RU168651U1 - Устройство для аэрации воды - Google Patents
Устройство для аэрации воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU168651U1 RU168651U1 RU2016125656U RU2016125656U RU168651U1 RU 168651 U1 RU168651 U1 RU 168651U1 RU 2016125656 U RU2016125656 U RU 2016125656U RU 2016125656 U RU2016125656 U RU 2016125656U RU 168651 U1 RU168651 U1 RU 168651U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- catalytic
- backfill
- iron
- injector
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
- B01D24/46—Regenerating the filtering material in the filter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/74—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with air
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области водоподготовки, в частности к области окисления растворенных в воде примесей аэрацией воздухом с последующим пропусканием аэрированной воды через каталитическую засыпку.Достигаемый с помощью полезной модели технический результат – повышение глубины очистки воды от железа и марганца в присутствии каталитических «ядов» (сероводорода, свободной углекислоты, коллоидной кремниевой кислоты, аммиака), «отравляющих» каталитическую пленку окислов железа и марганца на поверхности частиц засыпки.Результат достигается за счет постоянного обновления пленки окислов на поверхности частиц, происходящего вследствие постоянных соударений частиц при их псевдоожижении.Псевдоожижение части каталитической засыпки производится выходящей из инжектора струей водовоздушной эмульсии, для чего инжектор погружается в слой каталитической засыпки выходным соплом вверх.
Description
Предполагаемая полезная модель относится к области водоподготовки, в частности к области окисления растворенных в воде примесей аэрацией воздухом с последующим пропусканием аэрированной воды через каталитическую засыпку.
В настоящее время для удаления из воды легко окисляемых примесей, таких как сероводород, аммиак, соединения двухвалентного железа и марганца широко применяется напорная аэрация. Суть метода напорной аэрации заключается в подаче в обрабатываемую воду под давлением окислительного газа (как правило, воздуха) [1]. Схема устройства для напорной аэрации приведена на фиг.1.
Кислород воздуха, нагнетаемого компрессором 1, растворяется в воде (тем больше, чем выше давление), находящейся в аэрационной колонне 2, вода с растворенным кислородом пропускается через каталитическую засыпку 3 засыпного фильтра 4, где и происходит окисление примесей. Фиг.1.
При окислении соединений железа и марганца они переходят из растворенной фазы в твердую и образуют взвеси, улавливаемые каталитической засыпкой.
Основным недостатком всех устройств напорной аэрации является наличие компрессора. Кроме капитальных затрат включение компрессора в схему обработки воды означает дополнительный шум, вибрацию, дополнительное энергопотребление. В некоторых приложениях, например, в малых установках водоподготовки для индивидуальных жилых домов, такое решение малоприемлемо.
Более близки к предполагаемой полезной модели устройства, реализующие безнапорную аэрацию. Наиболее простым способом безнапорной аэрации является распыление воды через форсунку или пористый распылитель [3]. Недостаток подобной схемы – низкая надежность вследствие достаточно малых (порядка одного миллиметра и менее) прожимных отверстий, через которые проходит вода и которые могут легко засориться.
Этого недостатка лишено устройство безнапорной аэрации с использованием инжекторов [1], которое можно считать ближайшим аналогом предполагаемой полезной модели. Диаметр прожимного сечения используемых при безнапорной аэрации инжекторов составляет не менее нескольких миллиметров, поэтому их засорение практически невозможно.
Наиболее распространенная схема безнапорной аэрации с использованием воздушного инжектора представлена на фиг.2.
Воздух поступает через всасывающий патрубок 1 в инжектор 2, через который обрабатываемая вода поступает в соединенную с атмосферой емкость 3. Поскольку избыточное давление в емкости 3 отсутствует, то в корпус фильтра 4 на окислительную засыпку 5 вода подается из емкости 3 насосом 6.
Для дальнейшего изложения важно, что засыпка 5 выполняет одновременно две функции – катализатора окисления и механического фильтра.
По мере загрязнения засыпки взвесями ее гидравлическое сопротивление увеличивается. Поэтому засыпку периодически регенерируют, промывая обратным током воды, причем скорость промывочной воды должна быть достаточной для того, чтобы засыпка перешла в псевдоожиженное состояние – только в этом случае достигается полное отмывание зерен засыпки [1].
В случае окисления только железа каталитическая функция засыпки не является лимитирующей, т.е. определяющей межпромывочный ресурс засыпки. Так, например, изготовитель каталитической засыпки МФО-47 ТУ 4859-005-97583698-2007 ООО «МФО Компоненты» [3] рекомендует промывку после поступления 2 г соединений железа в 1 дм3 засыпки. Практически такой же ресурс по количеству взвесей рекомендован и не для каталитических, а для нейтральных засыпок, таких, как кварцевый песок [1].
Несмотря на то, что при окислении железа выделяются твердые вещества, оседающие на поверхности зерен каталитической засыпки, это не приводит к уменьшению способности засыпки к катализу. Причина в том, что продукт реакции окисления двухвалентного железа – пленка соединений трехвалентного железа – сама по себе является катализатором данной реакции [1].
Однако в случае наличия в очищаемой воде ряда примесей: сероводорода, свободной углекислоты, коллоидной кремниевой кислоты, аммиака каталитические свойства пленки заметно ухудшаются [1]. Это объясняется т.н. «отравлением», т.е. блокировкой указанными соединениями активных центров на поверхности катализатора [4]. Надо отметить, что по крайней мере два из перечисленных соединений – сероводород и аммиак – часто встречаются в подземных водах европейской части России [5]. При разработке серийных устройств водоподготовки с вероятностью наличия таких соединений в воде необходимо считаться, в противном случае глубина очистки воды от соединений железа и марганца может оказаться недостаточной вследствие «отравления» катализатора.
Приведенный краткий анализ современного уровня техники в области безнапорной аэрации, сочетаемой с окислением содержащихся в аэрированной воде примесей на каталитических засыпках, позволяет сформулировать достигаемый с помощью предполагаемый полезной модели технический результат – повышение глубины очистки воды от железа и марганца в присутствии каталитических «ядов» (сероводорода, свободной углекислоты, коллоидной кремниевой кислоты, аммиака).
Принципиально задача поддержания активности катализатора сводится к постоянному обновлению (очистке) каталитической поверхности в процессе протекания реакции. В современной технике одним из наиболее простых способов очистки каталитической поверхности в процессе протекания реакции считается использование катализаторов кипящего слоя [6]. Частицы в кипящем слое постоянно соударяются и отложения с них непрерывно удаляются. Важным дополнительным достоинством катализа в кипящем слое является высокий коэффициент массоотдачи от частиц катализатора к псевдоожижающей среде, что объясняется разрушением пограничных слоев вблизи хаотически движущихся частиц.
Т.о. для достижения указанного технического результата каталитическую засыпку следует псевдоожижать не только в процессе обратной промывки, но и в процессе нормальной работы – окисления и фильтрации. Однако полностью псевдоожиженный слой засыпки лишен способности к фильтрации, поэтому псевдоожижению в процессе работы подлежит лишь часть засыпки.
Для псевдоожижения части засыпки требуется энергия, которую можно взять от выходящего из инжектора потока, поскольку выходящая из инжектора среда способна совершать некоторую работу противодавления [7].
Эксперимент с инжектором с прожимным сечением диаметром 3 мм, погруженным в слой каталитической засыпки МФО-47 выходным соплом вверх при расходе воды через инжектор 0,52 м3/ч показал, что объем псевдоожиженной области составляет около 0,25 дм3.
Допустим, для заполнения каталитической засыпкой используется один из наименьших из представленных на отечественном рынке минеральных баков типоразмера 8х17 паспортным объемом 11,7 л. Примем, что 10% объема минерального бака заполнено инертным заполнителем (что в общем случае необязательно) а 20% объема – свободное пространство, необходимое для размещения водораспределительного оборудования. Тогда оставшиеся 8,2 л заполнены каталитической засыпкой, а псевдоожиженная область составляет 0,25/8,2=3,05% от ее объема. Очевидно, снижением суммарной грязеемкости засыпки вследствие псевдоожижения столь незначительной ее части можно пренебречь.
Предполагаемая полезная модель устроена следующим образом (фиг.3). На дне емкости 1 установлен коллектор 2, покрытый слоем каталитической засыпки 3. В слой каталитической засыпки погружен выходным соплом вверх инжектор 4, к которому подводятся напорный водяной патрубок 5 и всасывающий воздушный патрубок 6. К коллектору 2 подключен насос 7. Фиг.3.
Предполагаемая полезная модель работает следующим образом. Очищаемая вода подается под давлением через напорный водяной патрубок 5 в инжектор 4, в который подсасывается воздух через всасывающий воздушный патрубок 6. Выходящая из сопла инжектора 4 водовоздушная струя приводит в псевдоожиженное состояние часть каталитической засыпки 3. В псевдоожиженной зоне вследствие соударения частиц каталитической засыпки друг об друга происходит постоянное удаление отравленной каталитическими «ядами» пленки соединений трехвалентного железа. Вода фильтруется через слой засыпки, собирается в коллектор 2 и выводится из емкости 1 насосом 7.
По исчерпании грязеемкости засыпки в коллектор 2 обратным током подается вода с расходом, достаточным для псевдоожижения всего объема засыпки 3, промывочная вода выводится из емкости 1 в дренаж – так производится обратная промывка, восстанавливающая ресурс засыпки по грязеемкости.
Работу предполагаемой полезной модели могут пояснить следующие примеры.
Пример 1.
Цилиндрическая емкость внутренним диаметром 250 мм и высотой 850 мм заполнена каталитической засыпкой МФО-47 на высоту 450 мм. Уровень воды в емкости поддерживается между 650 и 800 мм. Очищаемая вода с расходом 0,52 м3/ч вводится в емкость через инжектор с диаметром прожимного сечения 3 мм. Инжектор расположен над слоем засыпки. Очищаемая вода содержит двухвалентное железо в количестве 4,3 мг/л, рН воды 7,4, температура воды 11°С.
Очищенная вода содержит 0,15 мг/л железа, что соответствует норме для питьевой воды [8].
Пример 2.
Параметры оборудования для очистки воды и состав воды согласно Примеру 1, но вода содержит кроме двухвалентного железа сероводород в количестве 0,06 мг/л.
Очищенная вода содержит 0,42 мг/л железа, что превышает допустимую норму для питьевой воды [8].
Пример 3.
Параметры оборудования для очистки воды и состав воды согласно Примеру 1, но инжектор погружен в слой каталитической засыпки выходным соплом вверх. Расстояние от дна емкости до среза выходного сопла инжектора – 300 мм.
Очищенная вода содержит 0,16 мг/л железа, что соответствует норме для питьевой воды [8].
Пример 4.
Параметры оборудования для очистки воды и состав воды согласно Примеру 3, но вода содержит кроме двухвалентного железа сероводород в количестве 0,06 мг/л.
Очищенная вода содержит 0,21 мг/л железа, что соответствует норме для питьевой воды [8].
Сопоставление данных Примера 1 и Примера 3 показывает, что при отсутствии в воде веществ, способных «отравить» каталитическую пленку (в данном случае сероводорода) заглубление инжектора в слой каталитической засыпки не дает каких-либо преимуществ. При наличии сероводорода в воде полнота окисления железа снижается (Пример 2) до недопустимого для питьевой воды уровня, однако достичь более полного окисления железа можно с помощью заглубления инжектора в толщу каталитической засыпки и псевдоожижения ее (Пример 3).
Источники информации
1. «Водоподготовка». Справочник под ред. С.Е. Беликова, М.: «Издательский Дом «Аква-Терм», 2007, 239 с.
2. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. – М.: «ДеЛи принт», 2004. – 328 с. ISBN: 5-94343-079-2.
3. Фильтрующий материал МФО-47 [Электронный ресурс]//. Режим доступа http://www.recyrc.ru/catalog/materials/mfo47/, свободный. Загл. с экрана. Яз. рус. Дата обращения 16 июня 2016 г.
4. Тейлор Х.С.«Физическая химия. Часть 2», 3-е изд., Ленинград, ОНТИ-Химтеорет, 1935, 900 с.
5. О.В. Лифшиц «Справочник по водоподготовке котельных установок». Издание второе, М:. «Энергия», 1976, 288 с.
6. Мухленов И.П. (ред.) «Катализ в кипящем слое». Л.: Химия, 1971, 312 с.
7. Цегельский В.Г. Двухфазные струйные аппараты. – М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2003, 408 с.
8. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01 (с изменениями от 7 апреля 2009 г., 25 февраля, 28 июня 2010 г.), Минздрав России, М.: 2002.
Claims (1)
- Устройство для аэрации воды, включающее в себя емкость, заполненную каталитической засыпкой, и инжектор, подключенный к напорному водяному и всасывающему воздушному патрубкам, отличающееся тем, что инжектор заглублен в слой каталитической засыпки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125656U RU168651U1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Устройство для аэрации воды |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125656U RU168651U1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Устройство для аэрации воды |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU168651U1 true RU168651U1 (ru) | 2017-02-14 |
Family
ID=58450581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016125656U RU168651U1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Устройство для аэрации воды |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU168651U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110997575A (zh) * | 2017-08-11 | 2020-04-10 | 极涡有限责任公司 | 水处理装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2013379C1 (ru) * | 1991-11-19 | 1994-05-30 | Научно-исследовательский институт кожи | Способ очистки сточных вод от сульфидов |
WO2001038235A1 (fr) * | 1999-11-26 | 2001-05-31 | Degremont | Procede et dispositif d'epuration d'effluents aqueux par oxydation catalytique |
RU2408544C1 (ru) * | 2009-05-27 | 2011-01-10 | Сергей Анатольевич Ассаулюк | Способ очистки воды от сероводорода |
RU2013153062A (ru) * | 2013-11-28 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ЭКОФЕС" | Способ очистки воды от сероводорода |
-
2016
- 2016-06-27 RU RU2016125656U patent/RU168651U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2013379C1 (ru) * | 1991-11-19 | 1994-05-30 | Научно-исследовательский институт кожи | Способ очистки сточных вод от сульфидов |
WO2001038235A1 (fr) * | 1999-11-26 | 2001-05-31 | Degremont | Procede et dispositif d'epuration d'effluents aqueux par oxydation catalytique |
RU2408544C1 (ru) * | 2009-05-27 | 2011-01-10 | Сергей Анатольевич Ассаулюк | Способ очистки воды от сероводорода |
RU2013153062A (ru) * | 2013-11-28 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ЭКОФЕС" | Способ очистки воды от сероводорода |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВОДОПОДГОТОВКА: Справочник, под ред. С.Е. Беликова, Москва, Аква-Терм, 2007, с. 113-117. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110997575A (zh) * | 2017-08-11 | 2020-04-10 | 极涡有限责任公司 | 水处理装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104529001B (zh) | 高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应器 | |
KR101330520B1 (ko) | 물 정화용 바이오리액터, 물의 생물학적 정화 방법 및생물학적 프로세스용 담체 요소 | |
JP6187858B2 (ja) | 流体浄化装置 | |
KR100865574B1 (ko) | 폐수 자가처리 습식 집진기 | |
RU168651U1 (ru) | Устройство для аэрации воды | |
JP4599335B2 (ja) | 上向流式マンガン接触塔 | |
US20100140188A1 (en) | Maintaining wastewater-treatment sand filters | |
CN105819629B (zh) | 一种耦合式废水处理装置及石化二级出水的处理方法 | |
KR100497546B1 (ko) | 오폐수 정화처리방법 및 그 장치 | |
JP3111846B2 (ja) | 浄化装置 | |
JPH11277076A (ja) | マンガン含有水の処理方法及び装置 | |
CN1321716C (zh) | 多维空间擦洗滤料的方法 | |
CN207227216U (zh) | 一种工业废水处理装置 | |
JP3729365B2 (ja) | マンガン含有水の処理方法及び装置 | |
WO2016076042A1 (ja) | 下向流式濾過塔 | |
JP3226565B2 (ja) | 廃水の処理方法 | |
CN219117250U (zh) | 臭氧催化氧化反应器 | |
JP2000176447A (ja) | 水質浄化槽及び該水質浄化槽を用いた水質浄化システム | |
US5102535A (en) | Plant to precipitate suspended matter out of water | |
JPH02111497A (ja) | 廃水処理設備 | |
JP3272714B2 (ja) | 廃水の処理方法 | |
KR20010009770A (ko) | 통기성 다공 담체와 이를 이용한 고효율 오수처리장치 | |
KR200294909Y1 (ko) | 오폐수 정화처리장치 | |
JP2018034097A (ja) | 粒状ろ層の逆洗浄方法 | |
CA3232069A1 (en) | Fluid treatment facility which operates under pressure and implements a fluidised bed of adsorbent media particles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180628 |