RU2102339C1

RU2102339C1 - Apparatus for water treatment (alternatives)

Info

Publication number: RU2102339C1
Application number: RU95109825A
Authority: RU
Inventors: М.Г. Журба; Ж.М. Журба
Original assignee: Научно-технический центр "Фонсвит"
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1998-01-20
Also published as: RU95109825A

Abstract

FIELD: treatment of natural and sewage water to purity it from suspended and colloidal matter and dissolved impurities. SUBSTANCE: apparatus comprises contact-type flocculation chamber housing floating charge, vertical settling tank accommodating thin-layered tubular elements, filter packed with granular charging material, washing water reservoir in upper portion of apparatus body and provided with sorption-capable or ion-exchange materials and with lamps for bactericidal disinfection, pipe conduits for supply of water (sewage) to be treated and for discharge of washing water, pure water and sediment. According to one alternative embodiment, filter is packed with expanded polystyrene and fibres, while according to other alternative it is packed with material, density of which is greater than that of water. Purified water mixed with suitable reactants is admitted through inlet pipe conduit into flocculation chamber, and, next, to thin-layer settler. Coagulated suspended matter trapped in form of large flakes settles down in sediment thickener, while lighter flakes settle down in thin-layered tubular elements of settler, thereby effecting pre-clarification of water. The latter is then directed through central uptake to filter. After undergoing second step of purification on granular floating charge, clarified water arrives into washing water reservoir to be delivered from it via pipe line 1 to customers. To remove fouling matter accumulated in filtering charge, slide valve is shifted on water supply pipe conduit, thereby discontinuing water supply to apparatus. Simultaneously, slide valve is open on pipe conduit for discharging washing water from filter. It is possible to clean thin-layered elements of settler and to remove collected sediment therefrom by blowing air through settler. To effect blowing operation, slide valve on water supply pipe line 1 is closed, while slide valve on sediment discharge pipe is opened. EFFECT: effective water purification. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки природных и сточных вод от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей. The invention relates to a device for the purification of natural and waste water from suspended, colloidal and dissolved impurities.

Известна установка для очистки воды от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей, содержащая наклонный отстойник трубчатого типа с камерой хлопьеобразования, размещенной в нижней его части; фильтр с зернистой загрузкой, размещенной в верхней части отстойника; водонапорную башню, являющуюся одновременно промывным баком; трубопроводы для подачи очищаемой и отвода промывной и очищенной воды; загрузка фильтра и камеры хлопьеобразования выполнена плавающей при соотношении средних диаметров зерен загрузки камеры и фильтра от 20 40 см (1). A known installation for water purification from suspended, colloidal and dissolved impurities, containing an inclined tubular type sump with a flocculation chamber located in its lower part; a filter with a granular load located in the upper part of the sump; a water tower, which is also a washing tank; pipelines for supplying purified and removal of flushing and purified water; The loading of the filter and the flocculation chamber is made floating at a ratio of the average diameters of the grains of the loading chamber and filter from 20 to 40 cm (1).

Недостатками известного устройства являются невысокая производительность, обусловленная кольматацией контактной среды камеры хлопьеобразования непрерывно сползающим осадком из тонкослойных элементов отстойника; существенная длительность процесса промывки и большой расход промывной воды, обусловленные необходимостью одновременной промывки фильтра, отстойника и камеры хлопьеобразования. The disadvantages of the known device are low productivity due to the clogging of the contact medium of the flocculation chamber by continuously sliding sediment from thin-layer elements of the settler; a significant duration of the washing process and a large flow rate of washing water, due to the need for simultaneous washing of the filter, sump and flocculation chamber.

Известна установка для очистки воды от взвешенных, коллоидных и растворенных примесей, включающая наклонный отстойник трубчатого типа, фильтр с плавающей зернистой загрузкой, контактную камеру хлопьеобразования с зернистой загрузкой, резервуар чистой промывной воды, размещенный над отстойником, трубопроводы исходной, очищенной, промывной воды и отвода осадка. При этом трубки отстойника нижними торцами примыкают к перфорированной перегородке, отделяющей камеру хлопьеобразования от отстойника, а верхней частью размещены в нижнем слое плавающей загрузки фильтра (2). A known installation for water purification from suspended, colloidal and dissolved impurities, including an inclined tubular settler, a filter with a floating granular charge, a flake contact chamber with a granular charge, a clean wash water tank located above the settler, pipelines of the source, purified, wash water and discharge draft. At the same time, the settler tubes with their lower ends adjoin the perforated partition separating the flocculation chamber from the settler, and the upper part is located in the lower layer of the filter’s floating load (2).

Недостатком прототипа является невысокая производительность установки, обусловленная длительностью и необходимостью проведения одновременной промывки фильтрующей загрузки, отстойника, камеры хлопьеобразования и удаления осадка, а также громоздкость и большая высота установки, связанные с размещением камеры хлопьеобразования, отстойника, фильтра и резервуара промывной воды последовательно друг за другом. В результате этого удельная производительность такой установки обычно не превышает 50 м³/м² площади отстойника и фильтра, высота установки с промывным баком достигает 8 10 м, а продолжительность промывки через каждые 8 10 час работы фильтра до 7 10 минут. При этом каждый раз при промывке загрузки фильтра приходится сбрасывать весь объем промывной воды, находящейся в блоках отстойника, камере хлопьеобразования и осадочной части (8 10 м³/м² площади установки), в канализацию без учета фактической потребности продувок отстойника и камеры хлопьеобразования. Осадок при таком режиме промывок установки не успевает достаточно уплотниться, что требует дополнительного объема осадкоприемной части установки. Недостатком прототипа является также ограниченный диапазон применения при наличии в воде растворенных органических соединений, СПАВ, пестицидов, нефтепродуктов.The disadvantage of the prototype is the low productivity of the installation, due to the duration and need for simultaneous washing of the filter load, sump, flocculation chamber and sediment removal, as well as the cumbersome and high installation height associated with the placement of the flocculation chamber, sump, filter and wash water tank sequentially one after another . As a result of this, the specific productivity of such an installation usually does not exceed 50 m ³ / m ^{2 of the} area of the sump and filter, the height of the installation with a washing tank reaches 8 10 m, and the duration of washing every 8 10 hours of filter operation is up to 7 10 minutes. In this case, each time when washing the filter load, it is necessary to dump the entire volume of washing water located in the blocks of the settler, the flocculation chamber and the sedimentary part (8 10 m ³ / m ^{2 of} the installation area), into the sewer without taking into account the actual need for purging the settler and the flocculation chamber. Sludge in this mode of flushing the installation does not have time to sufficiently compact, which requires an additional volume of sedimentation part of the installation. The disadvantage of the prototype is also a limited range of applications in the presence of dissolved organic compounds in water, surfactants, pesticides, oil products.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности и расширение диапазона применения при наличии в воде трудноочищаемых органических примесей и болезнетворных микроорганизмов. Поставленная цель достигается тем, что установка для очистки воды, включающая отстойник с тонкослойными трубчатыми элементами, фильтр с зернистой загрузкой, контактную камеру хлопьеобразования с зернистой загрузкой, резервуар для промывной воды и трубопроводы для подачи исходной и промывной и отвода чистой воды и осадка, снабжена цилиндроконическим осадкоуплотнителем, к которому подсоединен трубопровод для отвода осадка, расположенный под отстойником. Отстойник выполнен вертикальным с тонкослойными спиральными трубами и центральным вертикальным стояком для отвода отстоенной воды на фильтр, присоединенный к кольцевой дырчатой сборно-распределительной системе фильтра. Фильтр и контактная камера выполнены кольцевыми, размещены коаксиально снаружи соответственно отстойника и осадкоуплотнителя и разделены кольцевой непроницаемой перегородкой, при этом в боковых стенках отстойника и осадкоуплотнителя выполнены отверстия для прохода очищаемой воды, и резервуар для промывной воды расположен над фильтром и отстойником и отделен от последних разделительной перегородкой. The aim of the invention is to increase productivity and expand the range of application in the presence of water of difficult to clean organic impurities and pathogens. This goal is achieved in that the installation for water treatment, including a sump with thin-layer tubular elements, a filter with a granular load, a contact chamber for flocculation with a granular load, a tank for washing water and pipelines for supplying initial and washing water and drainage of clean water and sludge, is equipped with cylindrical sediment compactor, to which a pipe for sediment discharge is connected, located under the sedimentation tank. The sump is made vertical with thin-layer spiral pipes and a central vertical riser to drain the settled water to a filter attached to the annular hole-type collecting and distribution system of the filter. The filter and the contact chamber are annular, placed coaxially outside respectively the sump and sediment compactor and are separated by an annular impenetrable partition, with holes for the passage of purified water in the side walls of the sump and sediment compactor, and the wash water tank is located above the filter and sump and is separated from the last separation septum.

Цель достигается также тем, что загрузка фильтра выполнена плавающей, из гранул пенополистирола (пенопласта) и волокон, а разделительная перегородка над ним выполнена перфорированной, а над отстойником сплошной, в баке промывной воды размещается слой из активированного угля или ионообменных зернистых материалов, способствующих глубокому дополнительному извлечению трудноокисляемых органических соединений, и бактерицидные лампы для обеззараживания очищенной воды. The goal is also achieved by the fact that the filter loading is made floating, from polystyrene foam (polystyrene) granules and fibers, and the separation wall above it is perforated, and a layer of activated carbon or ion-exchange granular materials is placed over the settling tank in the washing water tank, which contributes to a deep additional extraction of hardly oxidizable organic compounds, and bactericidal lamps for disinfecting purified water.

На фиг. 1 представлен продольный разрез установки для очистки воды; на фиг. 2 поперечный разрез установки на уровне размещения системы отвода отстоенной воды на фильтр и сбора промывной воды; на фиг. 3 устройство в корпусе фильтра с загрузкой, плотность которой больше плотности воды, и его соединение с отстойником и баком промывной воды. In FIG. 1 is a longitudinal section through a water treatment plant; in FIG. 2 is a cross-sectional view of the installation at the level of placement of the system for draining settled water to the filter and collecting wash water; in FIG. 3 device in the filter housing with a load, the density of which is greater than the density of water, and its connection with the sump and the wash water tank.

Установка, оборудованная трубопроводом подачи исходной воды 1, содержит вертикальный спиральный трубчатый тонкослойный отстойник 2, в нижней части которого размещен осадкоуплотнитель 3, а внутри тонкослойные элементы 4, и вертикальный стояк 5, нижним торцом присоединенный к крестовидно-кольцевой системе 6 для распределения исходной и сбора промывной воды после фильтра, (фиг. 2) контактную камеру хлопьеобразования 7 с плавающей зернистой загрузкой 8 и размещенной над ней глухой перегородкой 9, отделяющей камеру хлопьеобразования 7 от фильтра 11 с плавающей загрузкой 12. Фильтр 11 и камера хлопьеобразования 7 выполнены кольцевыми, соосными отстойнику 2, причем камера хлопьеобразования 7 примыкает внутренней боковой поверхностью к внешней боковой поверхности отстойника 2. Камера хлопьеобразования 7 в верхней части под непроницаемой перегородкой 9 оборудована кольцевой распределительной дырчатой системой для распределения исходной и промывной воды 10 и соединена с отстойником 2 с помощью окон 13, отводящих сформированные хлопья взвеси и воду и оборудованных струенаправляющими козырьками 14. Нижняя часть камеры хлопьеобразования 7 соединена с осадкоуплотнителем 3 отстойника 2 через кольцевой зазор 30. Верхняя часть фильтра 11 соединена через решетку 15 с баком промывной воды 16, из которого очищенная вода по трубопроводу 19 поступает потребителю. Установка по высоте оборудована необходимыми монтажными и смотровыми люками 20. The installation, equipped with a source water supply pipe 1, contains a vertical spiral tubular thin-layer settler 2, in the lower part of which a sediment compactor 3 is placed, and inside there are thin-layer elements 4, and a vertical riser 5, with a lower end attached to the cross-shaped ring system 6 for distribution of the initial and collection washing water after the filter, (Fig. 2) contact flocculation chamber 7 with a floating granular charge 8 and a blank partition 9 placed above it, separating the flocculation chamber 7 from the filter 11 with a floating charge 12. The filter 11 and the flocculation chamber 7 are annular, coaxial to the settler 2, and the flocculation chamber 7 is adjacent with the inner side surface to the outer side surface of the settler 2. The flocculation chamber 7 in the upper part under the impermeable partition 9 is equipped with an annular hole distribution system for the distribution of the source and wash water 10 and is connected to the sump 2 using windows 13, which removes the formed flakes of suspended matter and water and equipped with flow goats rkami 14. The lower part of the flocculation chamber 7 is connected to osadkouplotnitelem 3 settler 2 through the annular gap 30. The upper part of the filter 11 is connected through the bars 15 with the wash water tank 16, from which the purified water is supplied through conduit 19 to the consumer. The height installation is equipped with the necessary mounting and inspection hatches 20.

В случае необходимости более глубокой очистки воды от трудноокисляемых органических примесей в баке чистой промывной воды дополнительно размещен слой 17 из сорбционного или ионообменного зернистого материала. Загрузка фильтра может быть выполнена как однородно плавающей, например из гранул пенополистирола, так и комбинированной из смеси гранул пенополистирола и гранул дробленого пенопласта волокнистых нитей 21 ( фиг. 3). If necessary, a deeper purification of water from difficultly oxidized organic impurities in the tank of pure washing water additionally placed layer 17 of sorption or ion-exchange granular material. The filter loading can be performed as uniformly floating, for example, from polystyrene foam granules, or combined from a mixture of polystyrene foam granules and crushed fiber granules of fibrous filaments 21 (Fig. 3).

При дефиците плавающей загрузки установка может быть загружена зернистым материалом 22 с плотностью больше плотности воды (фиг. 3). В этом случае фильтр оборудован дополнительными трубопроводом чистой воды 23, соединенным с баком промывной воды 16, а по периметру верхней части отстойника размещены перепускные окна 24. Стояк 5 в этом варианте является монтажным и заглушен с двух концов. Для осуществления одновременно с очисткой обеззараживания воды в баке промывной воды смонтированы дополнительно бактерицидные лампы 18 (фиг. 1). With a shortage of floating load, the installation can be loaded with granular material 22 with a density greater than the density of water (Fig. 3). In this case, the filter is equipped with additional clear water pipe 23 connected to the wash water tank 16, and bypass windows 24 are placed along the perimeter of the upper part of the sump. The riser 5 in this embodiment is mounting and is plugged at both ends. To carry out simultaneous cleaning of the water disinfection, bactericidal lamps 18 are additionally mounted in the wash water tank (Fig. 1).

На трубопроводе 1 установлена задвижка 25, а на трубопроводе 26 - задвижка 27, с помощью которых осуществляют промывку фильтрующей загрузки 12. На трубопроводе 28 установлена задвижка 29 для продувки тонкослойных элементов отстойника 2, промывки камеры хлопьеобразования 7 и удаления осадка. A valve 25 is installed on the pipeline 1, and a valve 27 is installed on the pipeline 26, with the help of which the filter load 12 is flushed. A valve 29 is installed on the pipeline 28 for purging thin-layer elements of the settling tank 2, washing the flocculation chamber 7 and removing sediment.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Исходная вода, смешанная с соответствующими реагентами, подается по трубопроводу 1 в камеру хлопьеобразования 7, где благодаря наличию контактной зернистой среды 8 происходит флокуляция и образование хлопьевидной взвеси. Затем вода через окна 13 поступает в отстойник 2. Благодаря наличию струенаправлящих козырьков 14 наиболее крупные хлопья осаждаются в тонкослойных элементах 4 отстойника 2, в котором происходит предварительное осветление воды. Затем вода по центральному стояку 5 и системе 6 поступает в фильтр 11. Пройдя вторую стадию очистки на зернистой плавающей загрузке, осветленная вода поступает в бак промывной воды 16, откуда по трубопроводу 19 подается потребителям. Для удаления накопившихся в фильтрующей загрузке 12 загрязнений закрывают задвижку 25 на трубопроводе 1, прекращают подачу воды на установку и открывают задвижку 27 на трубопроводе 26 отвода промывной воды из фильтра. Продувка тонкослойных элементов отстойника 2, камеры хлопьеобразования 7 и удаление осадка из осадкоуплотнителя 3 осуществляется при открытых задвижках 25 на трубе 1 и 29 на трубе 28. При использовании в качестве загрузки фильтра материала с плотностью больше плотности воды (фиг. 3) промывка фильтра осуществляется одновременно с продувкой тонкослойного отстойника при закрытой задвижке 25 на трубопроводе и открытой задвижке 27 на трубопроводе 26 объемом воды, накопленном в баке 16. The source water mixed with the corresponding reagents is fed through a pipe 1 to the flocculation chamber 7, where flocculation and formation of a flocculent suspension occurs due to the presence of a contact granular medium 8. Then, the water through the windows 13 enters the sump 2. Due to the presence of stream-guiding visors 14, the largest flakes are deposited in the thin-layer elements 4 of the sump 2, in which preliminary clarification of the water takes place. Then, the water through the central riser 5 and system 6 enters the filter 11. After passing the second stage of purification on a granular floating charge, the clarified water enters the wash water tank 16, from where it is supplied to the consumers through a pipe 19. To remove impurities accumulated in the filter load 12, close the valve 25 on the pipe 1, stop the water supply to the installation and open the valve 27 on the pipe 26 for removing the wash water from the filter. The thin-layer elements of the settling tank 2, the flocculation chamber 7 are purged and sediment is removed from the precipitator 3 with open valves 25 on the pipe 1 and 29 on the pipe 28. When using a material with a density higher than the density of water as a filter load (Fig. 3), the filter is flushed simultaneously with purging a thin-layer sump with a closed valve 25 on the pipeline and an open valve 27 on the pipeline 26 with the volume of water accumulated in the tank 16.

Благодаря такому совместному размещению отдельных блоков в установке создается наиболее благоприятный режим хлопьеобразования, осаждения взвеси, накопления и уплотнения осадка в осадкоуплотнителе. При этом снижается удельная нагрузка по взвешенным веществам на отстойник, а следовательно, и фильтр, что способствует увеличению удельной производительности установки в 1,2 -1,3 раза по сравнению с известным способом. Возможность раздельной и только по мере необходимости промывки отдельных блоков позволяет сократить время промывки фильтра до 4 мин, а продувки отстойника, камеры хлопьеобразования и удаления осадка до 2 3 мин. При этом сокращается непроизводительный удельный сброс воды из установки на 15 м³/м² в сутки. Общая высота установки сокращается по сравнению с прототипом на 3 4 м. Возможность размещения в промывном баке слоя сорбционной или ионообменной загрузки, на который вода поступает после очисти в отстойнике и фильтре, позволяет повысить степень очистки от органических веществ, пестицидов, нефтепродуктов, СПАВ на ≈25 30% по сравнению с прототипом.Thanks to this joint arrangement of individual blocks in the installation, the most favorable mode of flocculation, sedimentation of suspension, accumulation and compaction of sediment in the sediment compactor is created. This reduces the specific load of suspended solids on the sump, and therefore the filter, which increases the specific productivity of the installation by 1.2-1.3 times compared with the known method. The possibility of washing separately and only as necessary washing individual blocks allows you to reduce the washing time of the filter to 4 minutes, and purging the sump, chamber flocculation and removal of sediment to 2 3 min. This reduces the unproductive specific discharge of water from the installation by 15 m ³ / m ² per day. The total installation height is reduced compared to the prototype by 3 4 m. The possibility of placing in the wash tank a layer of sorption or ion-exchange charge, to which water enters after treatment in a sump and filter, can increase the degree of purification from organic substances, pesticides, oil products, surfactants by ≈ 25 30% compared with the prototype.

Дополнительным преимуществом предлагаемой конструкции установки является возможность реализации в баке промывной воды процесса обеззараживания воды с помощью бактерицидных ламп, после чего вода может подаваться непосредственно потребителям для питьевых целей. An additional advantage of the proposed installation design is the possibility of implementing a water disinfection process in the wash water tank using bactericidal lamps, after which the water can be supplied directly to consumers for drinking purposes.

Claims

1. Installation for water treatment, including a contact chamber for flocculation with a floating charge, a sump with thin-layer tubular elements, a filter with a granular floating charge in the form of polystyrene foam, a tank for washing water, pipelines for supplying source water and draining washing water, clean water and sediment, characterized in that it is provided with a cylinder-conical sludge seal located under the sump, to which a pipe for sludge removal is connected, the sump is made vertical and provided with central m vertical riser, and tubular elements spiral, the filter is equipped with an additional loading in the form of fibers and a collection and distribution system connected to the bottom of the vertical riser, the filter and the contact chamber are made circular, placed one above the other coaxially on the outside of the sump and sediment compactor and are separated by an annular tight a partition, while in the wall of the precipitator there are holes for the passage of purified water, the tank for washing water is located in the upper part of the building meat, separated from the perforated baffle filter, and from the settling tank and is provided with a continuous sorption or ion exchange material and bactericidal disinfection lamps.

2. Installation for water purification, including a contact chamber for flocculation with a floating charge, a settler with thin-layer tubular elements, a filter with a granular charge, a tank for washing water, pipelines for supplying source water and draining clean water and sludge, characterized in that it is equipped with beneath the sump, a cylinder-conic sludge compactor, to which a pipe is connected for sludge removal, the sump is made vertical with bypass windows in the upper part and is provided with a central vertical a riser, and tubular elements are spiral, the filter is equipped with a collection and distribution system connected by a pipeline to the washing water tank, the filter load is made of a material whose density is greater than the density of the water, the filter and the contact chamber are circular and placed one above the other coaxially outside, respectively sedimentation tank and sludge compactor and are separated by an annular impenetrable partition, while in the wall of the sludge compactor holes are made for the passage of purified water, a reservoir for implicit water located in the upper housing portion is separated from the filter and the settler solid partition wall and provided with ion exchange or sorption material and bactericidal disinfection lamps.