Устройство для очистки подземных вод от железа

 

Изобретение относится к области водоснабжения и может применяться в системах подготовки воды для питьевых целей, при необходимости очистки подземных вод, содержащих устойчивые формы железа - железоорганические комплексные соединения в концентрации до 1,0-1,5 мг/дм3 и агрессивные газы. Устройство содержит градирню, в которой в качестве насадки используется свободно свисающие сетчатые полотнища, закрепленные на каркасе. Основное количество соединений железа задерживается на сетчатой насадке градирни, где при наличии растворенной органики в обрабатываемой воде активно развиваются специфические виды микроорганизмов, способствующих деструкции комплексоорганических форм железа за счет метаболизма этих микроорганизмов. Каркас с сетчатой насадкой установлен в верхнем сечении корпуса градирни с возможностью ограниченного перемещения в вертикальном направлении, что позволяет периодически удалять с насадки избытки биомассы встряхиванием. Устройство оснащено фильтровальной установкой со сменной кассетой, имеющей вертикальную водоприемную поверхность, заполненной фильтрующим материалом. Возможность использования сменных кассет позволяет исключить из состава устройства систему промывки загрузки, исключить применение промывной воды и сооружения ее обработки. Регенерация фильтрующего материала осуществляется за пределами устройства его высушиванием и просеиванием. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области водоснабжения, в частности, к очистке подземных вод, содержащих устойчивые формы железа - железоорганические комплексные соединения в концентрации до 1,0-1,5 мг/дм3 и агрессивные газы, и может применяться в системах подготовки воды для питьевых целей.

Известна контактная градирня, применяемая в системе очистки воды от железа, представляющая собой корпус с боковыми стенками, выполненными в виде жалюзи для обеспечения естественного газообмена, установленный над контактным резервуаром, с расположенными в корпусе друг над другом ящиками с дырчатыми днищами и заполненными слоями насадки в виде сыпучего материала, в частности, кусков кокса, шлака, гравия, пемзы и др., оборудованный системой подачи и диспергирования исходной воды и системой отвода обработанной воды из контактного резервуара на фильтры (Абрамов Н.Н. Водоснабжение: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982. стр.329-330, рис.V.81). Скорые фильтры имеют зернистую загрузку (песчаную) крупностью 0,5-1,2 мм, высотой слоя 1200 мм и для ее регенерации обязательно предусматривается система промывки, а также система очистки промывной воды.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность его использования, обусловленная сложностью регенерации насадки при накоплении в ее толще осадка гидроокиси железа и других продуктов в процессе эксплуатации градирни, при наличии в обрабатываемой воде устойчивых форм железа - комплексных органических соединений биологическое зарастание насадки происходит еще более интенсивно даже при относительно невысоком содержании железа в исходной воде. При таком зарастании требуется полная и частая замена материала насадки, что представляет собой трудоемкий процесс.

Кроме того, при аэрировании обрабатываемой воды на градирне не достигается достаточно полная деструкция комплексоорганических соединений, они остаются в воде в растворенной форме даже после фильтрования, что определяет в целом снижение эффекта очистки воды. При этом развитие микроорганизмов в системах подачи и распределения воды (ПРВ), а, следовательно, вторичное загрязнение уже обработанной воды, биокоррозию этой системы и образование высокотоксичных хлорорганических соединений при дезинфекции воды хлором. Песчаная загрузка скорых фильтров кольматируется по всей глубине, в том числе и при относительно небольшом содержании железа в исходной воде, это требует обязательного наличия системы промывки фильтров. Количество уже очищенной воды, используемой для промывки фильтров, нередко превышает 5-7% общей производительности устройства, что также снижает общую эффективность. При этом промывные воды должны подвергаться специальной обработке и, следовательно, устройство обезжелезивания кроме градирни и скорых фильтров с системой промывки, должно иметь и сооружения обработки промывных вод.

Известна вентиляторная градирня для частичного удаления свободной двуокиси углерода при обезжелезивании воды, включающая корпус с боковыми ограждающими конструкциями, установленный над уравнительным резервуаром, имеющий кровлю с отверстиями для отвода воздуха и агрессивных газов, деревянную хордовую насадку, над которой расположена система распределения и диспергирования исходной воды, а под ней - вентилятор, обеспечивающий подвод атмосферного воздуха и поддон с патрубком для слива обработанной воды в уравнительный резервуар, из которого предусмотрен отвод воды для дальнейшей обработки на фильтрах (Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий. Под ред. И.А.Назарова. - 3-е изд. перераб. и доп. - М: Стройиздат, 1977. стр.192, рис.24.1). Для подачи воды из уравнительного резервуара на скорые фильтры предусматривается насос. Скорые фильтры оборудованы системой промывки (рис.21.4 того же источника, стр.180), отводящими трубопроводами для сброса промывной воды и системой ее обработки.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность его использования, обусловленная тем, что при наличии в обрабатываемой воде устойчивых форм железа - комплексных органических соединений при аэрировании не обеспечивается их деструкция и такие соединения остаются в воде в растворенной форме даже после фильтрования, что определяет в целом снижение эффекта очистки воды, развитие микроорганизмов в системах подачи и распределения воды, а, следовательно, вторичное загрязнение уже обработанной воды, биокоррозию этой системы и образование высокотоксичных хлорорганических соединений при дезинфекции воды хлором.

При наличии в обрабатываемой воде устойчивых форм железа - комплексных органических соединений возможно постепенное биологическое зарастание деревянной хордовой насадки даже при относительно невысоком содержании железа в исходной воде. При таком зарастании требуется полная замена материала насадки, что представляет собой трудоемкий процесс.

Кроме того, при наличии комплексных органических соединений железа в обрабатываемой воде песчаная загрузка скорых фильтров кольматируется по всей глубине, в том числе и при относительно небольшом содержании железа в исходной воде. Это требует обязательного наличия системы промывки фильтров. Количество уже очищенной воды, используемой для промывки фильтров, нередко превышает 5-7% общей производительности устройства, что также снижает общую эффективность. При этом промывные воды должны подвергаться специальной обработке и, следовательно, устройство обезжелезивания кроме градирни и скорых фильтров с системой промывки, должно иметь и сооружения обработки промывных вод.

Известна контактная градирня, содержащая прямоугольный в плане корпус, над которым установлена разветвленная система перфорированных труб, обеспечивающих разбрызгивание исходной воды, горизонтально установленные внутри корпуса сетки из нержавеющей стали с ячейками 5х5 мм для дробления струек воды на более мелкие, воздуховод, подводящий атмосферный воздух под нижнюю сетку, и систему отвода обработанной воды из нижней части корпуса (Нещеткин Н.М., Голудин А.С. Опыт работы аэратора без коксовой загрузки при обезжелезивании воды, "Водоснабжение и санитарная техника" 10, 1966, с.33-34). Контактная градирня известной конструкции предполагает применение скорых фильтров в составе установки, обеспечивающей очистку воды от железа.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность его использования, обусловленная тем, что при наличии в обрабатываемой воде устойчивых форм железа - комплексных органических соединений при аэрировании не обеспечивается их деструкция и такие соединения остаются в воде в растворенной форме после аэрирования и фильтрования, что определяет в целом снижение эффекта очистки воды, развитие микроорганизмов в системах подачи и распределения воды, а, следовательно, вторичное загрязнение уже обработанной воды, биокоррозию этой системы и образование высокотоксичных хлорорганических соединений при дезинфекции воды хлором. При наличии комплексных органических соединений железа в обрабатываемой воде песчаная загрузка скорых фильтров кольматируется по всей глубине, в том числе и при относительно небольшом содержании железа в исходной воде. Это требует обязательного наличия системы промывки фильтров. Количество уже очищенной воды, используемой для промывки фильтров, может превышать 5-7% общей производительности устройства, что также снижает общую эффективность. При этом промывные воды должны подвергаться специальной обработке и, следовательно, устройство обезжелезивания кроме градирни и скорых фильтров с системой промывки, должно иметь и сооружения обработки промывных вод.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является градирня для обработки подземных вод с устойчивыми формами железа (Патент RU 2164331, опубл. 20.03.2001, Бюл. 8), содержащая контактный резервуар с установленными над ним ограждающими конструкциями, в пределах которых размещена насадка, вентилятор, систему подвода и диспергирования исходной и систему отвода обработанной воды, насадка выполнена из материала с сетчатой развитой поверхностью, обеспечивающей закрепление микроорганизмов, в ходе своего метаболизма способствующих деструкции железоорганических соединений и растворенных газов, сетчатый материал в виде полотнищ закреплен на рамных конструкциях, установленных под углом 80-85°. Для полной очистки подземных вод от железа градирня с сетчатой насадкой входит в состав установки, включающей также фильтровальные устройства, например, скорые фильтры с зернистой загрузкой, оборудованные системой гидравлической регенерации и системой обработки промывных вод.

Недостатками известного технического решения является низкая эффективность его использования, связанная со сложностью освобождения сетчатой насадки градирни от остаточного количества избыточной биомассы, при очистке воды, содержащей комплексоорганические соединений железа, поскольку требуется периодический смыв ее струей воды. Кроме того, для регенерации песчаной загрузки скорых фильтров требуется система промывки фильтров, в том числе и при наличии относительно невысокой концентрации железа в исходной воде и это усложняет эксплуатацию установки обезжелезивания воды. Количество уже очищенной воды, используемой для промывки фильтров, может превышать 5-7% общей производительности устройства, что также снижает общую эффективность. При этом промывные воды должны подвергаться специальной обработке и, следовательно, устройство обезжелезивания кроме градирни и скорых фильтров с системой промывки, должно иметь и сооружения обработки промывных вод.

Задачей изобретения является создание новой установки, обеспечивающей удаление основного количества железа и агрессивных газов за счет биологического окисления комплексоорганических соединений на сетчатой насадке градирни с удалением избыточной биомассы периодическим встряхиванием и за счет сорбции остаточного количества железа на зернистой фильтрующей загрузке установки с заменяемыми кассетами, регенерация которой осуществляется без гидравлической промывки высушиванием и просеиванием при существенном сокращении расходования воды на собственные нужды.

Указанная задача решается следующим образом.

В известном устройстве для очистки подземных вод от железа, содержащем контактный резервуар с установленными над ним ограждающими конструкциями, в пределах которых размещена насадка, выполненная из сетчатого материала с развитой поверхностью, обеспечивающая закрепление микроорганизмов, способствующих биохимической деструкции железоорганических соединений и растворенных газов, вентилятор, систему подвода и диспергирования исходной и систему отвода обработанной воды, насадка выполнена в виде свободно свисающих сетчатых полотнищ, закрепленных в верхней части ограждающих конструкций градирни на каркасе с возможностью его ограниченного возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении (встряхивания), контактный резервуар сообщен с фильтровальной установкой, фильтрующий элемент которой выполнен в виде съемной кассеты с проницаемыми фронтальными стенками, заполненной фильтрующим материалом.

Отличительными от прототипа признаками являются:

- насадка выполнена в виде свободно свисающих сетчатых полотнищ, закрепленных в верхней части ограждающих конструкций градирни на каркасе с возможностью его ограниченного возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении (встряхивания);

- контактный резервуар сообщен с фильтровальной установкой, фильтрующий элемент которой выполнен в виде съемной кассеты с проницаемыми фронтальными стенками, заполненной фильтрующим материалом.

Насадка выполнена в виде свободно свисающих сетчатых полотнищ, закрепленных в верхней части ограждающих конструкций градирни на каркасе с возможностью его ограниченного возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении (встряхивания), что упрощает монтаж насадки и обеспечивает возможность упрощенного удаления избытков биомассы за счет периодического встряхивания одновременно всей насадки. При этом исключается применение очищенной воды для смыва избытков биомассы. Основная часть соединений железа при этом в виде аморфной массы задерживается на насадке с развитой поверхностью и после встряхивания избыток ее перемещается в нижнюю коническую часть градирни - осадконакопитель. В присутствии комплексоорганических сложноокисляемых форм железа в исходной воде на сетчатой насадке развиваются специфические виды микроорганизмов, способствующие деструкции этих форм. За счет накопления микоплазмами окислов железа и концентрацией железа вокруг клеток микроорганизмов в результате чисто адсорбционных процессов на сетчатой насадке задерживается до 70-80% железистых соединений, извлекаемых из воды, и градирня является основным элементом устройства обезжелезивания природной воды.

Контактный резервуар сообщен с фильтровальной установкой, фильтрующий элемент которой выполнен в виде съемной кассеты с проницаемыми фронтальными стенками, заполненной фильтрующим материалом, что обеспечивает защиту системы подачи и распределения воды от неконтролируемого выноса избытков биомассы и сорбирования остаточного количества соединений железа. При относительно невысоком содержании железа в исходной воде и при задержании его основного количества на насадке градирни продолжительность фильтроцикла может достигать более 20 суток и, следовательно, регенерацию фильтрующего материала кассеты - картриджа целесообразно проводить вне пределов фильтровальной установки. Возможность использования сменных кассет позволяет исключить из состава устройства систему промывки загрузки и исключить применение промывной воды.

Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: удаление основного количества железа и агрессивных газов из воды на сетчатой насадке градирни с периодическим удалением избыточной биомассы с насадки без использования очищенной воды встряхиванием насадки, а также задержанием остаточного количества железа в зернистой фильтрующей загрузке установки без использования очищенной воды и систем гидравлической регенерации и обработки промывной воды.

Пример промышленной применимости изобретения.

На фиг.1 схематически изображено устройство для очистки подземных вод от железа. По трубопроводу 1 обеспечивается подача исходной воды, например, из скважины (условно не показана) в верхнюю часть градирни, причем, на концевом участке трубопровода 1 закреплен отражатель 2 для равномерного распределения подаваемой воды по площади поперечного сечения градирни. Ниже отражателя 2 в верхней части корпуса градирни установлен каркас 3 с закрепленными на нем свободно свисающими сетчатыми полотнищами 4. Каркас 3 установлен с возможностью ограниченного возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении (показано стрелками) по направляющим 6. Перемещение вниз каркаса 3 с сетчатыми полотнищами 4 ограничено опорным кольцом 5, неподвижно закрепленном на корпусе градирни. Ограниченное перемещение каркаса 3 и встряхивание полотнищ 4 обеспечивается поворотом рычага 7. В нижней части корпуса градирни установлен перфорированный трубопровод 8, в который с помощью вентилятора 9 нагнетается воздух, проходящий вверх через сетчатую насадку в виде полотнищ 4 навстречу потоку обрабатываемой воды (показано волнистыми стрелками). В нижней части градирня имеет контактный резервуар, в котором размещен сборный лоток сообщенный трубопроводом 11 с корпусом фильтровальной установки 12. Конусная часть контактного резервуара ниже сборного лотка представляет собой осадконакопитель, в котором собирается осадок 10, периодически отводимый за пределы градирни.

Фильтрующий элемент выполнен в виде съемной кассеты 13 с проницаемыми фронтальными стенками, заполненной фильтрующим материалом. Кассета 13 оснащена непроницаемой диафрагмой 14, обеспечивающей создание напорного градиента в кассете 13 и попадание обрабатываемой воды за ее пределы только через фильтрующий материал (показано стрелками). Трубопровод 15 предусмотрен для отвода очищенной воды в систему ее подачи и распределения. Фильтровальная установка 12 оснащена осадконакопителем 16, в который попадает осадок, образующийся в результате отстаивания воды перед кассетой 13, и периодически отводится за пределы фильтровальной установки 12. Для удаления агрессивных газов (CO2 и H2S) из рабочей зоны градирни она снабжена вентиляционным стояком 17, расположенным в верхней части.

Устройство для очистки подземных вод от железа работает следующим образом.

Исходная вода, требующая специальной обработки, в частности, удаления солей железа с содержанием его не выше 1,5 мг/дм3 и агрессивных газов, из скважины по трубопроводу 1 подается в верхнюю часть градирни. Расход обрабатываемой воды не должен превышать допустимого, при котором удельная нагрузка на площадь поперечного сечения насадки должна составлять не более 15 м 3/ч·м2. Для равномерного распределения подаваемой воды по площади поперечного сечения градирни на концевом участке трубопровода 1 закреплен отражатель 2. С указанной целью может использоваться и другое устройство, обеспечивающее дробление или диспергирование струи. Далее вода поступает в рабочую часть градирни с размещенной в ней сетчатой насадкой, выполненной в виде свободно свисающих сетчатых полотнищ 4, и постепенно относительно равномерным потоком проходит (показано волнистыми стрелками) в нижнюю часть градирни. По мере протока обрабатываемой воды, содержащей как минеральные, так и органические формы железа, на полотнищах 4 насадки развиваются специфические виды микроорганизмов - железобактерии, для которых комплексоорганические соединения железа представляют питательную ценность. Сетчатые полотнища 4 насадки должны иметь достаточно развитую поверхность контакта и могут быть изготовлены, например, из мелкоячеистой капроновой дели с размером ячеи 10-15 мм. Наиболее приемлемым режимом стекания воды в пределах сетчатой насадки является пленочный, который обеспечивается нагрузкой не более 15 м3/ч·м 2, при объемной плотности сетчатых полотнищ 4 в пределах 25-30% от общего объема рабочей зоны. По мере протока обрабатываемой воды в пределах рабочей зоны градирни, в которой размещены сетчатые полотнища 4, иммобилизованные на полотнищах 4 насадки микроорганизмы обеспечивают выделение из раствора комплексоорганических соединений и накопление их в количестве, соответствующем несущей способности насадки. При указанной выше плотности насадки и скорости отекания обрабатываемой воды обеспечивается несущая способность насадки (массу микроорганизмов и продуктов их метаболизма на единицу объема) до 7 кг/м3.

Все виды микроорганизмов, для которых приемлемой средой обитания могут быть подземные воды, содержащие органику, следует относить к типичным гетеротрофам. Для их существования обязательно требуются органические вещества, сами же по себе минерализованные формы железа, а тем более железо как материал элементов системы подачи и распределения воды (ПРВ) не участвует непосредственно в процессах метаболизма железобактерий. Накопление же ими соединений железа может иметь достаточно разнообразный механизм, но общим является то, что процесс окисления железа определенно не играет для подобных микроорганизмов никакой энергетической роли. При этом микробиальное концентрирование соединений железа ведется несколькими путями:

- использованием органического вещества комплексоорганических соединений железа для обеспечения метаболизма как питательного субстрата;

- концентрацией железа вокруг клеток в результате чисто адсорбционных процессов;

- окислением двухвалентного железа продуктами метаболизма (пероксидом водорода);

- накоплением микоплазмами окислов железа в виде жестких оболочек, что заменяет им ригидную клеточную стенку, позволяя существовать в осмотически неуравновешенной среде.

Для обеспечения оптимальных условий метаболизма микроорганизмов, иммобилизованных на сетчатых полотнищах 4 насадки и удаления агрессивных газов, таких как сероводород (H2 S) и диоксид углерода (CO2) в перфорированный трубопровод 8, установленный в нижней части корпуса градирни ниже кромки свободно свисающих полотнищ 4, с помощью вентилятора 9 нагнетается воздух установлен, проходящий вверх через сетчатую насадку навстречу потоку обрабатываемой воды (показано волнистыми стрелками). Расход воздуха при концентрации сероводорода до 5-7 мг/дм3 следует принимать в пределах 7-10 м3 на 1 м3 обрабатываемой воды. Часть кислорода воздуха используется иммобилизованными микроорганизмами в ходе их метаболизма. Выделение из воды агрессивных газов происходит за счет разности парциального давления этих газов, растворенных в воде и в направленном потоке атмосферного воздуха. Выделенные из воды газы перемещаются в верхнюю часть градирни с направленным потоком воздуха и через вентиляционный стояк 17 выводятся за пределы градирни. Вода, обработанная в рабочей зоне - зоне размещения сетчатых полотнищ 4 насадки, поступает в контактный резервуар. В контактном резервуаре обеспечивается дальнейшее окисление железа за счет контакта воды с поглощенным кислородом.

При производительности устройства для очистки подземных вод, например, 360 м3/сут и при удельной нагрузке 15 м3/ч·м2 площадь поперечного сечения градирни должна составлять не менее 1,0 м 2. Высота рабочей зоны градирни, в пределах которой размещена насадка в виде сетчатых полотнищ 4, составляет 2,5 м. При несущей способности насадки 7 кг/м3 на полотнищах 4 может задерживаться до 17,5 кг (2,5 м3·7 кг/м3 ) соединений железа. При концентрации железа в исходной воде 1,0 мг/дм3 за сутки на сетчатых полотнищах 4 насадки накапливается 0,360 кг соединений железа, следовательно, накопление предельного количества этих соединений происходит за 50 суток. Через 50 суток после запуска градирни в работу необходимо удаление избыточной биомассы с сетчатых полотнищ 4 насадки. При этом полного удаления биомассы не требуется, поскольку должна обеспечиваться непрерывность процесса деструкции железоорганических соединений, который проходит только в присутствии иммобилизованных микроорганизмов. На сетчатых полотнищах 4 насадки при частичном удалении биомассы должно оставаться до 30% общей биомассы представленной в основном относительно прочно прикрепленными микроорганизмами. Следовательно, периодичность удаления избыточной биомассы должна составлять 30-33 дня.

После 30-ти суток работы градирни производят удаление избыточной биомассы, которое осуществляется встряхиванием одновременно всех сетчатых полотнищ 4 насадки. Для обеспечения этого условия сетчатые полотнища 4 закреплены на каркасе 3, установленном в верхней части градирни с возможностью его ограниченного возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении (встряхивания). Каркас 3 опирается на опорное кольцо 5, неподвижно закрепленное на корпусе градирни, кольцом 5 ограничивается перемещение каркаса 3 с сетчатыми полотнищами 4 вниз. Ограниченное перемещение каркаса 3 в верхнем направлении осуществляется по направляющим 6 и обеспечивается поворотом рычага 7, при резком опускании рычага 7 каркас 3 перемещается вниз до опорного кольца 5, чем достигается эффект встряхивания полотнищ 4. Предварительно до встряхивания полотнищ 4 кратковременно, на период удаления избыточной биомассы, перекрывается подача воды по трубопроводу 11 в корпус фильтровальной установки 12. После двух-трех встряхиваний слабо закрепленная избыточная биомасса отделяется от сетчатых полотнищ 4 и в виде аморфного осадка 10 накапливается в нижней конусной части контактного резервуара, представляющего собой осадконакопитель, из которого периодически отводится за пределы градирни. Таким образом, при удалении избыточной биомассы исключается применение очищенной воды, а объем осадка, удаляемого из градирни для утилизации при его влажности 98%, не превышает 0,01% суточной производительности устройства.

Основная часть соединений железа в виде аморфной массы задерживается на насадке с развитой поверхностью - на сетчатых полотнищах 4 и концентрация соединений железа, которые остаются в воде после ее обработки в градирне находятся преимущественно в минерализованной форме, составляет не более 0,10 мг/дм 3 - 0,20 мг/дм3. Обработанная в градирне вода из контактного резервуара градирни поступает в сборный лоток и по трубопроводу 11 - в корпус фильтровальной установки 12. Фильтрующий элемент установки 12 выполнен в виде съемной кассеты 13 с проницаемыми фронтальными стенками, изготовленными, например, из жестких металлических сеток с размером прозоров не превышающем крупности зерен фильтрующей загрузки. В предлагаемой конструкции фильтровальной установки 12 водоприемная поверхность - проницаемые фронтальные стенки кассет 13 располагается вертикально. При относительно невысокой скорости фильтрования (до 2,0-4,0 м/ч) и, следовательно, при продолжительном пребывании воды в аванкамере - в зоне перед кассетой 13 фильтровальной установки 12 значительная часть загрязнений, имеющих положительную гидравлическую крупность, осаждается и попадает в осадконакопитель 16. В этом случае загрязнения не накапливаются на вертикальной фильтрующей поверхности кассет 13 и, следовательно, не кольматируют загрузку и не влияют на повышение фильтрационного сопротивления, а продолжительность фильтроцикла - увеличивается. Осадок из осадконакопителя 16 периодически отводится за пределы фильтровальной установки 12.

В качестве фильтрующего материала загрузки целесообразно использовать, например, вспененный полистирол марки ПСВ, который достаточно широко используется в системах очистки природных вод для хозяйственно-питьевых целей. Указанный материал, в частности, недробленый при диаметре гранул 1,0-1,25 мм имеет относительно невысокую насыпную плотность в пределах 70 кг/м3, что важно для изготовления съемных кассет 13. В этом случае при небольшой общей массе кассет 13 с такой загрузкой не требуется мощного грузоподъемного оборудования. Например, при производительности фильтровальной установки 12, как и градирни, 360 м3/сут и при скорости фильтрации воды 2,5 м/ч необходима общая площадь водоприемной поверхности вертикально установленной фронтальной стенки кассеты 13 в пределах 6 м. В этом случае целесообразно использовать две параллельно работающие кассеты 13 с высотой 2,0 м и шириной 1,5 м. Масса фильтрующей загрузки в каждой из кассет 13 при толщине загрузки 0,5 м составит 150 кг, а с учетом массы сеток фронтальных стенок и каркаса кассеты 13 не будет превышать 250 кг. Это позволит использовать для монтажа-демонтажа кассет 13, например, таль с соответствующей грузоподъемностью.

Кассета 13 оснащена непроницаемой диафрагмой 14, обеспечивающей создание напора перед кассетой 13 и за счет напорного градиента - отношения разности уровней воды перед диафрагмой 14 и за ней к толщине фильтрующего слоя обеспечивается образование горизонтально направленного потока обрабатываемой воды через фильтрующий материал (показано стрелками) в кассете 13. Диафрагма 14 жестко закреплена на рамс кассеты 13 с возможностью совместно с ней перемещения в вертикальных направляющих, что обеспечивает возможность оперативной замены каждой из кассет 13. При этом исключается проток необработанной в фильтровальной установке 12 воды, минуя фильтрующую загрузку кассет 13. В соответствии с этим, кассеты 13, заполненные фильтрующим материалом, обеспечивают защиту системы подачи и распределения воды от неконтролируемого выноса избытков биомассы и очистку воды от остаточного количества соединений железа за счет их сорбции в загрузке.

При пористости фильтрующей загрузки кассеты 13, выполненной из недробленого вспененного полистирола марки ПСВ, составляющей 45%, продолжительность фильтроцикла зависит от грязеемкости материала. Грязеемкость, в частности, определяется объемом пор слоя загрузки, в котором преимущественно задерживаются загрязнения. При скорости фильтрования 2,5 м/ч толщина этого слоя составляет примерно 0,12 м, объем пор при площади водоприемной поверхности 6 м2 будет не менее 0,30 м3 . Содержание загрязнений в воде, поступающей в фильтровальную установку 12 из градирни, не превышает 0,10-0,20 мг/дм3 . При такой концентрации соединений железа и с учетом эпизодического выноса биомассы, которая частично осаждается и накапливается в осадконакопителе 16, продолжительность фильтрования до момента использования полной грязесмкости загрузки съемных кассет 13 составит не менее 28-30 суток. По мере фильтрования воды в загрузке накапливаются загрязнения, что обусловливает повышение фильтрационного сопротивления и соответственно увеличивается напорный градиент, уровень воды перед диафрагмой 14 повышается, а за ней - снижается, причем максимальная величина такого снижения должна быть не ниже верхней кромки кассеты 13. При высоте диафрагмы 14 в пределах 2 м и при толщине кассеты 0,5 м предельный напорный градиент достигает величины 4 (2,0/0,5). После достижения предельного градиента напора или максимального снижения уровня воды до верхней кромки задней стенки кассеты 13, что то же, извлекают кассету 13 из фильтровальной установки 12 и заменяют ее на резервную с теми же параметрами. Из извлеченной кассеты 13 фильтрующую загрузку удаляют и высушивают, после чего просеивают и загружают в кассету 13. Возможность использования сменных кассет 13 позволяет исключить из состава установки систему промывки загрузки и исключить применение промывной воды.

Таким образом, при использовании предлагаемой установки для обезжелезивания подземных вод удаление основного количества комплексоорганических форм железа и агрессивных газов осуществляется на сетчатой насадке градирни за счет метаболизма специфических видов микроорганизмов, способствующие деструкции этих форм. Удаление избыточной биомассы с сетчатой насадки обеспечивается периодическим встряхиванием полотнищ 4 без использования очищенной воды. Задержание остаточного количества железа обеспечивается в зернистой фильтрующей загрузке установки также без использования очищенной воды и устройств для гидравлической регенерации и обработки промывной воды.

Устройство для очистки подземных вод от железа, содержащая контактный резервуар с установленными над ним ограждающими конструкциями, в пределах которых размещена насадка, выполненная из сетчатого материала с развитой поверхностью, обеспечивающая закрепление микроорганизмов, способствующих биохимической деструкции железоорганических соединений и растворенных газов, вентилятор, систему подвода и диспергирования исходной и систему отвода обработанной воды, отличающееся тем, что насадка выполнена в виде свободно свисающих сетчатых полотнищ, закрепленных в верхней части ограждающих конструкций градирни на каркасе с возможностью его ограниченного возвратно-поступательного перемещения в вертикальном направлении (встряхивания), контактный резервуар сообщен с фильтровальной установкой, фильтрующий элемент которой выполнен в виде съемной кассеты с проницаемыми фронтальными стенками, заполненной фильтрующим материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области очистки жестких подземных вод от железа, сероводорода, диоксида углерода, марганца и солей жесткости для питьевых целей, а, более конкретно, к установкам для очистки этих вод

Устройство предназначено для мониторинга подземных вод, с целью определения направления движения подземных вод. В результате работы с данным устройством можно составить подробную карту подземных вод.

Полезная модель относится к области аксессуаров для лазерных дальномеров типа DISTO D5 с адаптером LSA 360 для крепления на геодезическом штативе

Полезная модель относится к области экологии, гидротехническому строительству, природо- и недропользованию
Наверх