Устройство для осветления воды

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ ВОДЫ, включающее центральную осадкоприемную и две боковые рабочие секции с тонкослойными наклонными модулями и соединенные между собой осадкоприемными окнами, узлы подвода и отвода исходной и осветленной воды и осадка, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности устройства и качества осветления воды, снижения непроизводственных потерь воды и стоимости последующей обработки осадка, осадкоприемная секция ниже осадкоприемных окон снабжена тонкослойными осадкоуплотнительными модулями, а соотношение площадей поперечного сечения осадкоприемной секции выше и ниже осадкоприемных окон составляет соответственно 1,3 : 1 - 2 : 1.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угол наклона элементов тонкослойных осадкоуплотнительных модулей составляет 70 - 80^o, а отношение длины элементов к расстоянию между ними составляет 10 : 1 - 15 : 1.

Изобретение относится к устройствам для осветления природных вод от взвешенных веществ, коллоидных загрязнений и растворенных примесей и может быть использовано преимущественно для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения, использующих водоисточники с повышенной цветностью, малой и средней мутностью.
Целью изобретения является повышение степени осветления воды, удельных нагрузок и производительности устройства, увеличение концентрации твердых веществ в осадке и снижение стоимости и сложности его дальнейшей обработки, а также уменьшение потерь воды при эксплуатации сооружения.
На чертеже приведен общий вид устройства, поперечный разрез.
Устройство выполнено в виде корпуса 1, в котором расположены боковые рабочие секции 2, центральная осадкоуплотнительная секция 3. Секции соединены между собой осадкоприемными окнами 4. В верхней части устройства, выше окон, расположены тонкослойные модули 5 и 6, над которыми в боковых секциях устроены системы сбора осветленной воды нерегулируемого типа в виде желобов 7 и регулируемого типа в виде дырчатого трубопровода 8, расположенного в центральной секции. Сбор осветленной воды осуществляют в кармане 9, после которого вода по трубопроводу 10 поступает на фильтр для окончательной очистки.
В нижней части устройства, в боковых секциях, расположены зоны хлопьеобразования 11, в которые исходная вода подводится через конически расширяющиеся диффузоры 12. В центральной секции 3 устроена камера осадкоуплотнения в виде непосредственно примыкающих к нижним кромкам окон осадкоуплотнительных тонкослойных модулей 13 и расположенной под ними зоны доуплотнения осадка 14. Относительная площадь центральной секции в нижней части устройства под осадкоприемными окнами выполнена меньшей, чем в верхней его части над окнами, за счет наклонно расширяющегося расположения внутренних стенок 15 между осветлительными и осадкоуплотнительными модулями этой секции. Устройство оборудовано также коммуникациями подвода (трубопроводами) исходной воды 16 и отвода осадка 17.
Устройство работает следующим образом. Исходную воду с введенными в нее реагентами подают по трубопроводу 16, через конические диффузоры 12, в зону хлопьеобразования 11. В этой зоне вследствие уменьшения объема центральной осадкоуплотнительной секции 3 и соответствующего увеличения зоны 11 создаются благоприятные условия для протекания процессов образования хлопьев взвеси. Вода с хлопьями поступает в модули 5, осветляется в них и отводится через желоба 7 в карман 9. Сползающий из модулей 5 осадок отводится через окна 4 в центральную осадкоуплотнительную секцию 3 устройства. В этой секции осадок поступает в нижние осадкоуплотнительные модули 13, дополнительно структурируется и уплотняется, а затем и окончательно доуплотняется в зоне 14 осадкоуплотнителя. При этом на границе верхней кромки осадкоуплотнительных модулей 13 образуется зона эжекционного подсасывания, которая препятствует выносу взвеси в верхние осветлительные модули 6 центральной секции устройства. Вода, поступающая через окна в центральную секцию, проходит через ее осветлительные модули 6 и принудительно отсасывается через дырчатый трубопровод 8 в сборный карман 9, причем степень отсоса регулируется. Осадок из устройства периодически выводится по трубопроводу 17.
В устройстве обеспечиваются более благоприятные условия осветления воды в центральной секции по сравнению с боковыми. Это происходит вследствие частичного предварительного отвода взвеси и осадка через нижние осадкоуплотнительные модули и подсоса части взвеси в направлении сверху вниз за счет отмеченной выше эжекции над нижними модулями. Вследствие этого площадь центральной секции в верхней части устройства увеличена.
Таким образом, эффективность работы предлагаемого устройства обеспечивается благоприятными условиями протекания процессов: хлопьеобразования - за счет увеличения продолжительности процесса; осветление воды - за счет выделения части взвеси на стадии осадкоуплотнения перед ее осветлением и повышения концентрации твердых веществ в осадке, обуславливающего, в свою очередь, увеличение продолжительности цикла накопления осадка. Последнее обеспечивает увеличение удельных нагрузок и производительности устройства при снижении непроизводственных потерь воды.
Для повышения концентрации твердых веществ в осадке существенное значение имеют параметры осадкоуплотнительных тонкослойных модулей, которые при минимальном объеме должны обеспечить максимальную степень уплотнения осадка и быстрое его сползание в зону накопления, т.е. увеличить продолжительность межпродувочного цикла работы устройства. Существенное значение имеет также соотношение между площадями осветлительных и осадкоприемных модулей устройства в секции уплотнения осадка.
Уплотнение осадка в осадкоуплотнительных модулях происходит наиболее эффективно в диапазоне углов наклона элементов 70-80^о. При меньших углах наклона сползание осадка и взвеси замедляется, степень уплотнения снижается и соответственно продолжительность цикла работы установки увеличивается. При больших углах наклона существенно увеличивается глубина осаждения (обратно пропорционально косинусу угла наклона элементов), и эффективность тонкослойного уплотнения взвеси и осадка резко снижается. Для прототипа процесс тонкослойного уплотнения переходит в процесс уплотнения взвеси и осадка в свободном объеме, эффективность которого по продолжительности цикла в 2-2,5 раза ниже.
Оптимальное отношение длины осадкоуплотнительных тонкослойных модулей к расстоянию между ними находится в пределах от 10:1 до 15:1. При меньшем соотношении степень уплотнения осадка снижается, что влияет на продолжительность межпродувочного цикла устройства, эжекционный эффект модулей также снижается и это влияет на качество осветления воды. Соотношение указанных параметров свыше 15:1 не оказывает существенного влияния на технологические параметры работы устройства. В то же время увеличение соотношения за счет повышения длины элементов или за счет уменьшения расстояния между ними экономически нецелесообразно, так как обусловливает повышение габаритов устройства и увеличение его стоимости.
Оптимальные соотношения площадей осветлительных и осадкоуплотнительных модулей находятся в диапазоне от 1,3:1 до 2:1, при соотношении менее 1,3:1 относительная площадь и объем центральной осадкоприемной секции повышается. Это приводит к уменьшению объема зоны хлопьеобразования устройства и соответственно к снижению продольности обработки воды, что сказывается на ухудшении качества ее осветления. Вследствие этого снижаются и удельные нагрузки на устройство. При отношении площадей более 2:1 площадь секции осадкоуплотнения в зоне накопления осадка снижается и при этом ухудшаются условия удаления сползающего с периферийных границ осветлительных модулей осадка в осадкоуплотнительные модули. Продолжительность цикла накопления осадка в устройстве снижается, что приводит к снижению удельных нагрузок и производительности сооружения.
Таким образом, предлагаемое изобретение по технологическим и технико-экономическим показателям обладает существенными преимуществами, что обеспечивает повышение удельных нагрузок и производительности устройства на 20-25%, улучшение качества очистки воды на 15-20% и снижение непроизводственных потерь воды на 40-50%.
Изобретение относится к устройствам для осветления природных вод. Устройство содержит центральную осадкоприемную и две боковые рабочие секции с тонкослойными наклонными модулями. В осадкоприемной секции ниже осадкоприемных окон размещен тонкослойный осадкоуплотнительный модуль, угол наклона элементов которого составляет 70 - 80°, а отношение длины элементов к расстоянию между ними составляет 10:1 - 15:1. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.