Установка очистки шахтных и карьерных вод

Полезная модель относится к области водоподготовки и очистке сточных вод, образующихся в горнодобывающей промышленности, а также на металлургических и других промышленных производствах, может быть использована для очистки природных подземных вод высокой минерализации, солевых растворов и рассолов от ионов металлов. Установка содержит блок нейтрализации (I), блок умягчения (II), блок флокулирования и осаждения загрязнений (III), блок доочистки осветленной воды (IV), блок подготовки осадков и механического обезвоживания (V), возвратно-циркуляционную линию, систему трубопроводов, циркуляционные и дозирующие насосы для подачи рабочих реагентов (известкового молока, соды и флокулянта), систему автоматического контроля и управления технологическим процессом (не показана), систему автоматизированного управления технологическим процессом, два pH-метра 5 и 6, установленные на подводящем трубопроводе до узла ввода нейтрализующего реагента и на трубопроводе между блоком нейтрализации и блоком умягчения, а также устройства автоматического дозирования растворов рабочих реагентов 3 и 13. Блоки нейтрализации и умягчения включают прямоточные турбулентные смесители 4 и 14, выполненные в виде трубопровода разделенного на последовательно расположенные функциональные камеры: приемную камеру 48 с патрубком подачи раствора рабочего реагента, по крайней мере, одну камеру перемешивания 53, снабженную турбулизирующими элементами 56 и камеру созревания 57, расположенную над камерой перемешивания и выполненную в форме змеевика, состоящего из секций в виде прямолинейных участков, соединенных между собой фасонными соединительными элементами 58, причем выходной патрубок 59 камеры созревания расположен ниже уровня камеры перемешивания или на одном уровне с нею.

Полезная модель относится к области водоподготовки и очистке сточных вод, образующихся в горнодобывающей промышленности, а также на металлургических и других промышленных производствах, может быть использована для очистки природных подземных вод высокой минерализации, солевых растворов и рассолов от ионов металлов.

Шахтные и карьерные воды характеризуются механическим, химическим, бактериальным загрязнением и часто высокой минерализацией. Преимущественно имеют кислую среду, высокое содержание сульфат-иона (в т.ч. свободной серной кислоты), железа, алюминия и других металлов. Такие шахтные воды интенсивно корродируют водоотливные установки и поэтому на шахтах применяются различные меры по предотвращению формирования кислых шахтных вод. До отвода в поверхностные водотоки и водоемы шахтные воды подвергаются очистке.

Производственные стоки металлургических производств также имеют кислую среду и содержат большое количество взвешенных частиц, особенно соединения тяжелых металлов, а также соединения кальция, магния в виде сульфатов и хлоридов.

Для подземных вод характерно значительное содержание минеральных солей и небольшое, по сравнению с поверхностными водами, содержание органических веществ. Известно, что подземные водоисточники в значительной мере загрязнены ионами металлов, имеющих природное и техногенное происхождение. Например, подземные воды питьевого назначения в большинстве случаев имеют повышенное содержание ионов железа и марганца, содержат широкий спектр металлов, например, медь, никель, цинк, и алюминий, в основном техногенного характера.

Известна установка, предназначенная для удаления железа из поверхностных вод методами коагуляции, окисления, известкования (В.А. Клячко, И.Э. Апельцин "Подготовка воды для промышленного и городского водоснабжения", Москва, 1962 г., стр. 627). Установка состоит из аэратора-смесителя, осветлителя, песчаного фильтра. Установка позволяет достаточно полно очищать воду от железа при небольших концентрациях последнего. При повышенном содержании железа аэратор, использованный в установке, не позволяет насытить воду необходимым количеством воздуха для полного окисления железа. Установка только частично умягчает воду, при этом выпадает в осадок только часть солей кальция, соли магния в осадок практически не выпадают.

Наиболее эффективным методом очистки сульфатсодержащих сточных вод является метод, предусматривающий совместное применение щелочных реагентов и флокулянтов. Использование этого метода объясняется не только относительно высокой скоростью образования осадка, но и, в отличие от коагулянтов, отсутствием заслоения обрабатываемой воды, поскольку весь флокулянт извлекается с осадком (Аксенов В.И., Ладыгичев М.Г., Ничкова И.И. и др. Водное хозяйство промышленных предприятий. Справочное издание. Книга 1. - М.: Теплотехник. 2005, с. 322-323).

Известна установка для реализации способа очистки кислых железосодержащих сточных вод, включающего усреднение, нейтрализацию сточных вод известковым молоком, отстаивание и механическое обезвоживание образующегося осадка (Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. - М.: Металлургия, 1980, - 195 с). Процесс очистки сточных вод с использованием данной установки не обеспечивает необходимую степень очистки.

Известна установка для очистки подземных вод, включающая подводящую магистраль исходной воды, установленные по ходу технологического процесса последовательно, блок реагентных емкостей для окислителя, коагулянта и флокулянта, блок нейтрализации, блок осветления, линию отвода осветленной воды, систему отстойников, блок фильтрации с системой регенерации, емкость готового продукта, возвратно-циркуляционную линию и линию отвода шлама (осадка) из блока осветления. В данной установке вводы коагулянта и флокулянта установлены в реакторе-осветлителе, один конец возвратно-циркуляционной линии соединен с магистралью исходной воды перед точкой соединения ее с емкостью окислителем, а другой конец соединен с линией отвода осветленной воды, блок фильтрации содержит соединенные последовательно фильтры, заполненные, соответственно, природным материалом, обладающим слабоосновными свойствами, и инертным природным материалом. В качестве реактора-осветлителя используют реактор-осветлитель в контактной среде. Линия отвода шлама от блока осветления снабжена шламоотделителем, из которого выход воды, освобожденной от шлама, соединен с емкостью исходной воды, а линия отвода регенерационных растворов блока фильтрации так же соединена с емкостью исходной воды (RU 2187462, C02F 1/64, C02F 9/04, 2002 г.). Недостатком данной установки является низкая производительность, вызванная необходимостью частой регенерации фильтров и соответственно увеличением количества промывных вод.

Известна установка для подготовки воды питьевого качества из попутно добываемых из скважин пластовых вод, которая основана на последовательном осветлении исходной воды (RU 71112, C02F 1/24, C02F 9/08, 2008 г.). Установка содержит флотатор, емкости для известкового и содового растворов и для хлопьеобразущих реагентов (флокулянта), отстойник, соединенный с флотатором, в верхнюю часть которого поступает исходная вода, известковый и содовый растворы, контактный осветлитель с гравийной загрузкой, который с одной стороны, через трубопровод, имеющий штуцеры для подачи хопьеобразующих реагентов, соединен с отстойником, с другой стороны контактный осветлитель соединен через насос высокого давления с мембранными блоками обратного осмоса.

Данная установка обеспечивает очистку подземных вод до питьевого качества. К недостаткам данной установки можно отнести то, что предварительная очистка сточных вод не удовлетворяет требованиям к методу обратного осмоса, что приводит к низкой производительности установки, так как требует частой замены мембран.

Кроме того, общим недостатком указанных выше установок является невозможность их использования для очистки шахтных и карьерных вод, производственных сточных вод металлургических предприятий, содержащих высокие концентрации ионов тяжелых металлов и анионов, а также отсутствие автоматизированного управления технологическим процессом.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является установка для очистки производственных сточных вод металлургических предприятий, которая содержит подводящую магистраль и, установленные по ходу технологического процесса, приемный резервуар, блок нейтрализации, включающий узел приготовления известкового раствора и емкость-смеситель, узел приготовления раствора флокулянта, однотрубный смеситель-турбулизатор, блок осветления, который включает два отстойника-осветлителя, узел приготовления содового раствора, однотрубный смеситель-турбулизатор, блок фильтрации, включающий фильтр ультратонкой очистки и узел мембранной очистки, блок шламоотделения, возвратно-циркуляционную линию, систему трубопроводов и подающих насосов, расходомеры и запорно-регулирующую арматуру (RU 110738, C02F 9/10, 2011 г).

Недостатком известной установки является отсутствие автоматизированного управления технологическим процессом, а также большой расход нейтрализующего и умягчающего реагентов и флокулянта. Кроме того, известная установка содержит дополнительные емкости-смесители для выдержки обработанных известковым молоком или раствором соды сточных вод, для обеспечения полноты прохождения процессов нейтрализации и умягчения с образованием хлопьев гидроокисей или солей металлов (созревание смеси), что, усложняет установку, требует больших площадей для размещения дополнительных емкостей.

Основным техническим результатом предлагаемого технического решения, является снижение расхода рабочих реагентов - известкового молока, соды и флокулянта и обеспечение автоматизированного управления технологическим процессом. Дополнительным техническим результатом является уменьшение габаритов установки и снижение энергоемкости.

Поставленная задача решается следующим образом.

Установка для очистки шахтных и карьерных вод, содержащая установленные по ходу технологического процесса блок нейтрализации, блок умягчения, блок флокулирования и осаждения загрязнений, блок доочистки осветленной воды, возвратно-циркуляционную линию, систему трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой, циркуляционные и подающие насосы, согласно предлагаемому техническому решению, дополнительно содержит автоматизированную систему управления технологическим процессом, два рН-метра, установленные на подводящем трубопроводе до узла ввода нейтрализующего реагента и на трубопроводе между блоком нейтрализации и блоком умягчения, а также устройства автоматического дозирования рабочих растворов известкового молока, соды и флокулянта.

При этом блоки нейтрализации и умягчения включают прямоточный турбулентный смеситель, выполненный в виде трубопровода включающего последовательно расположенные функциональные камеры: приемную камеру с патрубком подачи раствора рабочего реагента, по меньше мере, одну камеру перемешивания, снабженную турбулизирующими элементами и камеру созревания, расположенную над камерой перемешивания и выполненную в форме змеевика, состоящего из секций в виде прямолинейных участков, размещеных параллельно друг другу в вертикальной и горизонтальной плоскостях и соединенных между собой фасонными соединительными элементами, причем выходной патрубок камеры созревания расположен ниже уровня камеры перемешивания или на одном уровне с нею.

Причем:

- прямоточный турбулентный смеситель содержит преимущественно две камеры перемешивания, установленные параллельно друг другу и связанные общими входным и выходным патрубками, снабженными запорно-распределительной арматурой, позволяющей выводить из технологического процесса одну из камер;

- турбулизирующие элементы камеры перемешивания выполнены в виде прямоугольных пластин, согнутых под прямым углом по продольной оси, которые установлены ребром навстречу потоку, стационарно закреплены на оси, проходящей по всей длине камеры, на фиксированном расстоянии друг от друга, со смещением каждого последующего элемента относительно предыдущего на 30-60°;

- продольный размер каждой горизонтальной прямолинейной секции камеры созревания приближен к продольному размеру камеры перемешивания.

Кроме того, в предлагаемой установке

- блоки нейтрализации и умягчения каждый содержит, по меньшей мере, одну емкость для рабочих растворов известкового молока и соды, соответственно, и устройство автоматического дозирования рабочих растворов известкового молока и соды;

- блок флокулирования и осаждения загрязнений содержит, отстойник-флокулятор, по меньшей мере, одну емкость для рабочего раствора флокулянта, устройство автоматического дозирования рабочего раствора флокулянта, линию отвода осветленной воды в блок доочистки и линию отвода осадка в блок подготовки и обезвоживания осадков;

- устройство автоматического дозирования рабочего раствора известкового молока, соды и флокулянта включает, по меньшей мере, один насос подачи рабочего раствора реагента и запорно-регулирующую арматуру, работающие от управляющего сигнала автоматизированной системы управления технологическим процессом;

- блок доочистки осветленной воды содержит, отстойник-накопитель осветленной воды, установку ультрафиолетового обеззараживания и сообщенный с емкостью для рабочего раствора флокулянта, однотрубный смеситель-турбулизатор;

- отстойник-накопитель осветленной воды снабжен, по меньшей мере, одним электродатчиком уровня воды и пробоотборником;

- установка дополнительно содержит блок подготовки и обезвоживания осадков, состоящий из отстойника-сгустителя осадков, приемной емкости загрязненной воды, ершового смесителя и узла механического обезвоживания осадков, причем отстойник-сгуститель осадков сообщен с линиями отвода осадка отстойника-флокулятора и отстойника-накопителя осветленной воды, ершовый смеситель сообщен с емкостью для рабочего раствора флокулянта, а узел механического обезвоживания осадков включает гравитационный стол-сгуститель осадков и ленточный пресс-фильтр.

Совокупность указанных выше признаков, предложенных в заявляемом устройстве, а именно: наличие новых конструктивных элементов, их нового взаимного расположения и новых взаимосвязей - позволяет решить поставленные задачи.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена общая схема предлагаемой установки, на фиг.2 блок нейтрализации; на фиг.3 блок умягчения; на фиг.4 блок флокулирования и осаждения загрязнений; на фиг.5 блок доочистки осветленной воды; на фиг.6 блок подготовки и обезвоживания осадков; на фиг.7 общий вид прямоточного турбулентного смесителя, на фиг.8 общий вид прямоточного турбулентного смесителя с обратной стороны, на фиг.9 приемная камера смесителя, на фиг.10 камера перемешивания, на фиг 11 камера перемешивания разрез А-А и вид В, на фиг.12 камера созревания вид спереди, на фиг.13 камера созревания вид сверху; на фиг.14 камера созревания вид сбоку.

Установка содержит подводящую магистраль, установленные по ходу технологического процесса: приемную емкость с насосной станцией для подачи сточных вод на очистку (не показаны), блок нейтрализации (I), блок умягчения (II). блок флокулирования и осаждения загрязнений (III), блок доочистки осветленной воды (IV), блок подготовки осадков и механического обезвоживания (V), возвратно-циркуляционную линию, систему трубопроводов, циркуляционные и дозирующиие насосы для подачи рабочих реагентов (известкового молока, соды и флокулянта), автоматизированную систему управления технологическим процессом (далее АСУТП) (не показана).

Блок нейтрализации (I) включает преимущественно две емкости 1, снабженные мешалками, для приготовления рабочего раствора нейтрализующего агента (известкового молока), устройство автоматического дозирования, включающее управляемые насосы 2 и управляемую запорно-регулирующую арматуру 3 для подачи рабочего раствора известкового молока в прямоточный турбулентный смеситель 4 (далее турбулентный смеситель), два рН-метра 5 и 6 сигналы от датчиков которых поступают в АСУТП, один рН-метр установлен на подающем трубопроводе 7 до узла ввода нейтрализующего агента и предназначен для определения кислотности поступающей на очистку СВ, второй на отводящем из блока нейтрализации трубопроводе 8 и предназначен для определения степени нейтрализации СВ, обработанных известковым молоком, расходомер 9, установленный на подающем трубопроводе 7 для фиксации объема СВ, поступающей на очистку, и расходомер 10, установленный на трубопроводе подачи известкового молока в турбулентный смеситель 4 для фиксации количества известкового молока, подаваемого на нейтрализацию СВ.

Блок умягчения (II) включает две емкости 11, снабженные мешалками, для приготовления для рабочего раствора умягчающего агента (кальцинированной соды), устройство автоматического дозирования раствора кальцинированной соды, включающее управляемые насосы подачи рабочего раствора соды 12 и управляемую запорно-регулирующую арматуру 13, турбулентный смеситель 14 аналогичный турбулентному смесителю 4, расходомер 15 установленный на трубопроводе 8 для фиксации объема СВ, поступающей на умягчение и расходомер 16, установленный на трубопроводе подачи раствора соды в турбулентный смеситель 14 для фиксации количества раствора соды подаваемой на умягчение СВ.

Выход турбулентного смесителя 14 трубопроводом 17, через расходомер 18, соединен с блоком флокулирования и осаждения (III).

Блок флокулирования и осаждения включает отстойник-флокулятор 19, две емкости 20, снабженные мешалками, для приготовления рабочего раствора флокулянта, устройство автоматического дозирования флокулянта, включающее управляемые насосы 21 и управляемую запорно-регулирующую арматуру 24. Емкости 20 трубопроводом 22 через расходомер 23 и запорно-регулирующую арматуру 24 соединены с трубопроводом 17, который соединен с подводящим патрубком 25 отстойника флокулятора 19. Отстойник-флокулятор включает камеру флокуляции 26, патрубок отвода осветленной воды 27, патрубок отвода сфлокулированной массы осадков 28 и снабжен насосами 29 для откачки сфлокулированных осадков в блок подготовки и обезвоживания осадков (V).

Насосы 2, 12, 21 и запорно-регулирующая арматура 3, 13 и 24 работают по управляющим сигналам АСУТП, формируемым в зависимости от показаний датчиков рН-метров 5 и 6 и расходомеров 9, 15 и 18.

Трубопроводом 30 отстойник-флокулятор 19 соединен с блоком доочистки осветленной воды (IV), который включает однотрубный смеситель-турбулизатор 31, сообщенный с емкостями 20, отстойник-накопитель осветленной воды 32, управляемые насосы 33 для откачки осветленной воды, установку ультрафиолетового обеззараживания воды (УОВ) 34, насосы 35 для откачки осадков. Отстойник-накопитель 32 снабжен электродатчиками уровня воды 36, и пробоотборником 37. Трубопроводом 38 отстойник-накопитель соединен с блоком подготовки и обезвоживания осадков (V).

Блок подготовки и обезвоживания осадков (V) включает отстойник-сгуститель осадков 39, приемную емкость загрязненной воды 40, управляемые насосы 41 для подачи осадков на обезвоживание, ершовый смеситель 42, установку механического обезвоживания осадков 43, управляемые насосы 44 для откачки загрязненной воды из емкости 40 и подачи в трубопровод 7. Отстойник-сгуститель осадков 39 трубопроводом 45 соединен с патрубком 28 отстойника-флокулятора 19, трубопроводом 38 с блоком доочистки осветленной воды (IV). Ершовый смеситель 42 трубопроводом 46 соединен с емкостью 20 для раствора флокулянта.

Сигналы от датчиков всех измерительных устройств, содержащихся в установке поступают в АСУТП, которая в зависимости от их показаний формирует сигналы на включение и выключение управляемых насосов и регулирование работы запорно-регулирующей арматуры.

Прямоточный турбулентный смеситель (4 и 14) содержит корпус, представляющий собой трубопровод, разделенный на функциональные камеры: приемную камеру 48. предназначенную для приема потока очищаемой воды из подающего трубопровода через входной патрубок 49, и рабочего агента (известкового молока, раствора соды) через патрубок 50. Патрубок 50 установлен перпендикулярно патрубку 49 таким образом, что обеспечивает подачу рабочего агента по оси основного потока. Приемная камера посредством фланцевого соединения через патрубок 51, выполненный в виде тройника, сообщена с двумя камерами перемешивания - основной 52 и резервной 53. Основная и резервная камеры перемешивания имеют аналогичную конструкцию, соединены общими входным 51 и выходным 54 патрубками с запорно-регулирующей арматурой, позволяющей выводить из технологического процесса одну из камер перемешивания, при необходимости выполнения регламентных либо ремонтных работ, без остановки процесса. Камера перемешивания представляет собой участок трубопровода, оборудованный турбулизирующими элементами 55 в виде прямоугольных пластин из нержавеющей стали, согнутых под прямым углом по продольной оси. Турбулизирующие элементы стационарно закреплены на оси 56, проходящей по всей длине камеры перемешивания, на фиксированном расстоянии друг от друга и с угловым смещением относительно друг друга, преимущественно 30-50° и установлены ребром навстречу потоку смешиваемых жидкостей.

Камера перемешивания через патрубок 54 сообщена с камерой созревания 57. Камера созревания выполнена в виде змеевика, представляет собой сборно-разборную конструкцию в виде секционной трубопроводной обвязки, состоит из прямолинейных участков (секций), расположенных параллельно друг другу над камерой перемешивания и соединенных между собой фасонными соединительными элементами 58. Причем выходной патрубок 59 камеры созревания расположен на одном уровне или ниже уровня камер перемешивания 52 и 53 и соединен с последней горизонтальной секцией верхнего уровня через вертикальную секцию 60.

Камера созревания также может быть снабжена камерой 61, для улавливания и сбора механических загрязнений, которая установлена на стыке вертикальной секции и выходного патрубка 59, для удаления уловленных механических загрязнений днище камеры 61 выполнено съемным (разборным).

Вся конструкция турбулентного смесителя смонтирована на металлической опорной раме 62. Герметизация разъемных соединений участков трубопроводов выполнена посредством фланцевых соединений и уплотнительных прокладок, выполненных из подходящего полимерного материала, например, фторопласта.

Время нахождения смеси жидкостей в камере созревания определяется в зависимости от времени прохождения реакции в смесевой композиции, регулируется за счет изменения диаметра и общей длины камеры, а также за счет регулирования скорости перемещения потока жидких сред. Последующая транспортировка жидких сред осуществляется в соответствии с технологическим процессом, за счет гидравлического напора основного потока.

Однотрубный смеситель-турбулизатор 31 представляет собой стальную цилиндрическую емкость с входным и выходным патрубками, снабженную турбулизирующими элементами. Наиболее предпочтительно использовать однотрубный смеситель в описанный в ПМ RU 110738, 2011 г, в котором турбулизирующие элементы, представляют собой перегородки, закрепленные на внутренней поверхности емкости поочередно на противоположных сторонах, с уклоном в направлении движения потока, таким образом, что проходное сечение между турбулизирующим элементом и внутренней стенкой емкости максимально приближено к проходному сечению входного патрубка, а диаметр емкости превышает диаметр входного и выходного патрубков не менее чем в два раза.

Установка работает следующим образом.

В емкостях 1, 11 и 20 готовятся растворы рабочих реагентов заданной концентрации, соответственно известкового молока, кальцинированной соды и флокулянта. С помощью насосов 2 поддерживается постоянная циркуляция суспенции известкового молока» в замкнутом цикле между запорно-регулирующей арматурой 3 и емкостями 1, предотвращая процесс расслоения суспензии и выпадение осадка.

Шахтные или карьерные воды (СВ), подлежащие очистке, собираются в приемном резервуаре (не показан) и посредством насосной станции (не показана) подаются по трубопроводу 7 в блок нейтрализации I, работающий в автоматическом режиме, управляемом АСУТП.

Объем СВ, поступающей на нейтрализацию фиксируется расходомером 9, рН-метр 5 фиксирует кислотность поступающих СВ, рН метр 6 фиксирует степень нейтрализации СВ. Сигналы от датчиков расходомера и рН-метров поступают в АСУТП. На основании показаний рН метра 5 и расходомера 9 суммирующим устройством АСУТП формируется сигнал управления насосами 2 и заслонкой запорно-регулирующей арматуры 3, известковое молоко в объеме, необходимом для нейтрализации поступающего объема СВ до требуемого значения рН, подается через патрубок 50 в прямоточный турбулентный смеситель 4. Поток смешиваемых жидкостей поступает в одну из камер перемешивания 52 или 53, где, соударяясь с гранями турбулизирующих элементов 55, приобретает турбулентное движение. Благодаря размещению каждого из последующих турбулизирующих элементов с угловым смещением к предыдущему на 30-50° поддерживается высокий уровень турбулентности потока смеси в осевом, радиальном и угловом направлениях, что обеспечивает получение на выходе из камеры однородной смеси жидкостей. Далее полученная смесь поступает в камеру созревания, где происходит процесс нейтрализации с образования хлопьев нерастворимых гидроокисей металлов с получением суспензии.

При отклонении степени нейтрализации от заданного значения рН-метр 6 отправляет сигнал в АСУТП, которая формирует сигнал на управление заслонкой запорно-регулирующей арматуры 3 увеличивая или уменьшая подаваемый объем известкового молока для получения заданного значения степени нейтрализации, обычно 10,5÷11,5, т.к. при указанном значении рН происходит наиболее полное превращение присутствующих в СВ сульфатов тяжелых металлов (титан, железо, медь, хром, марганец и др.) в нераствормые гидроокиси металлов, с образованием суспензии.

Из блока нейтрализации полученная суспензия СВ, по трубопроводу 8 через расходомер 15 поступает в блок умягчения П. Работа блока умягчения также осуществляется в автоматическом режиме, управляемом АСУТП. На основании показаний рН метра 6 и расходомера 15 АСТУП формирует сигнал управления насосом 12 и заслонкой запорно-регулирующей арматуры 13. В результате раствор соды заданной концентрации в количестве, необходимом для умягчения поступающего объема СВ, нейтрализованной до заданного значения рН, из емкости 11 подается через патрубок 50 в турбулентный смеситель 14, где в результате интенсивного перемешивания потока нейтрализованной СВ с раствором соды и проходит процесс умягчения СВ за счет осаждения солей жесткости (карбонатов кальция и магния). Количество подаваемого раствора соды фиксируется расходомером 16.

Из блока умягчения суспензия СВ по трубопроводу 17 поступает блок флокулирования и осаждения загрязнений Ш, который также работает в автоматическом режиме, управляемом АСУТП. Суспензия СВ через входной патрубок 25 поступает в кольцевой канал отстойника-флокулятора 19. Количество поступающей на флокулирование СВ фиксируется расходомером 18, сигнал от которого поступает на суммирующий процессор в АСУТП, который формирует сигнал на управление насосом 21 и заслонкой запорно-регулирующей арматуры 24, благодаря чему производится подача необходимого количества рабочего раствора флокулянта из емкостей 20 в отстойник-флокулятор 19. Количество подаваемого раствора флокулянта также фиксируется расходомером 23. В отстойнике-флокуляторе 19 происходит процесс фазового разделения сфлокулированных осадков и воды. Сфлокулированные осадки, накопившиеся в донной части отстойника-флокулятора, удаляются посредством откачки по мере накопления насосами 29 по трубопроводу 45 в отстойник сгуститель осадков 39 блока V. Включение и отключение насосов 29 производится посредством подачи управляющих сигналов от таймера, включенного с систему АСУТП, в соответствии с заданным временным интервалом.

Осветленная и очищенная от загрязнений вода через патрубок 27 по трубопроводу 30 самотеком поступает в блок доочистки IV, в центральную часть отстойника-накопителя 32, содержащего ограждающий цилиндрический успокоитель потока, водосборный резервуар, оборудованный зубчатым распределителем-переливом и тонкослойным модулем пластин, препятствующих возможному выносу взвешенных веществ и их накоплению в виде осадка в донной части отстойника-накопителя, с последующим удалением (откачкой) посредством насосов 35 по трубопроводу 38 в отстойник-сгуститель осадков 39 блока V.

Сигналы от датчиков уровня воды 36 в водосборном резервуаре отстойника-накопителя 32 поступают в АСУТП, которая формирует управляющий сигнал на включение/выключение насосов 33, с помощью которых из отстойника-накопителя очищенная вода подается на установку ультрафиолетового обеззараживания УОВ 34 с последующим сбросом в систему инженерных сетей для дальнейшего использования, либо отводится в водоприемник.

В случае возникновения чрезвычайной ситуации (вынос взвешенных веществ из отстойника-накопителя 32 (контроль визуальный) в работу вводится смеситель-турбулизатор 31 с одновременной подачей в него раствора флокулянта по трубопроводу 47 из емкости 20 с целью укрупнения взвешенных частиц и их максимального осаждения в донной части отстойника-накопителя 32.

Работа насосов 35 (периодическое включение и выключение) осуществляется в ручном режиме по мере накопления осадков в донной части отстойника-накопителя 32. Контроль уровня накопления осадков производится посредством отбора пробы в специально-оборудованной точке 37.

Осадки из отстойника-флокулятора 19 и отстойника-накопителя 32 насосами 29 и 35, подаются в отстойник-сгуститель осадков 39, где происходит процесс накопления и уплотнения осадков. Отстоянная вода, образующаяся в процессе уплотнения, собирается в водосборном резервуаре отстойника-сгустителя 39, откуда самотеком подается в приемную емкость загрязненной воды 40, оборудованную датчиками уровня, сигнал от которых поступает в АСУТП. Фильтрат и промывные воды, образующиеся в процессе механического обезвоживания осадков, по трубопроводу сброса воды также поступают в приемную емкость 40, из которой управляемыми насосами 44 производится откачка загрязненных вод с подачей их в трубопровод 7 для смешения с СВ поступающей на очистку воды. Включение и выключение насосов 44 производится в автоматическом режиме в процессе замыкания либо размыкания контакта (вода-датчик) регистрирующего уровень воды в приемной емкости загрязненной воды 40. Сгущенные осадки насосами 41 по системе трубопроводов подаются в проточной ершовый смеситель 42 в который одновременно по трубопроводу 46 дозируется рабочий раствор флокулянта, для флокулирования осадков перед их обезвоживанием на остановке механического обезвоживания осадков 43.

Фильтрат и промывные воды из узла механического обезвоживания направляются в приемную емкость загрязненной воды 40.

Режим работы блока V периодический, блок включается в работу по мере накопления заданного объема осадков, подлежащих удалению из технологического оборудования в процессе очистки сточных вод.

Использование автоматизированной системы управления технологическим процессом, двух рН метров в блоке нейтрализации и описанных устройств автоматического дозирования рабочих реагентов, управляемых АСУТП, позволяет значительно снизить расход рабочих агентов за счет контроля кислотности СВ, поступающих на нейтрализацию, и нейтрализованных СВ, поступающих на умягчение, а также за счет увеличения точности дозирования реагентов. Включение в установку турбулентного смесителя, описанной конструкции позволяет улучшить смешение регентов с СВ, что в свою очередь также позволяет снизить расход рабочих реагентов.

Кроме того, применение турбулентного смесителя позволяет получить следующие дополнительные преимущества:

1. Исключается установка дополнительных емкостей-смесителей, предназначенных для выдержки обработанных известковым молоком или раствором соды сточных вод, для обеспечения полноты прохождения процессов нейтрализации и умягчения с образованием хлопьев гидроокисей или солей металлов (созревание смеси), что, позволяет уменьшить общие габариты установки.

2. Не требуется дополнительных затрат на электрооборудование, т.к. перемешивание СВ и рабочего реагента производится за счет гидравлической энергии потока СВ подаваемого на обработку.

3. Не требуется дополнительное насосное оборудование на перекачку обработанного потока в соответствии с технологическим процессом, либо установка дополнительных опорных конструкций для создания перепада высот для создания самотечного процесса транспортировки жидких сред.

4. Не требуется установка дополнительных фундаментов. Распределенные весовые нагрузки передаются на опорные элементы рамы. Предпочтительное размещение устройства, как правило, на отметке 0.00.

5. Отсутствуют динамические нагрузки на элементы конструкции.

6. Не требуется остановка технологического процесса при выполнении профилактических или ремонтных работ.

7. Имеется, возможность изменения объемных характеристик обрабатываемых потоков жидких сред за счет увеличения либо уменьшения числа секций камеры созревания.

8. Общие габариты смесителя, в используемого в установке очистки сточных вод мощностью 400 м³/ч. составляют: (7500×2650×4050) мм.

Очищенная на предлагаемой установке СВ соответствует нормам, предъявляемым к водным ресурсам рыбохозяйственного назначения согласно ГОСТу 17.1.02.04-77 «Показатели состояния и правил таксации рыбохозяйственных водных объектов», применяемым к рыбохозяйственным водоемам.

1. Установка для очистки шахтных и карьерных вод, содержащая установленные по ходу технологического процесса блок нейтрализации, блок умягчения, блок флокулирования и осаждения загрязнений, блок доочистки осветленной воды, возвратно-циркуляционную линию, систему трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой, циркуляционные и подающие насосы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему автоматизированного управления технологическим процессом, два рН метра, установленные на подводящем трубопроводе до узла ввода нейтрализующего реагента и на трубопроводе между блоком нейтрализации и блоком умягчения, а также устройства автоматического дозирования рабочих растворов известкового молока, соды и флокулянта.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блоки нейтрализации и умягчения включают прямоточный турбулентный смеситель, выполненный в виде трубопровода, включающего последовательно расположенные функциональные камеры: приемную камеру с патрубком подачи раствора рабочего реагента, по меньшей мере, одну камеру перемешивания, снабженную турбулизирующими элементами, и камеру созревания, расположенную над камерой перемешивания и выполненную в форме змеевика, состоящего из секций в виде прямолинейных участков, размещенных параллельно друг другу в вертикальной и горизонтальной плоскостях и соединенных между собой фасонными соединительными элементами, причем выходной патрубок камеры созревания расположен ниже уровня камеры перемешивания или на одном уровне с нею.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что прямоточный турбулентный смеситель содержит преимущественно две камеры перемешивания, установленные параллельно друг другу и связанные общими входным и выходным патрубками, снабженными запорно-распределительной арматурой, позволяющей выводить из технологического процесса одну из камер.

4. Установка по п.2, отличающаяся тем, что турбулизирующие элементы камеры перемешивания выполнены в виде прямоугольных пластин, согнутых под прямым углом по продольной оси, которые установлены ребром навстречу потоку, стационарно закреплены на оси, проходящей по всей длине камеры, на фиксированном расстоянии друг от друга, со смещением каждого последующего элемента относительно предыдущего на 30-60°.

5. Установка по п.2., отличающаяся тем, что продольный размер каждой горизонтальной прямолинейной секции камеры созревания приближен к продольному размеру камеры перемешивания.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блоки нейтрализации и умягчения, каждый, содержит по меньшей мере одну емкость для рабочих растворов известкового молока и соды соответственно и устройство автоматического дозирования рабочих растворов известкового молока и соды.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок флокулирования и осаждения загрязнений содержит отстойник-флокулятор, по меньшей мере одну емкость для рабочего раствора флокулянта, устройство автоматического дозирования рабочего раствора флокулянта, линию отвода осветленной воды в блок доочистки и линию отвода осадка в блок подготовки и обезвоживания осадков.

8. Установка по пп.1, 6 или 7, отличающаяся тем, что устройство автоматического дозирования рабочего раствора известкового молока, соды и флокулянта включает по меньшей мере один насос подачи рабочего раствора реагента и запорно-регулирующую арматуру, работающие от управляющего сигнала автоматизированной системы управления технологическим процессом.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок доочистки осветленной воды содержит отстойник-накопитель осветленной воды, установку ультрафиолетового обеззараживания и сообщенный с емкостью для рабочего раствора флокуляната однотрубный смеситель-турбулизатор.

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что отстойник-накопитель осветленной воды снабжен по меньшей мере одним электродатчиком уровня воды и пробоотборником.

11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок подготовки и обезвоживания осадков, состоящий из отстойника-сгустителя осадков, приемной емкости загрязненной воды, ершового смесителя и узла механического обезвоживания осадков.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что отстойник-сгуститель осадков сообщен с линиями отвода осадка отстойника-флокулятора и отстойника-накопителя осветленной воды.

13. Установка по п.11, отличающаяся тем, что ершовый смеситель сообщен с емкостью для рабочего раствора флокулянта.

14. Установка по п.11, отличающаяся тем, что узел механического обезвоживания осадков включает гравитационный стол-сгуститель осадков и ленточный пресс-фильтр.