RU2133230C1

RU2133230C1 - Plant for deep purification of water

Info

Publication number: RU2133230C1
Application number: RU98112059A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Викторов; Н.С. Кобелев; В.Т. Калинин; О.Н. Ермишина
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: production of potable water by deep purification. SUBSTANCE: plant has successively arranged mixer, flotator, multilayer filter with layers of sand, anthracite, polymer material, contact reservoir, gauzes, electrocoagulator, ion exchanger with regenerator and automatic multistation valve, reagent inlet in the form of ejector having narrowing and expanding nozzles with curved helical grooves on their internal surface. Mixer consists of upper cylindrical part and lower conical part whose internal surface has curved spiral guides passing into circular groove located at the level of beginning of transition of conical part into cylindrical one and having outlet pipe for discharge of solid particles with automatic valve of hydrogravitation action. Higher quality of purification is attained due to full mixing of reagents in entire volume of treated water and provision of favorable conditions for chemical reactions. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к водоснабжению и канализации населенных мест и промышленных объектов и может быть использовано для получения питьевой воды, пригодной для повторного использования. The invention relates to water supply and sanitation of populated areas and industrial facilities and can be used to produce potable water suitable for reuse.

Известна установка для глубокой очистки воды (см. а.с. N 5625, кл. C 02 C 5/12), содержащая последовательно расположенные смеситель, флотатор, многослойный фильтр с слоями песка и антрацита и контактный резервуар. A known installation for deep water purification (see AS No. 5625, class C 02 C 5/12), containing a sequentially located mixer, flotator, a multilayer filter with layers of sand and anthracite and a contact tank.

Недостатком данной установки является недостаточное качество очистки из-за не реализации комплексного метода удаления загрязнений. The disadvantage of this installation is the lack of cleaning quality due to the failure to implement a comprehensive method of removing contaminants.

Известна установка для глубокой очистки воды (см. а.с. N 808374 МКИ C 02 F 1/42, Бюл. N 8, 1981), содержащая последовательно расположенные смеситель, флотатор, многослойный фильтр с слоями песка, антрацита, полимерного материала, контактный резервуар, сетки, электрокоагулятор, ионообменник с регенератором и автоматический многопозиционный клапан. A known installation for deep water purification (see AS N 808374 MKI C 02 F 1/42, Bull. N 8, 1981), containing a sequentially located mixer, flotator, a multilayer filter with layers of sand, anthracite, polymer material, contact reservoir, grids, electrocoagulator, ion exchanger with regenerator and automatic multi-position valve.

Недостатком данной установки является недостаточное использование эффекта полного смешения реагентов во всем объеме обрабатываемой воды и химических реакций за счет последовательного с необходимым разрывом во времени ввода реагентов. The disadvantage of this installation is the insufficient use of the effect of complete mixing of the reagents in the entire volume of the treated water and chemical reactions due to the sequential introduction of the reagents with the necessary gap in time.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества очистки за счет полного смешения реагентов во всем объеме обрабатываемой воды и обеспечение последовательного их ввода с необходимым разрывом во времени для создания благоприятных условий для прохождения химических реакций. The technical problem to which the invention is directed is to improve the quality of treatment by completely mixing the reagents in the entire volume of the treated water and ensuring their sequential input with the necessary time gap to create favorable conditions for chemical reactions.

Технический результат достигается тем, что установка для глубокой очистки воды, содержащая последовательно расположенные смеситель, флотатор, многослойный фильтр с слоями песка, антрацита, полимерного материала, контактный резервуар, сетки, электрокоагулятор, ионообменник с регенератором и автоматический многопозиционный клапан включает патрубок ввода реагентов, выполненный в виде эжектора с обечайкой, суживающейся и расширяющейся насадками, на внутренней поверхности которых предусмотрены криволинейные винтообразные канавки, а смеситель состоит из верхней цилиндрической и нижней конической частей, на внутренней поверхности последней предусмотрены криволинейные винтообразные направляющие, переходящие в кольцевую канавку, размещенную на уровне начала перехода конической части в цилиндрическую и имеющую патрубок отвода твердых частиц с автоматическим клапаном гидрогравитационного действия. The technical result is achieved by the fact that the installation for deep water purification, containing a sequentially located mixer, flotator, a multilayer filter with layers of sand, anthracite, polymer material, a contact reservoir, grids, an electrocoagulator, an ion exchanger with a regenerator and an automatic multi-position valve, includes a reagent inlet pipe made in the form of an ejector with a shell tapering and expanding by nozzles, on the inner surface of which curvilinear helical grooves are provided, and cm Sitel consists of an upper cylindrical and lower conical portions, on the inner surface of the last curved helical guide provided, passing into an annular groove disposed at the beginning of the transition in the conical portion and cylindrical having a solids outlet pipe with an automatic valve gidrogravitatsionnogo action.

На фиг. 1 приведена технологическая схема установки для глубокой очистки воды, на фиг. 2 - схема смесителя, а на фиг. 3 - развертка внутренней поверхности конической части смесителя с криволинейными винтообразными направляющими. In FIG. 1 shows the technological scheme of the installation for deep water purification, in FIG. 2 is a diagram of a mixer, and in FIG. 3 - scan of the inner surface of the conical part of the mixer with curved helical guides.

Предлагаемая установка содержит входной трубопровод 1, дозатор 2 флотореагентов, компрессор 3, смеситель 4 воды и воздуха, реактор 5, флотационный осветлитель 6 с трубопроводом 7 для отвода загрязнений, сетки 8. Параллельно сеткам 8 расположен электрокоагулятор 9, а последовательно за ним - многослойный фильтр 10, в котором сверху вниз размещаются слои антрацита 11, полимерного материала 12, песка 13, гравия 14. За многослойным фильтром 10 располагаются контактный резервуар 15, система 16 контроля качества воды и датчика, трубопровод 17 сброса частично очищенной воды в водоем 18. После фильтра 10 на отводящей магистрали 19 последовательно установлены рабочая колонка ионообмена 20, которая через многопозиционный клапан 21 с прибором 22 управления соединена с регенератором 23 ионита. Далее расположены контактный резервуар 24 для озона, фильтр 25 с активированным углем, смеситель 26 для воды и хлора. Между контактным резервуаром 15 и 24 размещен генератор 27 озона. Параллельно смесителю 26 расположен генератор хлора 28. От смесителя 26 отходит выпускной трубопровод 29 системы распределения воды для повторного использования с системой 30 контроля качества воды и датчика. Смеситель 4 включает входной патрубок 31, состоящий из суживающейся 32 и расширяющейся 33 насадок с криволинейными винтообразными канавками 34, обечайки 35, цилиндрической 36, конической 37 частей с криволинейными винтообразными направляющими 38 на последней, кольцевую канавку 39, патрубок 40 отвода твердых частиц с автоматическим клапаном 41 гидрогравитационного действия. The proposed installation contains an inlet pipe 1, a dispenser 2 of flotation reagents, a compressor 3, a mixer 4 of water and air, a reactor 5, a flotation clarifier 6 with a pipe 7 for removing impurities, a grid 8. Parallel to the grids 8 is an electrocoagulator 9, and a multilayer filter in series behind it 10, in which layers of anthracite 11, polymer material 12, sand 13, gravel 14 are placed from top to bottom. Behind the multilayer filter 10 are a contact reservoir 15, a water quality monitoring system and sensor 16, a discharge pipe 17 partially ischennoy water into the reservoir 18. After the filter 10 on the discharge line 19 are installed sequentially operating the ion exchange column 20 which, through selector valve 21 from the control device 22 is connected to the regenerator exchanger 23. Next are a contact tank 24 for ozone, an activated carbon filter 25, a mixer 26 for water and chlorine. Between the contact reservoir 15 and 24, an ozone generator 27 is placed. A chlorine generator 28 is located parallel to the mixer 26. An outlet pipe 29 of the water distribution system for reuse with the water quality control system 30 and the sensor leaves the mixer 26. The mixer 4 includes an inlet pipe 31, consisting of a tapering 32 and expanding 33 nozzles with curved helical grooves 34, shell 35, cylindrical 36, conical 37 parts with curved helical guides 38 on the latter, an annular groove 39, the pipe 40 for removal of solid particles with an automatic valve 41 hydrogravity actions.

Предлагаемая установка работает следующим образом. The proposed installation works as follows.

По трубопроводу 1 от источника обрабатываемых стоков поток разделяется. В воду вводятся флотореагенты и часть потока поступает в смеситель 4, куда подается воздух от компрессора 3. Образуется водовоздушная смесь и основная часть потока, пройдя реактор 5, поступает в флотационный осветитель 6, где загрязнения всплывают и удаляются по трубопроводу 7, и осветленная вода отводится на сетки 8 и многослойный механический фильтр 10. Часть отфильтрованной воды через сетки 8 и многослойный фильтр 10 поступает в электрокоагулятор 9, от которого вводятся полученные электролитические коагулянты - гидроокиси алюминия и железа и смешиваются с водой. Затем вода контактирует с озоном в резервуаре 15, где качество воды контролируется системой 16 и поступает по трубопроводу 17 в водоем 18. Часть воды, например в соотношении 1 : 3, поступает по магистрали 19 на дальнейшую обработку в рабочую колонну ионообменника 20 и собирается в контактном резервуаре 24, куда дозируется озон от генератора 27 озона. После обеззараживания вода подается на фильтр 25 с активированным углем, а затем в смеситель 26, куда поступает хлор от генератора 28 хлора. Слой полимерного материала фильтра 10 имеет промежуточную объемную массу между верхним и нижним слоями. Pipeline 1 separates the flow from the source of the treated effluents. Flotation reagents are introduced into the water and part of the flow enters the mixer 4, where air is supplied from the compressor 3. A water-air mixture is formed and, after passing through the reactor 5, it enters the flotation illuminator 6, where contaminants float and are removed through pipeline 7, and the clarified water is discharged onto grids 8 and a multilayer mechanical filter 10. A part of the filtered water through the grids 8 and a multilayer filter 10 enters the electrocoagulator 9, from which the obtained electrolytic coagulants - aluminum and iron hydroxides are introduced and mixed with water. Then the water contacts the ozone in the tank 15, where the water quality is controlled by the system 16 and enters through the pipe 17 to the reservoir 18. A part of the water, for example, in the ratio 1: 3, goes through the line 19 for further processing to the working column of the ion exchanger 20 and is collected in contact reservoir 24, where ozone is dosed from the ozone generator 27. After disinfection, water is supplied to the activated charcoal filter 25, and then to the mixer 26, where chlorine flows from the chlorine generator 28. The layer of polymer material of the filter 10 has an intermediate bulk density between the upper and lower layers.

Входной патрубок 31, состоящий из суживающейся 32 и расширяющейся 33 насадок с криволинейными винтообразными канавками 34, обечайкой 35, служащей камерой смешения, обеспечивает последовательный ввод с необходимым разрывом во времени реагентом для протекания химических реакций, обеспечивающих требуемый технологический цикл кондиционирования обрабатываемой воды согласно количественным и качественным показателям загрязнений, а криволинейные винтообразные канавки 34 создают завихрение и загрузку потока воды с химическими реагентами и твердые частицы раствора реагентов оттираются в криволинейных винтообразных канавках 34, перемещаются, измельчаются, смешиваются с сырой водой. Обечайка 35, имея суженное сечение за счет гидродинамического эффекта, создает эжекцию раствора реагентов с воздушной средой. Криволинейные винтообразные направляющие 38, расположенные на конической 37 части смесителя 4, создают закрутку потока воды, вызывают волнообразное перемешивание реагентов во всем объеме обрабатываемой воды. Нерастворенные твердые частицы, имея центробежные силы из криволинейных винтообразных направляющих 38, попадают в кольцевую канавку 39, в которой коагулируются, укрупняясь и по мере накопления автоматически выпускаются по патрубку 40 через клапан 41 гидрогравитационного действия. The inlet pipe 31, consisting of a tapering 32 and expanding 33 nozzles with curved helical grooves 34, a shell 35 serving as a mixing chamber, provides a sequential input with the necessary time gap reagent for chemical reactions that provide the required technological cycle for conditioning the treated water according to quantitative and qualitative pollution indicators, and curved helical grooves 34 create a turbulence and loading of the flow of water with chemicals and All particles of the reagent solution are scrubbed in curved helical grooves 34, moved, crushed, and mixed with raw water. The shell 35, having a narrowed section due to the hydrodynamic effect, creates an ejection of the reagent solution with the air. Curved helical guides 38, located on the conical 37 part of the mixer 4, create a swirl of the water flow, cause wave-like mixing of the reagents in the entire volume of the treated water. Undissolved solid particles, having centrifugal forces from curved helical guides 38, enter the annular groove 39, in which they coagulate, coarsen and, as they accumulate, are automatically discharged through the nozzle 40 through a hydrogravity action valve 41.

Смешивание реагентов во всем объеме обрабатываемой воды, создание благоприятных условий для прохождения химических реакций в ней за счет последовательного ввода с необходимым разрывом во времени реагентов и создание гидродинамических и вибрационных процессов, используя упругие свойства криволинейных винтообразных направляющих 38, с одной стороны, позволяет рационально использовать химические реагенты, а с другой стороны, повышает качество обрабатываемой воды, обеспечивая наилучшие условия задержания загрязнений в фильтрующих загрузках и ионите. Mixing reagents in the entire volume of treated water, creating favorable conditions for chemical reactions in it by sequentially introducing reagents with the necessary time gap and creating hydrodynamic and vibration processes using the elastic properties of curved helical guides 38, on the one hand, makes it possible to rationally use chemical reagents, and on the other hand, improves the quality of the treated water, providing the best conditions for the retention of contaminants in filter media zkah and ion exchanger.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в использовании гидродинамических и вибрационных процессов, образующихся в конструктивных элементах установки для обеспечения эффективных химических реакций во всем объеме обрабатываемой воды без привлечения внешней механической энергии, а за счет использования проявляемых внутренних (эндогенных) сил. The originality of the proposed technical solution consists in the use of hydrodynamic and vibration processes generated in the structural elements of the installation to ensure effective chemical reactions in the entire volume of the treated water without attracting external mechanical energy, but through the use of the manifested internal (endogenous) forces.

Claims

Installation for deep water treatment, containing a sequentially located mixer, flotator, a multilayer filter with layers of sand, anthracite, polymeric material, a contact tank, nets, electrocoagulator, an ion exchanger with a regenerator and an automatic multi-position valve, characterized in that it is equipped with a reagent inlet pipe made in the form of an ejector with tapering and expanding nozzles, on the inner surface of which curvilinear helical grooves are provided, and the mixer consists of a lower nical and upper cylindrical portions and the inner surface of the conical portion provided curved helical guide, passing into an annular groove disposed at the beginning of the transition in the conical portion and cylindrical having a solids outlet pipe with an automatic valve gidrogravitatsionnogo action.