Патент на изобретение №2220912

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ И РЕГЕНЕРАЦИИ ВОДЫ САНИТАРНЫХ СТОКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для очистки и регенерации воды санитарных стоков. Исходную воду фильтруют с частичным удалением загрязнений, отстаивают, осуществляют первичную седиментацию, поэтапную ступенчатую очистку воды и электрохимическую обработку воды. Электрохимическую обработку воды ведут путем воздействия на поток воды пульсирующим электрическим током в направлении, перпендикулярном направлению движения потока воды, который направляют параллельно поверхностям электродов, а переход потока воды через тело каждого электрода осуществляют в зонах с повышенной плотностью тока в начале и в конце цикла электрохимической обработки. На выходе из электрохимического реактора создают два независимых, не связанных между собой потока воды с различными показателями кислотности и щелочности, каждый из которых вводят во внутреннюю полость соответствующего эластичного фильтра, на выходе из которых потоки соединяют между собой и нейтрализуют. Окончательные параллельные или последовательные этапы очистки от сопутствующих загрязнений осуществляют сорбционными материалами. Устройство содержит соединенные между собой последовательно фильтрующее устройство, бассейн для сбора воды с входным спиральным фильтром, по меньшей мере, одну колонну седиментации, емкость с двумя спиральными фильтрами, модуль электрохимической обработки, два выхода которого введены во внутреннюю полость двух соответствующих эластичных фильтров, размещенных во входной нейтрализационной секции ванны седиментации. Технический эффект – эффективная комплексная очистка воды санитарных столов с возможностью ее повторного использования. 2 с. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Изобретения относятся к области экологии, в частности к системе водоочистки в различных сферах хозяйственной деятельности человека, а более конкретно к технологиям очистки и регенерации воды санитарных стоков без применения химических реагентов для корректировки кислотности и щелочности, а также обеззараживания воды, и может быть использовано в системах водоочистных сооружений различных населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

В настоящее время в области использования предполагаемых изобретений можно отметить следующую проблему: невозможность при относительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах получить соответствующе качество очистки, нейтрализации и регенерации воды санитарных стоков. Как правило, в санитарных стоках имеется большое количество взвешенных веществ и химических загрязнений, которые совместно с загрязнениями биологического происхождения требуют сложной системы многоступенчатой очистки.

Известен способ получения питьевой воды и очистки промышленных стоков и автоматизированная установка для его реализации. Сущность изобретения состоит в использовании двухстадийного режима электрохимической обработки исходной воды с последующим постадийным выделением осадка с подачей на первой стадии кислой реагентной смеси, а на второй – щелочной реагентной смеси, с широким информационным обеспечением контроля технологических процессов и применением автоматизированного микропроцессорного управления для обеспечения оптимальных условий работы установки в пускоостановочном и регламентном режиме (см. , патент Российской Федерации 2120412 С1, МПК 7 С 02 F 1/463, 20.10.1998).

Данный способ принят в качестве ближайшего аналога (прототипа) для заявляемого способа.

Данный способ чрезвычайно сложен и не позволяет обеспечить качественную и надежную работу.

Известно техническое решение по патенту США 2087157 от 13 июля 1937 года, под названием “ART OF WATER SOFTENING” класса 210-24, принятое в качестве ближайшего аналога для заявляемого устройства.

Известное техническое решение содержит систему колонн с рабочим материалом – гранулированным алюмосиликатом, помещенным в колонны в проницаемых матерчатых мешках.

Основными существенными признаками известного технического решения являются применение натуральных ионообменных материалов, размещение этих материалов в мешках и помещение мешков в колонны.

К числу недостатков известного технического решения следует отнести:
– недостаточную эффективность при использовании для работы с санитарными стоками;
– не решены вопросы утилизации капсул после использования.

Задачей, на решение которой направлены настоящие изобретения, является повышение эффективности комплексной очистки воды санитарных стоков путем создания новой технологии и устройства для ее осуществления, позволяющих регенерировать воду санитарных стоков и вторично или многократно ее использовать после регенерации за счет удаления из воды взвешенных веществ, органических и неорганических химических соединений и болезнетворных микроорганизмов.

Задача решается путем электрохимической обработки воды санитарных стоков концентрированным электрическим локальным импульсом и постадийного отделения фракций осадков загрязнений от воды.

Указанный результат достигается за счет того, что способ очистки и регенерации воды санитарных стоков включает осуществляемые по ходу технологического процесса фильтрование исходной воды с частичным удалением загрязнений, отстаивание воды в течение 12-20 мин с сопутствующим фильтрованием, первичную седиментацию, поэтапную ступенчатую очистку воды, электрохимическую обработку воды, ее последующее фильтрование с разделением фракций осадка эластичными фильтрами, повторную седиментацию, последующее отфильтровывание осадка загрязнений, а также окончательные параллельные или последовательные этапы очистки от сопутствующих загрязнений, при этом электрохимическую обработку воды ведут в модуле электрохимической обработки путем воздействия на поток воды пульсирующим электрическим током в направлении, перпендикулярном направлению движения потока воды, который направляют параллельно поверхностям электродов, а в начале и в конце цикла электрохимической обработки осуществляют переход потока воды через каждый из электродов в зонах с повышенной плотностью тока, причем на выходе из модуля электрохимической обработки создают два независимых, не связанных между собой потока воды с различными показателями кислотности и щелочности, каждый из которых вводят во внутреннюю полость соответствующего эластичного фильтра, на выходе из которых потоки соединяют между собой и нейтрализуют, а параллельные или последовательные этапы очистки от сопутствующих загрязнений осуществляют сорбционными материалами.

Устройство для очистки и регенерации воды санитарных стоков содержит соединенные между собой последовательно фильтрирующее устройство, выполненное, например, в виде системы фильтр-шнеков, бассейн для сбора воды с входным спиральным фильтром, подключенным к всасывающему трубопроводу насоса, выход которого посредством вентиля и ротаметра соединен с, по меньшей мере, одной колонной седиментации, выход которой напрямую или посредством промежуточной ванны с погружным насосом подключен к распределителю потока, соединенному посредством, по меньшей мере, одного эластичного фильтра с емкостью, имеющей два спиральных фильтра на двух выходных патрубках, соединенных с всасывающими патрубками насосов, выход каждого из которых через вентиль, ротаметр и, по меньшей мере, один механический фильтр подключен ко входу модуля электрохимической обработки, выполненного, например, в виде электродиализного реактора, два электрода которого подключены к источнику электрического тока, а два выхода введены во внутреннюю полость двух соответствующих эластичных фильтров, размещенных во входной нейтрализационной секции ванны седиментации, имеющей на выходе секцию-накопитель для сбора очищаемой воды со спиральным фильтром, подключенным к всасывающему патрубку насоса, выход которого посредством, по меньшей мере, одного механического фильтра, а также вентиля и ротаметра подключен к, по меньшей мере, одной колонне финишной обработки воды с, по меньшей мере, одним эластичным фильтром, заполненным сорбционным материалом, при этом упомянутые бассейн для сбора воды и промежуточные ванны снабжены датчиками уровня воды, а колонна седиментации образована цилиндрической оболочкой, в которой на перфорированной дренажной трубке концентрично с интервалом установлены конические отбойники.

Электроды электродиализного реактора имеют вид установленной вертикально плоской полосы с отогнутым краем, на котором закреплены элементы механического крепления токоведущих кабелей, при этом плоская полоса каждого из электродов имеет в верхней и нижней части сквозные отверстия для перехода воды.

Электроды реактора могут быть выполнены из коррозионно-стойкого токопроводящего материала, коррозионно-стойкого токопроводящего листового металла или сплава, из углеродного композитного материала;
– при выполнении электродов из углеродного композитного материала, торцы и цилиндрические поверхности отверстий покрыты токопроводящим лаком;
– поверхность электродов, выполненных из токопроводящего листового металла или сплава, может быть покрыта проницаемой токопроводящей тканью, прикрепленной к электроду в месте отогнутого края с помощью элементов механического крепления токоведущих кабелей;
– проницаемая токопроводящая ткань выполнена из токопроводящих нитей;
– основа токопроводящей ткани выполнена из вискозных графитированных нитей;
– фильтр-шнек для подачи воды санитарных стоков в бассейн для сбора воды содержит корпус с внутренней камерой, барбатер, вводную воронку, входящую в эжектор, размещенный в камере корпуса, установленные под углом к его продольной оси и последовательно размещенные секции грубой и тонкой очистки с гильзами, в которых концентрично с возможностью вращения установлены перфорированные шнеки, сборник осадка, зубчатую передачу, посредством которой гильзы секций грубой и тонкой очистки соединены, и клиноременную передачу, шкив которой установлен на гильзе секции грубой очистки, при этом гильзы выполнены в виде установленных с возможностью вращения перфорированных цилиндров с герметично закрытым основанием, по оси которого закреплен шнек, а другое основание выполнено открытым и соединено со сборником осадка, причем перфорированные шнеки введены в сборник осадка;
– спиральный фильтр содержит установленные в его корпусе подводящий и отводящий патрубок, каркас и фильтрующую спираль, выполненную в виде двух концентрично расположенных винтовых поверхностей с одинаковым шагом винтовой линии, одна из которых закреплена на подводящем патрубке и выполнена из сетки с мелкими ячейками, а другая закреплена на внутренней поверхности каркаса спирального фильтра и выполнена из сетки с крупными ячейками;
– колонны финишной обработки воды выполнены секционными, а эластичные фильтры размещены в них, по меньшей мере, по одному, во внутренней полости каждой из секций один над другим;
– эластичные фильтры выполнены из полиамидных нитей, связанных на трикотажной основе в виде цилиндрического рукава, закрытого с одной стороны, эластичные свойства которого проявляются во всех направлениях, при этом степень проницаемости поверхности эластичного фильтра одинакова;
– эластичные фильтры колонн финишной обработки воды в качестве абсорбционного материала могут содержать натуральный гранулированный алюмосиликат, смесь из гранул алюмосиликата и активного угля, активный уголь, полученный из кожуры кокосовых орехов;
– эластичные фильтры колонн финишной обработки воды в качестве добавок к абсорбционным материалам могут содержать гранулы фосфатов циркония, гранулы фосфатов титана;
– эластичные фильтры колонн финишной обработки воды, помещенные во внутреннюю полость колонны, образуют фильтрующий слой, состоящий, по меньшей мере, из трех различных сорбционных материалов.

Новизна изобретений заключается в необычном, неочевидном технологическом и конструктивном сочетании существенных признаков и позволяет получить в результате их использования необычный и неочевидный эффект.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что предполагаемые изобретения являются новыми, имеют изобретательский уровень, промышленно применимы и обеспечивают достижение поставленной задачи.

Заявляемые изобретения связаны между собой настолько, что образуют единый изобретательский замысел. Действительно, при создании способа очистки и регенерации санитарных стоков было изобретено устройство для его осуществления. Использование этого устройства совместно со способом позволяет решить поставленную задачу с получением требуемого технического результата – повысить эффективность процесса очистки санитарных стоков, позволяющую регенерировать санитарные стоки и вторично или многократно использовать их после регенерации. Следовательно, заявленные изобретения удовлетворяют требованию единства изобретения.

Изобретения поясняются примером выполнения, таблицей и иллюстрируются чертежами, где:
– в таблице приведены качественные показатели воды санитарных стоков, получаемые в процессе ее очистки;
– на фиг. 1 изображена общая схема процесса очистки и регенерации воды санитарных стоков;
– на фиг.2 – первичная седиментация;
– на фиг.3 – эластичный фильтр;
– на фиг.4 – фрагмент схемы процесса, включающий электрохимическую обработку и вторичную седиментацию;
– на фиг.5 – колонна финишной обработки воды;
– на фиг.6 – электрод;
– на фиг.7 – электрод с аппликациями из угольной ткани;
– на фиг.8 – спиральный фильтр;
– на фиг.9 – фильтр-шнек.

Конкретный пример осуществления способа очистки и регенерации воды санитарных стоков
Санитарные стоки от поселка включали все типичные загрязнения, находящиеся в воде (см. таблицу).

Сначала исходную воду санитарных стоков поселка подавали на фильтрование с частичным удалением загрязнений. Для этого поток обрабатываемой воды направляли в фильтр-шнеки 1 фильтрующего устройства, где отделялось приблизительно 10% от общего уровня взвешенных веществ. При этом твердые фракции взвешенных веществ направляли в сборник осадка 95 (см. фиг.9).

Затем воду отстаивали в течение 12-20 мин с сопутствующим фильтрованием в бассейне 2 для сбора воды. Оттуда насосом 6 через спиральный фильтр 3, обратный клапан 4, вентиль 7 и ротаметр 8 воду направляли на первичную седиментацию последовательно в две колонны 9 седиментации, где происходило отделение крупных фракций взвешенных веществ. При этом одновременно происходило частичное удаление химических веществ и частичное обеззараживание воды от микроорганизмов. Отбойники 14 и 15 (см. фиг.2) стимулировали седиментацию, крупные фракции взвешенных веществ оседали на поверхности конусов отбойников 14 и 15 и стекали в нижнюю часть колонн седиментации 9.

Затем осуществляли поэтапную ступенчатую очистку воды.

Для этого очищаемую воду подавали в промежуточную ванну 18 на повторное отстаивание в течение 5-7 мин с сопутствующим фильтрованием, откуда по сигналу установленного в ней датчика уровня жидкости 5 насосом 19 воду направляли через распределитель потока 21 на фильтрование в эластичный фильтр 22. После этого воду фильтровали с помощью спиральных фильтров 3, а затем через входы насосов 6, вентиль 7 и ротаметр 8 воду направляли на механическое фильтрование через, по крайней мере,один механический фильтр 32.

После этого воду подавали на электрохимическую обработку в модуль электрохимической обработки – электродиализный реактор 33.

Электрохимическую обработку воды осуществляли путем воздействия на поток воды пульсирующим электрическим током в направлении, перпендикулярном направлению движения потока воды, который направляли параллельно поверхностям электродов электродиализного реактора 33, связанного с источником электрического тока 34. При этом в начале и в конце цикла электрохимической обработки осуществляли переход потока воды через каждый из электродов в зонах с повышенной плотностью тока. На выходе из электродиализного реактора 33 создавали два независимых, не связанных между собой потока воды с различными показателями кислотности и щелочности.

После этого осуществляли последующее фильтрование воды с разделением фракций осадка, для чего потоки воды с различными показателями кислотности и щелочности вводили во внутреннюю полость соответствующего эластичного фильтра 22, размещенного во входном отсеке ванны 44 повторной седиментации. На выходе из фильтров 22 потоки воды соединяли между собой и нейтрализовали.

В ванне 44 седиментации осуществляли повторную седиментацию воды, а на выходе из нее отфильтровывали осадок загрязнений последовательно в двух механических фильтрах 32.

После этого в колоннах 47 финишной обработки воды осуществляли окончательные параллельные этапы очисти воды от сопутствующих загрязнений, таких как жиров и углеводородов, в том числе и следов нефтепродуктов, детергентов, нитратов и фенолов. Колонны 47 финишной обработки воды могут быть установлены последовательно.

Очистку от сопутствующих загрязнений осуществляли сорбционными материалами, помещенными в замкнутый внутренний объем эластичных фильтров 22.

Во входных сегментах колонн 47 финишной обработки воды в качестве одного из сорбционных материалов использовали натуральный гранулированный алюмосиликат.

В рабочих сегментах колонн 47 финишной обработки воды в качестве сорбционного материала использовали смесь из гранул алюмосиликата и активного угля.

В финишных сегментах колонн 47 финишной обработки воды в качестве сорбционного материала использовали активный уголь, полученный из кожуры кокосовых орехов.

Вода, полученная после процесса очистки и регенерации, по всем параметрам пригодна для использования для полива в сельском хозяйстве.

Описание устройства для осуществления способа очистки и регенерации воды санитарных стоков
Устройство состоит из (см. фиг.1) фильтрующего устройства, содержащего как минимум один фильтр-шнек 1 для отделения твердых загрязнений. Фильтрующее устройство связано с бассейном 2 для сбора воды. В бассейне 2 имеется входной спиральный фильтр 3 и обратный клапан 4, расположенные во всасывающем трубопроводе насоса 6. С помощью датчика 5 уровня жидкости в бассейне 2 регулируется работа насоса 6, связанного через вентиль 7 и ротаметр 8 с, по меньшей мере, одной колонной седиментации 9, в нижней части которой имеется вентиль 11 для выпуска осадка.

По оси колонны седиментации 9 (см. фиг.2) расположен вход 12 в виде дренажной трубки с перфорациями 13, симметрично которым закреплены конические отбойники 14 и 15.

Выход конического основания 16 колонны седиментации 9 соединен с вентилем 11.

Выходы 17 (см. фиг. 2 и 1) колонн седиментации 9 связаны напрямую или посредством промежуточной ванны 18, в которой установлен датчик 5 уровня жидкости и погружной насос 19, с входом 20 распределителя потока 21, по меньшей мере, одним эластичным фильтром 22, выход 23 из которого соединен с емкостью 24.

Емкость 24 (см. фиг.3) имеет внутреннюю полость 25, ограниченную оболочкой 26.

Как вариант может быть использован распределитель потока 21 (см. фиг.3) с тарелкой 27, распределяющей очищаемую воду по внутреннему объему 28 распределителя потока. Вход распределителя потока 21 соединен с его выходом рукавом 29 из угольной ткани, а на выходном патрубке 30 закреплен эластичный фильтр 22, внутренний объем 31 которого является сборником загрязнений.

Эластичный фильтр 22 выполнен из полиамидных нитей, связанных на трикотажной основе в виде цилиндрического рукава, закрытого с одной стороны, причем степень проницаемости поверхности эластичного фильтра одинакова.

Трикотажная структура эластичного фильтра проявляет свои эластичные свойства во всех направлениях.

Выходной патрубок из емкости 21 связан через эластичный фильтр 22 и спиральные фильтры 3 со входами двух насосов 6, каждый из которых через вентиль 7, ротаметр 8 и, по меньшей мере, один механический фильтр 32, например фирмы ARKAL (Израиль), связан с модулем электрохимической обработки, содержащим, например, электродиализный реактор 33, соединенный с источником электрического тока 34.

Электродиализный реактор 33 (см. фиг.4) имеет входные отсеки 35, связанные каналами “А” с электродной кассетой 36.

Электроды (см. фиг. 6) электродной кассеты 36 имеют вид установленной вертикально плоской полосы с отогнутым краем, на котором закреплены элементы механического крепления токоведущих кабелей, например штифты 37, которыми обеспечивается подвод тока к электродам.

При этом плоская полоса каждого из электродов имеет в верхней и нижней части сквозные отверстия 38 и 39 для перехода воды.

Торец электрода 40 покрыт изолирующим материалом. Вход воды в зону обработки осуществляется через отверстия 39, а выход через отверстия 38.

Как вариант поверхность электрода может быть закрыта угольной тканью 41 с отверстиями 42 для соединения с токоведущими штифтами 37.

Электроды могут быть выполнены из коррозионно-стойкого токопроводящего материала, из коррозионно-стойкого токопроводящего листового металла или сплава, из углеродного композитного материала.

Выходы реактора 33 введены во входную секцию 43 ванны повторной седиментации 44 через эластичные фильтры 22. Ванна повторной седиментации 44 оснащена наклонными панелями (ламелями) 45 и секцией 46 для сбора очищаемой воды. В ванне 44 имеется датчик 5 уровня жидкости и спиральный фильтр 3, соединенный с входом насоса 6, связанным посредством, по меньшей мере, одного механического фильтра 32 с, по меньшей мере, одной колонной 47 финишной обработки воды.

Колонна 47 финишной обработки воды (см. фиг.5) состоит из автономных сегментов и имеет в верхней и нижней частях тарелки 48 и 49. Сегменты между собой соединены бандажом 50.

В сегменты колонн 47 помещены эластичные фильтры 22, по меньшей мере, по одному в сегменте, при этом их помещают во внутреннюю цилиндрическую полость сегментов один над другим.

Эластичные фильтры 22 заполняют на 60-65% от их первоначального объема сорбционными материалами.

Эластичные фильтры 22 с сорбционными материалами, помещенные во внутреннюю полость колонны 47, образуют фильтрующий слой, который может состоять из различных сорбционных материалов.

Спиральный фильтр 3 (см. фиг.8) для очистки воды содержит корпус 51 с подводящим 52 и отводящим 53 патрубками и фильтрующий элемент, содержащий каркас 54 и фильтрующую спираль, выполненную в виде двух концентрично расположенных винтовых поверхностей 55 и 56 с одинаковым шагом винтовой линии. Поверхность 55 выполнена из сетки с мелкими ячейками и закреплена на подводящем патрубке 52. Внутренняя полость подводящего патрубка 52 оснащена конструкцией из гайки 57 и крышки 58 с сеткой 59 для прохода всасываемой воды. Патрубок 52 соединен с полостью фильтрующего элемента отверстием 60. Поверхность 56 выполнена из сетки с крупными ячейками и закреплена на внутренней поверхности каркаса 54. Внутренний диметр поверхности 55 находится с патрубком 52 в скользящем контакте. Шаг винтовых поверхностей 55 и 56 одинаков, и на патрубке 52 они располагаются в рабочем положении со смещением одноименных точек поверхности на 1/3 шага. Соединения уплотняются кольцами 61 и 62. Каркас 54 крепится в корпусе 51 гайкой 63. Торец каркаса 54 закрыт колпаком 64 из сетки.

Каждый из фильтр-шнеков 1 (см. фиг.9) для отделения от воды твердого осадка состоит из воронки 65, входящей в эжектор 66, установленный в камере 67, корпуса 68. В днище камеры 67 имеется люк 69, соединенный со сборником осадка 70 с крышкой 71, несущей ограничитель 72. Перфорированный шнек 73 установлен с возможностью вращения в подшипнике скольжения 74 от шестерни 75 зубчатой передачи и шкива 76 клиноременной передачи. Шнек 73 установлен под углом к продольной оси фильтр-шнека 1. Фильтр-шнек 1 содержит последовательно размещенные секции грубой и тонкой очистки с перфорированными гильзами 77 и 78, причем диаметр отверстий перфорации гильзы 77 больше диаметра отверстий перфорации гильзы 78. Перфорированные шнеки 73 введены в сборник осадка 70.

Работа устройства для осуществления способа очистки и регенерации воды санитарных стоков осуществляется следующим образом.

Поток обрабатываемой воды направляется на фильтр-шнеки 1 фильтрующего устройства. Исходная вода, проходя через воронку 65, поступает в фильтр-шнек 1 и далее через люк 69, перфорирированные отверстия гильзы грубой очистки 77 и гильзы тонкой очистки 78 выходит из фильтр-шнека 1 через выходной патрубок 79. При этом в гильзах грубой 77 и тонкой 78 очистки задерживаются механические загрязнения, которые шнеками 73 выводятся в сборник осадка 70.

Затем вода попадает в бассейн 2 для сбора воды, где отстаивается и фильтруется с помощью спирального фильтра 3. Т.к. спиральный фильтр 3 установлен во всасывающем трубопроводе насоса 6, вода всасывается в подводящий патрубок 52 спирального фильтра и через отверстие 60 попадает во внутреннюю полость спирального фильтра, а затем проходит через винтовые поверхности 55 и 56 и выходит через отводящий патрубок 53 во всасывающую линию насоса 6. При работе насоса 6 происходит налипание загрязнений на винтовые поверхности 55 и 56.

По команде датчика 5 уровня жидкости насос 6 через спиральный фильтр 3, обратный клапан 4, вентиль 7 и ротаметр 8 подает воду в, по меньшей мере, одну колонну седиментации 9, где происходит отделение крупных фракций осадка. Отбойники 14 и 15 стимулируют седиментацию, загрязнения оседают на поверхности конусов отбойников 14 и 15 и стекают в нижнюю часть колонн седиментации 9.

Очищаемая вода попадает в промежуточную ванну 18, откуда по сигналу установленного в ней датчика 5 уровня жидкости насос 19 направляет ее через распределитель потока 21 в первый эластичный фильтр 22. По мере загрязнения внутри фильтра 22 давление возрастает и растягивает его гибкую оболочку. Таким образом, постепенное загрязнение не влияет на качество работы эластичных фильтров 22.

После фильтров 22 вода из емкости 24 через спиральные фильтры 3 поступает на входы насосов 6. После чего через вентиль 7 и ротаметр 8 вода проходит через, по крайне мере, один механический фильтр 32, откуда поступает в модуль электрохимической обработки 33, например электродиализный реактор, связанный с источником питания электрического тока 34.

Перед входом в модуль электрохимической обработки 33 поток подаваемой воды делится на два равных потока, один из которых вводится в электродную кассету 36 модуля электрохимической обработки 33 со стороны анода, а другой – со стороны катода. При этом в зонах входных и выходных отверстий 39 и 38 электродов источником тока 34 создается повышенная плотность тока. Через отверстия 39 электродов потоки воды поступают в пространство между каждым из электродов и мембраной 80, например полипропиленовой, разделяющей межэлектродное пространство и проницаемой для разноименно заряженных ионов, находящихся в воде. Потоки воды, проходя вдоль поверхности электродов, пронизываются концентрированными токовыми импульсами. Переход потока воды через отверстия 39 и 38 каждого электрода осуществляется в начале и в конце цикла электрохимической обработки, в результате чего обеспечивается обеззараживание воды от болезнетворных микроорганизмов, а также же окисление катионов металлов, содержащихся в воде до их гидроокисей, выпадающих в осадок. Затем вода через отверстия 38 электродов выходит из межэлектродного пространства.

Из реактора 33 вода направляется в эластичные фильтры 22, причем вода с катода и анода – отдельно друг от друга. При этом во внутренних оболочках фильтров 22 задерживаются более крупные фракции загрязнений, а более мелкие входят в область наклонных панелей 45 ванны седиментации 44, где они налипают на рабочие плоскости панелей 45. Спиральный фильтр 3 ванны седиментации 44 задерживает часть оставшихся загрязнений, находящихся во взвешенном состоянии.

После этого насосом 6 через, по меньшей мере, один механический фильтр 32 вода вводится в, по меньшей мере, одну колонну 47 финишной обработки воды, где она проходит через эластичные фильтры 22, заполненные различными сорбционными материалами, такими как цеолит, натуральный гранулированный алюмосиликат, смесь из гранул алюмосиликата и активного угля, активный уголь, полученный из кожуры кокосовых орехов, и т.п. В качестве добавок к сорбционным материалам эластичные фильтры 22 содержат гранулы фосфатов циркония и/или гранулы фосфатов титана.

После выхода из колонны финишной обработки 47 вода имеет параметры:
– взвешенные вещества в количестве 1 мг/л;
– органические химические соединения (поверхностно- активные вещества, например растворы моющих средств) в количестве 0,45 мг/л;
– неорганические химические соединения, например ионы железа двухвалентного в количестве 0,15 мг/л и аммиак в количестве 0,2 мг/л;
– болезнетворных микроорганизмов не содержит.

Это позволяет обеспечить повторное использование воды.

Эластичные фильтры 22 с сорбционным материалом после того, как они потеряли свою эффективность для очистки воды, утилизируют. Ввиду того, эластичные фильтры 22 изготовлены из полиамидных нитей, их нагрев до 800 – 850^oС приводит к их переходу в газообразное состояние. Так как в качестве сорбционных материалов используют цеолит, активный уголь с различными модифицирующими добавками и другие натуральные материалы, то процесс утилизации сводится к термической высокотемпературной обработке. При этом цеолит превращается в стеклоподобную массу, причем при длительном испытании этой массы в самых экстремальных условиях – вода с высоким уровнем кислотности (до рН 2-2,5) или высоким уровнем щелочности (до 12,5), – выхода вредных веществ не было обнаружено. Активный уголь сгорает, а модифицированные фосфаты циркония и титана также капсулируются.

Вода после обработки имеет повышенный электрический потенциал (до 1200 мВ). Это позволяет избежать неприятных запахов от воды и исключить возникновение грибковых и других заболеваний. Вода длительное время сохраняет прозрачность. В течение двух недель потенциал сохраняется, и вода все это время может эффективно использоваться особенно в ирригационных технологиях. Такая глубокая степень регенерации и очистки позволяет использовать ее в системах кондиционирования и охлаждения.

Формула изобретения

1. Способ очистки и регенерации воды санитарных стоков, включающий осуществляемые по ходу технологического процесса фильтрование исходной воды с частичным удалением загрязнений, отстаивание воды с сопутствующим фильтрованием, первичную седиментацию, поэтапную ступенчатую очистку воды, электрохимическую обработку воды, ее последующее фильтрование с разделением фракций осадка эластичными фильтрами, повторную седиментацию, последующее отфильтровывание осадка загрязнений, а также окончательные параллельные или последовательные этапы очистки от сопутствующих загрязнений, при этом электрохимическую обработку воды ведут в модуле электрохимической обработки путем воздействия на поток воды пульсирующим электрическим током в направлении, перпендикулярном направлению движения потока воды, который направляют параллельно поверхностям электродов, а в начале и в конце цикла электрохимической обработки осуществляют переход потока воды через каждый из электродов в зонах с повышенной плотностью тока, причем на выходе из модуля электрохимической обработки создают два независимых, не связанных между собой потока воды с различными показателями кислотности и щелочности, каждый из которых вводят во внутреннюю полость соответствующего эластичного фильтра, на выходе из которых потоки соединяют между собой и нейтрализуют, а параллельные или последовательные этапы очистки от сопутствующих загрязнений осуществляют сорбционными материалами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отстаивание воды ведут в течение 12-20 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрохимическую обработку ведут в электродиализном реакторе.

4. Устройство для очистки и регенерации воды санитарных стоков, содержащее соединенные между собой последовательно фильтрующее устройство, бассейн для сбора воды с входным спиральным фильтром, подключенным к всасывающему трубопроводу насоса, выход которого посредством вентиля и ротаметра соединен с, по меньшей мере, одной колонной седиментации, выход которой напрямую или посредством промежуточной ванны с погружным насосом подключен к распределителю потока, соединенному посредством, по меньшей мере, одного эластичного фильтра с емкостью, имеющей два спиральных фильтра на двух выходных патрубках, соединенных со всасывающими патрубками насосов, выход каждого из которых через вентиль, ротаметр и, по меньшей мере, один механический фильтр подключен ко входу модуля электрохимической обработки, два электрода которого подключены к источнику электрического тока, а два выхода введены во внутреннюю полость двух соответствующих эластичных фильтров, размещенных во входной нейтрализационной секции ванны седиментации, имеющей на выходе секцию-накопитель для сбора очищаемой воды со спиральным фильтром, подключенным к всасывающему патрубку насоса, выход которого, посредством, по меньшей мере, одного механического фильтра, а также вентиля и ротаметра подключен к, по меньшей мере, одной колонне финишной обработки воды с, по меньшей мере, одним эластичным фильтром, заполненным сорбционным материалом, при этом упомянутые бассейн для сбора воды и промежуточные ванны снабжены датчиками уровня воды, а колонна седиментации образована цилиндрической оболочкой, в которой на перфорированной дренажной трубке концентрично с интервалом установлены конические отбойники.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что модуль электрохимической обработки содержит соединенный с источником электрического тока электродиализный реактор, электроды которого имеют вид установленной вертикально плоской полосы с отогнутым краем, на котором закреплены элементы механического крепления токоведущих кабелей, при этом плоская полоса каждого из электродов имеет в верхней и нижней части сквозные отверстия для перехода воды.

6. Устройство по любому из пп.4-5, отличающееся тем, что электроды электродиализного реактора выполнены из коррозионно-стойкого токопроводящего материала.

7. Устройство по любому из пп.4-6, отличающееся тем, что электроды выполнены из коррозионно-стойкого токопроводящего листового металла или сплава.

8. Устройство по любому из пп.4-5, отличающееся тем, что электроды реактора выполнены из углеродного композитного материала.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что при выполнении электродов из углеродного композитного материала, торцы и цилиндрические поверхности отверстий покрыты токопроводящим лаком.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поверхность электродов, выполненных из токопроводящего листового металла или сплава, покрыта проницаемой токопроводящей тканью, прикрепленной к электроду в месте отогнутого края с помощью элементов механического крепления токоведущих кабелей.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что проницаемая токопроводящая ткань выполнена из токопроводящих нитей.

12. Устройство по любому из пп.10-11, отличающееся тем, что основа токопроводящей ткани выполнена из вискозных графитированных нитей.

13. Устройство по любому из пп.4-12, отличающееся тем, что фильтрующее устройство выполнено в виде системы фильтр-шнеков, каждый из которых содержит корпус с внутренней камерой, барбатер, вводную воронку, входящую в эжектор, размещенный в камере корпуса, установленные под углом к его продольной оси и последовательно размещенные секции грубой и тонкой очистки с гильзами, в которых концентрично с возможностью вращения установлены перфорированные шнеки, сборник осадка, зубчатую передачу, посредством которой гильзы секций грубой и тонкой очистки соединены, и клиноременную передачу, шкив которой установлен на гильзе секции грубой очистки, при этом гильзы выполнены в виде установленных с возможностью вращения перфорированных цилиндров с герметично закрытым основанием, по оси которого закреплен шнек, а другое основание выполнено открытым и соединено со сборником осадка, причем перфорированные шнеки введены в сборник осадка.

14. Устройство по любому из пп.4-13, отличающееся тем, что спиральный фильтр содержит установленные в его корпусе подводящий и отводящий патрубки, каркас и фильтрующую спираль, выполненную в виде двух концентрично расположенных винтовых поверхностей с одинаковым шагом винтовой линии, одна из которых закреплена на подводящем патрубке и выполнена из сетки с мелкими ячейками, а другая закреплена на внутренней поверхности каркаса спирального фильтра и выполнена из сетки с крупными ячейками.

15. Устройство по любому из пп.4-14, отличающееся тем, что колонны финишной обработки воды выполнены секционными, а эластичные фильтры размещены в них, по меньшей мере, по одному во внутренней полости каждой из секций один над другим.

16. Устройство по любому из пп.4-15, отличающееся тем, что эластичные фильтры выполнены из полиамидных нитей, связанных на трикотажной основе в виде цилиндрического рукава, закрытого с одной стороны, эластичные свойства которого проявляются во всех направлениях, при этом степень проницаемости поверхности эластичного фильтра одинакова.

17. Устройство по любому из пп.4-16, отличающееся тем, что эластичные фильтры колонн финишной обработки воды в качестве абсорбционного материала содержат натуральный гранулированный алюмосиликат.

18. Устройство по любому из пп.4-16, отличающееся тем, что эластичные фильтры колонн финишной обработки воды в качестве абсорбционного материала содержат смесь из гранул алюмосиликата и активного угля.

19. Устройство по любому из пп.4-16, отличающееся тем, что эластичные фильтры колонн финишной обработки воды в качестве абсорбционного материала содержат активный уголь, полученный из кожуры кокосовых орехов.

20. Устройство по любому из пп.4-19, отличающееся тем, что эластичные фильтры колонн финишной обработки воды в качестве добавок к абсорбционным материалам содержат гранулы фосфатов циркония.

21. Устройство по любому из пп.4-19, отличающееся тем, что эластичные фильтры колонн финишной обработки воды в качестве добавок к абсорбционным материалам содержат гранулы фосфатов титана.

22. Устройство по любому из пп.4-21, отличающееся тем, что эластичные фильтры колонн финишной обработки воды, помещенные во внутреннюю полость колонны, образуют фильтрующий слой, состоящий, по меньшей мере, из трех различных сорбционных материалов.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.11.2005

Извещение опубликовано: 10.11.2006 БИ: 31/2006