RU2046105C1

RU2046105C1 - Water purification method and apparatus

Info

Publication number: RU2046105C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Турик
Original assignee: Владимир Федорович Турик
Priority date: 1992-10-06
Filing date: 1992-10-06
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: purification of water in municipal economy and industrial enterprise systems. SUBSTANCE: method involves creating concentric downward and upward flows of water to be rectified, with water being introduced into downward water flow in portions; vacuumizing water flow and mixing it with air by reducing supplied water portion to rectified water discharge level, with water vacuumizing extent being regulated by downward water flow depth. Apparatus has housing formed as well provided with cover. Rectified water collector is positioned above cover. Vacuum air separator is made in the form of tube with air branch pipe and flotation inclusions intake device, which are mounted on floating unit. Precipitate collector and pipeline for discharging water to be rectified from air separator are positioned for displacement in vertical plane. EFFECT: increased efficiency in rectifying water and enhanced reliability in operation. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке воды, в частности к ее очистке, и может быть использовано в очистных сооружениях коммунального хозяйства и промышленных предприятий. The invention relates to water treatment, in particular to its purification, and can be used in treatment facilities of public utilities and industrial enterprises.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ осветления воды со взвешенным слоем осадка, включающий вакуумирование, смешивание потока очищаемой воды с воздухом, подачу водовоздушной смеси в корпус и последующий отвод очищенной воды. Closest to the proposed method is a method of clarification of water with a suspended sediment layer, including evacuation, mixing the flow of purified water with air, supplying an air-water mixture into the housing and subsequent removal of purified water.

Недостатком данного способа является то, что для получения вакуума необходимо увеличение скорости истечения воды, что достигается подачей избыточного давления и требует значительного увеличения расхода энергии. The disadvantage of this method is that in order to obtain a vacuum, an increase in the rate of flow of water is necessary, which is achieved by supplying excess pressure and requires a significant increase in energy consumption.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для осветления воды со взвешенным слоем осадка, содержащее корпус, воздухоотделитель, трубопроводы ввода и вывода обрабатываемой воды, ступенчатую вакуумную головку, осадкоуплотнитель и патрубки для удаления осадка. Closest to the proposed device in technical essence and the achieved effect is a device for clarification of water with a suspended sediment layer, containing a housing, an air separator, input and output pipelines of the treated water, a stepped vacuum head, precipitation sealant and nozzles for removing sediment.

Недостаток известного устройства сложная конструкция вакуумной головки для создания глубокого разрежения. Необходимость подачи воды под большим напором требует дополнительных затрат энергии. Кроме того, применение реагента приводит к смешиванию его с обрабатываемой водой, что значительно снижает качество очистки и ее состава. A disadvantage of the known device is the complicated design of the vacuum head to create a deep vacuum. The need to supply water under high pressure requires additional energy. In addition, the use of the reagent leads to its mixing with the treated water, which significantly reduces the quality of treatment and its composition.

Цель изобретения снижение трудоемкости процесса и затрат энергии при одновременном увеличении интенсивности водоочистки и повышении качества очищенной воды по всем компонентам примесей и осадков. The purpose of the invention is to reduce the complexity of the process and energy costs while increasing the intensity of water treatment and improving the quality of purified water for all components of impurities and sediments.

Для достижения поставленной цели в способе очистки воды, включающем вакуумирование потока очищаемой воды, смешивание его с воздухом, последующее отделение включений и отвод очищенной воды, формируют концентричные нисходящий и восходящий потоки очищаемой воды, которую подают в нисходящий поток порциями. Вакуумирование и смешивание с воздухом осуществляют за счет снижения уровня поданной порции воды до уровня отвода очищенной воды под действием гравитационных сил. Степень вакуумирования очищаемой воды регулируют глубиной излива нисходящего потока. В устройстве для очистки воды, содержащем коpпус, вакуумный воздухоотделитель, трубопровод ввода очищаемой воды в воздухоотделитель, трубу подачи воды из воздухоотделителя в корпус, осадкосборник, сборник очищенной воды, корпус выполнен в виде колодца с крышкой, над которой расположен сборник очищенной воды. Осадкосборник и труба подачи воды из воздухоотделителя установлены с возможностью вертикального перемещения. Воздухоотделитель выполнен в виде трубы, снабженной патрубком, связанным с атмосферой и заборником сфлотированных включений, размещенными на поплавковом устройстве. Трубопровод ввода воды в воздухоотделитель имеет коллектор и задвижку. To achieve the goal in a method of water purification, including evacuating the flow of purified water, mixing it with air, the subsequent separation of inclusions and the removal of purified water, form concentric downward and upward flows of the purified water, which is fed into the downward flow in portions. Evacuation and mixing with air is carried out by reducing the level of the supplied portion of water to the level of removal of purified water under the influence of gravitational forces. The degree of evacuation of the treated water is regulated by the depth of the downflow spout. In a water purification device containing a housing, a vacuum air separator, a pipe for introducing purified water into the air separator, a water supply pipe from the air separator to the housing, a sediment collector, a purified water collector, the housing is made in the form of a well with a cover over which the purified water collector is located. The sediment collector and the water supply pipe from the air separator are installed with the possibility of vertical movement. The air separator is made in the form of a pipe equipped with a pipe connected to the atmosphere and a intake of flotated inclusions placed on the float device. The pipeline for introducing water into the air separator has a manifold and a valve.

Формирование концентричных нисходящих и восходящего потоков очищаемой воды, подача ее порциями в нисходящий поток и смешивание с воздухом за счет вакуума, создаваемого при снижении уровня поданной порции до уровня отвода очищенной воды под действием гравитационных сил в поле Земли, позволяют снизить затраты и повысить интенсивность очистки воды, так как и вакуум, и отделение включений обеспечиваются гравитационными силами в электромагнитном поле Земли. Регулирование глубины излива нисходящего потока позволяет изменять степень вакуумирования, а следовательно, интенсивность и качество очистки воды. Осадкосборник, размещенный в корпусе, и поплавковое устройство с заборником, размещенное в трубе, предназначены для удаления выпавших в осадок и сфлотированных включений, что обеспечивает высокое качество очистки. The formation of concentric descending and ascending flows of the treated water, supplying it in portions to the descending stream and mixing with air due to the vacuum created when the level of the supplied portion is reduced to the level of cleaned water removal under the influence of gravitational forces in the Earth’s field, allows to reduce costs and increase the intensity of water treatment , since both the vacuum and the separation of inclusions are provided by gravitational forces in the electromagnetic field of the Earth. Adjusting the depth of the downflow spout allows you to change the degree of evacuation, and therefore the intensity and quality of water treatment. A sediment collector located in the housing and a float device with an intake located in the pipe are designed to remove precipitated and swallowed inclusions, which ensures high quality cleaning.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид. The drawing shows a device that implements the proposed method, General view.

Устройство для очистки воды, реализующее предлагаемый способ, содержит выполненный в виде колодца корпус 1, на дне которого установлен стержень 2 с эластичной манжетой 3. В корпусе 1 размещен с возможностью вертикального перемещения осадкосборник 4 с пустотелой емкостью 5, в которой установлена трубка 6 и трубопровод 7 подачи воздуха. На торце осадкосборника 4 закреплена манжета 8. В верхней части корпус 1 перекрыт крышкой 9 с отверстием 10, над которым размещен сборник 11 очищенной воды со сливным каналом 12. Через центр крышки 9 проходит труба 13 подачи воды, соединенная с вакуумным воздухоотделителем 14, который выполнен в виде трубы и через коллектор 15 и задвижку 16 сообщается с трубопроводом 17 ввода в него очищаемой воды. Вакуумный воздухоотделитель 14 имеет поплавковое устройство 18, связанный с атмосферой патрубок 19 и заборник 20 сфлотированных включений с гибким трубопроводом 21, сообщающимся посредством трубопровода 22 с насосом откачки (не показан). Нижний конец трубы 13 помещен на глубине, обеспечивающей при снижении уровня воды в трубе вакуумного воздухоотделителя 14 образование в коллекторе 15 вакуума, требуемого технологией очистки. A device for water purification that implements the proposed method, comprises a body 1 made in the form of a well, at the bottom of which a rod 2 with an elastic sleeve 3 is installed. In the body 1, a sediment collector 4 with a hollow tank 5 with a tube 6 and a pipe is installed with the possibility of vertical movement 7 air supply. A cuff 8 is fixed at the end of the sediment collector 4. In the upper part, the housing 1 is closed by a cover 9 with an opening 10, over which a purified water collector 11 with a drain channel 12 is placed. A water supply pipe 13 connected to a vacuum air separator 14, which is made in the form of a pipe and through the collector 15 and the valve 16 is in communication with the pipe 17 of the input of purified water. The vacuum air separator 14 has a float device 18, a nozzle 19 connected to the atmosphere, and a swallowed intake 20 with a flexible pipe 21 communicating via a pipe 22 with a pump (not shown). The lower end of the pipe 13 is placed at a depth that, when the water level in the pipe of the vacuum air separator 14 decreases, a vacuum is required in the manifold 15 required by the cleaning technology.

На чертеже показаны зона 23 сфлотированных включений в вакуумном воздухоотделителе 14, слой 24 взвешенных включений в корпусе 1, слой 25 включений в виде осадка в осадкосборнике 4. The drawing shows a zone 23 of flotated inclusions in a vacuum air separator 14, a layer 24 of suspended inclusions in the housing 1, a layer 25 of inclusions in the form of sediment in a sediment collector 4.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При открытии задвижки 16 очищаемую воду из трубопровода 17 подают в коллектор 15, в вакуумный воздухоотделитель 14. Затем через трубу 13 заполняют корпус 1, сборник очищенной воды 11. Вода начинает истекать в сливной канал 12. Сечение отверстия 10 крышки выбрано таким, что при полностью заполненном вакуумном воздухоотделителе 14 в сборнике очищенной воды 11 устанавливается заданный уровень воды. Пустотелую емкость 5 осадкосборника 4 через трубку 6 заполняют водой, и осадкосборник 4 опускается на дно корпуса 1. При этом внутренняя полость осадкосборника 4 в зоне стержня 2 перекрывается эластичной манжетой 3. Задвижкой 16 перекрывают трубопровод 17 ввода очищаемой воды. Под действием гравитационных сил, столб воды в вакуумном воздухоотделителе 14 опускается, изливаясь через нижний конец трубы 13 в корпус 1, и в коллекторе 15 образуется прогрессирующее разрежение, а из столба воды в вакуумном воздухоотделителе 14 и трубе 13 интенсивно выделяются растворенные в ней газы. Через патрубок 19 в воду всасывается воздух, отчего капли воды и примеси в ней дробятся, коллоидные связи мелкодисперсных частиц разрываются, воздух выделяется еще интенсивнее. Часть продуктов дробления флотирует и образует в верхней части столба жидкости в вакуумном воздухоотделителе 14 слой сфлотированных включений 23, который отсасывается посредством заборника 20 через трубопроводы 21 и 22. Раздробленные частицы нерастворимых включений, не принявших участие во флотации, вместе с водой опускаются вниз по вакуумному воздухоотделителю 14 и трубе 13 и далее вверх по кольцевому каналу между корпусом 1 и трубой 13. Под действием гравитационных сил и электромагнитного поля Земли раздробленные частицы нерастворимых включений попадают в осадкосборник 4, образуя слой осадка 25, или образуют слой включений 24 в верхней части корпуса 1. Сборник 11 наполняется очищенной водой, которая через сливной канал 12 поступает в заборные устройства для водоподачи. Задвижку 16 открывают вновь, очередная порция воды из трубопровода 17 поступает в коллектор 15 и вакуумный воздухоотделитель 14. Процесс повторяется. When the gate valve 16 is opened, the purified water from the pipeline 17 is supplied to the collector 15, to the vacuum air separator 14. Then, the housing 1, the purified water collector 11 are filled through the pipe 13. Water begins to flow into the drain channel 12. The section of the lid opening 10 is selected so that when fully filled vacuum separator 14 in the collection of purified water 11 sets a predetermined water level. The hollow tank 5 of the sediment collector 4 is filled with water through the tube 6, and the sediment collector 4 is lowered to the bottom of the housing 1. At the same time, the inner cavity of the sediment collector 4 in the area of the rod 2 is blocked by an elastic cuff 3. The valve 16 closes the pipe 17 for introducing purified water. Under the influence of gravitational forces, the column of water in the vacuum air separator 14 is lowered, pouring through the lower end of the pipe 13 into the housing 1, and a progressive vacuum is formed in the manifold 15, and the gases dissolved in it are intensively released from the water column in the vacuum air separator 14 and the pipe 13. Air is sucked into the water through the pipe 19, which makes the water droplets and impurities crush, the colloidal bonds of the fine particles break, and the air is released even more intensively. Part of the crushing products floats and forms in the upper part of the liquid column in the vacuum air separator 14 a layer of flotated inclusions 23, which is sucked off by means of a intake 20 through pipelines 21 and 22. The crushed particles of insoluble inclusions that have not taken part in the flotation, together with water, are lowered down the vacuum air separator 14 and pipe 13 and further up the annular channel between the housing 1 and pipe 13. Under the influence of gravitational forces and the electromagnetic field of the Earth, fragmented particles are insoluble including eny 4 fall into the precipitation to form a precipitate layer 25, or forming a layer of inclusions 24 in the upper housing portion 1. Collection of 11 is filled with purified water which is through the spill passage 12 enters the intaking water supply device. The valve 16 is opened again, the next portion of water from the pipeline 17 enters the manifold 15 and the vacuum air separator 14. The process is repeated.

После накопления в осадкосборнике 4 заданного объема осадка 25 по трубопроводу 7 подают сжатый воздух, который вытесняет воду из пустотелой емкости 5 через трубку 6, и осадкосборник 4 всплывает. Манжета 8 соскребает со стенок корпуса 1 слой включений. При всплытии осадкосборник 4 поднимает крышку 9 над поверхностью уровня сборника 11 очищенной воды, грязеотсосом удаляют слой осадка 25, и осадкосборник 4 промывают. При всплытии осадкосборника 4 вода из корпуса 1 переливается по зазору между внутренней поверхностью осадкосборника 4 и трубой 13. Трубопровод 7 вновь сообщается с атмосферой, пустотелую емкость 5 заполняют водой, и осадкосборник 4 опускается на дно корпуса 1, а крышка 9 занимает исходное положение. Процесс очистки продолжается снова. After the accumulation of a predetermined volume of sediment 25 in sediment collector 4, compressed air is supplied through line 7, which displaces water from the hollow tank 5 through tube 6, and sediment collector 4 floats. The cuff 8 scrapes a layer of inclusions from the walls of the housing 1. Upon surfacing, sediment collector 4 raises the lid 9 above the surface of the level of the purified water collector 11, the sediment layer 25 is removed with a dirt pump, and the sediment collector 4 is washed. When the sediment collector 4 ascends, water from the housing 1 overflows through the gap between the inner surface of the sediment collector 4 and the pipe 13. The pipeline 7 is again connected with the atmosphere, the hollow tank 5 is filled with water, and the sediment collector 4 is lowered to the bottom of the housing 1, and the cover 9 is in its original position. The cleaning process continues again.

Для осуществления предлагаемого способа очистки воды естественных гравитационных и электромагнитных сил Земли достаточно, но глубинный потенциал корпуса можно искусственно усилить, разместив в колодцах электроды. To implement the proposed method for water purification, the Earth’s natural gravitational and electromagnetic forces are enough, but the deep potential of the body can be artificially strengthened by placing electrodes in the wells.

П р и м е р. Необходимо обеспечить качество воды согласно ГОСТ 2874-73 (питьевая). Для этого на площади 50х6 300 м² размещают 52 колодца (корпуса) в три ряда в шахматном порядке. Колодцы каждого ряда питаются от собственного коллектора. Коллекторы перекрываются последовательно. Глубина колодца 85 м, активная 75 м, средняя скорость течения воды 20 м/ч. Суточная производительность такого устройства около 25 тыс.м³. При вакууме 0,5 атм расход энергии на очистку 500 тыс. м³ воды составит 375 квт. Затраты на очистку воды для получения аналогичного результата при использовании известных устройств значительно превышают затраты, необходимые для очистки по предлагаемому способу и устройству. Так при очистке с коагулированием затраты больше в 22 раза, а при вакуумной очистке (без учета затрат на фильтрование) в 7 раз.PRI me R. It is necessary to ensure water quality according to GOST 2874-73 (drinking). For this, 52 wells (hulls) are placed in three rows in a checkerboard pattern on an area of 50x6 300 m ² . The wells of each row are powered by their own collector. Collectors overlap in series. Well depth 85 m, active 75 m, average water flow rate 20 m / h. The daily productivity of such a device is about 25 thousand m ³ . At a vacuum of 0.5 atm, the energy consumption for cleaning 500 thousand m ^{3 of} water will be 375 kW. The costs of water treatment to obtain a similar result when using known devices significantly exceed the costs required for cleaning by the proposed method and device. So, when cleaning with coagulation, the costs are more than 22 times, and during vacuum cleaning (excluding filtering costs) 7 times.

При применении предлагаемых способа и устройства реагентное хозяйство ограничивается только хлораторными и фтораторными установками, коагуляция и фильтрование исключаются. Предлагаемые способ и устройство применимы для введения перед очисткой нейтрализаторов химических элементов и сбора (концентрации) радиоактивных элементов, их выделения и удаления. When applying the proposed method and device, the reagent farm is limited only to chlorination and fluorination plants, coagulation and filtering are excluded. The proposed method and device are applicable for the introduction before cleaning the neutralizers of chemical elements and the collection (concentration) of radioactive elements, their selection and removal.

Claims

1. The method of water purification, including evacuating the stream of purified water, mixing it with air, the subsequent separation of inclusions and removal of purified water, characterized in that they form concentric downward and upward flows of purified water, which is served in portions in a downward flow, vacuuming and mixing with air carried out by reducing the level of the supplied portion of water to the level of removal of purified water under the influence of gravitational forces.

2. The method according to claim 1, characterized in that the degree of evacuation of the purified water is regulated by the depth of the spout of the downward flow.

3. A device for water purification, comprising a housing, a vacuum air separator, a pipe for introducing water into the air separator, a pipe for supplying water from the air separator to the housing, a sediment collector, a purified water collector with a discharge pipe, characterized in that the housing is made in the form of a well with a lid above which a collection of purified water is located, the sediment collector and the water supply pipe from the air separator are installed with the possibility of vertical movement, the air separator is made in the form of a pipe equipped with a pipe connected to the atmosphere intake sflotirovannyh inclusions, arranged on the float device, the input water pipe in the air separator has manifold and valve.