RU2668900C1 - Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды - Google Patents
Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668900C1 RU2668900C1 RU2017136666A RU2017136666A RU2668900C1 RU 2668900 C1 RU2668900 C1 RU 2668900C1 RU 2017136666 A RU2017136666 A RU 2017136666A RU 2017136666 A RU2017136666 A RU 2017136666A RU 2668900 C1 RU2668900 C1 RU 2668900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- washing
- water
- loading
- filtering
- equiv
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 18
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 9
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 5
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 4
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 abstract description 5
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011785 micronutrient Substances 0.000 description 1
- 235000013369 micronutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
- B01D24/46—Regenerating the filtering material in the filter
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области хозяйственно-питьевого водоснабжения и экологии. Разработан данный способ по причине постепенного измельчения зерен загрузки скорого фильтра турбулентными водными потоками при ее промывке/структурировании. В способе назначают интервал корректируемых промывок/структурирования и вычисляют по формулам скорость промывки восходящим и продолжительность структурирования нисходящим потоками для каждого интервала с введенными в формулы коэффициентами соотношения высот слоя загрузки - начальной и перед корректируемой промывкой. Решена задача снижения затрат труда, средств и времени путем исключения периодического выявления переменных значений эквивалентного диаметра зерен загрузки и остановок фильтра; сокращения числа досыпок загрузки до одной и снижения затрат труда, материалов и энергии на замену крупнозернистой загрузки мелкозернистой в диапазоне эквивалентных диаметров зерен, вычисляемых по двум формулам изобретения - как обеспечивающей реагентный и безреагентный режимы дельта-фильтрования с учетом цветности воды и промывку неочищенной водой. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области хозяйственно-питьевого водоснабжения и экологии, а именно к способу (методу) очистки воды (MOB) коагуляцией, в частности сульфатом алюминия, и скорыми фильтрами с зернистой загрузкой и регулированием фильтрования, интенсифицированному технологией дельта-фильтрования.
Известен способ интенсификации MOB (MOB запатентован в США в 1884 году, применяется в России и др. странах в зачаточном виде, ставшего, по оценке автора изобретения, долгосрочным тормозом развития их экономик, что особенно видно по разительным значениям валового внутреннего продукта (ВВП) в 2016 году России $1,133 трлн и США $18,558 трлн, изначально имеющего крупные недостатки, такие как глобальное применение MOB в хозяйственно-питьевом водоснабжении на основе недостаточно изученного по возможным отрицательным социально-экономическим последствиям этого пионерского начинания США, необоснованность наукой в аспекте медицины свойств фильтрата MOB как питьевой воды, упущение вредности для здоровья человека длительно пребывающей в трубах воды с ингредиентами коагулянта, необходимость защиты металлических труб от коррозии агрессивным фильтратом MOB, а окружающей среды от шлама MOB и отработанной потребителями воды с ингредиентами коагулянта (Н.П. Зимин. Научные исследования американского способа очищения воды и примеры его применения. М. 1902, http://gpntb.dlibrary.org/ru/nodes/7278-zimin-n-p-nauchnye-issledovaniya-amerikanskogo-sposoba-ochischeniya-vody-i-primery-ego-primeneniya-m-1902#page/1/mode/grid/zoom/1, с. 13, 42-43 и др.; Н. Игнатов, В. Лазарев. АМЕРИКАНСКИЕ ФИЛЬТРЫ. Большая мед. энциклопедия 1970. Академик. 2000-2016, http://big_medicine.academic.ru/1501), затруднений в устранении этих недостатков по причине постепенного измельчения зерен загрузки турбулентными водными потоками, влияющего на концентрации в фильтрате ингредиентов коагулянта и жизненно важных для человека химических элементов кальция, магния и фтора, на содержание остаточного токсичного алюминия, сложно воздействующих в совокупности с улучшенными показателями качества воды на здоровье человека, темпы роста численности населения, производительности труда и ВВП, которым характерен в таких условиях сначала бурный рост, а затем неизбежный спад, в частности взлет их показателей в период активного внедрения MOB с 1885 года в городах США, при близких значениях ВВП США и России накануне, и спад в виде последовавшей в 1929-1933 годах Великой американской депрессии (http://static01.rupor.sampo.ru/13852/resize/Sravn_GDP_1940_graf-500x183.jpg), не раскрытой их связи экономистами, но сегодня объяснимой посредством хронологии исторических событий и социальных показателей, в т.ч. России после знаковых внедрений MOB в 1899-1906 годах) ресурсосберегающим дельта-фильтрованием (обеспечивает эффективное снижение остаточных концентраций ингредиентов коагулянта в фильтрате и высокопроизводительную безреагентную очистку, что в обоих случаях снижает коррозионную агрессивность фильтрата к стальным и чугунным трубам и образование бугристых коррозионных отложений (СНиП 2.04.02-84*, прил. 5) с сохранением благодаря этому достигнутого надлежащего качества питьевой воды при дальнейшей подаче ее населению с помощью распределительной сети труб и внутренних водопроводов, снижает энергозатраты на фильтрование и повышает грязеемкость загрузки, упрощает технологию очистки воды перед скорым фильтром переводом его в режим контактной коагуляции с пониженными дозами коагулянта при сохранении нисходящего фильтрования, позволяет задавать в безреагентном режиме такие же высокие скорости фильтрования мелкозернистой загрузкой, как с коагулянтом и фильтрованием крупнозернистой загрузкой (Ю.А. Ищенко. Явление и технология дельта-фильтрования природных и сточных вод / Изд-во Волгоградской гос. с.-х. акад. Волгоград. 1997, с. 209-210, рис. 56; RU 2405614 C1. B01D 24/46 2006.01, 10.12.2010; RU 2622923 С2. B01D 24/46 2006.01, 21.06.2017), а промывку мелкозернистой загрузки вести неочищенной водой, улучшает состав фильтрата по микронутриентам) путем фильтрования водоочистным фильтром со структурированной загрузкой с учетом изменения эквивалентного диаметра зерен ввиду измельчаемости и истираемости, далее измельчения, зерен турбулентными водными потоками промывки/структурирования суммарно до 4,5% (ГОСТ Р 51641-2000. Материалы фильтрующие зернистые, табл.1 и п. 7.6), обычно принимаемых в качестве годовой нормы (заявка RU 2014118201 A. B01D 39/00 2006.01. Дата публикации: 27.04.2015. Бюл. №12).
Технический недостаток этого способа состоит в необходимости периодически, через заданное число промывок/структурирования, экспериментально определять значения эквивалентного диаметра зерен для корректировки продолжительности структурирования загрузки, на что требуются затраты труда, средств и времени, связанные с отбором проб загрузки с различных глубин, гранулометрическими анализами и расчетами с остановкой фильтра на длительное время перед промывкой. Кроме того, этот способ обременен необходимостью корректировки значений скорости восходящего потока воды для промывки, также зависящей от эквивалентного диаметра зерен, но не выраженной в способе.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и решаемой задаче является (прототип) способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды коагуляцией, в частности сульфатом алюминия, и скорыми фильтрами с зернистой загрузкой и регулированием фильтрования, (RU 2622923 С2, B01D 24/46 2006.01, 21.06.2017; операции после «, фильтрования,» в прототипе не описаны как само собой разумеющиеся в нем при осуществлении способа).
Технический недостаток прототипа состоит в необходимости периодически, через заданное число промывок/структурирования, экспериментально определять значения эквивалентного диаметра зерен загрузки для корректировки промывки/структурирования, на что требуются отборы проб загрузки с различных глубин, гранулометрические анализы и расчеты с остановкой фильтра на длительное время перед промывкой; значительных затрат требует досыпка загрузки до первоначальной высоты слоя; для перехода в безреагентный режим требуется замена крупнозернистой загрузки на мелкозернистую, что также трудоемко, материально и энергетически затратно.
Техническая задача: ввиду измельчения зерен турбулентными водными потоками промывки/структурирования необходимо для облегчения интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием глобально укоренившегося MOB: снизить затраты труда, средств и времени путем исключения периодического (МДК 3-02.2001. Правила технической эксплуатации систем и сооружений коммунального водоснабжения и канализации, п. 2.8.47.) экспериментального выявления истинных значений эквивалентного диаметра зерен загрузки, влияющих на промывку/структурирование, и исключения остановок фильтра перед промывкой загрузки; сократить число досыпок загрузки и снизить затраты труда, материалов и энергии на замену крупнозернистой загрузки выгодной мелкозернистой как обеспечивающей реагентный и безреагентный режимы дельта-фильтрования в зависимости от цветности исходной воды и промывку загрузки неочищенной водой.
Техническая задача решена способом интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды коагуляцией, в частности сульфатом алюминия, и скорыми фильтрами с зернистой загрузкой и регулированием фильтрования, включающем операции промывки загрузки восходящим и структурирования ее нисходящим потоками воды, фильтрования, повторения этих операций и назначения интервала корректируемых промывок/структурирования загрузки, измерения высоты ее слоя, вычисления и задания в последующем интервале скорости потока при промывках загрузки и продолжительности ее структурирования в зависимости от эквивалентного диаметра зерен, скорость потока воды при промывках загрузки для последующего интервала между корректируемыми промывками вычисляют по формуле
где
g - ускорение свободного падения тела, м/с2;
А - эмпирический параметр псевдоожиженной загрузки;
ρп - плотность зерен, г/см3;
dэкв - начальный эквивалентный диаметр зерен, см;
h' - начальная высота слоя загрузки, м;
h - высота слоя загрузки перед корректируемой промывкой, м;
е - расширение загрузки с dэкв при промывке;
η - коэф. динамической вязкости воды, зависит от температуры, Па⋅с,
задают в последующем интервале одно и то же значение v для каждой промывки,
после каждой промывки в последующем интервале загрузку структурируют в течение одного и того же оптимального времени
и фильтруют воду со скоростью фильтрования υ,
повторяют по интервалам эти операции, в чередовании с фильтрованием со скоростью υ, до измельчения зерен по значение
что отвечает dэквh/h'≈0,06÷0,03 см в исследованном диапазоне υ≈3,5÷8 м/ч и предельным потерям напора на загрузке hпp≈1÷8 м,
в случае получения из загрузки со значением dэквh/h' согласно (3) фильтрата нормативного качества по показателю цветности воды без применения коагулянта, ведут фильтрование в последующих интервалах в безреагентном режиме дельта-фильтрования до измельчения зерен по значение
но не менее dэквh/h'≈0,015 см в исследованном диапазоне υ≈2÷8 м/ч с ограничением по hпp≈8 м, и с промывкой загрузки неочищенной водой,
когда значение величины h станет настолько малым, что не обеспечивается надлежащее качество фильтрата в течение требуемой продолжительности периода фильтрования, то загрузку досыпают фракцией dэквh/h'≈0,06÷0,03 см до эффективной по качеству фильтрата высоты слоя, экспериментально определяют значения величин для формулы (1), и продолжают осуществление способа в порядке всех операций изобретения в безреагентном режиме и с промывкой загрузки неочищенной водой или в реагентном режиме, если не позволяет цветность исходной воды.
Необходимые пояснения к формулам (1), (2), (3) и (4) изобретения.
Формула (1) получена на основе формулы Д.М. Минца и С.А. Шуберта (Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. М. Изд-во МГУ. 1996, с. 266, формула 12.66)
с введением, применительно к так называемой промежуточной раскладке зерен в осажденной загрузке (Ю.А. Ищенко. Явление и технология дельта-фильтрования природных и сточных вод / Изд-во Волгоградской гос. с.-х. акад. Волгоград. 1997, с. 15-17, с. 91, признак справедливости промежуточной раскладки зерен выявлен на с. 73-77), коэффициента прямой пропорциональности h/h' к dэкв, который исключает необходимость периодического экспериментального определения значений dэкв, и коэффициента обратной пропорциональности h'/h к е, обеспечивающий закономерное увеличение значений eh'/h на фильтре при уменьшении dэквh/h' (как в СП 31.13330.2012, табл.15) от промывки к промывке загрузки, и принятием n0=0,37 - минимальная пористость загрузки для окатанных зерен, к шаровой форме которых стремятся зерна при истирании, с небольшим запасом для v (чем меньше n0, тем меньше v и t согласно формулам (5) и (2), тем крупнее будут входные поры загрузки);
α=1,2 - коэф. формы окатанных зерен, близкой к шаровой, к которой зерна стремятся при истирании, с небольшим запасом для v (чем меньше v, тем меньше t, тем крупнее будут входные поры загрузки).
Формула (2) получена из формулы (1) изобретения RU 2622923 С2. B01D 24/46 2006.01, 21.06.2017 следующим образом:
t=24,8kev, с,
где
k=h/h1 - коэф. пропорциональности;
h1=1 м - базовая высота слоя загрузки при разработке способа, м;
е - расширение загрузки в долях исходной высоты слоя, которое привязывается, как и в формуле (1) изобретения, к высоте слоя загрузки перед промывкой h путем введения коэффициента h'/h. В результате подстановок и сокращения величин получается
t=24,8kev=24,8(h/h1)e(h'/h)v=24,8e(h'/h1)v=24,8e(h'/1)v=24,8eh'v, т.е. формула (2) изобретения. Здесь v следует понимать как добавочную скорость к превалирующей скорости гравитационного осаждения зерен. Формула (2) является эмпирической и соответствует физической формуле неравномерного движения тела t=v/a, секунд, с подобранным для нее на основе гидравлических опытов коэффициентом 24,8, где a=1/(24,8eh'/h1), см/с2 - среднее ускорение осаждения зерен в общем интервале времени t. Для доказательства корректности размерностей левой и правой частей формулы (2), секунды, следует ввести в ее правую часть коэффициент 1000/(1,02g)=1 с2/см, где ускорение g свойственно рассматриваемому физическому явлению, протекающему в условиях силы тяжести Земли, которая действует на взвешенные в воде зерна псевдоожиженной загрузки, и принято 981 см/с2.
Тогда, (2) получает наглядный для размерностного анализа вид t=v/a=v/[1/24,8e(h'/h1)]={v/[1/(24,8eh'/h1)]}[1000/(1,02g)], c; |см/с|*|с2/см|=|с|.
Формулы (3) и (4) сформированы по экспериментальным данным автора изобретения программой «Регрессия для 16 видов парных зависимостей y=f(x)» (В.П. Дьяконов. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. М. Наука. 1989, с. 228-231).
Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием MOB осуществляют в такой последовательности. Промывают загрузку со скоростью v и структурируют ее за оптимальное время t согласно формулам (1), (2) или (3) из RU 2622923 (С2. B01D 24/46 2006.01, 21.06.2017), ведут фильтрование со скоростью υ и продолжительностью, ограничиваемой предельными потерями напора hпp на загрузке, например, ~3÷3,5 м для открытых и ~6÷8 м для напорных фильтров - СП 31.13330.2012, п. 9.83, или недопустимым ухудшением качества фильтрата. Повторяют эти операции в прежних режимах и назначают интервал корректируемых промывок загрузки в соответствии с «МДК 3-02.2001. Правила технической эксплуатации систем и сооружений коммунального водоснабжения и канализации, п. 2.8.47», например, 6 месяцев. Измеряют высоту слоя загрузки h перед корректируемой промывкой (способ можно осуществлять с любого момента после начала эксплуатации загрузки). По формулам (1) и (2) вычисляют и задают в последующем интервале на фильтре в зависимости от эквивалентного диаметра зерен dэквh/h', причем с учетом реального η для данной температуры воды, скорость восходящего потока воды v при промывках и продолжительность ее структурирования t. Осуществляют фильтрование воды со скоростью фильтрования υ и в течение времени, ограничиваемых предельными потерями напора hпр на загрузке или недопустимым ухудшением качества фильтрата. Повторяют по интервалам эти операции, в чередовании с фильтрованием со скоростью υ, до измельчения зерен по значение согласно (3). В случае получения из загрузки со значением dэквh/h' согласно (3) фильтрата нормативного качества по показателю цветности воды без применения коагулянта, ведут фильтрование в последующих интервалах в безреагентном режиме до измельчения зерен по значение согласно (4) и с промывкой загрузки неочищенной водой, завершая его при dэквh/h'≈0,015÷0,03 см в диапазоне υ≈2÷8 м/ч с ограничением hпp=8 м. Когда значение величины h станет настолько малым, что не обеспечивается надлежащее качество фильтрата в течение требуемой продолжительности периода фильтрования, то загрузку досыпают фракцией dэквh/h'≈0,06÷0,03 см до эффективной по качеству фильтрата высоты слоя, например, 1÷1,5 м, экспериментально определяют значения величин для формулы (1), и продолжают осуществление способа в порядке всех операций изобретения в безреагентном режиме с промывкой загрузки неочищенной водой или в реагентном режиме, если не позволяет цветность исходной воды.
Примеры расчетов (в записи численных значений величин и знаков математических операций применительно к поисковому окну Yandex и т.п.) начальных, промежуточных и конечных значений v и t для загрузки из песка со сроком службы, условно, 120 месяцев до уменьшения dэквh/h' с 0.1 см по 0.055 см (4.5% в год, 45% за 120 мес.):
в начале осуществления способа при А=0.184; ρп=2.62 г/см3; h=1.5 м; h'=1.5 м; dэквh/h'=0.1*1.5/1.5=0.1 см; eh'/h=0.3*1.5/1.5=0.3:
v=(9.81/(0.184*6^1.7))^0.77*(2.62-1)^0.77*0.1^1.31*(0.3+0.37)^2.31/(0.99*0.00115^0.54*(0.3+1)^1.77)=1.41 см/с (интенсивность промывки 14,1 л/с м2, что соответствует нормативу для dэкв=0,1 см по СП 31.13330.2012, табл.15);
t=24.8*0.3*1.5*1.41=15.7 с;
в промежуточный момент времени осуществления способа (перед 15-м интервалом продолжительностью каждый 6 мес.) при А=0.184; ρп=2.62 г/см3; h=1 м; h'=1.5 м; dэквh/h'=0.1*1/1.5=0.067 см; eh'/h=0.3*1.5/1=0.45:
v=(9.81/(0.184*6^1.7))^0.77*(2.62-1)^0.77*(0.1*1/1.5)^1.31*(0.3*1.5/1+0.37)^2.31/(0.99*0.00115^0.54*(0.3*1.5/1+1)^1.77)=1.09 см/с (интенсивность промывки 10,9 л/с м2);
t=24.8*0.3*1.5*1.09=12.2 с;
в конце осуществления способа (перед 20-м интервалом продолжительностью каждый 6 мес.) при А=0.184; ρп=2.62 г/см3; h=0.82 м; h'=1.5 м; dэквh/h'=0.1*0.82/1.5=0.055 см; eh'/h=0.3*1.5/0.82=0.55:
v=(9.81/(0.184*6^1.7))^0.77*(2.62-1)^0.77*(0.1*0.82/1.5)^1.31*(0.3*1.5/0.82+0.37)^2.31/(0.99*0.00115^0.54*(0.3*1.5/0.82+1)^1.77)=0.98 см/с (интенсивность промывки 9,8 л/с м2);
t=24.8*0.3*1.5*0.98=10.9 с;
в безреагентном режиме при А=0.184; ρп=2.62 г/см3; h=0.48 м; h'=1.5 м; dэквh/h'=0.1*0.48/1.5=0.032 см; eh'/h=0.3*1.5/0.48=0.94:
v=(9.81/(0.184*6^1.7))^0.77*(2.62-1)^0.77*(0.1*0.48/1.5)^1.31*(0.94+0.37)^2.31/(0.99*0.00115^0.54*(0.94+1)^1.77)=0.74 см/с (интенсивность промывки 7.4 л/с м2);
t=24.8*0.3*1.5*0.74=8.25 с;
если для данного dэквh/h'=0.032 см слой загрузки сделать (досыпать) 1 м и принять eh'/h=0.6, то
v=(9.81/(0.184*6^1.7))^0.77*(2.62-1)^0.77*(0.032)^1.31*(0.6+0.37)^2.31/(0.99*0.00115^0.54*(0.6+1)^1.77)=0.52 см/с (интенсивность промывки 5.2 л/с м2);
t=24.8*0.3*1.5*0.52=5.8 с.
Вычисленные значения v=1,41÷0,52 см/с не позволяют восходящему промывному потоку воды в указанных широких практических условиях выносить из псевдоожиженной загрузки измельченные зерна диаметром 0,015 см, принятого к формуле (4) в качестве минимально допустимого dэквh/h' для мелкозернистой загрузки, имеющего гидравлическую крупность 1,56 см/с (А.М. Курганов, Н.Ф. Федоров. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения. Справочник. JI. Стройиздат. Ленингр. отд-ние. 1986, с. 180). Измельченные турбулентными водными потоками промывки/структурирования зерна диаметром 0,015 см и выше будут оставаться в загрузке, что и требуется для постепенного формирования из крупнозернистой загрузки мелкозернистой до dэквh/h'≈0,015÷0,03 см в исследованном диапазоне υ≈2÷8 м/ч и до hпp≈8 м.
Во всех этих примерах вычисленные значения eh'/h отвечают экстраполированным значениям из СП 31.13330.2012, табл. 15. Контрольная проверка формулы (1) изобретения по данным этой таблицы показывает их соответствие по значениям расширения и интенсивности промывки.
Таким образом, поставленная техническая залача решена: для облегчения интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием глобально укоренившегося MOB снижены затраты труда, средств и времени путем исключения в течение нормативного срока службы периодических отборов проб загрузки с различных глубин, гранулометрических анализов и расчетов, остановок фильтра на длительное время перед промывками благодаря введению в формулу (1) через исходную формулу (5) коэффициента h/h' при dэкв и коэффициента h'/h при е (согласно отмеченной выше, выявленной автором изобретения, так называемой промежуточной раскладке зерен в осажденной в воде загрузке) и обоснованным принятием постоянными n0=0,37 и α=1,2; кроме того, исключена досыпка загрузки в течение ее нормативного срока службы, и она нужна разово, с экспериментальным определением значений величин для формулы (1), только для мелкозернистой загрузки до эффективной по качеству фильтрата высоты слоя в безреагентном режиме с промывкой загрузки неочищенной водой или в реагентном режиме, если не позволяет цветность исходной воды.
Claims (22)
- Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды коагуляцией, в частности сульфатом алюминия, и скорыми фильтрами с зернистой загрузкой и регулированием фильтрования, включающий операции промывки загрузки восходящим и структурирования ее нисходящим потоками воды, фильтрования, повторения этих операций и назначения интервала корректируемых промывок/структурирования загрузки, измерения высоты ее слоя, вычисления и задания в последующем интервале скорости потока при промывках загрузки и продолжительности ее структурирования в зависимости от эквивалентного диаметра зерен, отличающийся тем, что скорость потока воды при промывках загрузки для последующего интервала между корректируемыми промывками вычисляют по формуле
-
- где
- g - ускорение свободного падения тела, м/с2;
- А - эмпирический параметр псевдоожиженной загрузки;
- ρп - плотность зерен, г/см3;
- dэкв - начальный эквивалентный диаметр зерен, см;
- h' - начальная высота слоя загрузки, м;
- h - высота слоя загрузки перед корректируемой промывкой, м;
- е - расширение загрузки с dэкв при промывке;
- η - коэф. динамической вязкости воды, зависит от температуры, Па⋅с,
- задают в последующем интервале одно и то же значение v для каждой промывки,
- после каждой промывки в последующем интервале загрузку структурируют в течение одного и того же оптимального времени
-
- и фильтруют воду со скоростью фильтрования υ,
- повторяют по интервалам эти операции, в чередовании с фильтрованием со скоростью υ, до измельчения зерен по значение
-
- что отвечает dэквh/h'≈0,06÷0,03 см в исследованном диапазоне υ≈3,5÷8 м/ч и предельным потерям напора на загрузке hпp≈1÷8 м,
- в случае получения из загрузки со значением dэквh/h' согласно (3) фильтрата нормативного качества по показателю цветности воды без применения коагулянта, ведут фильтрование в последующих интервалах в безреагентном режиме дельта-фильтрования до измельчения зерен по значение
-
- но не менее dэквh/h'≈0,015 см в исследованном диапазоне υ≈2÷8 м/ч с ограничением по hпp≈8 м, и с промывкой загрузки неочищенной водой,
- когда значение величины h станет настолько малым, что не обеспечивается надлежащее качество фильтрата в течение требуемой продолжительности периода фильтрования, то загрузку досыпают фракцией dэквh/h'≈0,06÷0,03 см до эффективной по качеству фильтрата высоты слоя, экспериментально определяют значения величин для формулы (1) и продолжают осуществление способа в порядке всех операций изобретения в безреагентном режиме и с промывкой загрузки неочищенной водой или в реагентном режиме, если не позволяет цветность исходной воды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136666A RU2668900C1 (ru) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017136666A RU2668900C1 (ru) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2668900C1 true RU2668900C1 (ru) | 2018-10-04 |
Family
ID=63798462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017136666A RU2668900C1 (ru) | 2017-10-17 | 2017-10-17 | Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2668900C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749272C2 (ru) * | 2020-02-18 | 2021-06-07 | Юрий Алексеевич Ищенко | Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием технологий водоподготовки |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2680701A1 (fr) * | 1991-08-28 | 1993-03-05 | Duveau Jean | Procede et dispositif pour la filtration d'un liquide contenant des particules en suspension. |
| RU2405614C1 (ru) * | 2009-04-20 | 2010-12-10 | Гульнара Ильдаровна Давлетшина | Фильтр с автоматической структуризацией зернистой загрузки для жидкостей |
| RU2568720C2 (ru) * | 2014-04-18 | 2015-11-20 | Александр Александрович Ищенко | Водоочистная станция на базе технологии дельта-фильтрования |
| RU2622923C2 (ru) * | 2016-08-29 | 2017-06-21 | Юрий Алексеевич Ищенко | Способ структурирования зернистой загрузки водоочистного фильтра |
-
2017
- 2017-10-17 RU RU2017136666A patent/RU2668900C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2680701A1 (fr) * | 1991-08-28 | 1993-03-05 | Duveau Jean | Procede et dispositif pour la filtration d'un liquide contenant des particules en suspension. |
| RU2405614C1 (ru) * | 2009-04-20 | 2010-12-10 | Гульнара Ильдаровна Давлетшина | Фильтр с автоматической структуризацией зернистой загрузки для жидкостей |
| RU2568720C2 (ru) * | 2014-04-18 | 2015-11-20 | Александр Александрович Ищенко | Водоочистная станция на базе технологии дельта-фильтрования |
| RU2622923C2 (ru) * | 2016-08-29 | 2017-06-21 | Юрий Алексеевич Ищенко | Способ структурирования зернистой загрузки водоочистного фильтра |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФРОГ Б.Н. и др. Водоподготовка, Учебное пособие для вузов, Москва, Издательство МГУ, 1996, с.264-268. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749272C2 (ru) * | 2020-02-18 | 2021-06-07 | Юрий Алексеевич Ищенко | Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием технологий водоподготовки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Buxbaum et al. | F-actin and microtubule suspensions as indeterminate fluids | |
| von Sperling et al. | First-order COD decay coefficients associated with different hydraulic models applied to planted and unplanted horizontal subsurface-flow constructed wetlands | |
| Katz et al. | Fouling formation and chemical control in drip irrigation systems using treated wastewater | |
| RU2668900C1 (ru) | Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды | |
| Sarkar et al. | Effect of geometric and process variables on the performance of inclined plate settlers in treating aquacultural waste | |
| Absalon et al. | Multi-faceted environmental analysis to improve the quality of anthropogenic water reservoirs (Paprocany reservoir case study) | |
| Welz et al. | The influence of grain physicochemistry and biomass on hydraulic conductivity in sand-filled treatment wetlands | |
| Gogina et al. | The single-sludge denitri-nitrification system in reconstruction of wastewater treatment plants in the Russian Federation | |
| Chau | A three-dimensional eutrophication modeling in Tolo Harbour | |
| Mohamed et al. | Effects of wastewater pre-treatment on clogging of an intermittent sand filter | |
| Yu et al. | Spatial variation of phosphorous retention capacity in subsurface flow constructed wetlands: effect of wetland type and inflow loading | |
| Xu et al. | Hydrological management for improving nutrient assimilative capacity in plant-dominated wetlands: A modelling approach | |
| Boulion | Phosphorus budget of Lake Baikal and the Angara Cascade water reservoirs: modeling, reconstruction, and prognosis | |
| Sierikova et al. | Axial deformations determination of storage tanks for liquid substances | |
| Derco et al. | Recarbonization of drinking water in fluidized-bed reactor | |
| Poliakov et al. | Technological modeling of physicochemical removal of iron from deep groundwater | |
| KANSON et al. | A mass-balance model for phosphorus in lakes accounting for biouptake and retention in biota | |
| Yang et al. | Simulation of the fate of faecal bacteria in estuarine and coastal waters based on a fractionated sediment transport model | |
| Patil et al. | Determination of Wall-Decay Coefficient (Kw) for Water Distribution System of Dhule City using EPANET | |
| Hansen et al. | Uptake of dissolved nickel by Elodea canadensis and epiphytes influenced by fluid flow conditions | |
| Torretta et al. | Consumption of free chlorine in an aqueduct scheme with low protection: case study of the New Aqueduct Simbrivio-Castelli (NASC), Italy | |
| Galanopoulos et al. | Dynamic model extension for the design of full-scale artificial free superficial flow wetland systems | |
| Di Maggio et al. | Water resources management with dynamic optimization strategies and integrated models of lakes and artificial wetlands | |
| Pennock et al. | Simple Model for Coupled Hydraulic Flocculation-Sedimentation Performance | |
| Stamou et al. | Water quality of the Belilom River |