СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ЖЕЛЕЗА

СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ЖЕЛЕЗА


RU (11) 2181110 (13) C2

(51) 7 C02F1/64 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2002.04.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2000118162/12 
(22) Дата подачи заявки: 2000.07.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.07.12 
(45) Опубликовано: 2002.04.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 1058898 A, 07.12.1983. RU 2092452 C1, 10.10.1997. RU 2087427 C1, 20.08.1997. RU 2051121 C1, 27.12.1995. ЕP 805122 A3, 17.03.1999. US 5662826 A1, 02.09.1997. 
(71) Имя заявителя: Общество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Гидросервис" 
(72) Имя изобретателя: Афанасьев В.С.; Бабко В.Б.; Гришков В.М.; Иванченко Г.А.; Долгий А.А.; Константинов В.Е.; Либерман В.Е.; Москвин В.В.; Раев А.И. 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Гидросервис" 
(98) Адрес для переписки: 117331, Москва, ул. Крупской, 3, кв.13, В.Е.Константинову 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ ЖЕЛЕЗА 

Используют для очистки подземных вод от железа. Способ очистки подземных вод от железа заключается в их аэрировании барботированием сжатым воздухом, окислении во взвешенном слое концентрата и при разрыве потоков последнего и воды в сборной емкости, очистке на активированных наработанным гидрооксидом железа пористых коаксиальных цилиндрических поверхностях элементов из полимера пространственно-глобулярной структуры при тангенциальной фильтрации пульсирующего турбулентного потока и гидродинамическом сжатии диффузного слоя в их зазоре с наведением дзета-потенциалов и регенерации чередующимися импульсными отдувками сжатым воздухом и промывками обратным током воды с частичным перекрытием пористых поверхностей элементов по продольным образующим подвижными экранами. Изобретение позволяет повысить эффективность обезжелезивания подземных вод. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к очистке подземных вод от железа и может быть использовано в системах хозяйственно-бытового назначения.

Известен способ очистки подземных вод от железа (1), включающий аэрирование на градирне, окисление закиси железа в резервуаре и удаление окиси фильтрованием.

Однако при осуществлении способа задействуется громоздкое оборудование, необходимы большие капитальные вложения, велики эксплуатационные расходы.

Известен способ очистки воды от железа (2), заключающийся в упрощенной аэрации разбрызгиванием или изливом на открытую поверхность и фильтрации в объемном фильтре. При этом на поверхности последнего образуется трудносмываемая каталитическая пленка, которая существенно ускоряет процесс окисления железа.

Однако после проведения регенерации из-за выноса мелких частиц с образовавшейся на их поверхности "каталитической" пленкой, эффективность окисления железа на первых порах сильно падает и поэтому для обеспечения установленного режима фильтроцикла необходимо увеличивать габариты объемного фильтра, что неминуемо приведет к возрастанию капитальных и эксплуатационных затрат.

Известен способ очистки подземных вод от железа (3), принятый за ближайший аналог, включающий аэрирование с последующим фильтрованием через двухслойную загрузку. Причем первый слой загрузки по ходу воды выполнен крупными гранулами, а второй слой - из менее крупных гранул. Назначение 1-ого слоя заключается в обеспечении частичного процесса "автокаталитического" окисления двухвалентного железа до гидроокиси, а 2-ого - мелкозернистого - в завершении указанного процесса и фильтрации воды от гидроокиси. Такая схема загрузки позволяет сохранить ее почти в полном объеме и стабилизировать функциональные возможности при реализации фильтроцикла.

Однако громоздкость первого крупнозернистого слоя приводит к уменьшению величины удельной поверхности этого слоя, а следовательно, к снижению процесса "автокаталитического" окисления двухвалентного железа. Кроме того, периодические длительные регенерации загрузки обуславливают первоначальные "потери" каталитической пленки, уменьшают ее окислительные возможности и ухудшают массообменные характеристики.

Задачей изобретения является разработка способа повышения эффективности обезжелезивания подземных вод.

Поставленную задачу реализуют при аэрировании барботированием воды сжатым воздухом с образованием гидроокиси железа на фильтрах, окислении железа до трехвалентного и фильтрации. Окисление осуществляют во взвешенном слое концентрата при разрыве потоков последнего и подаваемой воды в сборной емкости, а очистку - на активированных наработанным гидрооксидом железа пористых коаксиальных цилиндрических поверхностях элементов из полимера пространственно-полимерной структуры при тангенциальной фильтрации пульсирующего турбулентного потока и гидродинамическом сжатии диффузного слоя в их зазоре с наведением дзета-потенциалов. Регенерацию производят чередующимися импульсными отдувками сжатым воздухом и промывками обратным током воды с частичным перекрытием пористых поверхностей элементов по продольным образующим подвижными экранами. При этом предварительное барботирование позволяет провести насыщение воды кислородом воздуха и удалить большую часть свободной углекислоты и тем самым подготовить условия для быстрой коагуляции за счет смешения РН в щелочную сторону. А учитывая способность химически активных радикалов элементов из полимеров пространственно-глобулярной структуры сорбировать двухвалентное железо на своей развитой поверхности, и в дальнейшем служить основой для осаждения гидрооксидной пленки-катализатора для запуска процесса каталитического окисления, то практически мгновенно с осаждением растворенного двухвалентного железа будет происходить его доокисление до трехвалентного. При тангенциальной фильтрации турбулентного потока чистая вода проходит через поры элементов, а взвешенные частицы с гидрооксидной пленкой, оставшаяся часть растворенного железа - концентрат постоянно выносятся в сборную емкость, где происходит дальнейшее окисление и быстрая коагуляция окиси железа, чему также способствует гидродинамическое сжатие диффузного слоя в зазоре коаксиальных цилиндрических элементов с наведением дзета-потенциалов. Быстрая отмывка коаксиальных поверхностей при запирании объемов пор достигается чередующимися кратковременными подачами воды обратным током и отдувками сжатым воздухом при частичном перекрытии их подвижными экранами, создающими импульсные воздействия, приводящие к быстрому отделению кальмотирующих взвешенных частиц и окиси железа и восстановлению проходных сечений через поры. Турбулентный характер потока обеспечивает лучший массообмен, выравнивает поле скоростей, уменьшает пограничный слой и способствует лучшему уносу взвешенных частиц с концентратом. Все это обуславливает повышение эффективности обезжелезивания.

На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления способа. На фиг. 2 представлена схема проведения регенерации элементов с использованием подвижных экранов.

Устройство содержит погружной насос 1 для подачи воды, фильтр грубой очистки 2 от взвешенных частиц, компрессор 3, связанный с барботером 4 с клапаном 5 для насыщения воды кислородом воздуха и удаления свободной углекислоты, сборную емкость 6 для доокисления и коагуляции окиси железа, насос 7 для подачи воды на фильтр 8 с цилиндрическими коаксиальными пористыми элементами из полимера пространственно-глобулярной структуры и накопительную емкость 9. Все комплектующие соединены между собой трубопроводами 10, фильтр 8 связан линией концентрата 11 со сборной емкостью 6, а для регенерации последнего 8 его выходы соединены с выходом компрессора 3 и входом насоса 7 через электромагнитные клапаны 12, 13 для импульсной подачи чистой воды и воздуха и снабжены соответствующей запорной арматурой - вентилями 14 - 26. Для слива загрязнений фильтр 8 снабжен патрубком 27 с вентилем 28, а сборная емкость 6 - патрубком 29 с вентилем 30 для связи с атмосферой. Барботер 4 в нижней его части оборудован двумя распределительными решетками с соплами, направленными навстречу друг другу для подачи воды и воздуха для лучшего массообмена. Вход и выход фильтра 8 по подаче воды и выходу концентрата снабжены шнековыми питателями для создания гидродинамических импульсов, а для повышения эффективности регенерации в несмежных объемах последнего 8 размещены подвижные экраны 31 и 32 для частичного перекрытия внешней и внутренней цилиндрических коаксиальных пористых поверхностей элементов из полимера пространственно-глобулярной структуры при их движении вдоль продольных образующих при подаче давления воды или сжатого воздуха.

Способ осуществляется следующим образом.

Вода из подземных источников погружным насосом 1 подается на фильтр грубой очистки 2, где отделяются частицы взвесей, и поступает на вход барботера 4 на сопла верхней распределительной решетки, навстречу ей на сопла нижней распределительной решетки подается компрессором 3 сжатый воздух. Насосом 7 через один из шнековых питателей турбулентный пульсирующий поток поступает в фильтр 8 в зазор между пористыми коаксиальными цилиндрическими поверхностями из полимера пространственно-глобулярной структуры, где при тангенциальной фильтрации происходит его разделение - фильтрат в накопительную емкость 9, а концентрат - обратно в сборную емкость 6. При этом на развитых пористых поверхностях элементов 8 идет интенсивная наработка гидроокиси железа, которая частично постоянно уносится в сборную емкость 6 вместе со взвешенными частицами, а оставшаяся часть гидроокиси эффективно запускает процесс каталитического окисления, необходимый для обезжелезивания фильтрата.

Концентрат со взвешенными частицами, частью гидроокиси и воды, аккумулируясь в сборной емкости 6, инициирует постоянное окисление двуокиси железа, медленное осаждение которой обуславливает ее коагуляцию и дальнейшее отделение при фильтрации. При гидродинамическом сжатии диффузного слоя в зазоре элементов 8 с наведением дзета-потенциалов в турбулентном потоке ускоряется начало коагуляции выносимого концентрата.

Регенерация фильтра 8 чередующимися отдувками сжатого воздуха и обратным током воды осуществляется импульсной подачей через поочередно срабатываемые электромагнитные клапаны 12 и 13 с частичным перекрытием пористых поверхностей элементов по продольным образующим подвижными экранами 31, 32. При этом отдувка сжатым воздухом осуществляется компрессором 3 при закрытых 15, 19, 20, 21, 23 и открытых вентилях 25, 26 и последующем сливе загрязнений по патрубку 27 через открытый вентиль 28. При регенерации обратным током насосом 7 чистая вода подается по трубопроводу из накопительного бака 9 при закрытых 17, 20, 21, 22, 23, 26 и открытых вентилях 18, 19, 24, 25 через поочередно срабатываемые электромагнитные клапаны 12, 13 во внутренний объем фильтра 8, где из-за частичного перекрытия пористых поверхностей элементов подвижными экранами 31, 32 происходит возрастание местных гидравлических сопротивлений, приводящее к повышению скоростей и соответственно силовых воздействий на стенки пор. Из-за регулярности пористых коаксиальных цилиндрических поверхностей элементов фильтра 8 и их небольшого гидравлического сопротивления для регенерации достаточно 5....8 мин, после чего вентили 24, 25, 28 закрываются, а 15, 17, 19, 20, 21, 23 открываются и устройство приводится в работоспособное состояние.

Таким образом, использование предлагаемого способа за счет тангенциальной фильтрации с постоянным аккумулированием и очисткой концентрата частично смываемой гидроокисной пленкой турбулентным пульсирующим потоком при гидродинамическом сжатии диффузного слоя в зазоре с наведением дзета-потенциалов на пористых коаксиальных цилиндрических поверхностях элементов позволяет быстро осуществлять процессы окисления, коагуляции, отделения и регенерации, увеличивая тем самым эффективность обезжелезивания подземных вод.

Источники информации

1. Кастальский А.А., Минц Д.М. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения - М.: Высшая школа, 1962, с. 500.

2. Золотова Е.Ф., Асс Г.Ю. Очистка воды от железа, фтора, марганца, сероводорода - М.: Стройиздат, 1975, гл. 3.

3. Авторское свидетельство 1058898, кл. С 02 F 1/64, СССР, 1983 г. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ очистки подземных вод от железа, включающий их аэрирование и фильтрацию, отличающийся тем, что аэрирование осуществляют барботированием воды сжатым воздухом, осуществляют доокисление железа до трехвалентного во взвешенном слое концентрата при разрыве потоков последнего и воды в сборной емкости, очистке на активированных наработанным гидроксидом железа пористых коаксиальных цилиндрических поверхностях элементов из полимера пространственно-глобулярной структуры при тангенциальной фильтрации пульсирующего турбулентного потока и гидродинамическом сжатии диффузного слоя в их зазоре с наведением дзета-потенциалов, а регенерацию фильтра осуществляют чередующимися импульсными отдувками сжатым воздухом и промывками обратным током воды с частичным перекрытием пористых поверхностей элементов по продольным образующим подвижными экранами.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru