RU2370455C1

RU2370455C1 - Device for water deironing

Info

Publication number: RU2370455C1
Application number: RU2008109942/15A
Authority: RU
Inventors: Олег Борисович Говоров (RU); Олег Борисович Говоров; Жанна Михайловна Говорова (RU); Жанна Михайловна Говорова; Михаил Григорьевич Журба (RU); Михаил Григорьевич Журба
Original assignee: Государственное унитарное предприятие города Москвы "Институт МосводоканалНИИпроект"
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-10-20

Abstract

FIELD: water supply.

SUBSTANCE: invention concerns natural water deironing, degassing and removal of coarse impurities and fine sand. Device includes pipelines for source and flush water supply, treated and flush water and slime discharge, aeration device, partially submerged floating filtering load with gas discharge unit attached to it, upper and lower distribution devices. Gas discharge unit includes pipe mounted so as to allow for variable submersion depth, and control valve. Gas discharge unit pipe features mesh filter in its lower part. Aeration device includes air and water mixing chamber positioned in the centre of aggregate case. Mixing chamber is made in the form of vertical cylindrical tube sealed on top and featuring conical slime collector at bottom, with tangential inlet pipe and vane swirler mounted inside the tube. Vane swirler is made in the form of eight-vane impeller.

EFFECT: improved water treatment quality by intensified process of aeration and degassing, reduced consumption of flush water and operational costs, enhanced efficiency of plant.

6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к установке для обезжелезивания воды, осуществляемой путем интенсивной аэрации-дегазации с последующим окислением двухвалентного железа и задержанием гидроксидов железа при прохождении воды последовательно через слои незатопленной плавающей крупногранульной с каталитическими свойствами и затопленной мелкогранульной плавающей инертной загрузок, и может быть использовано для обезжелезивания природных вод, а также для дегазации и очистки от грубодисперсных примесей и мелкозернистого песка.The invention relates to a device for water deferrization, carried out by intensive aeration-degassing, followed by oxidation of ferrous iron and the retention of iron hydroxides during the passage of water sequentially through layers of non-flooded coarse-grained floating with catalytic properties and flooded fine-grained floating inert charges, and can be used for deferrization of natural water , as well as for degassing and cleaning of coarse impurities and fine sand.

Известна установка для обезжелезивания воды, содержащая водонапорную башню со стволом и баком с крышей, трубопроводы для подачи исходной и отвода очищенной воды, трубопровод для отвода осадка в канализацию, размещенный под крышей бака аэратор в виде перфорированного насадка, контактный фильтр, выполненный из крупнозернистой плавающей загрузки, и имеющий дренажную систему, расположенный в нижней части ствола башни осветлительный фильтр, выполненный из мелкозернистой загрузки и имеющий распределительную систему, среднюю и нижнюю дренажные системы (Патент РФ №2092450, С02F 1/64, опубл. 10.10. 1997).A known installation for iron removal of water, containing a water tower with a barrel and a tank with a roof, pipelines for supplying the source and discharge of purified water, a pipeline for draining sludge into the sewer, an aerator in the form of a perforated nozzle located under the roof of the tank, a contact filter made of a coarse-grained floating load , and having a drainage system located in the lower part of the tower barrel a clarification filter made of fine-grained loading and having a distribution system, middle and lower drain nye System (RF patent №2092450, S02F 1/64, publ. 10.10. 1997).

Недостатками этой установки являются:The disadvantages of this installation are:

- низкая эффективность дегазации и очистки воды от железа в исходной воде из-за использования упрощенной аэрации;- low efficiency of degassing and water purification from iron in the source water due to the use of simplified aeration;

- отсутствие узла для отвода выделенных из воды газов (СO₂, H₂S и др.), препятствующих эффективному окислению двухвалентного железа;- the absence of a node for the removal of gases extracted from water (CO ₂ , H ₂ S, etc.) that impede the effective oxidation of ferrous iron;

- снижение производительности установки во времени из-за уменьшения скорости фильтрования по мере загрязнения фильтрующей загрузки;- decrease in plant productivity over time due to a decrease in the filtration rate as the filter load becomes dirty;

- длительный период формирования каталитической пленки на затопленной инертной загрузке контактного фильтра;- a long period of formation of a catalytic film on the flooded inert loading of the contact filter;

- большой расход воды на промывку фильтрующей загрузки, обусловленный раздельной промывкой контактного и осветлительного фильтров;- high water consumption for washing the filter load, due to the separate washing of the contact and clarification filters;

Эксплуатация такого фильтра в профилактических и ремонтных режимах крайне осложнена.The operation of such a filter in preventive and repair modes is extremely complicated.

Известно устройство для очистки воды, содержащее корпус с расположенными в нем слоями катализатора и фильтрующего материала, нижнее и верхнее дренажные устройства, подающий трубопровод, на котором установлен эжектор, присоединенные к верхней и нижней частям корпуса соответственно трубопроводы очистки воды и регенерации (Патент РФ №2201901, МПК С02F 1/64, опубл. 10.04.2003).A device for water purification is known, comprising a housing with catalyst and filter material layers located therein, lower and upper drainage devices, a supply pipe on which an ejector is mounted, water treatment and regeneration pipelines connected to the upper and lower parts of the housing, respectively (RF Patent No. 2201901 IPC С02F 1/64, published on April 10, 2003).

Недостатками этого устройства являются:The disadvantages of this device are:

- низкий массообмен воздуха, вводимого с помощью эжекторного устройства, с обрабатываемой водой;- low mass transfer of air introduced using an ejector device with treated water;

- нарушение режима окисления двухвалентного железа и, следовательно, ухудшение эффекта очистки после перерывов в подаче воды на установку и временного отключения эжектора;- violation of the oxidation mode of ferrous iron and, therefore, the deterioration of the cleaning effect after interruptions in the supply of water to the installation and temporary shutdown of the ejector;

- существенные эксплуатационные расходы из-за необходимости обеспечения перепада давления на эжекторе не менее 0,15 - 0,20 мПа для нормальной работы последнего.- significant operating costs due to the need to ensure a pressure drop across the ejector of at least 0.15 - 0.20 MPa for normal operation of the latter.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к изобретению является установка для обезжелезивания воды, содержащая трубопроводы для подачи исходной и промывной воды и для отвода очищенной и промывной воды, устройство для аэрации, соединенный с трубопроводом подачи исходной воды контактный фильтр закрытого типа с частично затопленной плавающей загрузкой, нижним распределительным устройством и узлом газоотвода, состоящим из трубы, установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, и регулирующего клапана, осветлительный фильтр с зернистой загрузкой с удельным весом больше удельного веса очищаемой воды и перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами (Патент РФ №2165897, МПК С02F 1/64, опубл. 27.04.2001).The closest in technical essence and the technical result achieved to the invention is a water deferrization apparatus, comprising pipelines for supplying source and washing water and for discharging purified and washing water, an aeration device connected to the source water supply pipe, a closed-type contact filter with partially flooded floating loading, lower switchgear and gas outlet unit, consisting of a pipe installed with the possibility of changing the depth of its immersion, and regulating iruyuschego valve refining chamber with granular media filter with a specific gravity greater proportion of treated water and the shutoff device between the contact and refining filters (RF Patent №2165897, IPC S02F 1/64, publ. 27.04.2001).

- недостаточная степень предварительной очистки воды;- insufficient degree of preliminary water purification;

- большой расход промывной воды;- high flow rate of wash water;

- необходимость использования промывных насосов и повышенные затраты времени для обеспечения качественной промывки тяжелой фильтрующей загрузки осветлительного фильтра;- the need to use washing pumps and increased time costs to ensure high-quality washing of the heavy filter load of the clarification filter;

- снижение производительности установки и увеличение затрат на электроэнергию из-за перепада давления при применении устройств для аэрации.- reduced installation performance and increased energy costs due to pressure drop when using aeration devices.

Техническим результатом изобретения является улучшение качества предварительной очистки воды путем интенсификации процессов аэрации-дегазации и окисления органических соединений в исходной воде, снижение расхода промывной воды, эксплуатационных затрат и повышение производительности устройства при более высоких концентрациях железа, углекислоты, сероводорода и других примесей.The technical result of the invention is to improve the quality of pre-treatment of water by intensifying the processes of aeration-degassing and oxidation of organic compounds in the source water, reducing the consumption of washing water, operating costs and increasing the productivity of the device at higher concentrations of iron, carbon dioxide, hydrogen sulfide and other impurities.

Технический результат достигается тем, что в установке для обезжелезивания воды, содержащей трубопроводы для подачи исходной и промывной воды и для отвода очищенной и промывной воды, устройство для аэрации, частично затопленную плавающую фильтрующую загрузку с размещенным в ней узлом газоотвода, состоящим из трубы, установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, и регулирующего клапана, верхнее и нижнее распределительные устройства, устройство для аэрации включает камеру смешения воды и воздуха, размещенную в центре корпуса установки и выполненную в виде герметично закрытой сверху и оборудованной снизу конусным шламосборником вертикальной цилиндрической трубы с тангенциальным входным патрубком и установленным внутри нее лопастным завихрителем.The technical result is achieved by the fact that in the installation for iron removal of water, containing pipelines for supplying source and washing water and for removing purified and washing water, an aeration device, a partially flooded floating filter load with a gas outlet assembly located in it, consisting of a pipe installed with the ability to change the depth of its immersion, and the control valve, the upper and lower distribution devices, the aeration device includes a chamber for mixing water and air, located in the center of Fitting whisker and configured in the form of a sealed top and a conical bottom equipped chip catcher vertical cylindrical tube with a tangential inlet, and installed inside the vane swirler.

Лопастный завихритель может быть выполнен в виде восьмилопастной крыльчатки, жестко прикрепленной своими лопастями, установленными под углом 30° относительно горизонтальной плоскости, к вертикальной цилиндрической трубе в средней ее части. Плавающая фильтрующая загрузка может быть выполнена крупногранульной с каталитическими свойствами и мелкогранульной инертной.The blade swirl can be made in the form of an eight-blade impeller, rigidly attached with its blades mounted at an angle of 30 ° relative to the horizontal plane, to a vertical cylindrical pipe in its middle part. Floating filtering load can be made coarse with catalytic properties and fine granular inert.

Верхнее распределительное устройство может быть выполнено в виде перфорированных радиально расположенных в горизонтальной плоскости труб, выпускные отверстия которых направлены вверх.The upper distribution device can be made in the form of perforated pipes radially located in the horizontal plane, the outlet openings of which are directed upwards.

Труба узла газоотвода может быть оборудована в нижней части сетчатым фильтром.The gas outlet assembly pipe may be equipped at the bottom with a strainer.

В установке предусмотрен трубопровод для отвода шлама.The installation provides a pipeline for the removal of sludge.

На фиг.1 представлен общий вид установки для обезжелезивания воды.Figure 1 presents a General view of the installation for deferrization of water.

На фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг.1.Figure 2 is a section along the line aa in figure 1.

Установка для обезжелезивания воды состоит из корпуса 1, заполненного плавающей фильтрующей загрузкой: частично затопленной крупногранульной с каталитическими свойствами 2 и затопленной мелкогранульной инертной 3. В центре корпуса 1 установки размещено устройство для аэрации, включающее камеру смешения воды и воздуха. Камера смешения воды и воздуха выполнена в виде герметично закрытой сверху и оборудованной снизу конусным шламосборником 4 вертикальной цилиндрической трубы 5 с тангенциальным входным патрубком и установленным внутри нее лопастным завихрителем 6. Лопастный завихритель 6 выполнен в виде восьмилопастной крыльчатки, жестко прикрепленной своими лопастями, установленными под углом 30° относительно горизонтальной плоскости, к вертикальной цилиндрической трубе 5 в средней ее части. В верхней части установки размещено верхнее распределительное устройство 7, предназначенное для распределения очищаемой и промывной воды. Для обеспечения равномерного распределения исходной и промывной воды по площади фильтрующей загрузки верхнее распределительное устройство 7 выполнено в виде перфорированных радиально расположенных в горизонтальной плоскости труб, выпускные отверстия которых направлены вверх. В слое крупногранульной загрузки 2 размещен узел газоотвода 8, состоящий из трубы с сетчатым фильтром в ее нижней части, установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, и регулирующего клапана. В нижней части установки размещены: нижнее сборно-распределительное устройство 9, трубопровод отвода очищенной воды 10, трубопровод отвода промывной воды 11, напорный трубопровод подачи исходной воды 12, соединенный посредством тангенциального входного патрубка с вертикальной цилиндрической трубой 5 выше конусного шламосборника, и трубопровод отвода шлама 13, присоединенный к нижней части конусного шламосборника 4. В верхней части установки размещен трубопровод подачи промывной воды 14.The water deferrization unit consists of a housing 1 filled with a floating filtering load: partially flooded coarse-grained with catalytic properties 2 and flooded inert fine-grained 3. In the center of the enclosure 1 of the installation there is an aeration device including a chamber for mixing water and air. The chamber for mixing water and air is made in the form of a vertical cylindrical pipe 5 hermetically sealed at the top and equipped with a cone bottom sludge collector 4 with a tangential inlet pipe and a blade swirl installed inside it 6. The blade swirl 6 is made in the form of an eight-bladed impeller rigidly attached with its blades mounted at an angle 30 ° relative to the horizontal plane, to the vertical cylindrical pipe 5 in its middle part. In the upper part of the installation there is an upper distribution device 7, designed to distribute the treated and rinse water. To ensure a uniform distribution of the source and wash water over the area of the filter charge, the upper distribution device 7 is made in the form of perforated pipes radially located in the horizontal plane, the outlet openings of which are directed upwards. In the layer of coarse-grained loading 2 there is a gas outlet assembly 8, consisting of a pipe with a strainer in its lower part, installed with the possibility of changing the depth of its immersion, and a control valve. In the lower part of the installation are located: a lower collection and distribution device 9, a purified water drainage pipe 10, a wash water drainage pipe 11, a feed water supply pipe 12 connected by a tangential inlet pipe with a vertical cylindrical pipe 5 above the conical sludge collector, and a sludge drain pipe 13, attached to the lower part of the conical sludge collector 4. In the upper part of the installation there is a pipeline for supplying washing water 14.

Установка для обезжелезивания воды работает следующим образом. Исходная вода, содержащая механические примеси, образующиеся, например, при песковании скважин, коррозии стальных водоподъемных труб и водоводов, углекислый газ, сероводород и ионы железа, под давлением подается вместе с воздухом по трубопроводу 12 через тангенциальный входной патрубок в камеру смешения воды с воздухом, где происходит смешивание воды с воздухом и предварительная ее очистка от грубодисперсных примесей. При поступлении в камеру смешения, выполненную в виде герметично закрытой сверху и оборудованной снизу конусным шламосборником 4 вертикальной цилиндрической трубы 5 с тангенциальным входным патрубком, за счет установленного в ее средней части лопастного завихрителя 6, вода приобретает разнонаправленное вращательное вихревое движение. Одновременно, под действием возникающей центробежной силы грубодисперсные частицы перемещаются (отбрасываются) к стенкам вертикальной цилиндрической трубы 5, сползают вниз и накапливаются в конусном шламосборнике 4.Installation for deferrization of water works as follows. The source water, containing mechanical impurities generated, for example, during sanding of wells, corrosion of steel water pipes and water conduits, carbon dioxide, hydrogen sulfide and iron ions, is pressurized together with air through a pipe 12 through a tangential inlet to the chamber for mixing water with air, where water is mixed with air and its preliminary purification from coarse impurities. Upon entering the mixing chamber, made in the form of a vertical cylindrical pipe 5 with a tangential inlet nozzle 4 that is hermetically sealed at the top and equipped with a conical sludge collector 4 from below, the water acquires a multidirectional rotational vortex motion installed in its middle part. At the same time, under the action of the emerging centrifugal force, coarse particles move (are discarded) to the walls of the vertical cylindrical pipe 5, slide down and accumulate in the conical sludge collector 4.

Совершая вращательное движение, вода вместе с выделенными из нее пузырьками воздуха поступательно поднимается по трубе вверх к лопастному завихрителю 6, выполненному в виде восьмилопастной крыльчатки, жестко прикрепленной своими лопастями, установленными под углом 30° относительно горизонтальной плоскости, к вертикальной цилиндрической трубе 5. После прохождения через лопасти завихрителя 6, при постоянном поступательном движении вверх, водовоздушный поток закручивается в направлении, противоположном направлению закручивания на предыдущей стадии. Аэрированная вода через верхнее распределительное устройство 7, выполненное в виде перфорированных, радиально расположенных в горизонтальной плоскости труб, выпускные отверстия которых направлены вверх, истекает под давлением в виде струй в слой незатопленной плавающей крупногранульной, обладающей каталитическими свойствами загрузки 2. Высоту слоя незатопленной плавающей крупногранульной с каталитическими свойствами загрузки 2 задают глубиной погружения трубы узла газоотвода 8 в загрузку. В слое незатопленной плавающей крупногранульной с каталитическими свойствами загрузки 2 происходят физико-химические процессы дегазации воды - удаление углекислоты, сероводорода, что создает благоприятные условия для окисления двухвалентного железа в трехвалентное, и более глубокое насыщение воды кислородом. Выделившиеся из воды углекислота и сероводород удаляются через узел газоотвода 8 в атмосферу, а очищаемая вода поступает далее сверху вниз в затопленный слой мелкогранульной плавающей инертной загрузки 3, где доочищается от взвешенных веществ и железа, собирается нижним сборно-распределительным устройством 9 и отводится по трубопроводу 10. Скопившийся в конусном шламосборнике 4 осадок по мере необходимости удаляется по трубопроводу 13 в канализацию.Performing a rotational movement, the water, together with the air bubbles extracted from it, progressively rises through the pipe up to the vane swirler 6, made in the form of an eight-bladed impeller, rigidly attached by its blades, mounted at an angle of 30 ° relative to the horizontal plane, to the vertical cylindrical pipe 5. After passing through the blades of the swirl 6, with a constant progressive upward movement, the air-air flow swirls in the opposite direction to the swirling direction at duschey step. Aerated water through the upper switchgear 7, made in the form of perforated pipes radially located in the horizontal plane, the outlet openings of which are directed upward, flows under pressure in the form of jets into a layer of an unfilled floating coarse granule having catalytic loading properties 2. The layer height of an unburied floating coarse granular c the catalytic properties of the load 2 is set by the immersion depth of the pipe of the gas outlet unit 8 into the load. In a non-flooded coarse granular floating bed with the catalytic properties of loading 2, physicochemical processes of water degassing take place - removal of carbon dioxide, hydrogen sulfide, which creates favorable conditions for the oxidation of ferrous iron to ferric, and a deeper saturation of water with oxygen. Carbon dioxide and hydrogen sulfide released from the water are removed through the gas outlet 8 to the atmosphere, and the purified water flows further from top to bottom into the flooded layer of the fine-grained floating inert charge 3, where it is purified from suspended solids and iron, collected by the lower collection and distribution device 9, and discharged through pipeline 10 The sediment accumulated in the conical sludge collector 4 is removed as necessary through line 13 into the sewer.

По мере загрязнения плавающей фильтрующей загрузки 2, 3 производят ее промывку водой, подаваемой с необходимой интенсивностью по трубопроводу 14 при закрытых задвижках на трубопроводах 10, 12 и 13. Вода подается через верхнее распределительное устройство 7 в верхнее пространство установки с относительно большой скоростью и проходит через слои крупно и мелкогранульной загрузок 2, 3 в направлении сверху вниз. При этом происходит расширение мелкогранульной загрузки. Отвод промывной воды осуществляется по трубопроводу 11.As the floating filter load 2, 3 becomes contaminated, it is flushed with water supplied with the necessary intensity through the pipeline 14 with closed valves on the pipelines 10, 12 and 13. Water is supplied through the upper switchgear 7 to the upper space of the installation with a relatively high speed and passes through layers of coarse and fine-grained loads 2, 3 in the direction from top to bottom. In this case, the expansion of the fine-grain loading occurs. Wash water is discharged through line 11.

Изобретение позволяет улучшить качество предварительной очистки воды путем интенсификации процессов аэрации-дегазации и окисления органических соединений в исходной воде, снизить расход промывной воды, эксплуатационные затраты и повысить производительность установки. Установка позволяет очищать воду с большим содержанием растворенных газов, двухвалентного железа и механических примесей.EFFECT: invention improves the quality of preliminary water purification by intensifying aeration-degassing processes and oxidation of organic compounds in the source water, reducing the washing water consumption, operating costs and increasing the productivity of the installation. The installation allows you to purify water with a high content of dissolved gases, ferrous iron and mechanical impurities.

Claims

1. Installation for iron removal of water, containing pipelines for supplying source and washing water and for discharging purified and washing water, an aeration device, a partially flooded floating filter load with a gas outlet assembly located in it, consisting of a pipe installed with the possibility of changing the depth of its immersion , and a control valve, upper and lower switchgears, characterized in that the aeration device includes a chamber for mixing water and air, located in the center of the installation casing and vertical cylindrical pipe with a tangential inlet pipe and a blade swirler installed inside it, hermetically sealed at the top and equipped at the bottom with a conical sludge collector.

2. Installation for iron removal of water according to claim 1, characterized in that the blade swirl is made in the form of an eight-blade impeller, rigidly attached with its blades mounted at an angle of 30 ° relative to the horizontal plane to a vertical cylindrical pipe in its middle part.

3. Installation for iron removal of water according to claim 1, characterized in that the floating filter load is made of coarse-grained with catalytic properties and fine-grained inert.

4. Installation for deferrization of water according to claim 1, characterized in that the upper distribution device is made in the form of perforated pipes located radially in the horizontal plane, the outlet openings of which are directed upwards.

5. Installation for deferrization of water according to claim 1, characterized in that the pipe of the gas outlet is equipped in the lower part with a strainer.

6. Installation for deferrization of water according to claim 1, characterized in that it contains a pipeline for the removal of sludge.