RU2183590C2 - Water purification apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: water purification equipment. SUBSTANCE: apparatus has cylindrical housing equipped with conical bottom and filled with contact suspended mass, pipeline adapted to supply water for clarifying process and connected to housing conical bottom, ejector for tangential feeding of pulp through pipeline into upper part of housing, diaphragm formed as inverted truncated cone, collecting trough with discharge pipelines for clarified and washing water. Housing has conical thin-layer module located in upper part above diaphragm and connected to semi-submerged cylinder, air ejector adapted for tangential feeding of pulp into semi-submerged cylinder to the level below water level at an angle to water surface and connected to pulp feeding pipeline. Annular slit-type tubular clarified water distributing system is positioned in lower part of housing and connected to pipeline for conveying water to be clarified. Apparatus allows water to be effectively clarified in suspended layer of sediment and washing to be performed during filtering. Contact mass may be repeatedly used. EFFECT: increased efficiency and reduced consumption of reactants. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике реагентной очистки природных и сточных вод. The invention relates to techniques for the reagent treatment of natural and wastewater.

Известно устройство для очистки воды (патент РФ 2144512). Устройство содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, загруженный контактной взвешиваемой массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциальной подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, сборный желоб с отводящими трубопроводами осветленной и промывной вод. A device for water purification is known (RF patent 2144512). The device comprises a cylindrical conical bottom body loaded with contact weighed mass, a clarification water supply pipe connected to the conical bottom of the body, an ejector of pulp supply through a tangential pulp supply pipe to the upper part of the body, a diaphragm in the form of a reverse truncated cone, a collection chute with discharge pipelines clarified and wash water.

Недостатками конструкции существующего устройства являются возможность выноса мелких фракций контактной массы при ее промывке и при осветлении воды с повышенными производительностями, засорение контактной массой трубопровода подачи воды на осветление, невозможность использования устройства в качестве фильтровального сооружения. The disadvantages of the design of the existing device are the ability to carry out small fractions of the contact mass when washing it and when clarifying water with increased productivity, clogging the contact mass of the water supply pipe for clarification, and the inability to use the device as a filter structure.

Технической задачей, решаемой изобретением, является расширение функциональных возможностей известного устройства для очистки воды с повышением эффективности его работы. The technical problem solved by the invention is to expand the functionality of the known device for water purification with increasing its efficiency.

Для решения поставленной технической задачи устройство предлагаемой конструкции содержит цилиндрический с коническим днищем корпус, загруженный контактной взвешиваемой массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциальной подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, сборный желоб с отводящими трубопроводами осветленной и промывной вод, и отличается тем, что корпус имеет в верхней части над диафрагмой конический тонкослойный модуль, присоединенный к полупогружному цилиндру, воздушный эжектор тангенциального ввода пульпы в полупогружной цилиндр ниже уровня воды под углом к ее поверхности, соединенный с трубопроводом тангенциальной подачи пульпы, в нижней части - кольцевую щелевую трубчатую распределительную систему осветляемой воды, к которой присоединен трубопровод подачи воды на осветление. To solve the technical problem, the device of the proposed design contains a cylindrical body with a conical bottom loaded with contact weighed mass, a clarification water supply pipe connected to the body conical bottom, a pulp ejector through a tangential pulp supply pipe to the upper part of the body, and a diaphragm in the form of a reverse truncated cone, prefabricated chute with discharge pipes of clarified and wash water, and is characterized in that the housing has in the upper part above the diaphragm a conical thin-layer module connected to a semi-submersible cylinder, an air ejector of tangential pulp introduction into the semi-submersible cylinder below the water level at an angle to its surface, connected to the tangential pulp supply pipe, in the lower part - an annular slotted tube distribution system of clarified water, to which the supply pipe is connected water for clarification.

Поставленная техническая задача расширения функциональных возможностей и повышения эффективности работы устройства, решается введением в его конструкцию новых элементов - кольцевой щелевой трубчатой распределительной системы осветляемой воды и конического тонкослойного модуля, полупогружного цилиндра, воздушного эжектора для тангенциального ввода пульпы. The stated technical task of expanding the functionality and increasing the efficiency of the device is solved by introducing new elements into its design - an annular slotted tubular distribution system for clarified water and a conical thin-layer module, a semi-submersible cylinder, an air ejector for tangential pulp injection.

На чертеже приведена схема устройства для очистки воды. Устройство включает в себя цилиндрический корпус 1 с коническим днищем, контактную взвешиваемую массу 2, трубопровод подачи воды на осветление 3, сборный желоб 4, отводящий трубопровод осветленной воды 5, трубопровод отведения промывной воды 6, трубопровод подачи промывной воды 7 к эжектору 8, трубопровод 9 подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, коническую диафрагму 10, трубопровод 11 выпуска контактной взвешиваемой массы из устройства, конический тонкослойный модуль 12, присоединенный к полупогружному цилиндру 13, воздушный эжектор 14 тангенциального ввода пульпы в полупогружной цилиндр ниже уровня воды под углом к ее поверхности, соединенный с трубопроводом тангенциальной подачи пульпы, кольцевую щелевую трубчатую распределительную систему осветляемой воды 15, соединенную с трубопроводом подачи воды на осветление. The drawing shows a diagram of a device for water purification. The device includes a cylindrical body 1 with a conical bottom, a contact weighed mass 2, a clarification water supply pipe 3, a collection chute 4, a clarified water discharge pipe 5, a wash water discharge pipe 6, a wash water supply pipe 7 to an ejector 8, a pipe 9 pulp supply to the upper part of the body, a conical diaphragm 10, a pipe 11 for releasing a contact weighed mass from the device, a conical thin-layer module 12 connected to a semi-submersible cylinder 13, an air ejector 14 tangentia nogo input pulp semisubmersible cylinder below the water level at an angle to its surface connected with the tangential pulp feed conduit, an annular slit tubular distribution system was clarified water 15 connected to a water supply pipe for clarification.

Устройство для очистки воды работает следующим образом. По трубопроводу подачи воды на осветление 3 исходная вода, обработанная реагентами, подается в кольцевую щелевую трубчатую распределительную систему осветляемой воды 15, равномерно распределяется по площади зоны осветления устройства и проходит снизу вверх через слой контактной массы 2 со скоростью, обеспечивающей взвешивание контактной массы. В качестве контактной массы используется кварцевый песок или любой другой мелкозернистый материал, удовлетворяющий требованиям по механической прочности и химической стойкости. За счет повышения объемной концентрации твердой фазы во взвешенном слое происходит автокаталитическое ускорение процесса гидролиза и адсорбция гидроксидов металлов зернами взвешенной контактной массы, которые являются дополнительными центрами коагуляции, достигается высокий эффект очистки воды, снижение расхода реагентов, повышается пропускная способность устройства. Очищенная вода собирается желобом 4 и выводится трубопроводом 5 из устройства. Вынос контактной массы и взвеси в сборный желоб при увеличении производительности устройства предотвращается тонкослойным модулем 12. По истечении времени защитного действия взвешенной контактной массы и ухудшении качества очищенной воды производится промывка контактной массы в следующей последовательности. Задвижка на трубопроводе отведения промывной воды 6 открывается, а на трубопроводе отведения осветленной воды 5 закрывается. Открываются задвижки на трубопроводе подачи промывной воды 7 к эжектору и на трубопроводе 9 тангенциальной подачи пульпы промываемой контактной массы в верхнюю часть корпуса. Подача осветляемой воды по трубопроводу 3 через распределительную систему 15 в контактную массу 2 при этом продолжается. Подается промывная вода в эжектор 8. Загрязненная контактная взвешиваемая масса в виде пульпы транспортируется в верхнюю часть корпуса устройства и через воздушный эжектор 14 тангенциально вводится в полупогружной цилиндр 13 ниже уровня воды под углом к ее поверхности. Вводимый в пульпу с помощью эжектора воздух выделяется в воду в виде пузырьков и происходит водовоздушная промывка контактной массы, усиленная разделением частиц осадка и зерен контактной массы в поле центробежных сил. Промытые зерна контактной массы сползают по верхней удлиненной конусной пластине тонкослойного модуля 13 и осаждаются во взвешенный слой, а осадок отводится с отработанной промывной водой. Вынос контактной массы в сборный желоб 4 предотвращается тонкослойным модулем. Контактная взвешиваемая масса используется в процессе очистки многократно. При необходимости замены контактной взвешиваемой массы или опорожнении устройства для очистки воды пульпа выпускается из него по трубопроводу 11. A device for water purification works as follows. Through the water supply pipe for clarification 3, the raw water treated with the reagents is supplied to the annular slotted tube distribution system of the clarified water 15, is evenly distributed over the area of the clarification zone of the device and passes from bottom to top through the contact mass layer 2 at a speed that allows the contact mass to be weighed. As the contact mass, quartz sand or any other fine-grained material that meets the requirements for mechanical strength and chemical resistance is used. By increasing the volume concentration of the solid phase in the suspended layer, the hydrolysis process is accelerated autocatalytically and metal hydroxides are adsorbed by the grains of the suspended contact mass, which are additional coagulation centers, a high water purification effect is achieved, a decrease in the consumption of reagents, and the throughput of the device increases. The purified water is collected by the chute 4 and is discharged by a pipeline 5 from the device. The removal of the contact mass and suspension into the collecting chute with an increase in the productivity of the device is prevented by the thin-layer module 12. After the expiration of the protective action of the weighed contact mass and the deterioration of the quality of the purified water, the contact mass is flushed in the following sequence. The valve on the drainage pipe for washing water 6 opens, and on the drainage pipe for clarified water 5 closes. Gate valves are opened on the washing water supply pipe 7 to the ejector and on the tangential supply pipe 9 of the pulp of the washed contact mass to the upper part of the housing. The supply of clarified water through the pipeline 3 through the distribution system 15 to the contact mass 2 continues. Flushing water is supplied to the ejector 8. The contaminated contact weighed mass in the form of pulp is transported to the upper part of the device body and through the air ejector 14 is tangentially introduced into the semisubmersible cylinder 13 below the water level at an angle to its surface. The air introduced into the pulp with the help of an ejector is released into the water in the form of bubbles and a water-air washing of the contact mass occurs, enhanced by the separation of sediment particles and contact mass grains in the field of centrifugal forces. The washed grains of the contact mass slide along the upper elongated conical plate of the thin-layer module 13 and are deposited in the suspended layer, and the precipitate is discharged with the used wash water. The removal of the contact mass into the collection chute 4 is prevented by a thin-layer module. Contact weighed mass is used repeatedly during the cleaning process. If it is necessary to replace the contact weighed mass or empty the device for water purification, the pulp is discharged from it through a pipe 11.

При использовании устройства для очистки воды фильтрованием оно загружается зернистым фильтрующим материалом необходимого фракционного состава и высоты. Закрываются задвижки на трубопроводах 6, 7, 9, 11 и открываются задвижки на трубопроводах 3 и 5. Исходная вода на очистку подается по трубопроводу 5 в желоб 4, а затем через тонкослойный модуль 12 в корпус 1 устройства. В процессе фильтрования вода проходит, освобождаясь от взвеси, неподвижный фильтрующий слой 2, поступает в кольцевую щелевую трубчатую распределительную систему 15 и через трубопровод 3 очищенной выводится из устройства. По достижении максимальной потери напора в фильтрующей загрузке производится обратная промывка устройства следующим образом. Закрывается задвижка на трубопроводе 5, а на трубопроводе 6 открывается. Промывная вода подается сначала через трубопровод 3 в распределительную систему 15 для взрыхления загрузки, затем открываются задвижки на трубопроводах 7 и 9, и подается дополнительно промывная вода в эжектор 8. Загрязненный фильтрующий материал транспортируется в верхнюю часть корпуса, через воздушный эжектор 14 тангенциально вводится в полупогружной цилиндр 13, отделяется от осадка и осаждается во взвешенный слой, а осадок выводится из устройства с промывной водой. В конце промывки сначала прекращается подача воды в эжектор, а затем постепенно - в распределительную систему устройства для обеспечения гидравлического фракционирования фильтрующего материала по высоте слоя. When using a device for water purification by filtration, it is loaded with a granular filter material of the required fractional composition and height. The valves on the pipelines 6, 7, 9, 11 are closed and the valves on the pipelines 3 and 5 are opened. The feed water for cleaning is fed through the pipeline 5 to the groove 4, and then through a thin-layer module 12 to the device body 1. In the filtering process, water passes, freed from suspension, the stationary filter layer 2, enters the annular slotted tubular distribution system 15 and through the cleaned pipe 3 is removed from the device. Upon reaching the maximum pressure loss in the filter load, the device is backwashed as follows. The valve on the pipeline 5 closes, and on the pipeline 6 it opens. First, the washing water is supplied through pipeline 3 to the distribution system 15 for loosening the load, then the valves on the pipelines 7 and 9 are opened, and additional washing water is supplied to the ejector 8. The contaminated filter material is transported to the upper part of the casing, through the air ejector 14 it is tangentially introduced into the semi-submersible cylinder 13 is separated from the precipitate and deposited in a suspended layer, and the precipitate is removed from the device with wash water. At the end of the washing, the water supply to the ejector is first stopped, and then gradually to the distribution system of the device to ensure hydraulic fractionation of the filter material by the height of the layer.

Опытная установка включала в себя устройства для осветления и фильтрования воды, конструктивно соответствующих вышеприведенному чертежу. Первое устройство было загружено тонкозернистым материалом, второе - грубозернистым материалом из дробленой горелой породы. На первом устройстве подземная вода, предварительно аэрированная, обработанная растворами едкого натра и перманганата калия, подвергалась осветлению во взвешенном слое контактной массы. При этом обеспечивалось снижение общей жесткости воды наполовину и очистка от большей части соединений железа и марганца. Высокий эффект очистки достигнут за счет увеличения объемной концентрации твердой фазы и явления контактной коагуляции во взвешенном слое контактной массы. При этом сокращен расход реагентов на 20%. В процессе очистки происходило образование и накопление осадка во взвешенном слое контактной массы. По окончании суточного цикла обработки воды контактная масса подвергалась промывке в верхней части устройства с подачей водопесчаной пульпы водяным эжектором и тангенциальным вводом через воздушный эжектор. Выноса контактной массы при осветлении воды с повышенными производительностями и при промывке, засорения щелевой трубчатой распределительной системы не наблюдалось. Осветленная вода из первого устройства подавалась на дальнейшую очистку фильтрованием на второе устройство. Фильтрование обеспечило дальнейшую глубокую очистку воды от солей жесткости, соединений железа и марганца до питьевого качества. Промывка обеспечивала эффективную регенерацию фильтрующей загрузки. Потерь загрузки при промывке, накопления в ней остаточных загрязнений не происходило. The pilot plant included devices for clarifying and filtering water, structurally corresponding to the above drawing. The first device was loaded with fine-grained material, the second with coarse-grained material from crushed burned rock. On the first device, underground water, previously aerated, treated with solutions of caustic soda and potassium permanganate, was clarified in a suspended layer of the contact mass. This ensured a decrease in the total hardness of water by half and purification from most of the compounds of iron and manganese. A high cleaning effect was achieved by increasing the volume concentration of the solid phase and the phenomenon of contact coagulation in the suspended layer of the contact mass. At the same time, the consumption of reagents was reduced by 20%. During the cleaning process, sediment was formed and accumulated in a suspended layer of contact mass. At the end of the daily cycle of water treatment, the contact mass was washed in the upper part of the device with the supply of water-sand pulp with a water ejector and a tangential entry through an air ejector. The removal of the contact mass during clarification of water with increased productivity and during washing, clogging of the slotted tubular distribution system was not observed. The clarified water from the first device was supplied for further purification by filtration to the second device. Filtration ensured further deep purification of water from hardness salts, iron and manganese compounds to drinking quality. Rinsing ensured efficient regeneration of the filter media. Loss of loading during washing, accumulation of residual contaminants in it did not occur.

Таким образом, предлагаемая изобретением конструкция устройства для очистки воды позволяет получить высокий эффект осветления воды во взвешенном слое осадка и при фильтровании, производить эффективную промывку и многократно использовать взвешиваемую контактную массу, а также снизить расход реагентов. В целом достигается решение технической задачи изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для очистки воды с повышением эффективности его работы. Thus, the design of the device for water purification proposed by the invention allows to obtain a high effect of clarification of water in the suspended sediment layer and during filtration, to effectively wash and reuse the weighed contact mass, and also to reduce the consumption of reagents. In general, the solution to the technical problem of the invention is achieved - expanding the functionality of the device for water purification with increasing efficiency.

Claims (1)

Устройство для очистки воды, содержащее цилиндрический с коническим днищем корпус, загруженный контактной взвешиваемой массой, трубопровод подачи воды на осветление, присоединенный к коническому днищу корпуса, эжектор подачи пульпы через трубопровод тангенциальной подачи пульпы в верхнюю часть корпуса, диафрагму в форме обратного усеченного конуса, сборный желоб с отводящими трубопроводами осветленной и промывной вод, отличающееся тем, что корпус имеет в верхней части над диафрагмой конический тонкослойный модуль, присоединенный к полупогружному цилиндру, воздушный эжектор тангенциального ввода пульпы в полупогружной цилиндр ниже уровня воды под углом к ее поверхности, соединенный с трубопроводом тангенциальной подачи пульпы, в нижней части - кольцевую щелевую трубчатую распределительную систему осветляемой воды, соединенную с трубопроводом подачи воды на осветление. A water treatment device comprising a cylindrical conical bottom body loaded with contact weighed mass, a clarification water supply pipe connected to the conical bottom of the body, a pulp feed ejector through a tangential pulp supply pipe to the upper part of the body, a diaphragm in the form of a reverse truncated cone, prefabricated a chute with discharge pipes of clarified and wash water, characterized in that the casing has a conical thin-layer module in the upper part above the diaphragm attached to to the hollow submersible cylinder, an air ejector of the tangential introduction of the pulp into the semi-submersible cylinder below the water level at an angle to its surface, connected to the tangential pulp supply pipe, in the lower part there is an annular slotted tubular distribution system of clarified water connected to the clarification water supply pipe.