RU2094085C1

RU2094085C1 - Device for cleaning sewage

Info

Publication number: RU2094085C1
Application number: RU96115045A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Субботин; А.В. Рашкин; В.М. Герасимов; Ю.М. Овешников; А.В. Мязин
Original assignee: Читинский государственный технический университет
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1997-10-27

Abstract

FIELD: cleaning sewage from finely dispersed suspended particles, chemical compounds of heavy metals and petroleum products at mining. SUBSTANCE: device includes settling basin, dike and spillway pipe equipped with detachable water intake and drain branch pipes filled with geotextile filter material. Water intake branch pipe is made in the form of perforated truncated cone having spherical bases with ultrasonic vibration radiators on their surfaces. Device ensures settling of suspended particles more than 50 mk and petroleum products in pores of geotextile filter material at volume density of 100 to 150 kg/cu.m at pressure and no-pressure filtration and less than 50 mk at capillary siphon filtration. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки сточных вод при разработке россыпных месторождений и может быть использовано на горнодобывающих предприятиях с оборотным водоснабжением и очисткой промышленных стоков. The invention relates to a device for wastewater treatment in the development of placer deposits and can be used in mining enterprises with reverse water supply and industrial wastewater treatment.

Известно устройство для очистки промышленных стоков, включающее ограждающую дамбу, отстойник и водосбросные трубы (Зубченко Г.В. Сулин Г.А. Рациональное использование водноземельных ресурсов при разработке россыпей. - М. Недра, 1980, с. 84)7
Известное устройство имеет недостаточную эффективность очистки сточных вод от тонкодисперсных взвешенных частиц, химических соединений тяжелых металлов, в том числе ртути, содержание которой при разработке техногенных россыпных месторождений может превышать предельно допустимые концентрации, и от нефтепродуктов, поэтому недоочищенные сточные воды сливаются через водосбросные трубы в природные водотоки.A device for cleaning industrial effluents, including a boundary dam, sump and spillway pipes (Zubchenko G.V. Sulin G.A. Rational use of water-earth resources in the development of placers. - M. Nedra, 1980, p. 84) 7
The known device has insufficient efficiency of wastewater treatment from fine suspended particles, chemical compounds of heavy metals, including mercury, the content of which during the development of man-made alluvial deposits can exceed the maximum permissible concentrations, and from petroleum products, therefore, the untreated wastewater is discharged into the natural watercourses.

Изобретение повышает эффективность очистки жидкости от твердых взвешенных частиц, соединений тяжелых металлов и ртути, а также от нефтепродуктов при сохранении высокой производительности водослива. The invention improves the efficiency of purification of liquids from suspended solids, compounds of heavy metals and mercury, as well as from petroleum products while maintaining high performance spillway.

Устройство для очистки сточных вод, содержащее отстойник, ограждающую дамбу и водосбросную трубу, отличается тем, что водосбросная труба снабжена съемными водозаборным и сливным патрубками, водозаборный патрубок размещен в отстойнике, а сливной патрубок на низовом откосе дамбы, причем торец сливного патрубка расположен ниже приемной поверхности водозаборного патрубка. Водосбросная труба с патрубками заполнена геотекстильным фильтровальным материалом. A wastewater treatment device comprising a sump enclosing a dam and a drainpipe is characterized in that the drainpipe is provided with removable intake and drain pipes, the intake pipe is located in the settler, and the drain pipe is located on the lower slope of the dam, and the end of the drain pipe is located below the receiving surface water inlet. A spillway pipe with nozzles is filled with geotextile filter material.

Другим отличием устройства является то, что фильтровальный материал выполнен из иглопробивного нетканого материала объемной плотностью 100 150 кг/м³, имеющего однородную мелкопористую структуру синтетических волокон и размеры пор 50 75 мкм, в которых происходит осаждение твердых частиц, химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов.Another difference of the device is that the filter material is made of needle-punched non-woven material with a bulk density of 100 to 150 kg / m ³ , having a uniform finely porous structure of synthetic fibers and pore sizes of 50 to 75 μm, in which solid particles, chemical compounds of heavy metals and petroleum products are deposited.

Водозаборный патрубок выполнен съемным в виде перфорированного усеченного конуса, имеющего сферическое основание. The water inlet is removable in the form of a perforated truncated cone having a spherical base.

Устройство отличается также тем, что оно снабжено излучателями ультразвуковых колебаний, расположенными на внутренней и наружной поверхностях сферического основании и на внутренней боковой поверхности конусного водозаборного патрубка. The device is also characterized in that it is equipped with emitters of ultrasonic vibrations located on the inner and outer surfaces of the spherical base and on the inner side surface of the conical water inlet.

Расположение торца сливного патрубка ниже приемной поверхности водозаборного патрубка обеспечивает движение жидкости при напорном, безнапорном и капиллярно-сифонном фильтровании. Съемные патрубки позволяют быстро заменить загрязненный геотекстильный фильтровальный материал. The location of the end of the drain pipe below the receiving surface of the intake pipe provides fluid movement during pressure, pressureless and capillary-siphon filtering. Removable nozzles allow you to quickly replace contaminated geotextile filter material.

Заполнение водосбросной трубы и съемных патрубков геотекстильным фильтровальным материалом позволяет очищать сточные воды от мельчайших взвешенных частиц, химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов за счет мелкопористой структуры геотекстильного фильтровального материала и его высокой адсорбционной способности. Filling the spillway and removable nozzles with a geotextile filter material allows you to purify wastewater from the smallest suspended particles, chemical compounds of heavy metals and oil products due to the finely porous structure of the geotextile filter material and its high adsorption capacity.

Использование геотекстильного фильтровального материала объемной плотностью менее 100 кг/м³ нецелесообразно, так как снижает эффективность очистки сточных вод в результате увеличения размеров пор. Изготовление нетканых материалов объемной плотностью более 150 кг/м³ ограничено техническими возможностями.The use of geotextile filter material with a bulk density of less than 100 kg / m ^{3 is} impractical, since it reduces the efficiency of wastewater treatment as a result of an increase in pore size. The manufacture of nonwoven materials with a bulk density of more than 150 kg / m ^{3 is} limited by technical capabilities.

Перфорированные отверстия, конусная форма и сферическая поверхность основания съемного водозаборного патрубка обеспечивают высокую производительность устройства за счет увеличения приемной площади водозаборного патрубка и защиту устройства от засорения крупными плавающими предметами. Perforated holes, the conical shape and the spherical surface of the base of the removable intake pipe ensure high productivity of the device by increasing the intake area of the intake pipe and protecting the device from clogging by large floating objects.

Ультразвуковые излучатели, расположенные на внутренней боковой поверхности конусного водозаборного патрубка, благодаря создаваемым внутри патрубка ультразвуковым колебаниям, повышают эффективность очистки сточных вод от твердых взвешенных частиц, сдерживая их движение с потоком жидкости колебательными перемещениями в направлениях, перпендикулярных и обратных направлению потока жидкости. Ultrasonic emitters located on the inner side surface of the conical water intake pipe, due to the ultrasonic vibrations created inside the pipe, increase the efficiency of wastewater treatment from solid suspended particles, restraining their movement with the fluid flow by oscillatory movements in directions perpendicular and opposite to the direction of fluid flow.

Ультразвуковые излучатели, расположенные на внутренней сферической поверхности нижнего основания водозаборного патрубка, повышают произоводительность геотекстильного фильтра при капиллярно-сифонном фильтровании за счет многократного увеличения скорости и высоты подъема жидкости в капиллярных геотекстильного фильтровального материала, благодаря действию ультразвукового капиллярного эффекта (Коновалов Е.Г. Германович И.Н. Ультразвуковой капиллярный эффект/Доклады АН БССР, 1962) Том VI, N 8). Ultrasonic emitters located on the inner spherical surface of the lower base of the intake pipe increase the productivity of the geotextile filter during capillary-siphon filtering due to the multiple increase in the speed and height of the liquid in the capillary geotextile filter material due to the action of the ultrasonic capillary effect (Konovalov E.G. Germanovich I .N. Ultrasonic capillary effect / Reports of the Academy of Sciences of the BSSR, 1962) Volume VI, N 8).

Кроме того снаружи водозаборного патрубка мелкие взвешенные частицы более интенсивно осаждаются на дно отстойника за счет коагуляции под воздействием ультразвуковых колебаний от излучателей, расположенных на наружной поверхности сферического основания водозаборного патрубка. In addition, small suspended particles are more intensively deposited onto the bottom of the sump outside the intake pipe due to coagulation under the influence of ultrasonic vibrations from emitters located on the outer surface of the spherical base of the intake pipe.

На фиг. 1 показано устройство для очистки сточных вод, разрез; на фиг. 2 показан узел водозаборного патрубка, разрез. In FIG. 1 shows a device for wastewater treatment, section; in FIG. 2 shows an assembly of a water inlet, section.

Устройство содержит отстойник загрязненных сточных вод 1, ограждающую дамбу 2 с верховым 3 и низовым 4 откосами и водосбросную трубу 5 с присоединенным к ней съемным конусным водозаборным патрубком 6, снабженным сферическим основанием 7, и съемным сливным патрубком 8, выведенным на нижний откос 4 ограждающей дамбы 2. Боковая поверхность конусного водозаборного патрубка 6 и сферическое основание 7 перфорированы. Внутренние полости водосбросной трубы 5 и патрубков 6 и 8 заполнены геотекстильным фильтровальным материалом 9, например, типа Дорнит. Генератор ультразвуковых колебаний 10 установлен на гребне дамбы 2, а излучатели колебаний 11 на сферической наружной и внутренней поверхностях основания 7 и боковой внутренней поверхности водозаборного патрубка 6. Генератор 10 и излучатели 11 ультразвуковых колебаний соединены электрическим кабелем 12. The device comprises a contaminated sewage sump 1, a boundary dam 2 with a top 3 and bottom 4 slopes, and a spillway 5 with a removable conical water intake pipe 6 connected to it, provided with a spherical base 7, and a removable drain pipe 8 brought to the lower slope 4 of the enclosing dam 2. The lateral surface of the conical water intake pipe 6 and the spherical base 7 are perforated. The internal cavity of the spillway pipe 5 and nozzles 6 and 8 are filled with geotextile filter material 9, for example, of Dornit type. The generator of ultrasonic vibrations 10 is mounted on the crest of the dam 2, and the emitters of oscillations 11 on the spherical outer and inner surfaces of the base 7 and the side inner surface of the intake pipe 6. The generator 10 and emitters 11 of the ultrasonic vibrations are connected by an electric cable 12.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При высоком уровне воды в отстойнике 1, превышающем уровень водосбросной трубы 5, загрязненные сточные воды под напором поступают через перфорированные отверстия боковой поверхности и основания 7 в водозаборный патрубок 6, где в порах геотекстильного фильтровального материала происходит осаждение твердых взвешенных частиц размерами преимущественно более 0,75 мкм, а также адсорбция химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов. Большая часть взвешенных частиц размером 50.75 мкм адсорбируется в порах фильтровального материала, размещенного в водосбросной трубе 5 и сливном патрубке 8. При расположении уровня воды в отстойнике 1 на уровне водосбросной трубы 5 происходит безнапорное фильтрование жидкости и адсорбция в порах геотекстильного фильтровального материала взвешенных частиц размером более 50 мкм. В связи со снижением скорости фильтрации и понижением производительности фильтра усиливается адсорбция химических соединений тяжелых металлов и нефтепродуктов, в результате чего эффективность очистки сточных вод повышается. Наиболее высокая эффективность очистки сточных вод от загрязняющих веществ достигается при понижении уровня воды в отстойнике 1 ниже водосбросной трубы при работе устройства в капиллярно-сифонном режиме фильтрования, так как при этом, в связи с существенным снижением скорости фильтрования в порах геотекстильного фильтровального материала адсорбируются мельчайшие взвешенные частицы размером менее 50 мкм, более полно улавливаются химические соединения тяжелых металлов и нефтепродукты, сконцентрированные в приповерхностном слое сточных вод в отстойнике 1. At a high water level in the sump 1, which exceeds the level of the spillway 5, contaminated wastewater flows under pressure through the perforated holes of the side surface and the base 7 into the intake pipe 6, where solid suspended particles are deposited in the pores of the geotextile filter material, mainly with sizes exceeding 0.75 microns, as well as the adsorption of chemical compounds of heavy metals and petroleum products. Most of the suspended particles with a size of 50.75 μm are adsorbed in the pores of the filter material placed in the drain pipe 5 and the drain pipe 8. When the water level in the sump 1 is at the level of the drain pipe 5, pressureless filtration of the liquid and adsorption in the pores of the geotextile filter material of suspended particles larger than 50 microns. In connection with a decrease in the filtration rate and a decrease in the filter performance, the adsorption of chemical compounds of heavy metals and oil products is enhanced, as a result of which the efficiency of wastewater treatment is increased. The highest efficiency of wastewater treatment from pollutants is achieved by lowering the water level in the sump 1 below the effluent during operation of the device in the capillary-siphon filtering mode, since at the same time, due to a significant decrease in the filtration rate, the smallest suspended materials are adsorbed in the pores of the geotextile filter material particles less than 50 microns in size, chemical compounds of heavy metals and petroleum products concentrated in the surface layer of waste water are more fully captured water in the sump 1.

Ультразвуковые излучатели 11 на боковой внутренней поверхности водозаборного патрубка 6 включают от генератора 10 через электрический кабель 12 при напорном и безнапорном режимах фильтрования и отключают при капиллярно-сифонном режимах фильтрования жидкости. Конусная форма боковой поверхности водозаборного патрубка 6 создает общее направление ультразвуковых колебаний вниз и к центру водозаборного патрубка 6, что предотвращает поступление взвешенных частиц из водозаборного патрубка 6 в водосбросную трубу 5 и сливной патрубок 8 и тем самым существенно повышает эффективность очистки сточных вод. Ультразвуковые излучатели 11 на внутренней поверхности сферического основания 7 включают преимущественно в режиме капиллярно-сифонного фильтрования. Эти излучатели придают направленные вдоль капилляров высокочастотные ультразвуковые колебания частотой 20,0.25,0 кГц, в результате чего жидкость поднимается на большую, чем при воздействии собственно капиллярных сил, высоту с многократно превышающей скоростью поднятия. Под действием ультразвукового капиллярного эффекта возрастает скорость фильтрации очищенных сточных вод и производительность устройства в целом. Ультразвуковые излучатели 11 на наружной сферической поверхности основания 7 работают постоянно и обеспечивают интенсивное осаждение тонкодисперсных взвешенных частиц в отстойнике 1 за счет коагуляции под действием ультразвуковых колебаний. Мощность генератора 10 и количество излучателей 11 назначаются из расчета обеспечения интенсивности ультразвуковых колебаний 1.2 Вт на один см² площади боковой и сферической поверхностей водозаборного патрубка 6.Ultrasonic emitters 11 on the side inner surface of the intake pipe 6 are turned on from the generator 10 through an electric cable 12 for pressure and pressureless filtering modes and are turned off for capillary-siphon liquid filtering modes. The conical shape of the side surface of the intake pipe 6 creates a general direction of ultrasonic vibrations down and to the center of the intake pipe 6, which prevents the flow of suspended particles from the intake pipe 6 into the drain pipe 5 and the drain pipe 8 and thereby significantly increases the efficiency of wastewater treatment. Ultrasonic emitters 11 on the inner surface of the spherical base 7 include mainly in the mode of capillary-siphon filtering. These emitters give high-frequency ultrasonic vibrations directed along the capillaries with a frequency of 20.0.25.0 kHz, as a result of which the liquid rises to a height that is many times higher than under the action of the capillary forces itself, which is many times higher than the rate of rise. Under the action of the ultrasonic capillary effect, the filtration rate of treated wastewater and the productivity of the device as a whole increase. Ultrasonic emitters 11 on the outer spherical surface of the base 7 operate continuously and provide intensive deposition of fine suspended particles in the settler 1 due to coagulation under the action of ultrasonic vibrations. The power of the generator 10 and the number of emitters 11 are assigned on the basis of ensuring the intensity of ultrasonic vibrations of 1.2 W per cm ^{2 of the} area of the lateral and spherical surfaces of the intake pipe 6.

Очищенная вода поступает из сливного патрубка 8 в руслоотводную канаву 13. Устройство автоматически регулирует уровень воды в отстойнике 1, работая в трех возможных режимах напорном, безнапорном и капиллярно-сифонном. Замену загрязненного геотекстильного фильтровального материала 9 производят при снижении производительности фильтрования в 2,0.2,5 раза, для чего водозаборный и сливной патрубки отсоединяют от водосбросной трубы 5. The purified water flows from the drain pipe 8 into the channel outlet 13. The device automatically adjusts the water level in the sump 1, working in three possible modes of pressure, pressureless and capillary-siphon. The contaminated geotextile filter material 9 is replaced with a decrease in filtering performance of 2.0.2.5 times, for which the intake and drain pipes are disconnected from the spillway 5.

Устройство для очистки сточных вод обеспечивает высокую степень очистки загрязненных промышленных стоков от тонких взвешенных частиц, химических соединений тяжелых металлов, в том числе ртути, и плавающих на поверхности воды нефтепродуктов. A wastewater treatment device provides a high degree of purification of contaminated industrial effluents from fine suspended particles, chemical compounds of heavy metals, including mercury, and oil products floating on the water surface.

Claims

1. A device for treating wastewater from pollutants, containing a sump, enclosing the dam and a spillway, characterized in that the spillway is equipped with a removable intake and drain pipes, the intake pipe is placed in the sump, and the drain pipe on the lower slope of the dam, and the end a drain pipe is located below the intake surface of the water intake pipe, while the spillway with pipes is filled with geotextile filter material.

2. The device according to p. 1, characterized in that as a geotextile filter material using needle-punched non-woven materials from synthetic fibers with a bulk density of 100 to 150 kg / m ³ .

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the intake pipe is made in the form of a perforated truncated cone having a spherical base.

4. The device according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the device is equipped with emitters of ultrasonic vibrations located on the inner and outer surfaces of the spherical base and on the inner side surface of the intake pipe.