RU2657903C1 - Method of introducing coagulant in the water treatment process - Google Patents

Method of introducing coagulant in the water treatment process Download PDF

Info

Publication number
RU2657903C1
RU2657903C1 RU2017125305A RU2017125305A RU2657903C1 RU 2657903 C1 RU2657903 C1 RU 2657903C1 RU 2017125305 A RU2017125305 A RU 2017125305A RU 2017125305 A RU2017125305 A RU 2017125305A RU 2657903 C1 RU2657903 C1 RU 2657903C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
coagulant
jets
mixing
turbulent
Prior art date
Application number
RU2017125305A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Михайловна Портнова
Игорь Геннадьевич Стуликов
Олег Иванович Федотов
Original Assignee
Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" filed Critical Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга"
Priority to RU2017125305A priority Critical patent/RU2657903C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2657903C1 publication Critical patent/RU2657903C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/01Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation using flocculating agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03DFLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D3/00Differential sedimentation
    • B03D3/02Coagulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5209Regulation methods for flocculation or precipitation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

FIELD: water and air purification technology.
SUBSTANCE: invention can be used in water treatment and water purification for purification and disinfection of drinking and waste water. Method of introducing the coagulant includes feeding coagulant (2) to the purified water, in pipeline (1), activating the coagulant by mixing it in water. At the same time, uniformly distributed turbulent jets of water are created by beam distributor (3) in the zone of coagulant injection into the flow along its cross section, with respect to them, a coagulant is supplied with the possibility of at least partial self-trapping by these jets and the movement of the formed mixture to next zone (4), where in this mixture turbulent jets of water with a coagulant are crushed on lattice (5) into smaller analogous formations with increasing self-trapping by turbulent water jets of coagulant (6), forming active mixing of the coagulant in water.
EFFECT: method ensures the use of the energy of the water flow in the pipeline by means of which an effective mixing of the coagulant solution with the treated water at low flow rates of 20–50 cm/s without additional activation in conditions of non-compulsory dissolution of coagulant in water.
1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к водоподготовке и водоочистке в процессах, в которых используют коагуляцию и насыщение жидкими и газообразными компонентами для очистки и обеззараживания питьевой и сточной воды в трубопроводах и бассейнах.The present invention relates to water treatment and water purification in processes that use coagulation and saturation with liquid and gaseous components for the purification and disinfection of drinking and waste water in pipelines and pools.

В настоящее время очистка природных и сточных вод проводится в соответствии с рекомендациями, приведенными в:Currently, natural and wastewater treatment is carried out in accordance with the recommendations given in:

- СНиП 2.04.02-84, Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М. Стройиздат, 1985. С. 136,- SNiP 2.04.02-84, Water supply. External networks and facilities. - M. Stroyizdat, 1985.S. 136,

- СНиП 2.04.03-85, Канализация. Наружные сети и сооружения. - М. СИТП Госстрой СССР, 1986. С. 72.- SNiP 2.04.03-85, Sewerage. External networks and facilities. - M. SITP Gosstroy of the USSR, 1986.P. 72.

Известны и другие способы очистки вод, приведенные в работах:There are other known methods of water purification given in the works:

- Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. - М. Наука. 1977, с. 356,- Babenkov E.D. Water purification by coagulants. - M. Science. 1977, p. 356,

- Справочник по свойствам и методам анализа и очистки воды. Кольский Л.А. и др., ч. I и ч. II. - Киев: Наукова Думка. 1980. С. 1206,- Guide to the properties and methods of analysis and purification of water. Kola L.A. and others, part I and part II. - Kiev: Naukova Dumka. 1980.S. 1206,

- Кольский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. - Киев. Наукова Думка. 1983. С. 528,- Kola L.A. Theoretical foundations and water conditioning technology. - Kiev. Naukova Dumka. 1983, p. 528,

- Справочник (проектировщика). Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Под ред. В.Н. Самохина. - М.: Стройиздат. 1981. С. 639;- Reference book (designer). Sewerage of populated areas and industrial enterprises. Ed. V.N. Samokhina. - M .: Stroyizdat. 1981. S. 639;

- Справочник по очистке природных и сточных вод. Л.Л. Пааль, Я.Я. Кару, Х.А. Мендер, Б.Н. Репин. - М.: Высш. шк., 1994. С. 336,- Handbook for the treatment of natural and waste water. L.L. Paal, I.Ya. Karu, H.A. Mender, B.N. Repin. - M .: Higher. school., 1994.S. 336,

- Луценко Г.Н. Цветкова А.И., Свердлов Н.Ш. Физико-химическая очистка городских сточных вод. - М.: Стройиздат, 1984, С. 89,- Lutsenko G.N. Tsvetkova A.I., Sverdlov N.Sh. Physico-chemical treatment of urban wastewater. - M .: Stroyizdat, 1984, S. 89,

- Малкин В.П, Иванов П.В. Очистка сточных вод от тяжелых металлов. / Методы и сооружения для локальной очистки производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1983. С. 79,- Malkin V.P., Ivanov P.V. Wastewater treatment of heavy metals. / Methods and facilities for local treatment of industrial wastewater. - M.: Stroyizdat, 1983.P. 79,

- Малкин В.П. Технологические аспекты очистки промстоков, содержащих ионы тяжелых металлов. - Иркутск: Изд-во Иркутского университета, 1991. С. 63.- Malkin V.P. Technological aspects of the treatment of industrial waste containing heavy metal ions. - Irkutsk: Publishing House of Irkutsk University, 1991.P. 63.

При этом руководствуются следующим документом: «Указания по применению технологии очистки воды на контактных осветителях с использованием оптимальных режимов перемешивания коагулянта с водой» / Утверждено приказом Министерства жилищно-коммунального хозяйства РСФСР от 4 октября 1986 г. №431, Отдел научно-технической информации АКХ, Москва 1986.At the same time, they are guided by the following document: “Instructions on the use of water purification technology for contact illuminators using optimal mixing modes of the coagulant with water” / Approved by order of the Ministry of Housing and Communal Services of the RSFSR of October 4, 1986 No. 431, Department of Scientific and Technical Information AKH, Moscow 1986.

Согласно этим указаниям, один из путей интенсификации технологии контактного осветления воды - совершенствование процесса перемешивания реагентов-коагулянтов с водой. Приведены данные по проектированию устройств для распределения реагентов в очищаемой воде и гидравлических смесителей коагулянта с водой. Так, очистка воды поверхностных источников с высокой цветностью, низким содержанием взвеси и низкой температурой на протяжении значительной части года (воды озер, водохранилищ, рек северных, северо-западных и некоторых других районов страны) обычно осуществляется с помощью контактной коагуляции взвеси в фильтрующей среде. Такая технология реализуется при использовании одноступенчатых схем очистки воды на контактных осветлителях и схем двухступенчатого фильтрования с контактными префильтрами и фильтрами.According to these guidelines, one of the ways to intensify contact clarification of water is to improve the process of mixing coagulants with water. The data on the design of devices for the distribution of reagents in the treated water and hydraulic coagulant mixers with water are presented. So, water treatment of surface sources with high color, low suspension content and low temperature for a significant part of the year (water of lakes, reservoirs, rivers of the northern, northwestern and some other regions of the country) is usually carried out by contact coagulation of the suspension in a filter medium. This technology is implemented using single-stage water purification schemes on contact clarifiers and two-stage filtering schemes with contact prefilters and filters.

При этом одним из путей интенсификации технологии контактного осветления является совершенствование процесса введения и перемешивания коагулянта с водой. Этот процесс перемешивания коагулянта с водой обычно строится в две стадии: 1) смешивание коагулянта с водой с целью его быстрого и равномерного распределения в объеме обрабатываемой воды; 2) последующее интенсивное перемешивание воды, способствующее образованию зародышей хлопьев и влияющее на дальнейшее образование отложений в фильтрующей загрузке. Обеспечение быстрого распределения коагулянта в объеме обрабатываемой воды на первой стадии позволяет получить экономию коагулянта на 10-20% или добиться более высокого эффекта очистки воды при той же дозе коагулянта. Это достигается путем полного использования промежуточных продуктов гидролиза коагулянта и усиления процесса взаимной коагуляции продуктов гидролиза коагулянта и частиц загрязнений. Оптимальная интенсивность перемешивания зависит от качества обрабатываемой воды (мутности, цветности, температуры). Выбор и уточнение оптимальных режимов перемешивания определяют экспериментально для каждого конкретного водоисточника. Таким образом, общеизвестно, что при промышленной водоподготовке базовым является процесс осаждения/коагуляции/фильтрации, детально описанный в значительном числе публикаций. При этом процесс коагуляции требует активного перемешивания (механическим способом, циркуляцией системы, ультразвуком, насосами вихревого типа и т.п.) в течение требуемого времени. Для ускорения процесса коагуляции в систему вводят раствор коагулянта (например, сернокислый алюминий), и систему дополнительно перемешивают в течение заданного времени. Затем систему перекачивают в осветлитель, где отстаивают в течение нескольких часов, в результате чего формируются две фазы: одна - нижняя - осадок, и верхняя - отстой воды. Каждую часть потом подвергают анализу. Таким образом, известные способы введения коагулянта в процесс водоподготовки основаны на активном перемешивании коагулянта с водой, в частности, с помощью ультразвука.At the same time, one of the ways to intensify contact clarification technology is to improve the process of introducing and mixing the coagulant with water. This process of mixing the coagulant with water is usually built in two stages: 1) mixing the coagulant with water in order to quickly and evenly distribute it in the volume of treated water; 2) subsequent intensive mixing of water, which contributes to the formation of cereal embryos and affects the further formation of deposits in the filter charge. Ensuring the rapid distribution of coagulant in the volume of water treated in the first stage allows to obtain coagulant savings of 10-20% or to achieve a higher effect of water purification with the same dose of coagulant. This is achieved by making full use of the intermediate products of hydrolysis of the coagulant and enhancing the process of mutual coagulation of the products of hydrolysis of the coagulant and particles of contaminants. The optimal intensity of mixing depends on the quality of the treated water (turbidity, color, temperature). The selection and refinement of the optimal mixing modes is determined experimentally for each specific water source. Thus, it is well known that in industrial water treatment, the basic is the deposition / coagulation / filtration process, described in detail in a significant number of publications. Moreover, the coagulation process requires active mixing (mechanically, circulating the system, ultrasound, vortex type pumps, etc.) for the required time. To accelerate the coagulation process, a coagulant solution (for example, aluminum sulfate) is introduced into the system, and the system is further mixed for a predetermined time. Then the system is pumped to a clarifier, where it is left to stand for several hours, as a result of which two phases are formed: one - lower - sediment, and upper - water sludge. Each part is then subjected to analysis. Thus, the known methods of introducing a coagulant into a water treatment process are based on the active mixing of the coagulant with water, in particular using ultrasound.

Известен процесс «Смешивание коагулянтов с водой. Электронный ресурс. Режим доступа к ресурсу:» (см. http://fortisgroup.livejournal.com/6021.html - свободный. Опубл. 13.10.2012). Согласно ему при водоподготовке введение коагулянта является процессом перемешивания коагулянта с водой. При рассмотрении процесса перемешивания коагулянта с водой выделяют две стадии: 1) смешивание коагулянта с водой с целью его быстрого и равномерного распределения в объеме обрабатываемой воды; 2) последующее интенсивное перемешивание воды, способствующее образованию зародышей хлопьев и влияющее на дальнейшее образование отложений в фильтрующей загрузке.The known process of “Mixing coagulants with water. Electronic resource. Access mode to the resource: "(see http://fortisgroup.livejournal.com/6021.html - free. Publ. 13.10.2012). According to him, during water treatment, the introduction of a coagulant is a process of mixing the coagulant with water. When considering the process of mixing the coagulant with water, two stages are distinguished: 1) mixing the coagulant with water in order to quickly and evenly distribute it in the volume of treated water; 2) subsequent intensive mixing of water, which contributes to the formation of cereal embryos and affects the further formation of deposits in the filter charge.

Обеспечение быстрого распределения коагулянта в объеме обрабатываемой воды на первой стадии позволяет получить экономию коагулянта на 10-20% или добиться более высокого эффекта очистки воды при той же дозе коагулянта. Это достигается путем полного использования промежуточных продуктов гидролиза коагулянта и усиления процесса взаимной коагуляции продуктов гидролиза коагулянта и частиц загрязнений.Ensuring the rapid distribution of coagulant in the volume of water treated in the first stage allows to obtain coagulant savings of 10-20% or to achieve a higher effect of water purification with the same dose of coagulant. This is achieved by making full use of the intermediate products of hydrolysis of the coagulant and enhancing the process of mutual coagulation of the products of hydrolysis of the coagulant and particles of contaminants.

Изменение интенсивности перемешивания после введения коагулянта в воду на второй стадии дает возможность воздействовать на физико-химические свойства образующихся хлопьев (размер, плотность, прочность, способность к прилипанию), что приводит к повышению грязеемкости фильтрующей загрузки и увеличению продолжительности фильтроцикла на 30-40%. Оптимальная интенсивность перемешивания зависит от качества обрабатываемой воды (мутности, цветности, температуры). Выбор и уточнение оптимальных режимов перемешивания обычно устанавливают экспериментально для каждого конкретного водоисточника.The change in the intensity of mixing after introducing the coagulant into the water in the second stage makes it possible to affect the physicochemical properties of the resulting flakes (size, density, strength, and adhesion), which leads to an increase in the dirt capacity of the filter load and an increase in the duration of the filter cycle by 30-40%. The optimal intensity of mixing depends on the quality of the treated water (turbidity, color, temperature). The selection and clarification of the optimal mixing modes are usually set experimentally for each specific water source.

На основании вышеизложенного необходимо отметить, что при коагулировании примесей воды необходимо принудительно осуществлять быстрое и равномерное распределение реагентов в ее объеме. Это, как считается, обеспечивает максимальный контакт частиц примесей с промежуточными продуктами гидролиза коагулянта (которые существуют в течение короткого промежутка времени), так как процессы гидролиза, полимеризации и адсорбции протекают, например, в течение 1 с.Based on the foregoing, it should be noted that when coagulating water impurities, it is necessary to force a quick and uniform distribution of reagents in its volume. This is believed to provide maximum contact of impurity particles with intermediate products of coagulant hydrolysis (which exist for a short period of time), since hydrolysis, polymerization and adsorption processes occur, for example, within 1 s.

Перекинетическая (молекулярно-кинетичесская) коагуляция заканчивается, когда частицы достигают размера 1…10 мкм, что практически совпадает с периодом быстрого распределения коагулянта в обрабатываемой воде в смесителях. Однако наблюдается и неэффективное смешение коагулянта с водой, что приводит к перерасходу коагулянта и малой скорости агломерации примесей воды при данной дозе реагента. Это происходит из-за принудительного осуществления перемешивания коагулянта с водой, когда в большой массе воды и при повышенном ее потоке искусственно создают хаотичное образование турбулентных завихрений слоев воды, в которых осуществляется растворение коагулянта. Причем это растворение происходит скорее принудительно, чем в естественных условиях. Следовательно, необходимо создать оптимальный режим работы смесителей, при котором коагулянт вступил бы в соприкосновение с максимальным числом частиц примесей воды до того, как закончатся реакции гидролиза и полимеризации. Для равномерного и быстрого смешения реагентов с водой их следует вводить в зонах наибольшей турбулентности потока в нескольких точках его сечения. Для смешения реагента с водой необходимо предусматривать реагентораспределители (устройства ввода реагентов, например, коагулянтов), обеспечивающие их быстрое равномерное распределение в подающем канале или трубопроводе, и смесители, где происходит последующее интенсивное смешение введенных реагентов с обрабатываемой водой. Реагентораспределители рекомендуется выполнять в виде перфорированных трубчатых систем или вставок в трубопровод, представляющих собой местные сопротивления. Потерю напора в трубопроводе при установке указанных устройств соответственно принимают равной 0,1…0,2 и 0,2…0,3 м.Perekinetic (molecular kinetic) coagulation ends when the particles reach a size of 1 ... 10 microns, which practically coincides with the period of rapid distribution of coagulant in the treated water in the mixers. However, there is also an ineffective mixing of the coagulant with water, which leads to an overspending of the coagulant and a low agglomeration rate of water impurities at a given dose of the reagent. This is due to the forced mixing of the coagulant with water, when a large mass of water and its increased flow artificially creates a chaotic formation of turbulent eddies of the water layers in which the coagulant is dissolved. Moreover, this dissolution occurs more forcefully than in vivo. Therefore, it is necessary to create the optimal mode of operation of the mixers, in which the coagulant would come into contact with the maximum number of particles of water impurities before the hydrolysis and polymerization reactions end. For uniform and quick mixing of reagents with water, they should be introduced in the areas of greatest turbulence of the stream at several points of its cross section. To mix the reagent with water, it is necessary to provide reagent distributors (input devices for reagents, for example, coagulants) that ensure their fast uniform distribution in the feed channel or pipeline, and mixers, where the subsequent intensive mixing of the introduced reagents with the treated water takes place. Reagent distributors are recommended in the form of perforated tubular systems or inserts in the pipeline, which are local resistance. The pressure loss in the pipeline when installing these devices, respectively, is assumed to be 0.1 ... 0.2 and 0.2 ... 0.3 m.

Смешение реагентов с обрабатываемой водой производят в смесительных устройствах (сопла Вентури, диафрагмы), трубчатых смесителях или в специальных сооружениях-смесителях, которые должны удовлетворять требованию быстрого и полного смешения реагентов со всей массой воды (т.е. время пребывания воды 1…3 мин.). Смесители подразделяют на гидравлические и механические. К числу гидравлических смесителей, наиболее хорошо зарекомендовавших себя на практике, следует отнести: коридорного типа (с вертикальным или горизонтальным движением воды); дырчатый, перегородчатый с разделением потока, вертикальный (вихревой). Выбор типа смесителя обосновывается компоновкой водоочистной установки с учетом ее производительности и метода обработки воды, а также конструктивными и технологическими соображениями.The reagents are mixed with the treated water in mixing devices (Venturi nozzles, orifice plates), tubular mixers or in special mixer constructions that must satisfy the requirement for quick and complete mixing of the reagents with the entire mass of water (i.e., the residence time of water is 1 ... 3 min .). Mixers are divided into hydraulic and mechanical. Among the hydraulic mixers that have proven themselves best in practice are: corridor type (with vertical or horizontal movement of water); perforated, cloisonne with flow separation, vertical (vortex). The choice of mixer type is justified by the layout of the water treatment plant, taking into account its performance and method of water treatment, as well as structural and technological considerations.

В качестве прототипа выбирается изобретение, относящееся к водоподготовке и водоочистке, а именно, к способу очистки питьевой и сточной воды в открытых бассейнах и трубопроводах (патент №21658 91, МПК C02F 1/36, C02F 1/52, C02F 1/72, опубл. 27.04.2001). Этот способ включает подачу реагента в очищаемую воду, находящуюся в трубопроводе. При этом возбуждают акустические колебания в очищаемой жидкости и одновременно создают вакуумную зону вследствие пропускания очищаемой воды через гидроакустический излучатель. Таким образом, создают принудительное активное смешивание коагулянта с водой.As a prototype, an invention is selected relating to water treatment and water treatment, namely, to a method for treating drinking and wastewater in open pools and pipelines (Patent No. 215858 91, IPC C02F 1/36, C02F 1/52, C02F 1/72, publ. April 27, 2001). This method includes feeding the reagent into the purified water located in the pipeline. In this case, acoustic vibrations are excited in the liquid being cleaned and at the same time a vacuum zone is created due to the passage of the water being cleaned through the sonar emitter. Thus, they create a forced active mixing of the coagulant with water.

Однако он имеет существенный недостаток. Введение коагулянта для водоподготовки требует повышенных энергозатрат, применения дополнительных устройств. При этом существенного снижения расхода коагулянта не происходит. Увеличение интенсивности принудительного перемешивания в воде коагулянта путем возбуждения акустических колебаний в жидкости с одновременным образованием вакуумной зоны в ней при применении гидроакустического излучателя влечет активное увеличение ввода в воду коагулятора. Очевидно, применять такой способ введения коагулянта при водоподготовке, когда имеют место малые скорости (например, 0,2…0,5 м/с) потока воды, не представляется возможным без дополнительной активации перемешивания коагулянта в воде. Это особенно неприемлемо, когда водоподготовкой следует заниматься в условиях пригородов, в сельских поселках.However, it has a significant drawback. The introduction of a coagulant for water treatment requires increased energy consumption, the use of additional devices. In this case, a significant reduction in the consumption of coagulant does not occur. An increase in the intensity of forced mixing in the coagulant water by exciting acoustic vibrations in the liquid with the simultaneous formation of a vacuum zone in it when using a sonar emitter leads to an active increase in the input of the coagulant into the water. Obviously, it is not possible to use such a method of introducing coagulant during water treatment when low velocities (for example, 0.2 ... 0.5 m / s) of water flow take place without additional activation of mixing of the coagulant in water. This is especially unacceptable when water treatment should be done in the suburbs, in rural villages.

Задачей настоящего изобретения является создание нового способа для введения коагулянта в процессе водоподготовки с достижением следующего технического результата, а именно, осуществлять перемешивание растворов химреагента в обрабатываемой воде (коагулянта, флокулянта) при малых скоростях потока (0,2…0,5 м/с) без дополнительной активации в условиях естественного не принудительного растворения в воде коагулянта.The objective of the present invention is to provide a new method for introducing a coagulant in the water treatment process with the achievement of the following technical result, namely, mixing solutions of a chemical agent in the treated water (coagulant, flocculant) at low flow velocities (0.2 ... 0.5 m / s) without additional activation under conditions of natural non-compulsory dissolution of the coagulant in water.

Поставленная задача решена следующим образом. Известный способ введения коагулянта в процессе водоподготовки включает подачу коагулянта и/или окисляющего реагента в очищаемую воду, находящуюся в трубопроводе, и активирование коагулянта в воде путем перемешивания его в воде.The problem is solved as follows. A known method for introducing a coagulant in a water treatment process comprises supplying a coagulant and / or an oxidizing reagent to the purified water located in the pipeline and activating the coagulant in water by mixing it in water.

Согласно настоящему изобретению используют энергию потока воды в трубопроводе, с помощью которой в зоне ввода коагулянта в поток по его поперечному сечению создают равномерно распределенные по поперечному сечению потока завихренные струи воды, относительно их подают коагулянт с возможностью по крайней мере частичного самозахвата его этими струями и перемещение образованной смеси к следующей зоне, где в этой смеси турбулентные струи воды с коагулянтом дробят на меньшие аналогичные образования с увеличением самозахвата турбулентными струями воды коагулянта, образуя активное перемешивание коагулянта в воде.According to the present invention, the energy of the water flow in the pipeline is used, with the help of which in the zone of coagulant entry into the flow, swirling water jets uniformly distributed over the cross-section of the flow are generated, a coagulant is supplied relative to them with the possibility of at least partial self-capture by these jets and movement formed mixture to the next zone, where in this mixture turbulent jets of water with a coagulant are crushed into smaller similar formations with an increase in self-capture by turbulent jets of water coagulant, forming the active mixing of the coagulant in water.

Возможен вариант, по которому при дроблении смеси турбулентных струй с коагулянтом в упомянутой зоне в нее дополнительно вводят коагулянт с возможностью его самозахвата раздробленными турбулентными струями воды.It is possible that when crushing a mixture of turbulent jets with a coagulant in the said zone, a coagulant is additionally introduced into it with the possibility of its capture by fragmented turbulent jets of water.

Такое новое техническое решение позволяет получить способ ввода коагулянта в процессе водоподготовки, реализация которого основана по крайней мере на двойном распределении коагулянта вместе с турбулентными струями воды в потоке воды, причем с образованием естественных условий их перемешивания. При этом возможна ориентация струй подачи коагулянта по отношению к турбулентным струям, что обеспечивает максимальный самозахват ими коагулянта.Such a new technical solution makes it possible to obtain a method for introducing a coagulant during the water treatment process, the implementation of which is based on at least double distribution of the coagulant together with turbulent jets of water in the water stream, and with the formation of natural conditions for their mixing. In this case, the orientation of the coagulant supply jets with respect to turbulent jets is possible, which ensures maximum self-trapping of the coagulant by them.

Получается, что в предлагаемом способе, с одной стороны, имеет место совмещенная двухзонная система перемешивания коагулянта с водой и двухзонная система формирования турбулентных вихревых струй в потоке. Причем в первой зоне мы имеем квазимакротурбулентные струи, образуемые в потоке по его поперечному сечению (это общеизвестно, и стремятся распределить эти струи равномерно по сечению, как и коагулянт). В настоящем изобретении это реализовано таким образом, чтобы турбулентные струи сами захватывали коагулянт, который подают с возможностью его самозахвата упомянутыми турбулентными струями, и увлекали ко второй зоне.It turns out that in the proposed method, on the one hand, there is a combined two-zone system for mixing coagulant with water and a two-zone system for the formation of turbulent vortex jets in the stream. Moreover, in the first zone we have quasi-macroturbulent jets formed in the stream along its cross section (this is well known, and they tend to distribute these jets evenly over the section, as well as the coagulant). In the present invention, this is implemented in such a way that the turbulent jets themselves capture the coagulant, which is supplied with the possibility of self-capture by the said turbulent jets, and carries away to the second zone.

Во второй зоне, что не наблюдается в известных способах аналогичного назначения, турбулентные струи дробят на еще более мелкие завихренные струи, которые захватывают большую массу введенного ранее коагулянта и насыщаются дополнительными его порциями уже в иной завихренной среде потока. В итоге, последовательно без смешивания ни с какими иными реагентами, вводят как минимум дважды коагулянт в соответствующих зонах трубопровода, но перестраивая одни и те же турбулентные струи в потоке воды от больших размеров и одного числа их к меньшим и к большему числу и изменяют, по возможности, ориентацию подачи коагулянта в потоке.In the second zone, which is not observed in the known methods for a similar purpose, turbulent jets are split into even smaller swirl jets, which capture a large mass of the coagulant introduced earlier and are saturated with its additional portions already in another swirling flow medium. As a result, sequentially without mixing with any other reagents, a coagulant is introduced at least twice in the corresponding zones of the pipeline, but rebuilding the same turbulent jets in the water stream from large sizes and from one number to a smaller and a larger number and change, according to possibilities, orientation of the flow of coagulant in the stream.

В принципе, может быть и еще одна подобная введенная система перестройки турбулентных струй с коагулянтом или с дополнительным вводимым коагулянтом. В сущности, в подобную схему способа можно вводить и другие реагенты, требуемые для повышения эффективности водоподготовки, которая в данном случае происходит в стационарных условиях без привлечения внешних активаторов процесса перемешивания коагулянта с водой.In principle, there may be one more similar introduced system for reconstructing turbulent jets with a coagulant or with an additional introduced coagulant. In essence, other reagents required to increase the efficiency of water treatment, which in this case occurs under stationary conditions without involving external activators of the process of mixing the coagulant with water, can be introduced into a similar scheme of the method.

Таким образом, создан способ, в котором при малых скоростях потока (0,2…0,5 м/с) без дополнительной активации в условиях естественного не принудительного растворения в воде коагулянта осуществляется создание активного в виде завихренных равномерно распределенных по поперечному сечению потока струй воды и перемешивание с ними коагулянта.Thus, a method has been created in which, at low flow velocities (0.2 ... 0.5 m / s), without additional activation under conditions of natural non-forced dissolution of coagulant in water, an active jet of water jets is created in the form of swirling water uniformly distributed over the cross section and mixing with them a coagulant.

Авторами изобретения был проведен патентный поиск по данной тематике. Он показал, что предлагаемая совокупность существенных признаков не обнаружена. Поэтому данное изобретение можно считать новым.The inventors conducted a patent search on this subject. He showed that the proposed combination of essential features was not found. Therefore, this invention can be considered new.

Заявляемое изобретение отвечает условию патентоспособности «изобретательский уровень». Оно для специалиста логически не следует из известного уровня техники. Так, в аналогах отражена общая тенденция по способу введения коагулянта в процесс водоподготовки, которая основана на стремлении как можно более равномерно распределять коагулянт в потоке воды и активно смешивать его с помощью внешних активаторов, включающих и использование различных физических полевых воздействий.The claimed invention meets the condition of patentability "inventive step". It for a specialist does not logically follow from the prior art. So, the analogs reflect a general trend in the method of introducing coagulant into the water treatment process, which is based on the desire to distribute the coagulant in the water stream as evenly as possible and actively mix it with the help of external activators, including the use of various physical field influences.

В настоящем изобретении нет использования внешних активаторов по ведению перемешивания коагулянта с водой. В настоящем изобретении система способа самореализуема за счет энергии потока. При этом происходит перемешивание коагулянта в двух зонах с изменением ее турбулентных струй. Более того, предложенный способ по меньшей мере дважды перемешивает коагулянт в соответствующих зонах трубопровода. Причем последовательно происходит перестройка турбулентных потоков с коагулянтом из одного вида потока в другой.In the present invention, there is no use of external activators for maintaining the mixing of the coagulant with water. In the present invention, the method system is self-executing due to the flow energy. In this case, the coagulant is mixed in two zones with a change in its turbulent jets. Moreover, the proposed method at least twice mixes the coagulant in the respective areas of the pipeline. Moreover, the reconstruction of turbulent flows with a coagulant from one type of flow to another occurs sequentially.

Предлагаемый способ введения коагулянта в процессе водоподготовки имеет практическое применение, и его сущность поясняется чертежом и нижеследующим описанием.The proposed method for the introduction of coagulant in the process of water treatment has practical application, and its essence is illustrated by the drawing and the following description.

Фиг. 1: Общая схема заявляемого способа в продольном сечении, где:FIG. 1: General scheme of the proposed method in longitudinal section, where:

1 - трубопровод сырой воды;1 - raw water pipeline;

2 - трубопровод подачи раствора коагулянта;2 - pipeline supply coagulant solution;

3 - лучевой распределитель подачи раствора коагулянта;3 - beam distributor of the coagulant solution;

4 - движение струй раствора коагулянта до решетки;4 - the movement of the jets of the coagulant solution to the lattice;

5 - решетка;5 - a lattice;

6 - движение потока после решетки.6 - flow movement after the grate.

Перемешивание раствора с обрабатываемой сырой водой происходит путем подачи под избыточным напором раствора химреагента (коагулянта) в движущийся поток воды. Хотя при данных условиях (диаметр трубопровода и рабочие скорости потока сырой воды) должен наблюдаться турбулентный режим потока, тем не менее, скоростей хаотичного перемещения струй воды может быть недостаточно для качественного перемешивания раствора химреагента (коагулянта) с обрабатываемой сырой водой.Mixing the solution with the raw water to be processed takes place by applying a solution of a chemical agent (coagulant) to a moving stream of water under excessive pressure. Although under these conditions (the diameter of the pipeline and the working flow rate of the raw water) a turbulent flow regime should be observed, nevertheless, the random speeds of the jets of water may not be sufficient for high-quality mixing of the solution of the chemical agent (coagulant) with the treated raw water.

При обтекании лучевого распределителя (3) раствора коагулянта поток воды дополнительно завихряется, повышается скорость хаотичного движения водяных струй, в которые лучевым распределителем (3) вводится раствор коагулянта. После первичного перемешивания поток воды с введенным и предварительно распределенным раствором коагулянта достигает, например, решетки-завихрителя (5), где при обтекании перегородок ее ячеек происходит вторичное возбуждение хаотичности струй потока равномерно по всему сечению потока, дополнительно улучшающее качество перемешивания.When the coagulant solution flows around the beam distributor (3), the water flow further swirls, and the speed of the chaotic movement of water jets increases, into which the coagulant solution is injected into the beam distributor (3). After the initial mixing, the water flow with the introduced and pre-distributed coagulant solution reaches, for example, a swirl lattice (5), where, when flowing over the partitions of its cells, the secondary randomness of the stream jets is uniformly distributed over the entire cross section of the stream, further improving the quality of mixing.

В сущности, предлагаемый способ реализуется следующим образом (поясняется вышеприведенной схемой). В трубопровод 1 подают воду, и на определенном расстоянии от ее ввода в зону подают коагулянт по специальному подающему трубопроводу 2. От этого трубопровода коагулянт поступает через лучевой распределитель 3. Этот лучераспределитель 3 может быть снабжен элементами формирователя завихренных струй в потоке воды, который обтекает их и закручивается (на чертеже не показано). Находящуюся в трубопроводе 1 воду и коагулянт активно перемешивают, для чего используют энергию потока воды в трубопроводе, с помощью которой в зоне ввода коагулянта в поток по его поперечному сечению создают равномерно распределенные по поперечному сечению потока завихренные струи 4 воды. Относительно их подают коагулянт с возможностью по крайней мере частичного самозахвата его этими струями и перемещения образованной смеси к следующей зоне, где в этой смеси турбулентные струи воды с коагулянтом дробят на меньшие аналогичные образования с увеличением самозахвата коагулянта новыми завихренными струями воды. Для дробления турбулентных струй воды с коагулянтом может быть использован решетчатый или сетчатый фильтр (на чертеже не показан), расположенный поперек потока.In essence, the proposed method is implemented as follows (illustrated by the above diagram). Water is supplied to pipeline 1, and at a certain distance from its entry into the zone, a coagulant is fed through a special supply pipe 2. From this pipeline, the coagulant enters through a beam distributor 3. This beam distributor 3 can be equipped with swirl jet shaper elements in a stream of water that flows around them and twists (not shown in the drawing). The water and the coagulant located in the pipeline 1 are actively mixed, for which purpose the energy of the water flow in the pipeline is used, with the help of which in the zone of introduction of the coagulant into the stream, vortex jets of water 4 uniformly distributed over the cross section of the stream are created. Relatively they are supplied with a coagulant with the possibility of at least partial self-capture by these jets and moving the formed mixture to the next zone, where in this mixture turbulent jets of water with a coagulant are split into smaller similar formations with an increase in coagulant self-capture by new swirling jets of water. For crushing turbulent jets of water with a coagulant, a mesh or mesh filter (not shown) can be used located across the stream.

Возможна ситуация, когда имеет место дополнительное введение коагулянта в процессе водоподготовки, которое осуществляют еще и при дроблении смеси турбулентных струй с коагулянтом в упомянутой зоне - естественно, при соблюдении условия самозахвата раздробленными турбулентными струями воды дополнительно вводимого коагулянта. Необходимо отметить, что во второй зоне дробление исходных турбулентных струй воды в потоке и захваченного ими коагулянта осуществляется, например, через специально установленную поперек потока решетку 5 с малыми окнами (на чертеже не показано). Через них проходят упомянутые турбулентные струи, завихряются и дробятся на меньшие, образуя на выходе с решетки 5 с коагулянтом вид водяного облака 6, внутри которого происходит интенсивное смешивание воды с коагулянтом. В результате создается оптимальный естественный режим введения коагулянта в процесс водоподготовки, при котором коагулянт вступает в соприкосновение с максимальным числом частиц примесей воды до того, как закончатся реакции гидролиза и полимеризации.A situation is possible when there is an additional introduction of coagulant in the water treatment process, which is also carried out when the mixture of turbulent jets with the coagulant is crushed in the mentioned zone - naturally, subject to the self-trapping conditions by the fragmented turbulent water jets of the additionally introduced coagulant. It should be noted that in the second zone, the initial turbulent jets of water in the stream and the coagulant trapped by them are crushed, for example, through a grating 5 with small windows specially installed across the stream (not shown in the drawing). These turbulent jets pass through them, swirl and crush into smaller ones, forming at the exit from the lattice 5 with a coagulant a form of a water cloud 6, inside of which intensive mixing of water with the coagulant takes place. As a result, an optimal natural regimen for introducing the coagulant into the water treatment process is created, in which the coagulant comes into contact with the maximum number of particles of water impurities before the hydrolysis and polymerization reactions end.

Claims (1)

Способ введения коагулянта в процессе водоподготовки, включающий подачу коагулянта в очищаемую воду, находящуюся в трубопроводе, и активирование коагулянта путем перемешивания его в воде, отличающийся тем, что используют энергию потока воды в трубопроводе, с помощью которой в зоне ввода коагулянта в поток по его поперечному сечению создают равномерно распределенные по поперечному сечению потока турбулентные струи воды, относительно их с помощью размещенного в потоке воды лучевого распределителя подают коагулянт с возможностью по крайней мере частичного самозахвата его этими струями и перемещения образованной смеси к следующей зоне, где в этой смеси турбулентные струи воды с коагулянтом дробят на размещенной в потоке воды решетке на меньшие аналогичные образования с увеличением самозахвата турбулентными струями воды коагулянта, образуя активное перемешивание коагулянта в воде, при этом создание распределенных по поперечному сечению трубопровода турбулентных струй воды осуществляют при обтекании лучевого распределителя подачи раствора коагулянта.A method for introducing a coagulant in a water treatment process, comprising supplying a coagulant to a purified water located in a pipeline and activating a coagulant by stirring it in water, characterized in that they use the energy of the water flow in the pipeline, by means of which, in the zone where the coagulant is introduced into the flow along its transverse the cross section is created by turbulent jets of water evenly distributed over the cross section of the flow, relative to them, a coagulant is fed with the help of a beam distributor located in the water flow along the edge at least partial self-capture by these jets and moving the formed mixture to the next zone, where in this mixture turbulent water jets with a coagulant are crushed on a grid placed in a water stream into smaller similar formations with an increase in self-capture by the turbulent jets of water of the coagulant, forming active mixing of the coagulant in water, wherein the creation of turbulent jets of water distributed over the cross section of the pipeline is carried out by flowing around the beam distributor of the coagulant solution.
RU2017125305A 2017-07-14 2017-07-14 Method of introducing coagulant in the water treatment process RU2657903C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125305A RU2657903C1 (en) 2017-07-14 2017-07-14 Method of introducing coagulant in the water treatment process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125305A RU2657903C1 (en) 2017-07-14 2017-07-14 Method of introducing coagulant in the water treatment process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2657903C1 true RU2657903C1 (en) 2018-06-18

Family

ID=62620227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017125305A RU2657903C1 (en) 2017-07-14 2017-07-14 Method of introducing coagulant in the water treatment process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2657903C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU207722U1 (en) * 2021-06-21 2021-11-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева " (РХТУ им. Д. И. Менделеева) Device for mixing coagulum with water
RU2797658C1 (en) * 2022-11-11 2023-06-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Method for reagent treatment of centrate

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04341306A (en) * 1991-05-16 1992-11-27 Nippon Kentetsu Co Ltd Coagulation stirring device
US5616250A (en) * 1994-02-23 1997-04-01 Aqua-Ion Systems Method for mixing coagulating agents into a contaminated water flow, and for removing contaminants therefrom
RU2165891C1 (en) * 2000-09-05 2001-04-27 Саруханов Рубен Григорьевич Method of cleaning water
RU2225846C2 (en) * 2000-09-13 2004-03-20 Государственное предприятие Научно-исследовательский институт машиностроения Method of water purification
RU2355648C1 (en) * 2007-07-26 2009-05-20 Николай Андреевич Зеленский Drinking water preparation plant
RU2424196C2 (en) * 2007-08-17 2011-07-20 Хисааки ОТИАЙ Coagulation and settling method
CN106745583A (en) * 2016-11-22 2017-05-31 东华大学 A kind of Multifunction pipe-type Turbulence Mixed clutch and technique for industrial wastewater coagulation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04341306A (en) * 1991-05-16 1992-11-27 Nippon Kentetsu Co Ltd Coagulation stirring device
US5616250A (en) * 1994-02-23 1997-04-01 Aqua-Ion Systems Method for mixing coagulating agents into a contaminated water flow, and for removing contaminants therefrom
RU2165891C1 (en) * 2000-09-05 2001-04-27 Саруханов Рубен Григорьевич Method of cleaning water
RU2225846C2 (en) * 2000-09-13 2004-03-20 Государственное предприятие Научно-исследовательский институт машиностроения Method of water purification
RU2355648C1 (en) * 2007-07-26 2009-05-20 Николай Андреевич Зеленский Drinking water preparation plant
RU2424196C2 (en) * 2007-08-17 2011-07-20 Хисааки ОТИАЙ Coagulation and settling method
CN106745583A (en) * 2016-11-22 2017-05-31 东华大学 A kind of Multifunction pipe-type Turbulence Mixed clutch and technique for industrial wastewater coagulation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU207722U1 (en) * 2021-06-21 2021-11-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева " (РХТУ им. Д. И. Менделеева) Device for mixing coagulum with water
RU2797658C1 (en) * 2022-11-11 2023-06-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Method for reagent treatment of centrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2261178B1 (en) Spiral mixer for floc conditioning
US7407582B2 (en) Combination activated sludge—ballasted flocculation process
AU2006227100B2 (en) Activated sludge process wtth ballasted flocculation
KR100988474B1 (en) Flocculation basin for treatment of drinking water and wastewater
KR100992430B1 (en) Sedimentation apparatus and apparatus for treating wastewater including the same
JP2007515284A (en) Treatment method and reactor by agglomeration
CN105621792A (en) City watercourse drain outlet sewage treatment method and device
KR101834909B1 (en) Ozone Water Treatment System Using Lower Energy
KR20200054473A (en) Flotaion type treatment apparatus for waste water
CN105621604B (en) Spiral aeration method and spiral aeration tank
RU2657903C1 (en) Method of introducing coagulant in the water treatment process
CN109851089B (en) Oil-gas field operation waste liquid treatment method and device
KR100530772B1 (en) Second sewage treatment apparatus and treatment method thereof
CA1130024A (en) Multi stage flocculation treatment system
CN205710206U (en) A kind of integral type sewage processing means
JP2006043626A (en) Water treatment apparatus
JP2002045667A (en) Device for generating circulating flow
CN216191773U (en) Sewage biochemical treatment system for strengthening phosphorus removal
CN105948376A (en) Advanced wastewater treatment device
RU2662529C2 (en) Method of municipal sewage treatment and technological complex for its implementation
JP2011083709A (en) Solid-liquid separation system
CN1058946C (en) Vertical retained aeration sewage treatment process and device
CA2635792A1 (en) Produced water treatment system
RU173043U1 (en) Biological wastewater treatment device
JP5166587B2 (en) Solid-liquid separation system