые позволяют производить распределенный отвод осадка из зоны осветления. Камера осветления выполнена в виде расширяющегося вверх усеченного конуса. Очищенная вода собирается в трубопровод осветленной воды (12), расположенный в верхней части устройства. Осветленная вода из шламоуплотнителя отводится по трубопроводам (13), снабженными регулировочными вентилями (14). Удаление осадка из шламоуплотнителя производится в его нижней части по трубопроводу (15).

Устройство работает следующим образом. Подача сточных вод осуществляется в низ камеры реакции (2) трубопроводом (3), выход из которого направлен по образующей поверхности цилиндра камеры реакции, что создает вращательное движение потока воды. К выходному сечению трубопровода исходной воды, подведен узел ввода реагентов (4), что обеспечивает подсос реагентов за счет образования небольшого вакуума и практически мгновенное смешение реагентов с исходной водой. При подъеме воды вверх из нее выделяется воздух и газы, которые могут образовываться при тех или иных реакциях, проходящих после введения реагентов. Удаление воздуха и газов исключает эффект флотации взвешенного слоя. Время нахождения воды в камере реакции определяется расчетом или пробными лабораторными испытаниями и может изменяться от 3 до 7 минут.

В верхней части камеры реакции (2) имеются отверстия (16), через которые очищаемая вода с малой скоростью перетекает в перегородчатую камеру хлопьеобразования (5). Геометрические размеры камеры хлопьеобразования рассчитаны таким образом, что скорость движения очищаемой воды постепенно понижается ко дну камеры. Время нахождения воды в камере хлопьеобразования составляет 5-10 минут.

В нижней части камеры хлопьеобразования смонтированы направляющие перегородки (7), расположенные тангенциально по отношению к корпусу камеры хлопьеобразования, что позволяет, не разрушая хлопьев осадка, создать вращательное движение воды в камере осветления (9), обеспечивая равномерность концентрации осадка во всем объеме. В камере осветления (9) создается взвешенный слой осадка, который служит фильтром для мелких частиц осадка и растворенных загрязнений. Толщина слоя осадка удерживается постоянной на уровне 1.7-2.0 м за счет формы камеры осветления - расширяющегося вверх конуса, которая обеспечивает постепенное уменьшение скорости подъема воды. Осветленная вода собирается в трубопровод осветленной воды (12).

Осадок из камеры осветления (9) через шламоотводящие трубы (10) и люки (11) отводится в шламоуплотнитель (8). Осветленная вода из шламоуплотнителя выводится через трубопроводы (13), снабженные регулировочными вентилями (14). Раздельный отвод осветленной воды из камеры осветления и шламоуплотнителя и регулировка его позволяет изменять перепад давлений в любой части камеры осветления и шламоуплотнителя и соответственно уменьшать или увеличивать отвод осадка. Это, в свою очередь, позволяет поддерживать постоянную плотность осадка во взвешенном слое камеры осветления, и, в конечном итоге, обеспечивает высокое качество очистки воды.

Отвод избыточного осадка производится принудительно из шламоуплотнителя (8) и может производиться периодически или непрерывно в зависимости от выбранного технологического режима очистки сточных вод.

Отработка устройства проводилась при очистке смешанного стока гальванического цеха с производительностью по исходной воде 38 м³/час при диаметре корпуса устройства 3,2 м. При этом содержание взвешенных частиц в осветленной воде не превысило 2-3 мг/л, а при эксплуатации устройств, изготовленных по принципу, принятому в прототипе, этот показатель составлял не менее 5 мг/л.