Патент на изобретение №2225846

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к средствам приготовления питьевой воды и очистке сточных вод озонированием с последующим коагулированием. Для осуществления способа воду обрабатывают озоном, разгоняя ее с озоно-воздушной смесью до сверхзвуковой скорости с последующим торможением смеси до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения. В зону смешения подают коагулянт, а после торможения смеси ее вновь разгоняют и вводят флокулянт. Затем воду сливают в резервуар и отстаивают. В предпочтительном варианте осуществления способа концентрация озоно-воздушной смеси составляет 0,35-0,65. Способ обеспечивает сокращение времени процесса озонирования, коагулирования, флокулирования и упрощает процесс очистки воды озоном. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приготовлению питьевой воды при значительном загрязнении исходной воды, очистке сточных вод озонированием, с последующим коагулированном и может быть использовано на очистных станциях и установках, использующих в качестве окислителя озон.

Известен способ и оборудование [1] для приготовления питьевой воды. По системе трубопроводов озоновоздушная смесь подается в контактные бассейны, оборудованные распределительной системой из пористых керамических или титановых тарельчатых элементов. После озонирования вода направляется в смеситель, где обрабатывается хлором, смешивается с коагулянтом (сульфатом или оксихлоридом алюминия) и флокулянтом. Затем следует традиционное двухступенчатое осветление в отстойниках и фильтрах, загруженных кварцевым песком.

Основным недостатком способа и его реализующего оборудования является большая продолжительность очистки, наличие дополнительного оборудования для смешения коагулянта, флокулянта и ввод дополнительного хлора, т.к. коагуляция идет с наибольшей скоростью при определенных пороговых концентрациях анионов [2]. Совмещение процессов озонирования и коагулирования невозможны, т.к. осадок забивает поры тарельчатых элементов и проток озоновоздушной смеси прекращается.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ озонирования жидкости по патенту Российской Федерации №2034799 (заявка 4870887/26 от 19.07.90).

В этом способе перемешивание очищаемой воды с озоновоздушной смесью осуществляют в многоствольном эжекторе путем ее разгона до сверхзвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения. Жидкость в сверхзвуковой двухфазной смеси распределена в тонкой пленке, при интенсивном ее перемешивании. Эффективность обработки воды озоном многократно возрастает. Но при использовании этого способа при предварительном озонировании вод имеющих цветность более 50 по платинокобальтовой шкале, необходима дополнительная обработка вода коагулированном и флокулированием.

Цель изобретения – сократить время процессов озонирования и коагулирования с спекулированием, значительно уменьшить производственные площади и номенклатуру используемого оборудования.

Это основывается на том, что при организации озонирования по патенту РФ № 2034799 образующийся осадок не проникает в смесительную часть и не забивает отверстия смесительной головки эжектора.

Цель изобретения достигается тем, что по известному способу очистки воды озоном путем обработки ее в многоствольном эжекторе, газожидкостную смесь разгоняют до сверхзвуковой скорости с последующим торможением до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения, одновременно в зону смешения жидкости и газа подают коагулянт, а после торможения смеси ее вновь разгоняют и вводят флокулянт, затем воду сливают в резервуар для отстоя и фильтрования. Наиболее эффективен этот способ при относительной объемной концентрации газожидкоотной смеси 0,35-0,65.

Новым в предлагаемом способе является совмещение процессов озонирования и коагулирования с флокулированием в одном пространственно-временном континууме. Это стало возможным, т.к. повсеместно стали применять коагулянты: сульфат и оксихлорид алюминия [1], а также на основе титана – разрушающие воздействия озона, на которые не наблюдаются. Далее при растворении в воде озона образуются анионы (ОH^–) дли другие радикалы [3], что значительно сокращает время коагулирования [2].

Предлагаемое решение поясняется чертежом, где изображена установка с эжектором, в котором применено сопло с числом стволов более десяти.

Установка состоит из корпуса эжектора 1, партубков подвода обрабатываемой воды 2 и озона 3, камеры смешения 4, цилиндрического участка 5 эжектора, диффузора 6 и сопла 7. Для ввода коагулянта имеется емкость-дозатор 8, запорный клапан 9 и трубопровод подачи 10. Для ввода флокулянта служит емкость 11, запорный клапан 12 и трубопровод подачи 13.

Эжектор состыкован с контактной камерой 14, имеющей перегородки 15 и 16.

Способ реализуется следующим образом.

Через патрубок 2 и сопло 7 обрабатываемая вода поступает в камеру смешения 4 эжектора, где “захватывает” газ, поступающий через патрубок 3, и попадает в цилиндрический участок 5.

Коагулянт из емкости-дозатора 8 при открытии запорного клапана 9 по трубопроводу 10 подается в зону первоначального контакта жидкости и газа, в области их истечения из сопла 7. При объемном расходе жидкости 1010⁴ см³/с добавление коагулянта объемом 10 см³/с не влияет на физическую картину газожижкостного течения.

Эжектор применяется в качестве смесителя и величина разрежения в камере смешения может быть понижена, т.е. увеличен коэффициент эжекции К>110^-3. При давлении смеси Р_ж на выходе из эжектора меньше 1,410^-1 МПа в цилиндрическом участке течения двухфазной газожидкостной смеси является сверхзвуковым.

В диффузоре статическое давление резко возрастает и течение становится дозвуковым. Изменение давления происходит скачкообразно на очень короткой длине, т.е. в скачках уплотнения.

Растворение коагулянта объемом 10 см³ в жидкости объемом 1010⁴ см³ за несколько секунд задача довольно сложная, но легко решаемая при использовании вышеизложенного способа. Жидкость в сверхзвуковой смеси распределена в тонкой пленке, которая сильно турбулизирована. В диффузоре в скачках уплотнения резко повышаются давление и скорость масообмена, и на вход зоны А контактной камеры поступает жидкость с равномерно распределенным коагулянтом по объему.

В зоне А происходит интенсивное перемешивание жидкости для гидролиза коагулянтов, при максимальной скорости образования мицелл и первичных агрегатов золя, а также образование достаточно крупных быстрооседающих хлопьев.

В зоне Б перемешивание жидкости резко снижается, продолжается образование быстрооседающих хлопьев и их выпадение в осадок.

Для ускорения дальнейшего процесса коагуляции в зону В вводится флокулянт, находящийся в емкости 11, при открытии запорного клапана 12, по трубопроводу подачи 13.

Зона В организуется в контактной камере путем уменьшения ее поперечного сечения перегородкой 15. В узком сечении происходит ускорение жидкости и ввод флокулянта, а в зоне В создаются условия, благоприятные для флокуляции.

Отделившийся газ удаляют из верхней части контактной камеры, а жидкость сливают из нижней части в резервуар для отстоя и фильтрации.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известными заключается в расширении диапазона обрабатываемой исходной вода (цветность по Pt-Со шкале до 50-100), а значит и расширение рынка сбыта оборудования реализующего этот способ.

Кроме того, распределение коагулянта по объему жидкости очень равномерно, а значит существенно уменьшается расход коагулянта; промежуточное удаление осадка (чертеж, зона Б), позволяет уменьшить расход флокулянта, исключается оборудование для смешения коагулянта и флокулянта, уменьшается время обработки вода, значительно сокращаются производственные площади.

Источники информации

2. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Химия и Микробиология воды. – М.: Высшая школа, 1983, с. 127.

Формула изобретения

1. Способ очистки воды путем обработки озоном в многоствольном эжекторе, включающий разгон воды с озоновоздушной смесью до сверхзвуковой скорости с последующим торможением смеси до дозвуковой скорости при переходе смеси через скачок уплотнения, отличающийся тем, что в зону смешения подают коагулянт, а после торможения смеси ее вновь разгоняют и вводят флокулянт, затем воду сливают в резервуар и отстаивают.

2. Способ очистки воды по п.1, отличающийся тем, что объемная концентрация озоновоздушной смеси составляет 0,35-0,65.

РИСУНКИ