Спосіб очищення води aquaactive-69

Реферат: Спосіб очищення води включає послідовне проведення процесів відбору води, її транспортування, освітлення у зваженому шарі осаду, фільтраційному очищенні крізь пористий шар, відведенні і знезараженні очищеної води. Проводять активацію води після її відбору шляхом насичення повітрям із подальшим проведенням флотаційної обробки перед освітленням, повітря, яке використовують для насичення води, іонізують. UA 100150 U (12) UA 100150 U UA 100150 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології очищення води від розчинених і/або колоїдних домішок шляхом її комплексної обробки і може застосовуватись на станціях підготовки води з поверхневих джерел для комунального водопостачання, також може бути призначений для очищення води від широкого спектру забруднень шляхом флотації і фільтрації і може бути використаний для комунального та промислового призначення, створення мобільних очисних станцій при надзвичайних ситуаціях, а також тренінгові - дослідницьких водоочисних центрів, при ремонті і модернізації очисних споруд природних і стічних вод, також призначений для великих і малих комплексів очисних споруд, в блоці фіто доочищення і знезаражування прісної і солонуватої води з поверхневих і підземних джерел водопостачання, а також очищення стічних вод для отримання води технічної якості, очищення промислових, комунальних і зливових стоків, кондиціювання води для бальнеологічних комплексів і в системах зрошення і водного господарства рибних ферм, для екологічного самовідновлення малих річок, створення гідророботизованих систем очищення води, створення надійних самовідновлювальних станцій очищення води для питних цілей, доочищення води від пестицидів, біогенних сполук азоту, фосфору з поверхневих і закритих джерел водопостачання, для активації води в теплицях, або перед мембранною очисткою води. Відомий спосіб очищення води, який полягає в подачі води із джерела водопостачання із подальшим її освітленням у відстійнику, відведенні очищеної води [1]. Недоліком способу є низька ефективність вилучення забруднень, особливо тих, що знаходяться в іонній формі, а осадження високодисперсних частинок є довготривалим процесом, що суттєво впливає на продуктивність пристрою, веде до зростання габаритних розмірів. Причиною тому є незмінність редокс-потенціалу водного середовища, що подається на очищення, а тому очищення води шляхом осадження домішок в прояснювачі піддаються тільки дисперсні частинки забруднень відносно великої гідравлічної крупності. Домішки, що знаходяться в іонній формі, а також такі, питома вага яких менше води (жири, нафтопродукти, якими забруднені поверхневі джерела водопостачання, тощо) не можуть бути вилучені з води, при реалізації технології, запропонованої в способі-аналогу. Найбільш близьким до технічного рішення, що пропонується, є спосіб очищення води, який полягає в послідовному проведенні процесів відбору води із поверхневого джерела, її транспортуванні, змішуванні із флокулянтом, освітленні у зваженому шарі осаду, фільтраційному очищенні і знезараженні очищеної води [2] (прототип). Недоліком способу є низька ефективність очищення води, особливо при наявності широкого спектру забруднень, які відрізняються своїми фізико-хімічними властивостями, наприклад, при одночасному вмісті домішок органічного та неорганічного походження, кожні із яких можуть перебувати в розчиненому або зваженому стані можуть мати здатність до само флотації (концентрування на рівні дзеркала води), що притаманне для поверхневих джерел водопостачання. Для підвищення ефективності вилучення забруднень із застосуванням вказаного способу необхідно корегувати значення редокс-потенціалу (Eh) води відповідно значень Eh води в поверхневому джерелі водопостачання, що сприяє активності домішкових включень, відповідно зміні їх властивостей до сорбції зваженим шаром-сорбентом [3]. Саме для вилучення широкого спектру домішок, особливо тих, що знаходяться у високодисперсному стані (нафтопродукти, ПАР, СПАР, жирових домішок), стабільність Eh сприяє збереженню стабільності полідомішкового стану водного середовища. Вилучення зважених речовин, що можливе при реалізації відомого способу, не сприяє процесу видалення високодисперсних гідрофобних домішок, у той же час, зміна рєдокс-потенціалу вказаним способом не передбачається. Наявність забруднень органічного і гідрофобного походження (жири, нафтопродукти та інш.), що можуть знаходитись на поверхні неорганічного осаду при освітленні води та очищенні її фільтруванням сприяє процесу загнивання і створює проблеми санітарногігієнічного характеру, пов'язані із наявністю неприємного запаху, а також вторинного забруднення речовинами життєдіяльності бактерій. Тому спосіб-прототип для очищення води із поверхневих джерел водопостачання має обмежене застосування і не в повній мірі придатний для води, що забруднена полідисперсними домішками із гідрофобними властивостями. В основу корисної моделі поставлена задача очищення води AQUAACTIVE-69, за рахунок проведення додаткової активації води після відбору з поверхневого джерела шляхом насичення води повітрям і проведенням флотаційної обробки перед освітленням, забезпечити збільшення градієнту редокс-потенціалу (Eh) між водою, що подається на очищення і водою, що подається у зважений шар осаду для освітлення. Поставлена задача вирішується тим, що полягає в послідовному проведенні процесів відбору води, її транспортуванні, змішуванні із флокулянтом, освітленні у зваженому шарі осаду, фільтраційному очищенні і знезараженні очищеної води, за рахунок того, що 1 UA 100150 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 провадиться додаткова активація води після відбору з поверхневого джерела шляхом насичення води повітрям і проведенням флотаційної обробки перед освітленням. Поставлена задача може бути досягнута в способі очищення води із поверхневих джерел водопостачання, за рахунок того, що повітря, яке використовується для насичення води, іонується. Поставлена задача може бути досягнута в способі очищення води із поверхневих джерел водопостачання, за рахунок того, що активацію води повітрям ведуть до значення градієнту редокс-потенціалу між водою із поверхневого джерела і водою, що подається на флотаційну обробку 80…1300 мВ. Поставлена задача може бути досягнута в способі очищення води із поверхневих джерел водопостачання, за рахунок того, що перед освітленням вода додатково змішується із розчином сорбенту. Поставлена задача може бути досягнута в способі очищення води із поверхневих джерел водопостачання, за рахунок того, що як сорбент використовується цеоліт. Поставлена задача може бути досягнута в способі очищення води із поверхневих джерел водопостачання, за рахунок того, що розчин сорбенту обробляють в анодній камері діафрагмового електролізера. Завдяки проведенню активації води газонасиченням в при її транспортуванні, після відбору з поверхневого джерела створюються умови для насичення води повітрям, за рахунок чого активізуються процеси окислення розчинених домішок. Цьому процесу сприяє зміна редокспотенціалу на шляху транспортування води для флотаційної обробки. При цьому значення має градієнт (неоднорідність) Eh води під час її забору із поверхневого джерела і аналогічним показником води під час проведення флотаційної обробки. Саме за рахунок цього процес окислення розчинених забруднень значно прискорюється. Зміна редокс-потенціалу сприяє проведенню ефективного процесу флотаційного очищення. Додатковим проведенням флотаційної обробки перед процесом освітлення досягається вилучення значної частини домішок, присутність яких здатне гальмувати процес освітлення води із використанням зваженого шару осаду (нафтопродукти, жирові залишки). Флотаційне вилучення цих забруднень також призводить до зміни значень редокс-потенціалу за рахунок зрушення балансу між домішковими включеннями, що сприяє окисленню з'єднань, що знаходяться в іонній формі, активізуються процеси сорбції між частками в процесі освітлення із використанням зваженого шару осаду. Останнє сприяє підвищенню ефективності вилучення забруднень при одночасному скороченні часу процесу. Попереднє іонування повітря, яке використовується для газонасичення води, дозволяє прискорити зміну редокс-потенціалу і активізувати процеси окислення. Таким чином, послідовне проведення активізації водного середовища шляхом його газонасичення іонізованим повітрям, додатковою флотаційною обробкою, у поєднанні із процесом освітлення у зваженому шарі осаду, а також фільтраційним очищенням крізь пористий шар, створює умови для ефективного вилучення включень різного походження, що притаманне для води із поверхневих джерел. Проведення активації води насиченням повітрям до значення градієнту редокс-потенціалу між водою із поверхневого джерела водопостачання і водою, що подається у зважений шар осаду освітлювача 80…1300 мВ дозволяє провадити ефективне очищення води із поверхневих джерел із відповідним корегуванням ефективності очищення, в залежності від якості води (кількісного і якісного вмісту забруднень), що надходить із поверхневого джерела на очищення. Додаткове змішування води із розчином сорбенту дозволяє досягти коагулювання домішок, їх сорбування на поверхні, наприклад, цеоліту, який може використовуватись у якості сорбенту. У цьому випадку прискорюється очищення води шляхом її освітлення у зваженому шарі осаду. Цьому процесу сприяє обробка розчину сорбенту в анодній камері діафрагмового електролізера, за рахунок чого провадиться корегування редокс-потенціалу самого розчину сорбенту. Суть корисної моделі пояснює креслення. На кресленні наведений приклад реалізації запропонованого способу очищення води AQUAACTIVE-69. Спосіб передбачає проведення процесу відбору води з поверхневого джерела 1, за допомогою водозабору 2 насосної станції 3, проведення активації води шляхом іонування повітря іонатором 4 із його введенням у воду в напірній лінії 5 насосної станції при транспортуванні води трубопроводом 6, проведення послідовних процесів флотаційної обробки у флотаторі 7 із газонасиченням аераторами 8, підготовки розчину сорбенту із обробкою в анодній камері діафрагмового електролізера 9 і його введення у воду, освітлення у зваженому 2 UA 100150 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 шарі осаду 10, фільтраційне очищення крізь пористий шар 11, відведенні очищеної води в резервуар чистої води по трубопроводу 12. Приклад реалізації способу очищення води із поверхневих джерел водопостачання. Вода із поверхневого джерела 1, за допомогою водозабору 2 забирається насосною станцією 3. Проводиться активація води, шляхом іонування повітря іонатором 4 і його введенням у воду в напірній лінії 5 насосної станції. Насичена тонованим повітрям вода, при її транспортуванні трубопроводом 6 (враховуючи підвищений тиск і динаміку руху водо-повітряної суміші), за рахунок газонасичення змінює редокс-потенціал, що руйнує баланс між забруднюючими домішками, сприяє контактній взаємодії між повітрям (іонізованим) і домішками, призводячи до активного процесу окислення останніх. Проведення флотаційної обробки (час якої не менше 15 хв.), за умов поєднання інтенсивної зміни значення редокспотенціалу із зміною тиску води, проходить активний процес флотації у флотаторі 7 забруднюючих включень із окисленням розчинених домішок, чому сприяє проведення додаткового газонасичення аераторами 8. Одержана, таким чином, зміна балансу (стабільності) розчинених домішок, що містить забруднення, за рахунок вилучення значної їх кількості, також призводить до зміни редокс-потенціалу (по відношенню до значень цього параметру води, що знаходиться у відкритому водоймищі), за рахунок чого частинки, що залишаються у воді, набувають поверхневої активності. Паралельно провадиться підготовка розчину сорбенту шляхом його активізації в анодній камері діафрагмового електролізера 9 і введення в потік води, що надходить на освітлення. За рахунок такої обробки прискорюється коагулювання і осадження частинок забруднень, а подальша обробка води у зваженому шарі осаду 10, проходить із більшою швидкістю освітлення. Фільтраційне очищення крізь пористий шар 11 дозволяє вилучити залишки домішок із меншим навантаженням на шар пористого матеріалу, а очищена вода надходить в резервуар чистої води по трубопроводу 12. Новим в способі, що пропонується, у порівнянні із відомими технологіями очищення є використання активації води шляхом її газонасичення, у тому числі із використанням попередньо іонізованого повітря для досягнення градієнту редокс-потенціалу (Eh) у поєднанні із флотаційною обробкою води перед проведенням традиційних відомих процесів очищення. Саме неоднорідність значень редокопотенціалу несучого середовища (води) призводить до руйнування стабільності водного розчину забруднень і активізує процеси, на яких базується технологія очищення. За рахунок цього одночасно досягається вилучення забруднень шляхом процесу флотації (який відомий), але він також є рушійною силою для зміни значень редокспотенціалу середовища (не менше 80 мВ.), завдяки чому прискорюється процес не тільки окислення зважених домішок, але й прискорюється швидкість коагулювання і осадження забруднень при її освітленні у зваженому шарі осаду. Таким чином, активація води газонасиченням у поєднанні із попередньою флотаційною обробкою води дозволяє досягти більшої ефективності проведення процесів освітлення і фільтраційного очищення в гранульованому шарі. Абсолютні величини редокс-потенціалу не мають принципового значення, вирішальним є відносний показник його зміни по відношенню із водою, що надходить із поверхневого джерела, при яких забруднення, що містяться у воді, знаходяться у стабільному стані і є складними для їх вилучення. Застосування запропонованої технології очищення води із поверхневих джерел водопостачання дозволяє значно інтенсифікувати процес вилучення забруднень, підвищити продуктивність у порівнянні з існуючими способами очищення. Запропоноване комбінування технологічних процесів дозволяє одержати якісно новий результат. Важливим є те, що флотаційне відведення органічних забруднень дозволяє уникнути загниванню води і її отруєння продуктами життєдіяльності бактерій, а при використанні знезаражуючих розчинів потребує значно менших доз у порівнянні з традиційними технологіями. Практичне використання запропонованих технічних рішень способу очищення води AQUAACTIVE-69 дозволяє значно підвищити ефективність вилучення домішок, зменшити інтенсивність запаху води за рахунок зонального комплексного впливу на середовище, що очищається, значно збільшити брудомісткість очисного пристрою в результаті рівномірного розподілу домішкових включень в окремих зонах очищення фільтру, виключити можливість закупорювання порового простору фільтруючих завантажень. Суттєвою відмінністю способу очищення води AQUAACTIVE-69 є можливість вилучення широкого спектру домішкових включень як неорганічного, так і органічного походження при максимальному використанні ємності поглинання домішок сорбційним об'ємом, що суттєво продовжує час фільтрування. 3 UA 100150 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Очищення по запропонованому способу відбувається автоматично, тому його експлуатація не потребує додаткового обслуговуючого персоналу, або складних електронних систем керування після пусконалагоджувальних робіт. Технічні рішення, що закладені в способі очищення води AQUAACTIVE-69 можуть бути використані для модернізації вже діючих фільтрувальних станцій і фільтрів, при цьому, їх реконструкція не вимагатиме значних капіталовкладень, а впровадження суттєво покращить як технологічні параметри очистки природних і стічних вод, так і економічні показники експлуатації очисної споруди любої продуктивності. Особливою відмінністю самопромивного способу очищення води AQUAACTIVE-69 від об'єктів аналогічного призначення є застосування іонованого повітря, що максимально наближує фільтраційні процеси до таких, що проходять в природних умовах, в результаті чого одержується високоякісна води, корисна для споживання із збільшеними показниками редокспотенціалу. Спосіб очищення води AQUAACTIVE-69 має і інші суттєві відмінності від споруд аналогічного призначення, адже поєднання, послідовність кожного з елементів пристрою з введенням додаткових елементів дозволяють підвищити градієнт редокс-потенціалу Eh води до і після очищення, а також збільшити коефіцієнт утилізації вилучених забруднень, досягти якісних результатів, котрі базуються на використання природних механізмів активації води і відновлення речовин із отриманням супутніх корисних речовин і елементів замість баластного осаду забруднень, котрий потребує додаткової обробки, утилізації або безпечного зберігання, що реалізується відомими технічними рішеннями. Конструкція і технологічні рішення використання активованої води в самопромивному способі очищення води AQUAACTIVE-69 у вигляді, наприклад, закритого самокерованого боксу, забезпечують збільшення градієнту редокс-потенціалу води і екологічно чисте вилучення солей і іонів важких металів, а також вилучення забруднень із отриманням аерозолів корисної водяної пари. Робота способу очищення води AQUAACTIVE-69 базується, в першу чергу, на збільшенні градієнту редокс-потенціалу води і використанні для цього активованої води, а також природних явищ мікробіологічного, фітомасообміну і мікробіологічного перетворення речовин, включаючи іони важких металів, і таким чином, що створює замкнутий цикл отримання чистої, придатної для споживання води і речовин, котрі необхідні для використання, як то паливо, біогумус, білкову масу активного мулу та збагачення атмосфери киснем, створює безвідходну технологію, котра безпечна у використанні і гарантує підвищення градієнту редокс-потенціал Eh води до і після очищення, а також збільшення коефіцієнту утилізації вилучених забруднень. При цьому, в способі очищення води AQUAACTIVE-69 досягається значне зниження енергетичних витрат на проведення очищення, а також майже повне скорочення витрат хімічнихреагентів на очищення води від іонів важких металів, що присутні в воді. Відмінністю способу очищення води AQUAACTIVE-69 є екологічна і технологічна безпечність технології і простота експлуатації основного обладнання з гарантованим забезпеченням підвищення градієнту редокс-потенціалу води, а також, як наслідок, збільшенням коефіцієнту утилізації вилучених забруднень і іонів важких металів, азоту і фосфору. Експлуатація пристроїв по способу очищення води AQUAACTIVE-69 відрізняється простотою і низькими експлуатаційними витратами, що впливає на надійність процесу і собівартість водо підготовки питної води, а також переробки стічної води в технічну воду для її повторного використання, очищення і опріснення солонуватої води з відкритих джерел водопостачання і шахтних кар'єрів. Річний економічний ефект від впровадження способу очищення води AQUAACTIVE-69 З продуктивністю, наприклад, 330 000,0…440 000,0 м /добу може складати 550 000,0…660 000,0 тис. грн. за рахунок значної економії реагентів (зменшення витрат на 98…99 %), порівняно з типовими рішеннями і прототипом, при цьому, буде економитися чиста вода, створяться оптимальні умови глибокого очищення питних і солонуватих вод з поверхневих джерел водопостачання і само доочищення зворотних вод. Впровадження способу очищення води AQUAACTIVE-69 може забезпечити природну активацію води для фермерських потреб, вирощування зернових, рису, для тваринницьких і рибних ферм, для птахофабрик і бальнеологічних комплексів, санаторіїв. Створюються природні умови впровадження повністю автоматизованих комплексів очищення води, забезпечення природного очищення і опріснення солонуватої і поверхневої води від пестицидів, добрив і біогенних сполук азоту і фосфору, доочищення води з відкритих водойм від присутніх там гомеопатичних залишків ліків, гормонів, антибіотиків, ПАР, 4 UA 100150 U 5 10 15 20 нафтопродуктів, присадок до палива і інших домішок техногенного походження, включаючи радіоактивні елементи і меркаптани, що присутні в воді з поверхневих джерел водопостачання. Джерела інформації: 1. А.с. №1115773, В 01 D 21/00, 1984. 2. Кульский Л.А., Строкач ПП. Технология очистки природных вод. К.: "Вища школа.", 1986. 3. Технология глубокой биологической очистки сточных вод в модульных комбинированных колонных и корпусных биореакторах. С.В.Яковлев, А.А. Свердликов ГНЦ НИИ ВОДГЕО, г. Москва, Г.П. Щербина, М.М. Земляк, А.И. Свердликов НИКТИ ГХ, г. Киев. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб очищення води, який включає послідовне проведення процесів відбору води, її транспортування, освітлення у зваженому шарі осаду, фільтраційному очищенні крізь пористий шар, відведенні і знезараженні очищеної води, який відрізняється тим, що проводять активацію води після її відбору шляхом насичення повітрям із подальшим проведенням флотаційної обробки перед освітленням, при цьому повітря, яке використовують для насичення води, іонізують. 2. Спосіб очищення води за п. 1, який відрізняється тим, що активацію води повітрям ведуть до значення градієнту редокс-потенціалу між водою після її відбору і водою, що подають в зважений шар осаду освітлювача в межах від 80 до 1300 тВ. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5