RU37088U1 - Установка для технологического моделирования процесса очистки воды (варианты) - Google Patents

Description

Установка для технологического моделирования процесса очистки воды (варианты)

Установка относится к области обработки воды, а более конкретно - к области создания модельной установки для проведения предварительных технологических испытаний при выборе способа очистки подземной воды от железа, а также воды, содержащей другие загрязнения (в том числе и органические вещества), и может быть применена для исследования процессов очистки и других жидкостей.

Известен лабораторный фильтр (Кульский Л. А., Строкач П. П. Технология очистки природных вод. Киев: Вища школа. 1981. С. 211-212), выполненный из стеклянной трубки диаметром 50 мм, заполненный на высоту 1000 мм слоем кварцевого песка с размером зерен 0,8-1,8 мм. На высоте 40 см над верхом фильтра закреплен резиновый шланг, по которому подают воду со скоростью фильтрования 6-8 м/ч в течение 10 суток, сбрасывая фильтрат в канализацию. Пробы фильтрата отбирают для анализа на содержание железа (II) и железа (III), кальция, определяют рН. Однако область применения такого фильтра ограничена, он может быть использован для пробного обезжелезивания воды только с малым содержанием железа.

Известно также устройство для пробного обезжелезивания воды (Кульский Л. А., Строкач П. П. Технология очистки природных вод. Киев: Вища школа. 1981. С. 211-212), содержащее лабораторный аэрационный прибор и фильтр, описанный выше. Аэрационный прибор для пробного обезжелезивания воды представляет собой два мерных или луженных стальных сосуда с дырчатыми днищами и приемный стеклянный сосуд емкостью 6 дм. Аэрируемую воду наливают в верхний сосуд диаметром 100 мм с отверстиями в днище. Вода проходит через отверстия и стекает каплями в нижний разбрызгивающий сосуд диаметром 150 мм, а затем в сборный стеклянный сосуд. В стеклянном сосуде вода находится 45 мин. Затем осуществляют фильтрование со скоростью 5 м/ч на лабораторном фильтре.

К недостаткам этой установки следует отнести невозможность ее использования при работе с водой, загрязненной органическими веществами, железо-марганцевыми комплексными соединениями.

МПК7С02Р1/72

гического моделирования и расчет скорых фильтров и контактных осветлителей.- Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1982, № 11. с. 109-116), состоящая из трех фильтровальных колонок, выполненных из оргстекла, сечением 10 10 см , высотой 100 см, соединенных последовательно друг с другом. Каждая колонка загружается однородной загрузкой диаметром 1; 1,3; 1,5 мм, высота слоя загрузки составляет 600 мм. Каждая колонка оборудована пробоотборниками, штуцерами для пьезометров, патрубками для подачи промывной воды и для ее отвода. Исходная вода из производственных (или модельных) отстойников или осветлителей со взвешенным осадком по трубе подается в сосуд постоянного напора, оборудованный переливным водосливом, а для подачи воды используется протарированный насадок. Вода фильтруется в направлении сверху вниз, проходит последовательно три колонки и отводится по трубе. Скорость фильтрования при проведении опыта постоянна. В процессе опыта проводится непрерывный отбор проб из пробоотборников через каждые 30 мин и запись потерь напора по пьезометрам. Окончание фильтроцикла определяется по содержанию твердого компонента в фильтрате на выходе из последней колонки (1,5 мг/л).

С помошью данной установки, состоящей из трех последовательно соединенных фильтровальных колонок, путем проведения единого эксперимента - серии опытных фильтроциклов - можно получить решение полного комплекса задач, возникающих при разработке, проектировании и эксплуатации процессов обезжелезивания, в том числе: определить принципиальную возможность и эффективность принятого метода обезжелезивания; определить оптимальную скорость фильтрования и режим аэрации; установить, как работает фильтрующая загрузка по слоям (по направлению фильтруемого потока) и грязеемкость каждого слоя; определить влияние параметров процесса на режим фильтрования; установить эффективность работы фильтрующего материала; получить влияние изменений условий процесса на стабильность режима работы фильтров; провести испытание процесса в различных эксплуатационных условиях; прогнозировать эксплуатационный режим и т. д.

Хотя установка по технической сути близка к полезной модели, однако, она не решает задачи определения оптимального режима окисления растворенных примесей в случае загрязнения воды железом и марганцем в присутствии органических веществ.

Задача полезной модели - создать установку для проведения технологического моделирования процесса очистки воды, содержащей различные загрязнения, в том числе растворенные примеси железа и марганца в присутствии органических веществ, а также учитывающую изменение состава загрязнений в воде в течение времени.

Задача решается с помощью заявляемой установки. По аналогии с прототипом установка содержит трубопровод для подачи исходной воды, узел фильтрации из последовательно соединенных между собой фильтровальных колонок, каждая из которых снабжена пробоотборниками, пьезометрами и трубопроводами для подвода промывной воды и для ее отвода.

Но в отличие от этой известной установки заявляемая в качестве полезной модели установка дополнительно содержит: по первому варианту последовательно соединенные узел аэрации и камеру-реактор для формирования осадка с трубопроводом для удаления осадка, при этом камера-реактор соединена последовательно с первой фильтровальной колонкой, а узел аэрации выполнен в виде соединенных в циркуляционный контур камеры аэрации с трубопроводом для подачи воздуха или озона, эжектора-смесителя и насоса, причем трубопровод для подачи исходной воды соединен с камерой аэрации, а внутри камеры аэрации размещен рассеиватель в виде воронки, который связан с эжекторомсмесителем, кроме этого, камера аэрации и камера-реактор выполнены с возможностью удаления непрореагировавщего воздуха или озона.

А по второму варианту исполнения установка отличается от прототипа тем, что она дополнительно содержит последовательно соединенные узел аэрации и камеру-реактор для формирования осадка с трубопроводом для удаления осадка, которая соединена также последовательно с первой фильтровальной колонкой узла фильтрации, а узел аэрации выполнен в виде соединенных между собой в циркуляционный контур двух стеклянных трубок, заполненных стеклянными кольцами Ращига, при этом первая трубка соединена с трубопроводом подачи воздуха или озона и с трубопроводом для подачи исходной воды, а

вторая - с камерой-реактором, которая выполнена с возможностью удаления непрореагировавщего воздуха или озона.

Отличием от прототипа в обоих вариантах исполнения является также то, что днище камеры-аэратора выполнено конусообразным.

Таким образом, отличиями от прототипа являются:

-установка дополнительно содержит последовательно соединенные узел аэрации и камеру-реактор для формирования осадка с трубопроводом для удаления осадка, при этом камера-реактор соединена последовательно с первой фильтровальной колонкой;

-днище камеры-реактора выполнено конусообразным;

- в установке по первому варианту исполнения трубопровод для подачи исходной воды соединен с камерой аэрации, а внутри камеры аэрации размещен рассеиватель в виде воронки, который связан с эжектором-смесителем; камера аэрации и камера-реактор выполнены с возможностью удаления непрореагировавшего воздуха или озона;

по второму варианту исполнения узел аэрации выполнен в виде соединенных между собой в циркуляционный контур двух стеклянных трубок, заполненных стеклянными кольцами Рашига;

в установке по второму варианту исполнения первая стеклянная трубка соединена с трубопроводом подачи воздуха или озона и с трубопроводом для подачи исходной воды, а вторая - с камерой-реактором для формирования осадка. Отличия от прототипа подтверждают новизну полезной модели. Задача решена благодаря тому, что входящий в установку дополнительно узел аэрации позволяет определить оптимальный режим окисления растворенных примесей в случае загрязнения воды железом и марганцем в присутствии органических веществ, а камера-реактор служит для формирования осадка, его осаждения и удаления. Установка учитывает все свойства воды, в том числе изменение состава загрязнений в течение времени, и, поэтому может быть применена для исследования процессов очистки воды, содержащей различные загрязнения, в том числе и органические вещества.

И в первом и во втором варианте узел аэрации выполняет одну и ту же функцию, несмотря на разное конструктивное исполнение. А в целом, установка и по первому и по второму варианту рещает одну и ту же поставленную задачу, что соответствует требованию единства полезной модели.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг, 1 изображена блоксхема установки для технологического моделирования процесса очистки воды, на фиг. 2 представлена схема модельной установки для технологического моделирования процесса очистки воды по первому варианту, на фиг. 3 - по второму варианту.

Установка для технологического моделирования процесса очистки воды содержит узел аэрации 1, камеру-реактор для формирования осадка 2 и узел фильтрации 3 (фиг. 1).

По первому варианту исполнения (фиг. 2) установка включает в себя подводящий трубопровод исходной воды 4, узел аэрации, включающий камеру аэрации 5, содержащую рассеиватель в виде воронки 6 и трубопровод для отвода непрореагировавщего воздуха или озона 7, соединенные в циркуляционный контур с камерой аэрации 5 насос 8 и эжектор-смеситель (воды с воздухом или озоном) 9. Установка содержит также камеру-реактор для формирования осадка 2, оборудованную переливным трубопроводом 10, последовательно соединенные фильтровальные колонки 11, 12, 13, заполненные фильтрующим материалом 14, уложенным на поддерживающий слой 15, пробоотборникками 16, 17, 18, щит с пьезометрами 19, трубопроводы для подачи и отвода промывной воды 20 и 21, соответственно, и трубопровод для отвода фильтрата 22.

На фиг. 3 представлена схема модельной установки для технологического моделирования процесса фильтрования по второму варианту, которая включает в себя подводящий трубопровод исходной воды 4, узел аэрации в виде соединенных в циркуляционный контур двух стеклянных трубок 23, 24, трубопровод для подачи воздуха или озона 25, камеру-реактор для формирования осадка 2 с трубопроводом для отвода непрореагировавщего воздуха или озона 26, последовательно соединенные фильтровальные колонки 11, 12, 13, заполненные фильтрующим материалом 14, уложенным на поддерживающий слой 15, пробоотборники 16, 17, 18, щит с пьезометрами 19, трубопроводы для подачи и отвода промывной воды 20 и 21, соответственно, и трубопровод для отвода фильтрата 22.

Установка по первому варианту работает следующим образом.

Исходная вода по подводящему трубопроводу 4 поступает в камеру аэрации 5 и по циркуляционному контуру насосом 8 через эжектор-смеситель 9 и рассеиватель в виде воронки 6 подается обратно в камеру аэрации 5, обеспечивающим такое время контакта воды с кислородом, которого достаточно для инициирования процессов окисления и гидролиза соединений двухвалентного железа с образованием осадка гидроксида. Через камеру аэрации вода циркулирует 5-20 мин. и насыщенная воздухом (или озоном) поступает в камеру-реактор для формирования осадка 2. Далее, аэрированная вода поступает в последовательно соединенные фильтровальные колонки 11, 12, 13, загруженные фильтрующим материалом 14, и отводится по трубопроводу для отвода фильтрата 22. В процессе работы через определенные интервалы времени проводится непрерывный отбор проб из пробоотборников 16, 17, 18. Потери напора определяются по пьезометрам. После окончания фильтроцикла каждая колонка промывается отдельно. Промывка фильтров осуществляется с помощью трубопроводов для подачи и отвода промывной воды 20 и 21, соответственно.

Скорость фильтрования при проведении опыта постоянна. При обезжелезивании воды рекомендуется скорость фильтрования 5-10 м/ч.

Установка по второму варианту работает следующим образом.

Исходная вода по подводящему трубопроводу 4 поступает в первую стеклянную трубку 23, к днищу которой присоединен трубопровод для подачи воздуха или озона 25, далее вода поступает во вторую стеклянную трубку 24, откуда часть воды отправляется в камеру-реактор для формирования осадка 2, а другая часть подается обратно в первую

стеклянную трубку 23, далее по циркуляционному контуру. Из камеры-реактора для формирования осадка 2 аэрированная вода поступает в последовательно соединенные фильтровальные колонки 11, 12, 13, загруженные фильтрующим материалом 14 и отводится по трубопроводу для отвода фильтрата 22. В процессе работы через определенные интервалы времени проводится непрерывный отбор проб из пробоотборников 16, 17, 18. Потери напора определяются по пьезометрам. Промывка фильтров осуществляется с помощью трубопроводов для подачи и отвода промывной воды 20 и 21, соответственно.

Входящие в установку устройства позволяют осуществить все операции, необходимые для проведения технологического моделирования процесса очистки воды, загрязненной железо-марганцевыми комплексными соединениями в присутствии органических веществ, и, обеспечивающие такое время контакта воды с кислородом, которого достаточно для инициирования процессов окисления и гидролиза соединений двухвалентного железа с образованием осадка гидроксида.

Результаты технологических испытаний при различных условиях обработки показаны в таблице 1.

Таблица 1

Как видно из таблицы, показатели состава и свойств воды, обработанной на заявляемой установке выше, чем на известной установке, а, следовательно, она более приемлема для проектно-изыскательских работ, для выработки рекомендаций но оптимизации существующей технологической схемы, если она перестала удовлетворять требованиям по очистке воды до нормативного качества.

Claims (4)

1. Установка для технологического моделирования процесса очистки воды, содержащая трубопровод для подачи исходном воды, узел фильтрации из последовательно соединенных между собой фильтровальных колонок, каждая из которых снабжена пробоотборниками и пьезометрами и трубопроводами для подвода промывной воды и для ее отвода, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит последовательно соединенные узел аэрации и камеру-реактор для формирования осадка с трубопроводом для удаления осадка, при этом камера-реактор соединена последовательно с первой фильтровальной колонкой, а узел аэрации выполнен в виде соединенных в циркуляционный контур камеры аэрации с трубопроводом для подачи воздуха или озона, эжектора-смесителя и насоса, причем трубопровод для подачи исходной воды соединен с камерой аэрации, а внутри камеры аэрации размещен рассеиватель в виде воронки, который связан с эжектором-смесителем, кроме этого, камера аэрации и камера-реактор выполнены с возможностью удаления непрореагировавшего воздуха или озона.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что днище камеры-реактора выполнено конусообразным.

3. Установка для технологического моделирования процесса очистки воды, содержащая трубопровод для подачи исходной воды, узел фильтрации из последовательно соединенных между собой фильтровальных колонок, каждая из которых снабжена пробоотборниками, пьезометрами и трубопроводами для подвода промывной воды и для ее отвода, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит последовательно соединенные узел аэрации и камеру-реактор для формирования осадка с трубопроводом для удаления осадка, которая соединена также последовательно с перовой фильтровальной колонкой узла фильтрации, а узел аэрации выполнен в виде соединенных между собой в циркуляционный контур двух стеклянных трубок, заполненных стеклянными кольцами Рашига, при этом первая трубка соединена с трубопроводом подачи воздуха или озона и с трубопроводом для подачи исходной воды, а вторая - с камерой-реактором, которая выполнена с возможностью удаления непрореагировавшего озона.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что днище камеры-реактора выполнено конусообразным.