Станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания

Полезная модель относится к способам очистки промывных вод станций обезжелезивания. Технический результат создания полезной модели заключается в обеспечении очистки промывных вод типовых станций обезжелезивания до питьевого качества. Станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания содержит последовательно соединенные резервуар-накопитель промывной воды, оснащенный линией циркуляционного усреднения концентрации загрязняющих веществ в промывной воде, с размещенным на ней центробежным насосом, линией аварийного перелива промывной воды и датчиком давления, блок электрокоагуляционной обработки воды, дегазатор, осветлитель, буферный бак, на выходе которого установлен центробежный насос, осветлительный фильтр, установку ультрафиолетового обеззараживания воды, снабженную на выходе счетчиком-расходомером. Станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания включает в себя также бак приготовления и дозирования раствора поваренной соли, соединенный с резервуаром-накопителем промывной воды и снабженный электрической мешалкой и насосом-дозатором. Между резервуаром-накопителем промывной воды и блоком электрокоагуляционной обработки воды последовательно размещены центробежный насос, кондуктометрическая ячейка, счетчик-расходомер. Станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания оснащена системой промывки осветлительного фильтра, состоящей из линии подачи чистой воды на промывку осветлительного фильтра, снабженной центробежным насосом и счетчиком-расходомером, а также линией возврата промывной воды, соединяющей осветлительный фильтр с резервуаром-накопителем промывной воды и линией отвода газов в атмосферу, подключенной к верхним частям осветлителя и дегазатора. В станции электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания предусмотрен канализационный коллектор, соединенный с резервуаром-накопителем промывной воды, линией аварийного перелива промывной воды, баком приготовления и дозирования раствора поваренной соли, блоком электрокоагуляционной обработки воды, дегазатором, осветлителем, буферным баком, осветлительным фильтром. Станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания оснащена запорной арматурой.

Полезная модель относится к способам очистки промывных вод станций обезжелезивания.

Подземные воды многих регионов земного шара часто характеризуются повышенным содержанием соединений железа, марганца и кремния. Преобладающими загрязняющими веществами в подземных водах являются их водорастворимые соединения железа и марганца с угольной кислотой, а также соединения кремния в виде высокорастворимой кремниевой кислоты.

Наиболее широко используемым методом очистки подземных вод от железа и марганца являются окисление соединений металлов кислородом воздуха и фильтрование через зернистые загрузки. В нашей стране очистка воды по схеме аэрация-фильтрование получила название упрощенной аэрации (Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка / Учебное пособие для ВУЗов. - М.: МГУ. - 1966. - с.387-399.). По этой схеме работают практически все типовые станции обезжелезивания.

При фильтровании подземной воды через зернистые загрузки на поверхности зерен образуется каталитическая пленка из соединений окисленного железа, которая интенсифицирует процесс окисления и способствует выделению железа из воды в виде рыхлых отложений на поверхности зерен загрузки. В процессе очистки воды нерастворимые соединения окисленного железа и марганца накапливаются в толще зернистой загрузки фильтров, поэтому требуется их периодическая промывка чистой водой, в результате которой образуются загрязненные железом, марганцем и кремнием промывные воды, объем которых достигает 10-15% от производительности станции обезжелезивания. Концентрация железа в промывных водах станций обезжелезивания достигает 70-120 мг/дм³, а кремния соответственно 25-30 мг/дм³ .

Предусмотренное технологическими схемами станций обезжелезивания отстаивание промывных вод неэффективно, поскольку при таких высоких концентрациях железа и кремния образуются устойчивые к осаждению коллоидные соединения окисленного железа с кремниевой кислотой, которые остаются в промывной воде в растворимой форме с концентрацией до 20-25 мг/дм³ даже при отстаивании в течении суток. Сбрасывать промывные воды с таким высоким содержанием соединений железа и кремния в канализацию запрещено, поскольку такие концентрации представляют опасность в следствии отравления и гибели микроорганизмов активного ила, жизнедеятельность которого определяет эффективность биологической очистки на канализационных очистных сооружениях. Поэтому высокозагрязненные промывные воды вынужденно сбрасываются на рельеф или в открытые водоемы, нарушая сложившееся почвенно-экологическое равновесие и нанося невосполнимый ущерб окружающей среде и рыбо-хозяйственным водоемам.

Известно устройство очистки промывных вод типовых станций обезжелезивания коагулированием в присутствии фосфатов (http:www.imu.metolit.by/node/1723) (прототип), состоящее из отстойников промывных вод, насосной станции отвода осветленной воды и перекачки осадка, сооружений реагентного хозяйства (фосфата натрия и коагулянта - сульфата алюминия), барьерного механического фильтра, обеспечивающая процесс осаждения соединений железа и повторное использование промывных вод.

Недостатком данного устройства является использование химических коагулянтов и недостаточная степень очистки высокозагрязненных промывных вод типовых станций обезжелезивания, которые после очистки подаются обратно на фильтрование, и в следствие повышенного содержания остаточных загрязняющих веществ происходит значительное ухудшение процесса обезжелезивания воды, которое соответственно не позволяет получить воду питьевого качества.

Задача создания полезной модели:

- очистка промывных вод с фильтров станций обезжелезивания с целью получения дополнительного количества питьевой воды, соответствующей требованиям СанПиН 2.2.4.1074-01 «Питьевая вода» по всем контролируемым показателям;

- исключение безвозвратных потерь питьевой воды, расходуемой на промывку фильтров станций обезжелезивания;

- обеспечение экологической безопасности при эксплуатации станций обезжелезивания путем предотвращения сброса в окружающую среду высокозагрязненных промывных вод.

Технический результат создания полезной модели заключается в обеспеченности очистки промывных вод станций обезжелезивания до питьевого качества.

Технический результат достигается тем, что станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания содержит последовательно соединенные резервуар-накопитель промывной воды, оснащенный линией циркуляционного усреднения концентрации загрязняющих веществ в промывной воде, с размещенным на ней центробежным насосом, линией аварийного перелива промывной воды и датчиком давления, блок электрокоагуляционной обработки воды, дегазатор, осветлитель, буферный бак, на выходе которого установлен центробежный насос, осветлительный фильтр, установку ультрафиолетового обеззараживания воды, снабженную на выходе счетчиком-расходомером, станция включает в себя также бак приготовления и дозирования раствора поваренной соли, соединенный с резервуаром-накопителем промывной воды и снабженный электрической мешалкой и насосом-дозатором, между резервуаром-накопителем промывной воды и блоком электрокоагуляционной обработки воды последовательно размещены центробежный насос, кондуктометрическая ячейка, счетчик-расходомер, станция оснащена системой промывки осветлительного фильтра, состоящей из линии подачи чистой воды на промывку осветлительного фильтра, снабженной центробежным насосом и счетчиком-расходомером, а также линией возврата промывной воды, соединяющей осветлительный фильтр с резервуаром-накопителем промывной воды и линией отвода газов в атмосферу, подключенной к верхним частям осветлителя и дегазатора, в станции предусмотрен канализационный коллектор, соединенный с резервуаром-накопителем промывной воды, линией аварийного перелива промывной воды, баком приготовления и дозирования раствора поваренной соли, блоком электрокоагуляционной обработки воды, дегазатором, осветлителем, буферным баком, осветлительным фильтром, станция оснащена запорной арматурой.

На фиг. приведена схема станции электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания.

Станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания содержит последовательно соединенные резервуар-накопитель промывной воды 1, блок электрокоагуляционной обработки воды 2, дегазатор 3, осветлитель 4, буферный бак 5, осветлительный фильтр 6, установку ультрафиолетового обеззараживания воды 7. Резервуар-накопитель промывной воды 1 оснащен линией циркуляционного усреднения концентрации загрязняющих веществ в промывной воде 8, с размещенным на ней центробежным насосом 9, линией аварийного перелива промывной воды 10 и датчиком давления 11. На выходе буферный бак 5 оснащен центробежным насосом 12. Установка ультрафиолетового обеззараживания воды 7 снабжена на выходе счетчиком-расходомером 13. Станция включает бак приготовления и дозирования поваренной соли 14, снабженный электрической мешалкой 15 и насосом-дозатором 16. Бак приготовления и дозирования поваренной соли 14 соединен с резервуаром-накопителем промывной воды 1. Между резервуаром-накопителем промывной воды 1 и блоком электрокоагуляционной обработки воды 2 последовательно размещены центробежный насос 17, кондуктометрическая ячейка 18, счетчик-расходомер 19. Станция оснащена системой промывки осветлительного фильтра 6. Она состоит из линии подачи чистой воды 20 на промывку осветлительного фильтра 6 и линии возврата промывной воды 21 в резервуар-накопитель промывной воды 1. Линия подачи чистой воды 20 на промывку осветлительного фильтра 6 снабжена центробежным насосом 22 и счетчиком-расходомером 23. Станция включает в себя также линию отвода газов в атмосферу 25, которая подключена к верхним частям осветлителя 4 и дегазатора 3. В станции предусмотрен канализационный коллектор 24, соединенный с резервуаром-накопителем промывной воды 1, линией аварийного перелива промывной воды 10, баком приготовления и дозирования раствора поваренной соли 14, блоком электрокоагуляционной обработки воды 2, дегазатором 3, осветлителем 4, буферным баком 5, осветлительным фильтром 6. Станция оснащена запорной арматурой.

Станция работает следующим образом.

Предварительно в зависимости от химического состава и величины электропроводности промывной воды, для поддержания оптимальной величины электропроводности и концентрации хлоридов в резервуаре-накопителе промывной воды 1, в баке приготовления и дозирования раствора поваренной соли 14 готовят раствор поваренной соли. Для чего в бак приготовления и дозирования раствора поваренной соли 14 засыпают необходимое количество поваренной соли, заливают воду до заданного уровня и электрической мешалкой 15 перемешивают раствор до полного растворения соли.

Со станции обезжелезивания подают промывную воду в резервуар-накопитель промывной воды 1, промывная вода, поступающая на очистку, содержит до 70-120 мг/дм³ железа, 0,9-1,2 мг/дм³ марганца, 20-25 мг/дм³ кремния и имеет цветность до 300 градусов. В воде, прошедшей очистку на станции электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания по предлагаемой схеме, содержание железа снижается до 0,10-0,20 мг/дм³, марганца - до 0,08-0,10 мг/дм³, кремния до 4,0-5,0 мг/дм³, цветность уменьшается - до 10-15 градусов. В процессе очистки в наполненный резервуар-накопитель промывной воды 1 насосом-дозатором 14 подают раствор поваренной соли, затем включают центробежный насос 9, размещенный на линии циркуляционного усреднения концентрации загрязняющих веществ 8, обеспечивая непрерывное перемешивание промывной воды в резервуаре-накопителе 1. Непрерывно обеспечивая заданную оптимальную величину показателя электропроводности, из резервуара-накопителя промывной воды 1 промывная вода центробежным насосом 17, привод которого управляется выходным сигналом датчика давления 11, подается в блок электрокоагуляционной обработки воды 2, при этом счетчиком-расходомером 19 определяют ее расход, а кондуктометрической ячейкой 18 контролируется электропроводность воды оптимальная величина которой поддерживается в пределах 280-300 мкСм/см.

В блоке электрокоагуляционной обработки воды 2 происходит электрохимическое взаимодействие алюминиевых электродов с водой и вода насыщается электрохимически вводимой гидроокисью алюминия. При этом вода и загрязняющие вещества и подвергаются воздействию электрического тока и электромагнитного поля, при котором происходит разрушение растворенных коллоидных соединений железа, марганца и кремния.

Затем вода поступает в дегазатор 3, где присутствующие в воде взвешенные частицы загрязняющих веществ оседают в нижней конической части дегазатора, а через линию отвода газов в атмосферу 25 удаляются выделившаяся углекислота, избыток воздуха и образовавшийся в процессе гидролиза воды на катоде блока электрокоагуляционной обработки воды 2 газообразный водород, после чего вода поступает в осветлитель 4. В осветлителе 4 происходит коагуляционное воздействие гидроокиси алюминия на загрязняющие вещества с образованием взвешенных частиц и осаждение загрязнений, адсорбированных активной поверхностью укрупняющихся хлопьев. Во взвешенном слое осадка в нижней части осветлителя вода освобождается от большей части загрязнений. В осветленной воде содержание железа снижается до 1,5-2,0 мг/дм ³, марганца - до 0,17-0,20 мг/дм³, кремния - до 4,7-5,8 мг/дм³, концентрация остаточного алюминия не превышает 0,3 мг/дм³, цветность - 20 градусов. Из осветлителя 4 вода поступает в буферный бак 5, откуда центробежным насосом 12 подается на осветлительный фильтр 6, где очищается от оставшихся после предыдущих технологических операций мелкодисперсных взвешенных частиц. Буферный бак 5 обеспечивает стабильную работу центробежного насоса 12 и равномерную подачу воды в осветлительный фильтр 6. Из осветлительного фильтра 6 вода поступает на установку ультрафиолетового обеззараживания воды 7 и через счетчик-расходомер 13 очищенная питьевая вода поступает в резервуар чистой воды станции обезжелезивания (на фиг. не обозначено).

В воде прошедшей очистку на станции электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания по предлагаемой схеме, содержание железа снижено до уровня 0,10-0,20 мг/дм³ (при ПДК в питьевой воде 0,3 мг/дм³), марганца - до 0,08-0,10 мг/дм³ (при ПДК в питьевой воде 0,1 мг/дм ³), кремния до 4,0-5,0 мг/дм³ (при ПДК в питьевой воде 10,0 мг/дм³), цветность - до 10-15 градусов (норматив в питьевой воде - 20 градусов). Концентрация остаточного алюминия в очищенной промывной воде не превышает 0,01 мг/дм³ (при ПДК в питьевой воде - 0,5 мг/дм³).

В станции предусмотрена периодическая промывка фильтрующей загрузки осветлительного фильтра 6. Для этого через линию подачи чистой воды 20 на промывку осветлительного фильтра 6 центробежным насосом 22 в нижнюю часть осветлительного фильтра 6 осуществляется подача чистой питьевой воды из резервуара чистой воды станции обезжелезивания. Расход воды контролируется счетчиком-расходомером 23. Сброс воды после промывки осветлительного фильтра 6 осуществляется через линию возврата промывной воды 21 в резервуар-накопитель промывной воды 1.

В процессе работы станции электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания из осветлителя 4 с заданной периодичностью в канализационный коллектор 24 сбрасывается осадок, также через канализационный коллектор 24 перед проведением профилактических работ опорожняются резервуар-накопитель промывной воды 1, блок электрокоагуляционной обработки воды 2, дегазатор 3, бак приготовления и дозирования раствора поваренной соли 14, осветлитель 4, буферный бак 5, осветлительный фильтр 6. Кроме того, с канализационным коллектором 24 соединена линия аварийного перелива промывной воды 10 при аварийном переполнении резервуара-накопителя промывной воды 1.

Станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания содержит последовательно соединенные резервуар-накопитель промывной воды, оснащенный линией циркуляционного усреднения концентрации загрязняющих веществ в промывной воде, с размещенным на ней центробежным насосом, линией аварийного перелива промывной воды и датчиком давления, блок электрокоагуляционной обработки воды, дегазатор, осветлитель, буферный бак, на выходе которого установлен центробежный насос, осветлительный фильтр, установку ультрафиолетового обеззараживания воды, снабженную на выходе счетчиком-расходомером, станция включает в себя также бак приготовления и дозирования раствора поваренной соли, соединенный с резервуаром-накопителем промывной воды и снабженный электрической мешалкой и насосом-дозатором, между резервуаром-накопителем промывной воды и блоком электрокоагуляционной обработки воды последовательно размещены центробежный насос, кондуктометрическая ячейка, счетчик-расходомер, станция оснащена системой промывки осветлительного фильтра, состоящей из линии подачи чистой воды на промывку осветлительного фильтра, снабженной центробежным насосом и счетчиком-расходомером, а также линией возврата промывной воды, соединяющей осветлительный фильтр с резервуаром-накопителем промывной воды и линией отвода газов в атмосферу, подключенной к верхним частям осветлителя и дегазатора, в станции электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания предусмотрен канализационный коллектор, соединенный с резервуаром-накопителем промывной воды, линией аварийного перелива промывной воды, баком приготовления и дозирования раствора поваренной соли, блоком электрокоагуляционной обработки воды, дегазатором, осветлителем, буферным баком, осветлительным фильтром, станция электрокоагуляционной очистки промывной воды станций обезжелезивания оснащена запорной арматурой.