Изобретение относится к устройствам для очистки грунтовых и поверхностных вод и может применяться для осветления воды, промстоков, для очистки воды от соединений железа, марганца и кальция и для придания питьевой воде необходимых компонентов и заданных органолептических свойств, а также может применяться для предварительной обработки солоноватых вод перед мембранным опреснением. The invention relates to devices for purifying ground and surface water and can be used to clarify water, industrial wastewater, to purify water from iron, manganese and calcium compounds and to give drinking water the necessary components and predetermined organoleptic properties, and can also be used for pre-treatment of brackish water before membrane desalination.
Известна установка для удаления железа под давлением из воды, содержащая смеситель перегородчатого типа, окислительную колонну (аэратор) в виде работающей под избыточным давлением и заполненной загрузочным материалом емкости и песчаный фильтр [1] Однако такая установка характеризуется низкой эффективностью работы песчаного фильтра, обусловленной необходимостью периодической его промывки, так как коллоидные частицы задерживаются верхним слоем песка, за счет чего возрастает сопротивление песчаной загрузки и падает производительность фильтра. Другим недостатком известного устройства является повышенная материалоемкость, вызванная необходимостью работы всех составных частей установки под избыточным давлением. A known installation for removing iron under pressure from water, containing a cloisonne type mixer, an oxidizing column (aerator) in the form of working under overpressure and filled with loading material containers and a sand filter [1] However, this installation is characterized by low efficiency of the sand filter, due to the need for periodic its washing, since colloidal particles are retained by the upper layer of sand, due to which the resistance of the sand load increases and productivity decreases filter. Another disadvantage of the known device is the increased material consumption, caused by the need to work all components of the installation under excessive pressure.
Перечисленные выше недостатки частично устранены в устройстве для непрерывного фильтрования жидкостей, выбранном в качестве прототипа, содержащем корпус с зернистой фильтрующей загрузкой, расположенную вертикально центральную трубу с запорным устройством и распределительными и направляющими элементами, промывочное устройство, патрубки подачи очищаемой жидкости, отвода фильтрата, промывной жидкости, подачи воздуха и средства для регулирования скорости потока частиц фильтрующей загрузки в виде струйного аппарата, образованного нижней частью центральной трубы и патрубком, установленным в нижней части корпуса, распределительное устройство в виде наклонных желобов [2] Однако такое устройство не может успешно применяться для очистки воды от соединений железа, кальция и марганца, так как его конструктивные особенности не обеспечивают необходимое для осаждения насыщение воды кислородом воздуха, что не исключает также образования отложений этих соединений на мембране в случае последующей мембранной обработки. The above disadvantages are partially eliminated in the device for continuous filtration of liquids, selected as a prototype, comprising a housing with a granular filter load, a vertically arranged central pipe with a locking device and distributing and guiding elements, a flushing device, nozzles for supplying the cleaned liquid, drainage of the filtrate, and washing liquid , air supply and means for controlling the flow rate of particles of the filter charge in the form of a jet apparatus formed by the bottom a part of the central pipe and a nozzle installed in the lower part of the housing, a switchgear in the form of inclined troughs [2] However, such a device cannot be successfully used to purify water from iron, calcium and manganese compounds, since its design features do not provide the necessary precipitation saturation of water with atmospheric oxygen, which does not exclude the formation of deposits of these compounds on the membrane in the case of subsequent membrane treatment.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения очистки воды от соединений железа, марганца и кальция и придания питьевой воде заданных органолептических свойств и необходимых компонентов. The objective of the invention is to expand the functionality of the device by providing water purification from compounds of iron, manganese and calcium and giving drinking water the specified organoleptic properties and the necessary components.
На фиг. 1 дано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение по Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed device, General view; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1; in FIG. 3 a section along BB in FIG. 1.
Устройство для непрерывного фильтрования воды содержит вертикальный корпус 1, слой зернистой фильтрующей загрузки 2, центральную трубу 3 эрлифта, распределительные элементы 4, патрубки 5, 6 и 7 соответственно для подачи воды на осветление, отвода фильтрата и подачи воздуха. Коаксиально с внешней стороны корпуса 1 установлена цилиндрическая обечайка 8, полость которой соединена с рециркуляционным контуром, содержащим установленные последовательно циркуляционный насос 9 и водовоздушный эжектор 10, расположенный в верхней части обечайки 8. На выходном патрубке 11 эжектора с возможностью возвратно-поступательного перемещения закреплен диск 12 и установлен с зазором отражатель 13 в виде усеченного конуса. В кольцевом пространстве между корпусом 1 и обечайкой 8 установлены горизонтальные перегородки 14 с отверстиями 15 и экранами 16 с наклоном в противоположные стороны. В полости осветленной воды 17, т.е. в верхней части корпуса установлена решетка 18 для размещения, например, мраморной крошки. Перед патрубком для отвода фильтрата расположена емкость с сорбентом 19. Входные патрубки водовоздушного эжектора 10 соединены кольцевым трубопроводом 20. На входе подающего очищаемую жидкость патрубка установлен вентиль 21. A device for continuous filtering of water comprises a vertical housing 1, a layer of granular filter loading 2, a central airlift tube 3, distribution elements 4, nozzles 5, 6 and 7, respectively, for supplying water for clarification, filtrate removal and air supply. A cylindrical shell 8 is mounted coaxially on the outside of the housing 1, the cavity of which is connected to a recirculation loop containing a sequentially installed circulation pump 9 and a water-air ejector 10 located in the upper part of the shell 8. A disk 12 is mounted on the outlet pipe 11 of the ejector with the possibility of reciprocating movement and a reflector 13 in the form of a truncated cone is installed with a gap. In the annular space between the housing 1 and the shell 8, horizontal partitions 14 with openings 15 and screens 16 with an inclination in opposite directions are installed. In the clarified water cavity 17, i.e. a grill 18 is installed in the upper part of the housing to accommodate, for example, marble chips. A container with a sorbent 19 is located in front of the nozzle for the filtrate removal. The inlet nozzles of the air-water ejector 10 are connected by an annular pipe 20. At the inlet of the nozzle supplying the liquid to be cleaned, a valve 21 is installed.
Устройство работает следующим образом. Исходная вода подается на вход циркуляционного насоса 9 в кольцевой трубопровод 20 и далее в водовоздушные эжекторы 10, проходя через которые вода смешивается с воздухом и продавливается через щель между выходным патрубком 11 и диском 18. Последний, взаимодействуя со струей за счет своих упругих свойств, совершает автоколебания, что обеспечивает измельчение пузырьков воздуха до размеров менее 0,1 мм. Степень насыщения воздухом регулируется также размером кольцевой щели, чем меньше щель, тем меньше пузырьки. Далее выходя под избыточным давлением кольцевая струя разбивается об отражатель 13 и подается на экраны 16 перегородки 14. Причем высота падения струи регулируется поворотом патрубка 11 в вертикальной плоскости. Затем жидкость через отверстия 15 перегородки 14 проходит в нижнюю часть полости, образованной обечайки 8 и корпусом 1 и оттуда вновь поступает на вход насоса 9. При необходимости максимального насыщения воздухом, например, высоких концентрациях железа в артезианской воде объем воды многократно пропускают по рециркуляционному контуру. В корпус 1 жидкость поступает через запорный орган подающего трубопровода 5 при частично перекрытом вентиле 21, проходит через распределительное устройство 4 и зернистую загрузку 2, где освобождается от взвесей. В полости осветленной жидкости 17 жидкость проходит через загрузку, находящуюся на решетке 18, обогащается необходимыми компонентами и через емкость 19 с угольным поглотителем и патрубком 6 сбрасывается на потребление или на мембранное разделение. Непрерывная очистка зернистой фильтрующей загpузки 2 осуществляется через центральную трубу 3 известным способом. The device operates as follows. The source water is fed to the inlet of the circulation pump 9 into the annular pipe 20 and then to the water-air ejectors 10, passing through which water is mixed with air and forced through the slot between the outlet pipe 11 and the disk 18. The latter, interacting with the jet due to its elastic properties, makes self-oscillations, which ensures the grinding of air bubbles to sizes less than 0.1 mm. The degree of saturation with air is also regulated by the size of the annular gap, the smaller the gap, the smaller the bubbles. Further, exiting under excessive pressure, the annular jet breaks up on the reflector 13 and is fed to the screens 16 of the partition 14. Moreover, the height of the jet is regulated by turning the nozzle 11 in a vertical plane. Then, the liquid through the holes 15 of the partition 14 passes into the lower part of the cavity formed by the shell 8 and the casing 1 and from there again flows to the inlet of the pump 9. If necessary, maximum air saturation, for example, high concentrations of iron in artesian water, is repeatedly passed through the recirculation loop. In the housing 1, the fluid enters through the shut-off element of the supply pipe 5 with a partially closed valve 21, passes through a switchgear 4 and a granular load 2, where it is freed from suspensions. In the cavity of the clarified liquid 17, the liquid passes through the charge located on the grate 18, is enriched with the necessary components and is discharged through the container 19 with a carbon absorber and nozzle 6 for consumption or for membrane separation. Continuous cleaning of the granular filter load 2 is carried out through the Central pipe 3 in a known manner.
Устройство для непрерывного фильтрования воды характеризуется надежностью в эксплуатации, высокой экономичностью, позволяет осветлять и обогащать техническую воду, хлорировать или озонировать, а также снабжать население питьевой водой гидрокарбонатного класса, отвечающей международным требованиям ВОЗ, обогащая ее необходимыми компонентами карбонизируя, фторируя или иодируя. The device for continuous water filtering is characterized by operational reliability, high efficiency, allows clarifying and enriching industrial water, chlorinating or ozonizing, as well as supplying the population with drinking water of the hydrocarbon class that meets WHO international requirements, enriching it with the necessary components by carbonizing, fluorinating or iodinating.