RU156668U1 - Установка для очистки сточной воды - Google Patents

Abstract

1. Установка для одновременной очистки сточной воды от взвешенных веществ, эмульгированных и растворённых нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, ионов тяжёлых металлов и иона аммония, состоящая из расположенных в подземном пространстве в отдельных колодцах и последовательно соединённых трубопроводами фильтров, один из которых содержит загрузку из активированного угля, а второй по ходу движения воды через фильтры содержит загрузку из цеолита, отличающаяся тем, что перед первым по ходу движения воды фильтром дополнительно установлен фильтр, загрузка которого выполнена из волокнистого фильтрующего материала.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что фильтр, загрузка которого выполнена из волокнистого фильтрующего материала, выполнен в виде цилиндрической обечайки с равномерно водопроницаемыми верхним и нижним концами и непроницаемой боковой цилиндрической поверхностью.3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что волокнистый фильтрующий материал выполнен в виде, по меньшей мере, одного фильтрующего элемента цилиндрической формы с проницаемой для воды боковой поверхностью.4. Установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что волокнистый фильтрующий материал может быть модифицирован с обеспечением увеличения гидрофильности или гидрофобности его поверхности.

Description

Область техники

Полезная модель относится к области очистки сточных вод, а именно, к устройствам для очистки от взвешенных веществ, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, ионов тяжелых металлов и ионов аммония.

Уровень техники

Известна установка для очистки сточной воды от взвешенных веществ, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, ионов тяжелых металлов и ионов аммония, включающая два сорбционных фильтра, расположенных в подземном пространстве в отдельных колодцах, последовательно соединенных технологическими трубопроводами, в которой загрузка первого по ходу движения воды фильтра выполнена из активированного угля, а загрузка второго по ходу движения воды фильтра выполнена из цеолита (Патент на полезную модель №150523, C02F 1/28, опубл. 20.02.2015 г.).

Недостатком данного технического решения является малый фактический ресурс работы его фильтров по взвешенным веществам, нефтепродуктам, поверхностно-активным веществам, ионам тяжелых металлов и аммония вследствие попадания взвешенных веществ и мусора на эти фильтры, что приводит к увеличению их гидродинамического сопротивления, переполнению водой колодцев, подтоплению территории, что, в свою очередь, требует их замены на новые фильтры.

Данное решение является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и принято за прототип.

Раскрытие полезной модели

Задачей полезной модели является разработка конструкции установки, обеспечивающей наилучшую комплексную очистку воды от различных по природе загрязнителей для технических и технологических целей в водообороте, а также ее сброса в водохозяйственные и рыбохозяйственные водоемы или городскую канализацию.

Технический результат полезной модели заключается в увеличении ее фактического ресурса работы по очистке сточных вод от взвешенных веществ, нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), ионов тяжелых металлов и аммония за счет уменьшения поступления взвешенных веществ на сорбционные фильтры (с активированным углем и цеолитом), что способствует более полному использованию их сорбционной емкости (поглотительной способности).

Заявляемый технический результат достигается тем, что установка, состоящая из расположенных в подземном пространстве в отдельных колодцах и последовательно соединенных технологическими трубопроводами фильтров, один из которых содержит загрузку из активированного угля, а второй по ходу движения воды через фильтры содержит загрузку из цеолита, дополнительно содержит перед первым по ходу движения воды фильтром еще один фильтр, загрузка которого выполнена из волокнистого фильтрующего материала.

В одном из вариантов осуществления полезной модели добавленный третий фильтр содержит волокнистый фильтрующий материал, выполненный в виде, по меньшей мере, одного фильтрующего элемента цилиндрической формы с равномерно проницаемой для воды боковой поверхностью.

В еще одном из вариантов осуществления полезной модели волокнистый фильтрующий материал может быть модифицирован с обеспечением увеличения гидрофильности или гидрофобности его поверхности.

В еще одном из вариантов осуществления полезной модели по меньшей мере один из фильтров в ее составе выполнен в виде цилиндрической обечайки с водопроницаемыми верхним и нижним концами и непроницаемой боковой цилиндрической поверхностью.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания сущности полезной модели далее рассматривается чертеж вместе с сопровождающим его описанием.

Фиг. 1 Общий вид в разрезе установки с фильтрами, помещенными в подземные бетонные колодцы.

Прилагаемый чертеж иллюстрирует только один предпочтительный вариант выполнения полезной модели и поэтому не может рассматриваться в качестве ограничения содержания полезной модели, которое не включает другие варианты исполнения.

Осуществление полезной модели

На фиг. 1 показан один из вариантов размещения установки для очистки сточной воды, состоящей из последовательно расположенных по ходу движения воды фильтра с волокнистым фильтрующим материалом 1, расположенного в бетонном колодце 2, сорбционного фильтра 3 с активированным углем, расположенного в бетонном колодце 4 и сорбционного фильтра 5 с цеолитом, расположенного в бетонном колодце 6. Фильтры в колодцах установлены на опорных кольцах 7, а колодцы сверху закрыты крышками 8, диаметр которых соответствует диаметру колодцев, что позволяет производить монтаж-демонтаж фильтров в колодцах при помощи погрузочно-разгрузочной техники.

Движение воды в элементах установки (для наглядности показанное на фиг. 1 стрелками) начинается с поступления ее по входному трубопроводу 9 в колодец 2, где установлен фильтр 1, содержащий волокнистый фильтрующий материал, и происходит за счет разницы гидростатических высот в колодце 2 и колодце 4.

Поступая на фильтр 1 сверху, сточная неочищенная вода просачивается через волокнистый фильтрующий материал, находящийся внутри этого фильтра сверху вниз, выходит из колодца 2 и по трубопроводу 11 поступает в колодец 4. В колодце 4 частично очищенная на фильтре 1 вода проходит сверху вниз через сорбционный фильтр 3 с активированным углем, где дополнительно очищается и выходит в нижнюю часть колодца 4 и по трубопроводу 10 поступает в колодец 6. В колодце 6 очищенная на фильтрах 1 и 2 вода проходит сверху вниз через фильтр 5 с цеолитом, где окончательно очищается, поступает в нижнюю часть колодца 6 и самотеком через трубопровод 12 сливается на сброс или дальнейшее ее потребление.

Обеспечение заявляемой полезной моделью увеличения фактического ресурса работы установки происходит вследствие удаления основного количества взвешенных веществ (всегда содержащихся в сточных водах) дополнительным фильтром с волокнистым фильтрующим материалом.

Влияние взвешенных веществ, осаждающихся на загрузке обоих сорбционных фильтров, на уменьшение общего фактического ресурса работы установки проявляется в двух направлениях.

Во-первых, накопление взвешенных веществ (в том числе мусора) в лобовом слое и непосредственно всем пористом пространстве зернистых загрузок из активированного угля или цеолита приводит к закупорке пор слоя (уменьшению общего объема межчастичных пор соответствующих сорбционных фильтров), что, в свою очередь, вызывает увеличение гидродинамического сопротивления фильтров, снижение скорости прохождения воды через них. Снижение скорости прохождения воды через фильтры, по сравнению со штатной, приводит к недобору ресурса фильтров (так как воды через них проходит меньше). В конечном счете происходит полная забивка межзерновой пористости этих фильтров, прекращение прохождения воды через них, переполнение колодцев, в которых расположены фильтры, и подтопление территории, что требует немедленной замены сорбционных фильтров. Однако при этом сорбционная емкость фильтров по растворенным веществам (нефтепродукты и СПАВ - для угольных фильтров и ионы тяжелых металлов и аммония - для цеолитовых фильтров) реализуется не полностью, так как очистить от взвешенных веществ эти фильтры невозможно.

Во-вторых, взвешенные вещества, проникая внутрь пористой структуры слоя (при прохождении их с водой через сорбционные фильтры) в результате явлений адгезии прилипают к поверхности частичек сорбентов и блокируют (закупоривают) наружные поры этих частичек, что приводит к уменьшению диффузии растворенных веществ внутрь пористой структуры частичек этих сорбентов, то есть к недоиспользованию их сорбционной емкости.

Таким образом, оба вышеназванных эффекта влияния взвешенных веществ приводят к уменьшению фактического ресурса работы установки в целом по нефтепродуктам, СПАВ, ионам тяжелых металлов и аммония, что требует частой замены сорбционных фильтров в колодцах.

Применение перед двумя, по ходу движения воды, сорбционными фильтрами (угольным и цеолитовым) дополнительного фильтра с загрузкой из волокнистого фильтрующего материала приводит к удалению из воды взвешенных веществ, которые не достигают сорбционных фильтров, что сохраняет их фильтрационную проницаемость и сорбционную емкость, то есть приводит к увеличению ресурса работы установки в целом (уменьшается частота замены сорбционных фильтров).

В качестве волокнистого фильтрующего материала используются известные в настоящее время, выпускаемые серийно и использующиеся для фильтрации жидких сред тканые и нетканые материалы: геотекстиль (дорнит), синтепон, пористые полипропиленовые материалы (поливом и фильтропласт), ткани для фильтрации жидких сред (хлопчатобумажные, полипропиленовые, капроновые, угольные), стеклоткани и другие. Эти материалы, изготавливаемые из волокон в виде листа, имеют тканую или нетканую структуру и обладают способностью к просачиванию (фильтрации) через них жидкостей, что позволяет им задерживать взвешенные вещества. Особенности частных форм листовых фильтрующих материалов не влияют на достижение заявляемого технического результата. Получение технического результата обеспечивается общими характеристиками указанных частных форм материалов, поскольку любой волокнистый фильтрующий материал имеет поры разного (в том числе и малого) размера, образованные волокнами, а следовательно, способен задерживать взвешенные вещества.

Применение фильтра, выполненного в виде цилиндрической обечайки с равномерно водопроницаемыми верхним и нижним концами и непроницаемой боковой поверхностью, в заявляемой полезной модели также увеличивает эффективность очистки по взвешенным веществам. В этом случае вода входит в равномерно водопроницаемый верхний конец фильтра, движется внутри него и выходит из нижнего равномерно водопроницаемого конца равномерно по его сечению, не создавая застойных зон или зон с меньшей линейной скоростью, чем скорость движения воды в основном потоке фильтра. Наличие застойных зон в фильтрах без равномерно открытых по сечению входа и выхода, то есть в фильтрах с точечной подачей (например, трубопровод, введенный в герметичный корпус фильтра) более вероятно, чем в фильтрах с открытым верхним и нижним концами, так как вода, проходя через слой волокнистой среды с неким сопротивлением по потоку, движется по траектории наименьшего сопротивления. В этом случае линейная скорость потока будет максимальна у места ввода (вывода) воды в (из) фильтр, а минимальна (или даже близка к нулю) в отдаленных точках от места ввода (например, в пристеночной области). В случае равномерно водопроницаемых верхнего и нижнего концов фильтра подвод воды осуществляется равномерно во всех точках его сечения. Выход воды аналогичным образом осуществляется через равномерно водопроницаемый конец, что обеспечивает отсутствие застойных зон, то есть увеличение площади поверхности фильтра, реально участвующей в процессе удаления взвешенных веществ, а значит, и повышение ресурса работы установки в целом. Равномерность водопроницаемости может быть обеспечена любыми устройствами, обеспечивающими равномерное распределение потока по всему сечению фильтрующего патрона, это, например, могут быть: сетка, решетка, щелевой распределитель, ложное дно, перфорированное дно и другое.

Наличие в составе фильтрующего патрона химически модифицированного волокнистого фильтрующего материала с обеспечением увеличения гидрофильности или гидрофобности поверхности этого материала, приводит к увеличению поглощения им взвешенных веществ за счет явлений адгезии и электростатического притяжения, влияние которых увеличивается после химической обработки волокнистого фильтрующего материала с обеспечением увеличения гидрофильности или гидрофобности поверхности этого материала. При увеличении гидрофобности поверхности волокнистого фильтрующего материала увеличивается адгезия к нему незаряженных взвешенных частиц, например облепленных нефтепродуктами. При увеличении гидрофильности поверхности волокнистого материала увеличивается адгезия к нему гидрофильных взвешенных веществ (микрочастиц, покрытых слоем поверхностно-активных веществ природного или искусственного происхождения), которые всегда есть в реальных сточных водах, а также заряженных микровзвешенных частиц, образующихся вследствие сорбции на них органических ионообменных веществ (например, гуминовой природы). Таким образом, увеличение гидрофильности или гидрофобности волокнистого материала способствует достижению заявляемого технического результата полезной модели.

Волокнистый фильтрующий материал в дополнительно установленном фильтре, выполненный в виде по меньшей мере одного фильтрующего элемента с проницаемой боковой поверхностью, обладает большей наружной поверхностью фильтрации, чем исходный волокнистый материал, имеющий поверхность фильтрации, равную площади сечения фильтра. Вследствие этого фильтрующий материал в дополнительно установленном фильтре, выполненный в виде по меньшей мере одного фильтрующего элемента с проницаемой боковой поверхностью, способен задержать большее количество взвешенных веществ до момента его забивки, чем исходный волокнистый материал, что, в свою очередь, способствует увеличению количества поглощенных взвешенных веществ, то есть приводит к увеличению ресурса работы установки в целом.

Claims (4)

1. Установка для одновременной очистки сточной воды от взвешенных веществ, эмульгированных и растворённых нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, ионов тяжёлых металлов и иона аммония, состоящая из расположенных в подземном пространстве в отдельных колодцах и последовательно соединённых трубопроводами фильтров, один из которых содержит загрузку из активированного угля, а второй по ходу движения воды через фильтры содержит загрузку из цеолита, отличающаяся тем, что перед первым по ходу движения воды фильтром дополнительно установлен фильтр, загрузка которого выполнена из волокнистого фильтрующего материала.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что фильтр, загрузка которого выполнена из волокнистого фильтрующего материала, выполнен в виде цилиндрической обечайки с равномерно водопроницаемыми верхним и нижним концами и непроницаемой боковой цилиндрической поверхностью.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что волокнистый фильтрующий материал выполнен в виде, по меньшей мере, одного фильтрующего элемента цилиндрической формы с проницаемой для воды боковой поверхностью.

4. Установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что волокнистый фильтрующий материал может быть модифицирован с обеспечением увеличения гидрофильности или гидрофобности его поверхности.

Images