RU2688541C2

RU2688541C2 - Способ обработки воды посредством адсорбции и фильтрации на слое гранулированного материала

Info

Publication number: RU2688541C2
Application number: RU2017101435A
Authority: RU
Inventors: Абделькадер ГАИД; Филип СОВИНЕ
Original assignee: Веолия Уотер Солюшнз Энд Текнолоджиз Саппорт
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2019-05-21
Also published as: US10301193B2; BR112016028228B1; FR3022537B1; CN106660830A; US20170129785A1; KR20170018840A; FR3022537A1; RU2017101435A3; JP2017518177A; BR112016028228A2; CN106660830B; MX2016015776A; AU2015276135B2; DK3157873T3; EP3157873B1; EP3157873A1; SG11201609747QA; RU2017101435A; WO2015193410A1; CA2951100C

Abstract

Изобретение относится к области обработки воды. Способ обработки воды посредством фильтрации на слое гранулированного материала содержит этапы, на которых предназначенную для обработки воду перекачивают в реакторе восходящим потоком со скоростью, не допускающей псевдоожижения указанного слоя, но позволяющей указанному гранулированному материалу перемещаться по мере фильтрации в направлении нижней части указанного реактора; в основании реактора при помощи трубопровода, в который нагнетают газ, непрерывно отбирают загрязненный гранулированный материал, содержащий адсорбированные на нем загрязнители и задержанные частицы; отбираемый загрязненный гранулированный материал непрерывно или периодически подвергают физической очистке; очищенный гранулированный материал направляют обратно в указанный слой. Способ дополнительно включает этап, осуществляемый непрерывно или периодически, на котором во время фильтрации удаляют часть загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора, извлекая указанную часть из трубопровода, который установлен снаружи корпуса реактора; и осуществляемый непрерывно или периодически этап, на котором во время фильтрации в реактор загружают свежий гранулированный материал в количестве, достаточном, чтобы компенсировать часть удаленного гранулированного материала. Гранулированным материалом является адсорбционный материал. Изобретение позволяет удалять из воды органические вещества и микрозагрязнители с применением гранулированного адсорбционного материала, который можно заменять не прибегая к прерыванию обработки, поддерживать уровень обработки воды по существу постоянным во времени, снизить расходы на обработку, исключить использование коагулянтов или флокулянтов, исключить образование шлама. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области обработки воды.

В частности, изобретение касается способа обработки воды с целью снижения в ней содержания органических веществ, а также содержания микрозагрязнителей. Такие микрозагрязнители могут представлять собой, в частности, пестициды, возбудители эндокринных заболеваний, остатки медикаментов или промышленных отходов.

Заявленный способ вписывается в рамки способов обработки воды с применением гранулированного материала, позволяющего задерживать содержащиеся в воде органические вещества и микрозагрязнители.

Заявленный способ находит свое применение, в частности, в области очистки воды с целью ее потребления для питья, в области третичной обработки сточных вод и в области обработки промышленных вод для их направления в природную среду или для их повторного использования.

Уровень техники

Известны различные способы обработки воды с применением гранулированного материала для удаления органических веществ и, в случае необходимости, микрозагрязнителей, содержащихся в воде или в жидких отходах.

В рамках наиболее практических технологий применяют фильтрацию на простом стабильном слое. Когда такой слой забивается, фильтрацию необходимо остановить для промывки слоя, как правило, при помощи направляемой противотоком обработанной воды (обратная промывка).

Другие технологии с использованием песка в более сложных устройствах позволяют очищать песок во время работы фильтра без прерывания фильтрации.

Так, из патентной заявки FR2342769А известен способ фильтрации воды, согласно которому предназначенную для обработки воду направляют в реакторе восходящим потоком со скоростью, не допускающей псевдоожижения слоя, но позволяющей песку перемещаться по мере фильтрации в сторону нижней части указанного реактора; в основании реактора непрерывно производят отбор загрязненного песка при помощи трубопровода, предусмотренного внутри реактора, в который нагнетают газ; непрерывно очищают отбираемый загрязненный песок, чтобы получить очищенный песок; и очищенный песок опять направляют в верхнюю часть слоя.

Однако песок, используемый при физической фильтрации, не позволяет задерживать не агломерированные органические вещества.

В рамках более усовершенствованных способов, иногда в сочетании с фильтрацией на песке, применяют фильтрацию на одном или нескольких адсорбирующих гранулированных материалах. Среди этих адсорбирующих материалов предпочтительным является активированный уголь с учетом его очень большой удельной поверхности, пропорциональной его адсорбционной способности.

Таким образом, в некоторых способах осуществляют этап фильтрации на слое активированного угля в виде гранул (CAG). Гранулированный активированный уголь состоит из частиц, имеющих средний размер от 1 мм до 3 мм.

Такой материал обладает свойствами фильтрации и адсорбции.

Преимуществом угля CAG является возможность его регенерации в том смысле, что его можно подвергнуть физической и/или физико-химической обработке с целью по меньшей мере частичного восстановления его адсорбционной способности. Для этого чаще всего применяют способ, который включает в себя термическую реактивацию, осуществляемую в печи, внутри которой поддерживают высокую температуру (около 800°С), которая позволяет разрушить адсорбированные молекулы. Для усовершенствования этой регенерации можно использовать водяной пар, при этом гранулированный активированный уголь может образовать структуру, очень близкую к его первоначальной структуре и не содержащую никаких загрязнителей. Регенерацию гранулированного активированного угля можно также осуществлять посредством промывки кислотой или щелочью, но это, как правило, не позволяет углю CAG восстановить все свои первоначальные характеристики.

Основным недостатком использования гранулированного активированного угля является то, что этот материал очень быстро насыщается адсорбируемыми веществами.

Это быстрое насыщение заставляет часто производить его замену. Это приводит к увеличению эксплуатационных расходов.

Кроме того, быстрое насыщение угля CAG является причиной того, что параметры обработки воды с его использованием не являются стабильными и долговечными во времени, что затрудняет и даже делает невозможным ее осуществление для некоторых вариантов применения.

Кроме того, было отмечено, что, когда гранулированный активированный уголь насыщается, может происходить высвобождение адсорбированных органических веществ. Такое высвобождение может отрицательно сказаться на конечном качестве обработанной воды. Чтобы избежать этого, необходимо быстро производить замену угля CAG.

На практике эту замену можно производить, не останавливая работу установок. Однако при этом сохраняются недостатки, связанные с такой остановкой, и в частности, снижение производительности установок. Также на практике систематическое введение большого количества свежего угля CAG в одну точку приводит к периоду превышения характеристик системы и, следовательно, к необходимости регулировки систем дезинфекции, при этом меняются потребности в окислителе (хлоре).

Согласно другому известному решению, активированный уголь используют не в виде гранул, а в виде порошка. В известных решениях обработки воды порошкообразный активированный уголь (САР) состоит из частиц, имеющих средний размер от 5 мкм до 50 мкм, предпочтительно от 15 мкм до 25 мкм, не считая мелких частиц, то есть размер частиц намного меньше, чем гранулированный активированный уголь. Действительно, по сравнению с углем CAG преимуществом угля САР является намного более значительная удельная поверхность.

В рамках этих технологий используют реакторы, содержащие уголь САР, в которых предназначенную для обработки воду вводят в контакт в течение достаточного длительного времени, чтобы обеспечить хорошую адсорбцию на угле САР содержащихся в воде предназначенных для удаления веществ. Это введение в контакт можно осуществлять на неподвижном или на псевдоожиженном слое или путем подачи угля САР в реактор. В последнем случае после этапа введения в контакт осуществляют этап сепарации смеси воды и угля САР, который приводит, с одной стороны, к получению порошкообразного активированного угля, содержащего адсорбированные вещества, и, с другой стороны, осветленной воды. Этот этап сепарации можно осуществлять разными способами, в основном посредством отстаивания или посредством мембранной или механической фильтрации или даже посредством псевдоожижения (изменения гидравлической скорости).

Обычно в воду и в уголь САР добавляют коагулирующие или флокулирующие химические вещества, обеспечивающие образование хлопьев внутри реакторов для облегчения этапа сепарации.

Уголь САР, содержащий органические вещества, отбираемый в виде шлама на выходе этих отстойников или мембран, можно подвергнуть обработке, например, в гидроциклоне, чтобы освободить его от содержащегося в нем органического вещества. Обработанный таким образом уголь САР можно рециркулировать в реактор.

Однако порошок САР, даже если его можно рециркулировать, понемногу теряет свою адсорбционную способность, и необходимо регулярно заменять часть угля САР, применяемого внутри реактора, свежим углем САР. Параллельно, необходимо регулярно загружать некоторое количество нового угля САР в реактор, чтобы компенсировать потери использованного угля САР при адсорбции.

Хотя способ и позволяет заменять часть использованного угля САР новым САР, не прибегая к остановке установок, в которых его применяют, он имеет и другие недостатки.

Так, уголь САР, получаемый при очистке системы, нельзя регенерировать, т.к. в настоящее время не существует экономически эффективной обработки, позволяющей вновь придать углю САР его первоначальную или близкую к первоначальной адсорбционную способность. Это приводит к образованию шлама САР, который необходимо вывозить за переделы завода и обработка которого является сложной. Перед транспортировкой шлам необходимо обезвоживать, что повышает расходы, связанные с его вывозом на свалку или с его сжиганием или с его разбрасыванием на сельскохозяйственных полях.

Поскольку уголь САР является дорогим материалом, его использование в рамках обработки воды связано с экономическими проблемами, и технологии с его использованием связаны с повышенными эксплуатационными расходами.

Кроме того, часто обработка воды при помощи угля САР требует параллельного использования химических веществ, а именно коагулянтов и/или флокулянтов, что приводит к получению больших объемов шлама, который необходимо обрабатывать во вспомогательных цехах, и к увеличению расходов.

Кроме того, невозможно перекачивать обрабатываемую воду из реакторов с повышенной скоростью, чтобы ограничить потери угля САР. Поэтому реакторы должны иметь большой объем, что тоже приводит к повышению стоимости такой обработки.

Следует также отметить, что, если этап сепарации осуществляют при помощи ультрафильтрующих мембран, наблюдаются повышенные потери воды. Действительно, частоту промывки этих мембран противотоком необходимо удвоить или утроить, чтобы ограничить образование твердых отложений угля САР на их поверхностях, которые приводят в потере фильтрационной способности. Это приводит к увеличению объемов сточных вод и, следовательно, к значительным потерям воды.

Задачи изобретения

Настоящее изобретение призвано предложить способ обработки воды с целью удаления из нее органических веществ и микрозагрязнителей с применением гранулированного адсорбционного материала, который можно заменять, не прибегая к прерыванию обработки.

Настоящее изобретение призвано предложить такой способ, который позволяет поддерживать уровень обработки воды по существу постоянным во времени.

Настоящее изобретение призвано также предложить способ, который связан с меньшими расходами на обработку, чем известные способы, при по существу равных уровнях обработки.

Таким образом, целью изобретения является способ, не требующий одновременного использования химических средств, таких как коагулянты или флокулянты.

Как следствие, настоящее изобретение призвано предложить способ, который не приводит к образованию шлама, требующего специальных этапов обработки, таких как обратная промывка или обезвоживание.

Настоящее изобретение призвано также предложить способ, который по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления можно применять в установках меньшего объема по сравнению с установками, используемыми в рамках известных способов, при по существу равных уровнях обработки.

Настоящее изобретение призвано также предложить способ, который по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления можно применять с использованием легко регенерируемого гранулированного материала.

Сущность изобретения

Эти, а также другие задачи, которые будут указаны ниже, решаются при помощи изобретения, объектом которого является способ обработки воды посредством фильтрации на слое гранулированного материала с целью снижения содержания в ней загрязнителей, при этом указанный способ содержит этапы, на которых:

предназначенную для обработки воду перекачивают в реакторе, содержащем указанный слой, восходящим потоком со скоростью, не допускающей псевдоожижения указанного слоя, но позволяющей указанному гранулированному материалу перемещаться по мере фильтрации в направлении нижней части указанного реактора;

в основании реактора при помощи трубопровода, в который нагнетают газ, непрерывно отбирают загрязненный гранулированный материал, содержащий гранулированный материал, адсорбированные на нем загрязнители и отфильтрованные этим материалом частицы;

указанный отбираемый загрязненный гранулированный материал непрерывно или периодически подвергают физической очистке с целью получения очищенного гранулированного материала, в основном не содержащего указанных загрязнителей и указанных частиц;

очищенный таким образом гранулированный материал направляют обратно в указанный слой;

при этом заявленный способ отличается тем, что указанным гранулированным материалом является адсорбционный гранулированный материал, и тем, что содержит:

осуществляемый непрерывно или периодически этап, на котором во время фильтрации удаляют часть указанного загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора; и

осуществляемый непрерывно или периодически этап, на котором во время фильтрации в указанный реактор загружают свежий гранулированный материал в количестве, достаточном, чтобы компенсировать указанную часть удаленного гранулированного материала.

Таким образом, изобретением предложено удалять из реактора адсорбционный гранулированный материал, который по своей природе имеет снижающиеся во времени адсорбционные свойства, одновременно с фильтрацией и заменять удаленный таким образом материал свежим адсорбционным гранулированным материалом также во время фильтрации.

Этот признак способа обеспечивает замену адсорбционного материала без прерывания фильтрации, то есть без остановки реактора, в котором осуществляют способ.

Поскольку осуществление заявленного способа не требует прерывания работы реактора, его производительность повышается по сравнению с известными способами.

Согласно заявленному способу, адсорбционный гранулированный материал не только непрерывно очищают, но также непрерывно частично заменяют. Это позволяет поддерживать уровень обработки по существу постоянным во времени, не прибегая к прерыванию работы реактора, в котором осуществляют способ.

На практике эту замену можно осуществлять периодически удаляя количества загрязненного гранулированного материала или непрерывно направляя часть удаляемого потока загрязненного гранулированного материала через основание реактора.

По сравнению с известными способами, в которых осуществляют этап введения в контакт обрабатываемой воды с адсорбционным гранулированным материалом с последующим этапом мембранной сепарации или отстаивания, заявленный способ имеет тройное преимущество, поскольку дает возможность работать на установках меньшего размера, не приводит к образованию шлама, требующего специальной обработки, и не требует никакого добавления химических веществ типа коагулянтов или флокулянтов. Следовательно, он является более экономичным, чем известные способы.

Указанный непрерывный или периодический этап, на котором во время фильтрации можно удалять часть указанного загрязненного гранулированного материала, можно осуществлять, производя такой отбор напрямую из нижней части реактора, например, при помощи предусмотренных для этого средств удаления.

Однако предпочтительно этот этап осуществляют путем отбора указанной части из трубопровода, в который нагнетают газ (“aэр-лифт”) и который используют для отбора в основании реактора загрязненного гранулированного материала с целью его очистки. В этой связи для осуществления способа применяют реактор, оснащенный таким трубопроводом, установленным снаружи относительно корпуса реактора.

Отбор загрязненного гранулированного материала из такого трубопровода, расположенного снаружи реактора, облегчает осуществление этого этапа. Действительно, такой трубопровод можно оснастить средствами удаления, позволяющими удалять из него время от времени количества загрязненного гранулированного материала.

Согласно другому варианту осуществления, такой трубопровод можно оборудовать средствами, позволяющими удалять непрерывно проходящую через него часть потока материала. Независимо от применяемого способа удаления, он позволяет извлекать из реактора часть гранулированного материала во время работы таким образом, чтобы обеспечивать его постепенную замену в реакторе, добавляя в реактор часть свежего гранулированного материала, что позволяет компенсировать количество удаляемого загрязненного гранулированного материала и сохранять таким образом времени производительность обработки во времени.

В рамках заявленного способа можно использовать разные типы адсорбционных гранулированных материалов. Так, можно использовать, в частности, активированный уголь, вспученную глину или смолы. Тем не менее, предпочтительным материалом для использования является активированный уголь в микрогранулах.

Вместе с тем, активированный уголь следует использовать не в виде «порошкообразного активированного угля» (САР) или в виде «гранулированного активированного угля» (CAG), в том смысле, как эти термины определены специалистами, а в виде агломератов частиц активированного угля, при этом указанные агломераты имеют средний размер, составляющий от 200 мкм до 1000 мкм, предпочтительно от 400 мкм до 600 мкм, и йодное число, превышающее 1000 мг/г.

Такие агломераты, выпускаемые в продажу, имеют меньший гранулометрический размер, чем уголь CAG, и больший, чем уголь САР. Кроме того, они имеют значения удельной поверхности, характеризующей их адсорбционную способность, того же порядка, что и САР. Кроме того, их преимуществом является способность естественного дренажа, что позволяет производить их отбор после дренажа практически в сухом виде, и возможность легкой регенерации термическим путем. Они обеспечивают отличную адсорбцию органических веществ и микрозагрязнителей и также обладают фильтрующей способностью.

Предпочтительно заявленный способ содержит дополнительный этап обезвоживания указанного удаленного загрязненного гранулированного материала, состоящего из агломератов частиц активированного угля. Такой этап обезвоживания является простым этапом, позволяющим доводить такой материал до кондиции, позволяющей напрямую осуществлять способ его термической регенерации. Согласно такому варианту, нет необходимости в этапе обработки загрязненного гранулированного материала с целью отделения от него задержанных органических веществ, который приводит к получению шлама. Действительно, как было указано выше, заявленный способ позволяет избежать получения такого шлама, которое приводит к повышению стоимости обработки и требует специальных установок. Наоборот, после простого обезвоживания гранулированный материал можно просто складировать в бочках с целью его транспортировки до установки термической регенерации, которую может осуществлять поставщик этого материала, в отсутствие другой обработки. Таким образом, установки обработки воды с применением заявленного способа не требуют никакой специальной линии обработки загрязненного гранулированного материала ни с целью его очистки, ни с целью его регенерации, что по сравнению с известными технологиями позволяет одновременно снизить расходы по эксплуатации и по техническому обслуживанию.

Согласно предпочтительному варианту, газ, нагнетаемый в трубопровод, используемый для отбора загрязненного гранулированного материала в основании реактора, содержит озон или является озоном, при этом способ содержит дополнительный этап окисления загрязнителей, адсорбированных на гранулированном материале, отбираемом при помощи этого газа, например, таких как растворимый марганец или растворимое железо. Такой газ, являющийся озоном или содержащий озон, не только соответствует, таким образом, физической функции, необходимой для обеспечения эрлифта, но также отвечает химической функции окисления органического вещества, обеспечивающей его разрушение. Это позволяет повысить эффективность заявленного способа фильтрации и адсорбции.

Предпочтительно указанный этап, на котором обрабатываемую воду перекачивают в указанном реакторе, осуществляют таким образом, чтобы время контакта указанной воды с указанным гранулированным материалом составляло от 5 минут до 20 минут, предпочтительно от 8 минут до 12 минут. Такие значения времени совместимы с достижением уровня качественной обработки и одновременно позволяют уменьшить объем реактора.

Предпочтительно указанный этап, на котором обрабатываемую воду перекачивают в указанном реакторе, осуществляют со скоростью, находящейся в пределах от 5 м/час до скорости псевдоожижения, как правило, 50 м/час, и предпочтительно от 10 до 20 м/час. Такие значения скорости выбирают, чтобы обеспечить время контакта между гранулированным материалом и жидкими отходами внутри слоя, достаточное для адсорбции органического вещества и микрозагрязнителей и фильтрации, что приводит к сокращению загрязнения и к снижению мутности.

Добавление свежего материала можно производить вручную. Вместе с тем, согласно одному варианту, способ содержит этап измерения качества обработанной воды и этап автоматической подачи в реактор свежего гранулированного материала в зависимости от результатов указанных измерений.

Предпочтительно указанный этап, на котором непрерывно или периодически во время фильтрации удаляют часть указанного загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора, и указанный этап, на котором непрерывно или периодически во время фильтрации в реактор подают свежий гранулированный материал, осуществляют таким образом, чтобы соблюдать степень замены указанного гранулированного материала, составляющую от 2 г/м³ до 50 г/м³ обрабатываемой воды, предпочтительно от 10 г/м³ до 20 г/м³ обрабатываемой воды.

Такая степень замены позволяет в большинстве случаев поддерживать производительность способа.

Заявленный способ можно осуществлять в установке, содержащей реактор, корпус которого имеет цилиндрическую часть и по существу конусное основание, при этом в указанном корпусе находится слой адсорбционного гранулированного материала, при этом реактор оснащен средствами подачи необработанной воды, средствами удаления фильтрованной воды, предпочтительно посредством перелива, предусмотренными в его верхней части, и средствами отбора загрязненного гранулированного материала, предусмотренными в его нижней части и включающими в себя трубопровод, в который нагнетают газ и который выполнен с возможностью доставки загрязненного гранулированного материала в верхнюю часть реактора; средствами очистки этого отбираемого загрязненного гранулированного материала, чтобы получить, с одной стороны, очищенный гранулированный материал и, с другой стороны, сточную воду; средствами рециркуляции очищенного гранулированного материала в указанный слой и средствами удаления сточной воды, при этом установка содержит средства непрерывного или периодического удаления загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора.

Добавление свежего гранулированного материала можно производить вручную или автоматически в зависимости от измерений, производимых на выходящей из реактора обработанной воде. В этом последнем случае установка для осуществления заявленного способа предпочтительно содержит средства измерения качества обработанной воды и средства автоматической подачи в реактор свежего гранулированного материала в зависимости от результатов указанных измерений.

Предпочтительно, трубопровод, в который нагнетают газ, находится снаружи корпуса реактора, то есть не расположен внутри этого корпуса и, следовательно, не проходит через слой гранулированного материала. Предпочтительно он соединяет основание реактора с его верхней частью. Он снабжен средствами подачи газа, обеспечивающего доставку загрязненного гранулированного материала в верхнюю часть реактора. Таким образом, удаление части загрязненного гранулированного материала можно производить из этого трубопровода, что облегчает осуществление способа и обслуживание установки.

Предпочтительно гранулированный материал, образующий слой, состоит из агломератов частиц активированного угля, при этом указанные агломераты имеют средний размер, составляющий от 200 мкм до 1000 мкм, предпочтительно от 400 мкм до 600 мкм, и йодное число, превышающее 1000 мг/г.

Предпочтительно средства очистки корпуса реактора включают в себя спиралевидное распределительное устройство, предусмотренное в верхней части корпуса реактора, при этом верхняя часть этого распределительного устройства соединена с концом трубопровода, в который нагнетают газ и через который в нее поступает предназначенный для очистки загрязненный гранулированный материал, а нижняя часть этого распределительного устройства сообщается с содержимым реактора, куда подают фильтрованную воду, которая перемещается в нем восходящим потоком. Благодаря таким средствам, загрязненный гранулированный материал опускается за счет силы тяжести вдоль распределительного устройства, встречая на своем пути фильтрованную воду, движущуюся противотоком. Это перемешивание обеспечивает постепенную очистку гранулированного материала, который на выходе распределительного устройства опять поступает напрямую в слой.

Предпочтительно устройство для осуществления заявленного способа содержит отражатель, предусмотренный внутри корпуса реактора для облегчения перемещения гранулированного материала к основанию реактора.

Предпочтительно способ осуществляют в установке, снабженной средствами равномерного распределения, обеспечивающими равномерную подачу необработанной воды в реактор. Предпочтительно эти средства включают в себя множество радиально расположенных распределительных устройств. Дистальные концы этих распределительных устройств предпочтительно могут быть соединены между собой при помощи элемента, усиливающего их конструкцию, такого как кольцевое крепление.

Наконец, согласно предпочтительному варианту, средства подачи газа в трубопровод является средствами подачи озона или смеси воздуха и озона.

Список фигур

Изобретение, а также его различные преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания не ограничительного варианта выполнения со ссылками на чертежи, на которых:

фиг. 1 - схематичный вид установки для осуществления заявленного способа;

фиг. 2 - схематичный вид средств подачи необработанной воды в корпус реактора, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 - схематичный вид в разрезе реактора установки, показанной на фиг. 1, в частности, на которой показаны средства очистки загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора;

фиг. 4 - график, показывающий сокращение количества органического вещества во времени при помощи изобретения.

Подробное описание варианта осуществления изобретения

Как показано на фиг. 1 и 3, заявленный способ осуществляют в установке, которая включает в себя реактор 1, содержащий корпус 2 реактора, внутри которого расположен фильтрующий слой 3 адсорбционного гранулированного материала.

Этот корпус 2 реактора имеет цилиндрическую верхнюю часть 2а и конусную нижнюю часть 2b, образующую основание реактора.

В своей верхней части этот реактор 1 снабжен средствами 4 подачи предназначенной для обработки воды и средствами 5 удаления обработанной воды.

Этот реактор содержит также трубопровод 6, установленный снаружи относительно корпуса 2 реактора 1. Один из концов этого трубопровода 6 соединен с отверстием, предусмотренным в конусной нижней части 2b корпуса 2 реактора. Другой конец этого трубопровода 6 входит в цилиндрическую верхнюю часть 2а корпуса 2 реактора. Этот трубопровод 6 взаимодействует со средствами 7 подачи газа, в данном случае воздуха, поступающего от компрессора (не показан).

Кроме того, в нижней части реактора предусмотрены средства 9 удаления содержимого реактора.

Средства 4 подачи необработанной воды в реактор продолжены трубопроводом 14, доставляющим необработанную воду в устройство 11 равномерного распределения предназначенной для обработки воды внутри фильтрующего слоя 3.

Внутри реактора предусмотрен также отражатель 10, выполненный в воде конуса, закрепленного в центре реактора.

Наконец, реактор содержит средства 20 очистки гранулированного материала, предусмотренные в верхней части реактора 1, на уровень которых заходит конец трубопровода 6. Эти средства очистки включают в себя спиралевидное распределительное устройство 21, нижний конец которой заходит внутрь реактора, тогда как верхний конец взаимодействует с камерой 22, соединенной с трубопроводом 23 удаления сточной воды.

Как показано на фиг. 2, устройство 11 равномерного распределения, предназначенное для обработки воды внутри фильтрующего слоя, представляет собой множество радиальных распределительных устройств 12, содержащих отверстия и соединенных между собой кольцевым трубопроводом 13, также содержащим отверстия.

Наклон спиралевидного распределительного устройства предусмотрен таким образом, чтобы обеспечивать перемещение вниз гранулированного материала за счет силы тяжести вдоль распределительного устройства противотоком относительно поднимающейся фильтрованной воды. При этом фильтрованная вода является промывочной водой, которая постепенно насыщается органическими веществами и очищает таким образом гранулированный материал. Сточные воды попадают в камеру 22, предусмотренную в верхней части средств 20 очистки, и удаляются через трубопровод 23.

В нижней части реактора предусмотрен отражатель 10, выполненный в виде металлического конуса. Этот отражатель 10 позволяет избежать прохождения обработанной воды по предпочтительным каналам перемещения внутри фильтрующего слоя 3.

Согласно заявленному способу, фильтрующий слой состоит из агломератов частиц активированного угля.

Данные агломераты имеют средний диаметр 396 мкм. Коэффициент однородности этого материала составляет 1,4. Его объемная плотность равна 510 г/л.

Далее со ссылкой на фиг. 1 следует описание работы установки для осуществления способа.

Во время произведенных испытаний скорость фильтрации составила 3,7 м/час при времени пребывания воды в гранулированном материале 9 мин, что соответствует общему времени пребывания воды в реакторе, равному 15 мин. Расход воздуха аэрлифта установлен как 0,1 м³/час.

Предназначенная для обработки вода поступает через трубопровод 4 и проходит через трубопровод 14 до средств 11 равномерного распределения. Для целей проведения эксперимента это питание осуществляли с расходом подачи 1 м³/час. Вместе с тем, на промышленной стадии можно применять намного более высокие значения расхода порядка 10 м³/час - 15 м³/час и даже больше.

Вода проходит в фильтрующий слой 3 адсорбционного гранулированного материала. Это прохождение обеспечивает одновременно фильтрацию воды и адсорбцию на указанном гранулированном материале содержащихся в ней органического вещества и микрозагрязнителей. Это прохождение воды происходит в виде восходящего потока, как показано не закрашенными стрелками 15. Фильтрованная вода удаляется через средства 5 удаления обработанной воды, которые включают в себя перелив 17 и трубопровод 18 удаления.

Внутри реактора по мере насыщения адсорбционного гранулированного материала органическим веществом он перемещается к нижней части реактора, ограниченной конусной частью 2b его корпуса 2. Это перемещение показано закрашенными стрелками 16. Этот загрязненный гранулированный материал, в конечном счете, подхватывается нагнетаемым воздухом при добавлении воздуха средствами 7 в трубопровод 6 и проходит в верхнюю часть корпуса 2 реактора в средства 20 очистки.

Как показано на фиг. 1, на трубопроводе 6 предусмотрены средства 25 удаления, содержащие трубопровод 24. Эти средства 25 удаления позволяют удалять во время фильтрации, то есть во время работы реактора, часть загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора и направляемого к средствам 20 очистки. На практике, в ходе осуществленных испытаний расход удаляемых веществ составил 0,08м/час, то есть 8% от расхода обработки.

Чтобы компенсировать удаление загрязненного гранулированного материала, которое можно производить непрерывно или периодически, в устройство можно подавать свежий гранулированный материал, как показано стрелкой 26.

Загрязненный гранулированный материал поступает при помощи нагнетаемого воздуха в средства 20 очистки через трубопровод 6. На своем пути в спиралевидном распределительном устройстве 21 он встречает фильтрованную воду, поднимающуюся по этому распределительному устройству, что позволяет производить его очистку. Преимуществом использования такого спиралевидного распределительного устройства является увеличение контакта между загрязненным материалом и промывочной водой, которой является фильтрованная вода. Действительно, в известных решениях используют средства очистки для реактора этого типа, в которых только часть гранулированного материала встречала на своем пути промывочную воду, в результате чего его очистка была недостаточной.

Вода, которая являлась питьевой водой и поступала из водохранилища после этапа осветления, была обработана при помощи способа по изобретению с 15 января по 17 февраля 2014 года. Перед осветлением вода, в зависимости от периодов имела относительно стабильную температуру от 11°С до 13°С и содержание органического вещества (COD) от 4 мг/л до 5,5 мг/л.

На выходе осветления необработанная вода имела содержание COD от 3 мг/л до 4мг/л в зависимости от периода.

Эту осветленную воду направили в устройство, описанное со ссылками на фиг. 1-3.

Как показано на фиг. 4, заявленный способ позволяет снизить это содержание COD от 3 мг/л - 4 мг/л примерно до 1,7 - 2,5 мг/л.

Claims

1. Способ обработки воды посредством фильтрации на слое гранулированного материала с целью снижения содержания в ней загрязнителей, при этом указанный способ содержит этапы, на которых:

в основании реактора при помощи трубопровода, в который нагнетают газ, непрерывно отбирают загрязненный гранулированный материал, содержащий гранулированный материал, адсорбированные на нем загрязнители и задержанные на нем частицы;

указанный отбираемый загрязненный гранулированный материал непрерывно или периодически подвергают физической очистке с целью получения очищенного гранулированного материала, в основном не содержащего указанных загрязнителей;

отличающийся тем, что указанным гранулированным материалом является адсорбционный гранулированный материал, и тем, что способ включает:

осуществляемый непрерывно или периодически этап, на котором во время фильтрации удаляют часть указанного загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора, извлекая указанную часть из указанного трубопровода, который установлен снаружи корпуса указанного реактора; и

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный гранулированный материал состоит из агломератов частиц активированного угля, при этом указанные агломераты имеют средний размер, составляющий от 200 мкм до 1000 мкм, и йодное число, превышающее 1000 мг/г.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что содержит дополнительный этап обезвоживания указанного удаленного загрязненного гранулированного материала.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что содержит этап складирования загрязненного гранулированного материала в бочках с целью его транспортировки до установки регенерации.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанный газ содержит озон или является озоном, и тем, что содержит этап окисления загрязнителей, адсорбированных на гранулированном материале, отбираемом при помощи этого газа в основании реактора.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что указанный этап, на котором обрабатываемую воду перекачивают в указанном реакторе, осуществляют таким образом, чтобы время контакта указанной воды с указанным гранулированным материалом составляло от 5 мин до 20 мин, предпочтительно от 8 мин до 12 мин.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что указанный этап, на котором обрабатываемую воду перекачивают в указанном реакторе, осуществляют со скоростью, составляющей от 5 м/ч до 50 м/ч.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что содержит этап измерения качества обработанной воды и этап автоматической подачи в реактор свежего гранулированного материала в зависимости от результатов указанных измерений.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что указанный этап, на котором непрерывно или периодически во время фильтрации удаляют часть указанного загрязненного гранулированного материала, отбираемого в основании реактора, и указанный этап, на котором непрерывно или периодически во время фильтрации в реактор подают свежий гранулированный материал, осуществляют таким образом, чтобы соблюдать степень замены указанного гранулированного материала, составляющую от 2 г/м³ до 50 г/м³ обрабатываемой воды.