Установка для очистки сточных вод

Описание патента на изобретение

Установка для очистки сточных, дренажных,  скважных, прудовых  вод гражданских и промышленных объектов.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных, дренажных, скважных  и прудовых вод, содержащих сложные трудноокисляемые органические примеси до нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, до нормативов технических оборотных вод, для сброса в централизованные канализационные системы, а так же до уровня ПДК питьевой воды. Изобретение относится к многостадийным физико-химическим методам безреагентной очистки загрязненных стоков. Установка может применяться на промышленных объектах и гражданских объектах  для очистки сточных, в том числе технологических, дренажных, скважных вод   и   вод  прудовых отстойников до требуемых нормативов перед сбросом в водные объекты рыбохозяйственного значения, до нормативов технической воды,  для сброса в централизованные канализационные системы, а так же очистки прудовых и скважных вод до уровня ПДК питьевой воды.

Технической проблемой, решаемой предложенным изобретением, является  сохранение повышение степени очистки сточных, дренажных и хозбытовых стоков   с максимальным  повышением  общего гидравлического КПД при минимальном количестве активного насосного оборудования,  при  максимальном использовании стандартного оборудования, реализуемого на промышленном и бытовом рынке, а так же с отказом от обработки очищаемой субстанции ультрафиолетом. При этом очищаемые стоки и водная субстанция, подаваемые на установку, должны быть предварительно очищены от крупного и твердого мусора с помощью соответствующих дренажных устройств.

Техническая проблема решается установкой для очистки промышленных и хозбытовых стоков, скважных и прудовых вод, содержащей последовательно установленные приемную ёмкость-усреднитель с дождевальным распылителем и аэратором, 2-3  в зависимости от задачи и наличия загрязнителей  последовательные  емкости со встроенными блоками инверторных  электролизеров, модуль грубой фильтрации  для очистки воды от остатков пенообразования электролиза и остатков  механических примесей, блок кавитации и озонирования, при необходимости блок  электрофлотатора, а так же 2-4 каскадных фильтра финишной очистки с засыпными реагентами и смолами с подачей очищаемой субстанции снизу в каждом модуле, при этом блоки каскадных фильтров расположены со сдвигом по высоте, которую рассчитывают отдельно для обеспечения необходимого столба воды и перепускного давления.

Технический результат изобретения, заключающийся в повышении степени очистки загрязненных вод, а так же в упрощении и надежности конструкции, достигается за счет осуществления  многоступенчатого разделенного и разнесенного электролиза  очищаемой воды с увеличенной площадью взаимодействия с озоном и воздухом в промежуточных баках, а так же за счет использования стандартных емкостей, блоков электролиза и т.п..

Дополнительно степень очистки повышается за счет использования каскада емкостей каскадных фильтров финишной очистки с  засыпными материалами  катионитом, шунгитом, активированным углем  и цеолитом в качестве фильтра очистки . Использование последовательных   фильтров финишной очистки с подачей потока снизу через слой засыпки, без применения ионообменного фильтра позволяет  повысить общий гидравлический КПД, избежать риска смешивания и слеживаемости засыпных материалов.

Для повышения степени первичной очистки воды от механических примесей при подаче в приемную емкость- усреднитель с встроенным распылителем и аэратором  бак  возможно использование напорного гидроциклона со сбросом остатка в коллектор сброса и профилактической промывки.

Кроме того, между баками-блоками электролиза  и каскадными фильтрами финишной очистки   установлен каскад дополнительной фильтрации, озонирования и  механической очистки, который позволил отказаться от УФ-ламп и электродиализа.  Данный блок герметичен, имеет отвод остаточных элементов озона, снабжен щелевым  кавитатором-распылителем и выполнен на основе стандартной единицы промышленной продукции..

Для снижения содержания остаточных элементов на  выходе  установки опционально возможна установка  стандартного блока ультрафильтрации с автоматической обратной промывкой на основе обратноосмотических кассет со сбросом   промывных вод обратно к бак-емкость усреднитель.

Изобретение поясняется кратким описанием чертежей

На фиг. 1 показана общая технологическая  структурная схема предложенной установки для  очистки сточных, дренажных,  скважных, прудовых  вод гражданских и промышленных объектов.

Установка  (фиг.1) содержит последовательно соединенные приемную ёмкость-усреднитель 1 с встроенным распылителем 9 и аэраторами воды 13, баки блоков электролиза 2 с встроенными кассетами инверторных блоков  электролизеров 3 с парными алюминиевыми, железными, кремневыми  пластинами в зависимости от задачи, бак вторичного озонирования  4 с  щелевым кавитатором 14, баки каскадных фильтров финишной очистки 5 с засыпными материалами 12 в виде шунгитов, цеолитов и катионитов . На аэраторы воды подается сжатый воздух от локального или общецехового компрессора. На входной трубопровод и  трубопровод петли наработки ОН-радикалов в разрез установлен эжектор 10 через который подается малый объем окислителя озон из расчета не более 2гр на 1 кубометр очищаемой жидкости. В петле наработки ОН-радикалов установлен надежный щелевой озонатор воды 6, отраженный на изображении фиг.6, с собственным дополнительным  насосом 21 и эжектором 22. Все баки установки имеют герметичные крышки и полиэтиленовые отводы 15 отработанных газов и продуктов, врезанные в отдельную трубу вытяжной вентиляции. Все баки имеют дополнительный патрубок  сброса продуктов периодической промывки и аварийного перелива 18, который служит для сброса продуктов периодической промывки и осуществления аварийного перелива. Подача очищаемой жидкости из накопителя, пруда и т.п. осуществляется насосом 8. Все баки соединены последовательно полиэтиленовыми трубопроводами через трехходовые краны 11, которые своим отдельным выходом соединены с коллектором перелива, сброса пены, продуктов промывки и профилактики в коллектор 16. От принудительного насоса озонатора 6 через электроклапан 17 периодически по команде таймера под напором очищенная вода подается по трубопроводу 32 на форсунки смыва пены электрозеров. На установку очищаемая субстанция из накопительной выносной емкости 19, оснащенной датчиками уровня, при этом управление автоматикой насосов, установки и автоматикой осуществляется от единого стандартного шкафа 20 автоматики и управления насосными станциями, отраженного на фиг.5.  Пластины электролизеров  3 соединены шинами из нержавеющей стали 30 с источниками постоянного тока через гидронепроницаемые проходные изоляторы, точки подключения шин к клеммам пластин электролизеров   находятся выше точки перелива выпускного патрубка и электролизерные кассеты   28 установлены в круглых пластиковых трубах 27, что отражено на фиг.8, в свою очередь трубы 27 устанавливаются  на плотно прилегающее  круглое  кольцевое  основание 29, указанное на фиг.3, исключающее пропуск жидкости вдоль стен бака мимо пластин электролизера  . На фиг.3 так же отражены направления потоков жидкости и перелива. Баки электролизеров оснащены форсункой периодической промывки 32 и патрубком сброса продуктов периодической промывки и аварийного перелива 18 (фиг.2), при этом уровень патрубка 18 на 5-6 см находится выше уровня выходного каскадного  патрубка перетока 24.

Привязка  патрубков   сброса продуктов периодической промывки и аварийного перелива 18, трубопровода подачи воды для периодического смыва 32, патрубка подачи 23, выходного  каскадного  патрубка 24, трубопровода отвода газов 15 и проходных шиноизоляторов 30  к баку с герметичной крышкой отражена в виде сверху (фиг.4). Все баки имеют универсальный конструктив, отраженный на фиг.7,  в виде конусной емкости с отверстием 26 на конусном дне , с герметичной заворачивающейся крышкой 31, на основании- раме 25 из крашеного черного металла , при этом рамы 25 имеют  разную высоту для выполнения условия каскадного перелива самотеком.

Установка очистки сточных, дренажных,  скважных, прудовых  вод гражданских и промышленных объектов работает следующим образом.

Сточные, дренажные, скважные и прудовые  воды промышленных и гражданских объектов  предварительно собираются  в приёмную ёмкость-накопитель 19, далее насосом 8 с расчетной заданной производительностью подаются  через эжектор 10 на первичную очистку и отдувку от аммонийных составляющих и тяжелых металлов в емкость-усреднитель 1, при этом на эжектор подается озон от станции генерации озона  7 из неосушенного воздуха. Вода в емкость-усреднитель 1 попадает через распылитель 9  и в баке емкости-усреднителя 1 происходит аэрация воздухом через форсунки 13 от локального или общепроизводственного компрессора.  Предварительное добавление в поток озона, распыление и аэрация  позволяют предварительно   очистить воду от части бактерий, убрать запах, особенно сероводорода, окислить железо и марганец и перевести их в нерастворимую форму. Продукты аэрации и возможный остаточный озон из герметичной емкости-усреднителя1 выводятся в систему вентиляции через патрубок 15, не попадая в помещение. Далее очищаемая вода через выходной патрубок 24, отраженный на фиг.4,  поступает через нижний трехходовой кран 11 в первый бак 2 каскада электролизеров. При этом уровень врезки выходного патрубка 24 бака 2 по отношению к уровню   врезки выходного патрубка  24 бака 1 должен отличаться не менее чем на 0,4м для обеспечения столба напора самотека потока между баками. Все последующие баки 2,4 и 5 по отношению к предыдущему баку в каскаде установки так же должны иметь соотношение высоты врезки выходных патрубков не менее 0,4 м. Вся установка Фиг.1 имеет каскадную компоновку с перепадом рабочей поверхности воды в баках не менее 0,4 м по отношению к предыдущему. Таким образом в установке почти полностью отсутствует активное перекачивающее оборудование кроме насоса 8 и встроенного насоса  21 озонатора воды 6, что повышает надежность работы установки. Очищаемая вода последовательно проходит через баки электролиза 2, поступая снизу через краны 11 и проходит через растворимые и нерастворимые  пластины инверторных электролизеров

3. В зависимости от состава очищаемых  вод применяемые  электроды изготавливаются из следующих металлов и сплавов: алюминия, железа, свинца и др. металлов, ионы которых, выходя в раствор при электролизе, обладают хорошими коагулирующими свойствами. На  электродах в ходе электролиза происходит ионизация металла с переходом в раствор его ионов, которые гидролизуясь, образуют гидроксиды металлов, являющиеся хорошими коагулянтами загрязнений и адсорбентами для уже скоагулированных частиц. Кроме того, при прохождении жидкости  между электродами под воздействием электрического поля происходит нейтрализация заряда загрязняющих частиц, электрофлокуляция и электрокоагуляция. Газовые пузырьки, образующиеся в процессе электролиза (водород на катоде, кислород и хлор на аноде), осуществляют флотацию загрязнений в объеме пропускаемой  воды. Пары и испарения продуктов электролиза из баков 2 вытягиваются в систему вентиляции через герметичные патрубки 15, крышки баков 2 при этом плотно закрыты. Для того, чтобы очищаемая вода не проходила мимо пластин электролизера 3 он устанавливается в баке 2 на цилиндрическую подставку 29 (фиг.3), плотно прилегающую к дну бака и обеспечивающую вертикальный поток воды через пластины электролизера, при этом сами электролизеры 3 тоже имеют цилиндрическую конструкцию с водонепроницаемым наружным цилиндрическим диэлектрическим кожухом. Из третьего бака 2 электролиза очищаемая вода поступает в бак вторичного  озонирования 4 с встроенным щелевым кавитатором 14. Сверху в бак вторичного озонирования 4 с помощью насоса  озонатора воды 6 через щелевой кавитатор 14 поступает озонированная чистая  вода, забираемая из патрубка чистой воды выходного фильтра 5. Кавитатор 14 совместно с насосом озонатора 6 обеспечивают наличие кумулятивных струй 700-800 м/с. Кавитационный процесс в комплексе с подаваемым из озонатора 6 потоком воды обеспечивает расслоение и  растворение жидких и твёрдых углерод-водородных соединений . Водородный показатель воды смещается в щелочную область, жесткость уменьшается, т.е. происходит умягчение, цветность уменьшается более чем в 2 раза, вследствие распада молекул гуминовых кислот на радикалы, которые выпадают в осадок. В результате использования эффекта кавитации практически полностью обезвреживаются в воде микробиологические примеси.  Из бака 4 вторичного озонирования с кавитатором 14 через кран 11 очищаемая жидкость попадает в последовательные баки 5 каскадных фильтров финишной очистки. В зависимости от качества очищаемой воды каждый бак каскадного фильтра финишной очистки комплектуется наполнителями 12 в виде шунгитов, цеолитов , активированного  угля и тп. Наполнители 12 насыпаются на цилиндрические сита и поток воды, поступающий снизу через краны 11 не дает наполнителям слеживаться. Баки 5 каскадных фильтров финишной очистки оснащены герметичными крышками, но отводных патрубков 15 вентиляции в них не требуется. Принудительный смыв пены электролизеров в  патрубки сброса продуктов периодической промывки и аварийного перелива 18 осуществляется 2-4 раза в час через конусные окончания патрубка 32 по сигналу таймера, открытием электроклапана 17. При этом производительности встроенного  насоса озонатора  6 достаточно для осуществления процесса промывки и кавитации. Промывка засыпного материала 12 производиться при проведении профилактики 3-5% раствором лимонной кислоты, подготовленным в отдельной емкости. Пластины электролизеров промываются водой. При проведении профилактики все крышки баков открыты, установка отключена, слив осадка осуществлен переключением кранов 11 в коллектор 16. Установка оснащена патрубками сброса продуктов периодической промывки и аварийного перелива  18 и дополнительных датчиков контроля аварийного уровня жидкости не требует.