RU162750U1

RU162750U1 - Установка для очистки природных и сточных вод

Info

Publication number: RU162750U1
Application number: RU2015155520/05U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Рязанцев; Дмитрий Владимирович Глазков; Ангелина Андреевна Набережных
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2016-06-27

Abstract

1. Установка для очистки природных и сточных вод, содержащая смеситель, выполненный в виде резервуара с коническим днищем для удаления шлама, соединенного последовательно через насос с фильтрующим устройством и резервуаром чистой воды, связанным с насосом для промывки фильтрующего устройства, отличающаяся тем, что в средней части смесителя установлена погруженная в воду форсунка, содержащая корпус с входным и выходным коническими соплами и расширительной камерой, с установленной над выходным соплом форсунки кассетой, выполненной в виде конуса, с помещенной в нее загрузкой из дробленого природного марганцевого минерала, например псиломелана.2. Установка для очистки природных и сточных вод по п. 1, отличающаяся тем, что фильтрующее устройство, в качестве которого использован мембранный аппарат, выполнено с микрофильтрационными мембранами из керамики.

Description

Полезная модель относится к технике очистки воды от различных примесей и может быть использована, в частности, для очистки природных и техногенных сточных вод от железа и марганца.

Известно устройство для очистки воды, содержащее корпус, в верхней части которого на промежуточной дырчатой перегородке размещена насадка, трубчатую перфорированную систему для равномерного распределения исходной воды по площади насадки, присоединенная к подающему трубопроводу исходной воды, в нижней части корпуса расположен поддон, подающий трубопровод воздуха от вентилятора и гидравлический затвор на отводящем трубопроводе аэрированной воды, причем, насадка выполнена из зернистого фильтрующего материала с пленкой из высших оксидов марганца, закрепленной на поверхности зерен насадки, устройство оборудовано системой обратной гидравлической промывки насадки, состоящей из подающего трубопровода промывной воды, расположенного в нижней части корпуса, сборного лотка промывной воды, расположенного по периметру корпуса в верхней его части, и отводящего трубопровода промывной воды, присоединенного к сборному лотку, оснащено системой регенерации насадки, состоящей из подающего трубопровода регенерационного раствора, расположенного в верхней части корпуса, трубчатой перфорированной системы для равномерного распределения регенерационного раствора по площади насадки, в качестве которой использована трубчатая перфорированная система для равномерного распределения исходной воды, и отводящего трубопровода регенерационного раствора, расположенного в нижней части корпуса (см. патент на полезную модель №134924, МПК C02F 11/00).

Недостатками известной модели являются необходимость периодически восстанавливать адсорбционно-каталитическую активность фильтрующего материала реагентами - окислителями, что приводит к дополнительному расходу реагентов и загрязнению промывных вод такими токсичными примесями, как гипохлорит натрия или перманганат калия.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является установка для очистки воды из подземных источников от железа и марганца, содержащая смеситель, в верхней части которого установлен конфузор, в камере выполнены отверстия для поступления воздуха из атмосферы, а в нижней части расположена отражательная плита, и соединенные трубопроводами контактный резервуар, насос, эжектор и фильтрующее устройство, причем, контактный резервуар, выполненный с коническим днищем для отвода шлама, связан через последовательно соединенные между собой насос и эжектор с нижней частью фильтрующего устройства, в качестве которого использован мембранный аппарат, выполненный с микрофильтрационными мембранами в виде волокон или капилляров, или трубок, или рулона, или ультрафильтрационными мембранами в виде волокон или капилляров, или трубок, или рулона, или нанофильтрационными мембранами в виде волокон или капилляров, или трубок, или рулона, при этом верхняя часть мембранного аппарата связана трубопроводами с контактным резервуаром и резервуаром очищенной воды, нижняя часть которого связана через насос, последовательно соединенный с устройством подачи реагента, с трубопроводом, соединяющим мембранный аппарат и резервуар очищенной воды (см. патент на полезную модель №145816, МПК C02F 1/64).

Недостатком описанной установки является низкая эффективность очистки воды от марганца при работе с микрофильтрационными или ультрафильтрационными мембранами, обусловленная кинетическими ограничениями, которые возникают из-за сложного механизма окисления Mn²⁺ до MnO₂. Окисление марганца является автокаталитическим процессом, и он протекает существенно быстрее, если катализу предшествует сорбция ионов Mn²⁺ на поверхности твердой фазы, предпочтительно Mn-содержащей, например, MnOOH, Mn₃O₄, MnO₂.

Техническая задача - повысить эффективность и стабильность очистки природных и сточных вод от железа и марганца.

Технический результат достигается тем, что в установке для очистки природных и сточных вод, содержащей смеситель, выполненный в виде резервуара с коническим днищем для удаления шлама, соединенный последовательно через насос с фильтрующим устройством и резервуаром чистой воды, связанным с насосом для промывки фильтрующего устройства, в средней части смесителя установлена погруженная в воду форсунка, содержащая корпус с входным и выходным коническими соплами и расширительной камерой, с установленной над выходным соплом форсунки кассетой, выполненной в виде конуса с помещенной в нее загрузкой из дробленого природного марганцевого минерала, например, псиломелана, а фильтрующее устройство, в качестве которого использован мембранный аппарат, выполнено с микрофильтрационными мембранами из керамики.

На чертеже представлена принципиальная схема установки для очистки природных и сточных вод. Технические характеристики и показатели качества исходной воды и очищенной с использованием предлагаемой установки приведены в табл. 1, 2.

Предлагаемая установка содержит смеситель 1, выполненный в виде резервуара с коническим днищем для удаления шлама, в средней части смесителя установлена погруженная в воду кавитационная форсунка 2, содержащая корпус с входным и выходным коническими соплами и расширительной камерой, с установленной над ее выходным соплом кассетой 3, выполненной в виде конуса с помещенной в нее загрузкой из дробленого природного марганцевого минерала, например, псиломелана или пиролюзита. Форсунка установлена на напорном трубопроводе насоса 4, подающего воду на очистку, на трубопроводе между насосом 4 и форсункой установлен игольчатый вентиль 5 для подачи в смеситель через форсунку воздуха или окислителя, например, пероксида водорода. Смеситель соединен последовательно через насос 6 с фильтрующим устройством 7, в качестве которого использован мембранный аппарат, выполненный с микрофильтрационными мембранами, изготовленными из керамики, работающий в режиме кросс-фильтрации, и резервуаром чистой воды 8, связанным с насосом 9, предназначенным для обратной промывки мембранного аппарата.

Устройство для очистки природных и сточных вод работает следующим образом.

Поток рабочей жидкости нагнетается насосом 4 в кавитационную форсунку 2, установленную на напорном трубопроводе и размещенную в средней части смесителя 1. В форсунке формируется область пониженного давления и развивается кавитация и жидкость под напором поступает в кассету 3, где загрузка из дробленого природного марганцевого минерала псиломелана, разрыхляется и переходит во взвешенное состояние, играя при этом роль препятствия, на котором возникает дополнительная кавитация. Генерируемая под воздействием гидродинамической кавитации ударная волна разрушает поверхность дробленого марганцевого минерала псиломелана, образующиеся микрочастицы диоксида марганца MnCl, обладающие развитой поверхностью, выносятся потоком жидкости в смеситель, становятся центрами, на которых осуществляется адсорбция и каталитическое окисление ионов Fe²⁺ и Mn²⁺, при этом окисление Fe²⁺ не является лимитирующей стадией. Одновременно через игольчатый клапан 5 в поток жидкости подсасывается воздух для интенсификации процесса удаления диоксида углерода и/или сероводорода путем дегазации. Из смесителя 1 суспензия диоксида марганца насосом 6 подается в фильтрующее устройство 7, с микрофильтрационными мембранами, из керамики, работающими в режиме кросс-фильтрации, откуда образующийся концентрат поступает в смеситель, а очищенный от примесей фильтрат поступает в резервуар чистой воды 8. Производительность мембранных модулей по фильтрату и количество сбрасываемого концентрата после промывки мембран водой, подаваемой насосом 9 из резервуара 8, подбираются таким образом, чтобы концентрация MnO₂ в смесителе поддерживалась на одном уровне.

Применение предлагаемой полезной модели в сравнении с прототипом приводит к повышению эффективности и стабильности очистки природных и сточных вод от железа и марганца.

Claims

1. Установка для очистки природных и сточных вод, содержащая смеситель, выполненный в виде резервуара с коническим днищем для удаления шлама, соединенного последовательно через насос с фильтрующим устройством и резервуаром чистой воды, связанным с насосом для промывки фильтрующего устройства, отличающаяся тем, что в средней части смесителя установлена погруженная в воду форсунка, содержащая корпус с входным и выходным коническими соплами и расширительной камерой, с установленной над выходным соплом форсунки кассетой, выполненной в виде конуса, с помещенной в нее загрузкой из дробленого природного марганцевого минерала, например псиломелана.

2. Установка для очистки природных и сточных вод по п. 1, отличающаяся тем, что фильтрующее устройство, в качестве которого использован мембранный аппарат, выполнено с микрофильтрационными мембранами из керамики.