устройство для очистки сточных вод

Формула изобретения

1. Устройство для очистки сточных вод, состоящее из электрокоагулятора с электродной системой, имеющего выход обрабатываемой воды под электродной системой, осветлителя и фильтра, и оснащенное трубопроводом подачи сточных вод в электрокоагулятор и трубопроводом отвода чистой воды из фильтра, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено камерой коагуляции, расположенной в осветлителе, при этом электрокоагулятор размещен внутри камеры коагуляции в ее верхней части, а в средней части камеры коагуляции размещена система перемешивания обрабатываемой воды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система перемешивания обрабатываемой воды выполнена в виде перфорированных труб с возможностью сообщения с источниками сжатого воздуха и пара.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что камера коагуляции дополнительно снабжена эрлифтом, вход которого расположен выше системы перемешивания обрабатываемой воды, а выход соединен с верхней частью камеры коагуляции над уровнем воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрохимической очистке сточных вод от различных загрязнений, в частности взвешенных веществ, нефтепродуктов, тяжелых металлов, органических соединений и может быть использовано для очистки сточных вод предприятий промышленности, транспорта и сферы услуг.

Известно устройство для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (см. авт. свид. СССР №1740325, МПК 5 С02F 1/46, опубл. 15.06.92), содержащее последовательно установленные источник сточных вод, насос, электрокоагулятор, флотатор, фильтр, электролизер с катодной и анодной камерами, причем катодная камера соединена с флотатором, а анодная - с отводом на сброс в отстойник. Между фильтром и электролизером установлен насос-дозатор с водомерным устройством. Фильтр соединен с источником сточных вод трубопроводом, в котором установлен узел газонасыщения. Несмотря на некоторое повышение эффективности очистки к недостаткам известного устройства следует отнести большой расход электроэнергии на процесс очистки, обусловленный необходимостью поддерживать на электродах плотность тока не менее 50 А/м ², при которой происходят интенсивное газовыделение на катодах и флотация скоагулированных загрязнений во флотаторе.

Известно также устройство для очистки сточных вод (см. патент РСТ 92/22503, кл. C02F 1/46, опубл. 23.12.92), которое содержит 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 (MnO ₂). 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 по своей конструкции и технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для очистки сточных вод (см. патент РФ №2186037, МПК 7 С02F 1/46, опубл. 2002.07.27), выбранное в качестве прототипа. Известное устройство для очистки сточных вод содержит электрокоагулятор с электродной системой, осветлитель, соединенный с фильтром, трубопровод подачи сточных вод в электрокоагулятор и трубопровод отвода чистой воды из фильтра. Особенностью известного устройства является то, что оно снабжено распределительно-турбулизирующей насадкой, нижняя часть которой размещена под уровнем воды в электрокоагуляторе над электродной системой, а верхняя часть насадки соединена с трубопроводом подачи сточных вод в электрокоагулятор. Под электродной системой электрокоагулятора имеется выход обрабатываемой воды в осветлитель.

Таким образом, описанное устройство для очистки сточных вод, благодаря выходу потока обрабатываемой воды в осветлитель под электродной системой, позволяет уменьшить отложение осадка на электродах и в результате этого повысить эффективность работы устройства, что является несомненным достоинством известного устройства.

Однако устройство для очистки сточных вод, выбранное в качестве прототипа, имеет весьма существенный недостаток, который заключается в снижении производительности очистки в условиях медленной коагуляции загрязняющих веществ. Причиной возникновения указанного недостатка может быть низкая температура сточных вод или наличие в сточных водах стабилизаторов, повышающих агрегативную устойчивость частиц примесей.

Задачей изобретения является повышение производительности устройства за счет улучшения условий коагуляции загрязняющих веществ при сохранении высокой эффективности очистки обрабатываемой воды.

Для достижения указанного технического результата предлагается устройство для очистки сточных вод, которое, как и наиболее близкое к нему, выбранное в качестве прототипа, состоит из электрокоагулятора с электродной системой, осветлителя и фильтра. Электрокоагулятор имеет выход обрабатываемой воды под электродной системой. Устройство оснащено также трубопроводом подачи сточных вод в электрокоагулятор и трубопроводом отвода чистой воды из фильтра.

Особенностью предлагаемого изобретения, отличающей ее от известного, принятого за прототип устройства для очистки сточных вод, является то, что оно дополнительно снабжено камерой коагуляции, расположенной в осветлителе. Электрокоагулятор размещен внутри камеры коагуляции в ее верхней части. В средней части камеры коагуляции размещена система перемешивания обрабатываемой воды.

Для интенсификации процесса коагуляции система перемешивания обрабатываемой воды может быть выполнена в виде перфорированных труб с возможностью сообщения с источниками сжатого воздуха и пара.

Кроме того, для повышения производительности устройства камера коагуляции может быть дополнительно снабжена эрлифтом, вход которого расположен выше системы перемешивания обрабатываемой воды, а выход соединен с верхней частью камеры коагуляции над уровнем воды.

Задача, поставленная при создании предлагаемого изобретения, - повышение производительности устройства при сохранении высокой эффективности очистки обрабатываемой воды.

Достижение указанного технического результата стало возможным за счет снабжения известного устройства для очистки сточных вод новыми существенными признаками, отсутствующими в прототипе, а именно: камерой коагуляции, расположенной в осветлителе, размещением электрокоагулятора внутри камеры коагуляции в ее верхней части и размещением в средней части камеры коагуляции системы перемешивания обрабатываемой воды, что позволяет интенсифицировать процесс коагуляции. Интенсификация процесса происходит за счет создания в осветлителе под электрокоагулятором дополнительной зоны "А" (см. чертеж), ограниченной стенками камеры коагуляции, в которой производится перемешивание воды. В результате перемешивания ускоряется процесс коагуляции, и в камере коагуляции образуются крупные хлопья даже при низкой температуре (ниже 10°С). Размещение системы перемешивания в средней части камеры коагуляции позволяет разделить эту камеру на две зоны: зону перемешивания "А" и зону стабилизации "Б" потока обрабатываемой воды (см. чертеж). Зона стабилизации "Б" обеспечивает плавный переход потока из зоны перемешивания в осветлитель, что увеличивает эффективность полезного использования объема осветлителя и, соответственно, производительность устройства.

Выполнение системы перемешивания из перфорированных труб и ее соединение с источниками сжатого воздуха и пара позволяет, кроме перемешивания обрабатываемой воды, производить также отдувку поверхностно-активных веществ из обрабатываемой воды, снижать агрегативную устойчивость частиц примесей и интенсифицировать процесс коагуляции. Кроме того, происходит локальный нагрев обрабатываемой воды в зоне перемешивания "А" камеры коагуляции, что существенно ускоряет процесс коагуляции, также способствуя выполнению поставленной задачи.

Следует также отметить, что дополнительное снабжение устройства эрлифтом, вход которого расположен выше системы перемешивания обрабатываемой воды, а выход сообщен с верхней частью камеры коагуляции выше уровня воды в ней, позволяет осуществлять локальную рециркуляцию обрабатываемой воды вместе с скоагулированными частицами в зоне перемешивания камеры коагуляции. Этот дополнительный признак также способствует ускорению процесса коагуляции и образованию более плотных хлопьев.

Благодаря ускоренной коагуляции укрупнение частиц примесей заканчивается в камере коагуляции, а не в осветлителе, как в известном устройстве для очистки сточных вод, выбранном в качестве прототипа. Поэтому производительность устройства может быть увеличена без снижения эффективности очистки обрабатываемой воды.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков, предложенных в заявляемом устройстве для очистки сточных вод, а именно: наличие новых конструктивных элементов, их нового взаимного расположения и новых взаимосвязей - позволяет решить поставленные задачи.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема одного из конкретных примеров предлагаемого устройства для очистки сточных вод (в соответствии с п.3 формулы изобретения).

Устройство для очистки сточных вод состоит из электрокоагулятора 1 с электродной системой 2. В нижней части электрокоагулятора 1 под электродной системой 2 имеется отверстие 3, предназначенное для выхода обрабатываемой воды в камеру 4 коагуляции. Устройство снабжено также осветлителем 5, фильтром 6, трубопроводом 7 для подачи сточных вод в электрокоагулятор 1, трубопроводом 8 для отвода чистой воды из фильтра 6, трубопроводом 9, соединяющим осветлитель 5 с фильтром 6, предназначенным для передачи осветленной воды в фильтр 6, и трубопроводом 10 выпуска осадка из осветлителя 5. Камера 4 коагуляции расположена в осветлителе 5, а электрокоагулятор 1 размещен внутри камеры 4 коагуляции в ее верхней части. В средней части камеры 4 коагуляции размещена система перемешивания 11 обрабатываемой воды, которая выполнена из перфорированных труб. Система перемешивания 11 сообщена с источником 12 сжатого воздуха и источником 13 пара. Камера 4 коагуляции дополнительно снабжена эрлифтом 14, предназначенным для локальной рециркуляции обрабатываемой воды вместе с скоагулированными частицами в зоне перемешивания камеры 4 коагуляции. Вход эрлифта 14 расположен выше системы перемешивания 11 обрабатываемой воды, а выход эрлифта 14 сообщен с верхней частью камеры 4 коагуляции выше уровня воды в ней.

Устройство для очистки сточных вод работает следующим образом.

Сточные воды, например после мойки автотранспорта, по трубопроводу 7 подаются в электрокоагулятор 1 с электродной системой 2. Под воздействием постоянного электрического тока при малой плотности тока (до 25 А/м² ) происходят растворение анодов и коагуляция загрязняющих веществ сточных вод. Из электрокоагулятора 1 обрабатываемая вода, содержащая мелкие хлопья скоагулированных частиц примесей, через отверстие 3 поступает в камеру 4 коагуляции. В систему перемешивания 11 подаются сжатый воздух и пар от источников 12 и 13 соответственно. В эрлифт 14 также подается сжатый воздух. В результате перемешивания обрабатываемой воды, ее нагрева, отдувки поверхностно-активных веществ и рециркуляции обрабатываемой воды в зоне "А" перемешивания камеры 4 коагуляции происходит образование крупных хорошо оседающих хлопьев. Из зоны "А" перемешивания камеры 4 коагуляции, которая находится выше системы перемешивания 11, обрабатываемая вода поступает в зону "Б" стабилизации потока, которая находится ниже системы перемешивания 11. Из камеры 4 коагуляции обрабатываемая вода поступает в осветлитель 5, в котором скоагулированные загрязнения выпадают в осадок, а осветленная вода по трубопроводу 9 перетекает в фильтр 6. Чистая вода из фильтра 6 отводится по трубопроводу 8. Осадок из осветлителя 5 периодически отводится на обработку по трубопроводу 10.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства появляется возможность, не снижая качества очищенной воды, существенно повысить производительность очистки сточных вод в 1,25-2,1 раза по сравнению с известным, выбранным в качестве прототипа устройством.