Способ очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей

(21) (22) (46) (71) агрузки и личеме нн двухступенчазернистуюды коагуляню с периоди-, в, причем в есс фильтро" рвой стчпе. - . о водоснабжен ия является повыьности фильтров,Целью изобрет ение производитГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИ 4148762/31-261 9.11 .86071 .89,Бюл. М 41Институт коллоидной химии ихимии воды им.А,В,Думанского(56) Непаридзе Г.Г, и др, Очисткаводы двухступенчатым фильтрованиеВодоснабжение и санитарная техник1980, У 3, с,4-6.(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОД 11 ОТ ВЗВЕШЕННИХ И КОЛЛОИДНЫХ ПРИМЕСЕЙ(57) Изобретение относится к способам очистки воды от взвешенных иколлоидных примесей двухступенчатымфильтрованием, которое включает последовательное фильтрование водычерез зернистую загрузку фильтрапервой, а затем второй ступеней собработкой ее коагулянтом перед второй ступенью и периодическую промывку фильтров, Целью изобретенияявляется повышение производительИзобретение относится к способам очистки воды от примесей, обусловли вающих мутность и цветность, фильтрованием через зернистые эагр зки, может быть использовано при очистке воды для питьевых и технических целей, в частности в системах оборотностИ фильтров эа счет сокращениярасхода промывной воды, увеличениегрязеемкости загрузки и времени работы фильтров между промывками, Дляосуществления способа каждый Фильтриспользуют после промывки дважды:сначала в качестве второй, а затемпервой ступеней. На первой ступени фильтрование осуществляют черезфильтр, использованный в предыдущемфильтроцикле в качестве второй ступени, а на второй - через фильтр, про-.мытый после его использования в предыдущем фильтроцикле в качестве первой ступени. Размер зерен загрузкиФильтра, параметры фильтра, а такженаправление фильтрования на обеихступенях одинаковы. Способ позволяетувеличить производительность фильтров в 1,1-1,2 раза, в два раза повысить грязеемкость фильтров, сократить расход промывной воды, чтопозволит дополнительно очищатьдо 12300 мз воды в сутки на очистных сооружениях производительностью100000 м /сут, 1 э.п.ф-лы,табл,уве ение грязеемкости вр ни фильтроцикла.Очистку воды от взвеш лоидных примесей ведут тым фильтрованием через загрузку с обработкой во том перед второй ступень ческой промывкой фильтро каждом филътроцикле проц рания осуществляют на пени через фильтр, использованный в предидущем Фильтроцикле в качестве второй ступени, а на второй - черезФильтр, промытый после его использования в предыдущем фильтроцикле в качестве первой ступени, Размеры зерензагрузки .Фильтра, параметры фильтров, а также направление Фильтрования на ступенях одинаковы, 10Фильтр после промывки используютдважды: сначала в качестве второй, азатем первой ступеней, Двукратное использование каждого фильтра послепромывки при вводе коагулянта передвторой ступенью обеспечивает повышение гряэеемкости зернистой загрузкикак эа счет ее использования на первой ступени, работа которой нг лимитирована качеством фильтрата, таК иза счет рационального использованиякоагулянта. При таком режиме коагулянт, вводимый перед второй ступенью, интенсифицирует не только ее,работу, но и первой ступени. На второй ступени он оказывает влияние насвойства присутствующих в воде примесей, снижает их устойчивость, способствует их лучшему задержанию взернистой загрузке второй ступени иобеспечивает высокое качество Фильтрата. Отложения, образовавшиеся приэтом в зернистом слое второй ступени,способствуют интенсификации работыпервой ступени, поскольку использование на первой ступени зернистогофильтра, содержащего отложения, сформированные на второй ступени при вво-,де перед ней коагулянта, обеспечивает повышение задерживающей способ, 40ности фильтра на первой ступени в1,2-1,4 раза за счет роста прочности отложений в нем.Емкость зернистой загрузки по удаляемым примесям при ее двукратном использовании увеличивается в 1,7-2,4раза. При этом увеличивается времяработы фильтра между промывками,сокращается расход промывной воды,что и обеспечивает повышение произ 50водительности Фильтров.Поскольку способ предусматриваетидентичные условия эксплуатации всехФильтров в двухступенчатой схемеобеспечивается их устойчивая работапри одинаковых для обеих ступеней 55параметрах зернистой загрузки.В схемах двухступенчатого фильтрования с вводом коагулянта перед первой ступенью при одинаковых скоростях фильтрования на обеих ступенях через одинаковые зернистые Фильтры емкость последних то же одинакова, Однако степень ее использования различна: высокая на первой ступени, работа которой не лимитирована качеством фильтра, и низкая на второй, работа которой, как и при одноступенном фильтровании, лимитирована высоким качеством фильтрата.В этом случае повьшение степени использования гряэеемкости всех фильтров (до уровня фильтров первой ступени) может быть достигнуто за счет двукратного использования каждого: сначала в качестве второй, а потом первой ступеней, Ввод коагулянта перед первой ступенью при наличии в воде большого количества взвешенных примесей, которые могут быть задержаны в процессе беэреагентного фильтрования, нерационазен, а целесообразно вводить коагулянт только перед фильтрами второй ступени.При этом увеличение количества задержанных зернистой загрузкой примесей значительно превышает ожидаемое, т,е. такое увеличение, которое обеспечивается только более полным использованием емкости зернистой загрузки ,таблица). Дополнительное количество задержанных примесей в этом случае 990 мг/см . Дополнительное же количество задержанных примесей только за счет более полного использования емкости загрузки 534 мг/см, Увеличение емкости загсрузки на 456 мг/см обусловлено изменением свойств отложений в ее межзерновом пространстве за счет изменения условий их Формирования.При вводе коагулянта перед фильтром второй ступени в частично осветленную воду при первичном (после промывки) использовании зернистой загрузки в ее межзерновом пространстве образуется такая структура атложений, которая обеспечивает в даль" нейшем высокую задерживающую способность фильтра по отношению к примесям, нестабилизированным обработкой коагулянтом, т.е, при его вторичном использовании на первой ступени без применения коагулянта. Такое двукрат ное использование загрузки по сравнению с однократным обеспечивает15200 55 унеличенеи кпестн адержанных ею примесей н среднем н 2,3 ра а. При ввс де коагулянта перед Фильт 5ром второй ступени количество примесей, задержанных на первой ступени,669 мг/см , на второй 894 мг/смПредполагаемый неиспользованный резерв фильтра второй ступени 31,5 мг//смПри вторичном использовании фильтра второй ступени на первой ступенидополнительное количество задержанныхим примесей 990 мг/см , что значи -гтельно превьшает величину предполагаемого резерва (31,5 мг/см )За счет этого полная грязеемкость зернистой загрузки Фильтра при его двукратном ис-.пользовании (сначала в качестве .20фильтра второй, а затем первой ступеней) достигает 1884 мг/см , -что в2 раза преньшает ожидаемую максимальную грязеемкость (925,5 мг/см ).Такое значительное повышение емкости зернистой загрузки по удаляемым примесям связано с большой прочностью и высокой адгезионной актив -ностью первичных отложений (сформированных на второй ступени при вводе перед ней коагулянта). Высокаяпрочность этих отложений обусловлена довольно большим содержанием вих составе гидроксида алюминия, поскольку ввод коагулянта осуществля ют в .частично осветленную воду засчет ее Фильтрования через первуюступень, Прочность и адгезионнаяактивность этих отложений настольковысоки, что при фильтровании воды,необработанной коагулянтом черезчастично заиленный зернистый слой(вторичное использование фильтра -работа на первой ступени), задержание примесей происходит более успешно, чем при Фильтровании через чистый фильтр, задерживающая способностькоторого на первой ступени без вводаперед ней коагулянта составляет699 мг/см50Таким образом, при использованиипроточно-циклической схемы дляочистки воды от взвешенных и коллоидных примесей с использованием коагулянта, кроме известной функции,состоящей в донасыщении зернистогослоя удаляемыми примесями т.е вболее полном использовании его гряэеемкости, проявляется способность 1 Я бизменять емкость 1 чпыра по удаллс -мым примесям Биду зависимостисвойств отложений от места ввода вобрабатываемун воду коагулянта нэтой схеме.Предлагаемый способ обеспечиваетувеличение грязеемкости фильтра примерно н 2 раза.П р и м е р,Воду, содержащую500 мг/л взвешенных примесей, очищают двухступенчатым фильтрованиемчерез кварценопесчаную загрузкутолщиной 0,7 м диаметром зерен 1,01,25 мм на каждой ступени,Фипьтронание осуществляют сверхувниз через зернистую загрузку первой, а затем второй ступеней спостоянной скоростью 6 м/ч, Обработку воды коагулянтом (сульфатомалюминия при дозе 10 мг/л) произ -водят перед второй ступенью.Содержание взвешенных примесей вФильтрате после второй ступени непревышает 1,5 мг/л, что соответствует требованиям, предъявляемым к водепитьевого качества.При ухудшении качества фильтрата после фильтра второй ступени промывают фильтр первой ступени, Этотпромытый фильтр в следующем фильтроцикле используют на второй ступени,Фильтр, выполняющий функцию второйступени, используют н следующемфильтроцикле без предварительнойпромывки в качестве первой ступени,При ухудшении качества фильтратавновь осуществляют промывку толькофильтра, работавшего на первой ступени,Время работы фильтров н каждомфильтроцикле составляет 6 ч, времяработы каждого фильтра между про -мывками 12 ч, При этом первый фильтроцикл осуществляют по известномуспособу, а второй и последующиепо предлагаемому способу.Количество примесей воды, задержанных зернистым слоем и отнесенное к единице его площади, составляет в первом Фильтроцикле: на первойступени 6,99 кг/м ; на второй ступени 9,57 кг/м , но втором и последующих Фильтроциклах на первой ступени 9,90 кг/м , на второй ступегни 6,60 кг/м . Емкость загрузки приее последовательном использованиина второй, а затем первой ступенях16,5 кг/м.1520018Первичное насыщение Вторичное насыщение Условия эксперимента 1 ступень 11 ступень 2 йС 1, мг/см Смг /см еС + С С, мг/см С,= 500 мг/л 1) 0;/л7 т 11: 6 и/ч.1, 170 см 990 699 1593 894 1, 00-1, 25 мм 500 мг/л; 11 О мг/л; 0 мг/л;=6 м/чт 1 1 = 10 см; 534 1005 79,5 925,5 1, 00-1,25 мм количество примесей, мг, задержанных фильтром первой ступени, отнесенных к 1 см площади фильтрато же фильтром второй ступени;аколичество примесей, мг/см , задержанныхна первой ступени фильтром, использованнымв прельдущем фильтроцикле в качестве второйступени;скорости фильтрования на ступенях;тцвяина загрузки;диачетр зерен загрузки,1 римечание: С Интенсивность промывки 16 л/см длительность промьвки 0,1 ч, время простоя фильтра в связи с промывкой 0,33 ч , длительность Фильтроцикла 6,33 ч. Объем воды, очищаемой за один Фильтроцикл двухступенчатым фильтрованием, отнесенным к 1 м площади фильтра первой и 1 м второй ступеней, составляет по известному способу 24,48 м (средняя производиэтельность 3,87 м э/ч), по предлагаемому способу 30,24 м 3 (средняя производительность 4,78 м 3/ч). Количество промывной воды, расходуемой в одном фильтроцикле,по известному способу 11,52 м , что соответствует 47% от производительности Фильтров, а по предлагаемому способу 5,76 м , что соответствует 193 от производительности фильтров. Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает увеличение производительности фильтров в 1,1 - 1,2 раза за счет сокращения расхода промывной воды в 2 раза или от 30-47 до 13-.19% от производительности Фильтров. Увеличение производительности, например, на 12,3 У. на очистных сооружениях производительностьюэ100000 м /сут позволяет при тех же зксплчатационных расходах дополнительно очищать 12300 м /сут воды.э Формула изобретения10 1. Способ очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей, включающий обработку воды коагулянтоми двухступенчатое фильтрование 15 через зернистую загрузку с периодической промывкой Фильтров, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения производительности фильтров, увеличения грязеемкости загруз ки и времени фильтроцикла, коагулянтвводят перед вторым фильтром, предварительно промытым после его использования сначала на второй ступени, затем на первой ступени до насы щения,2, Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что размер зерензагрузки фильтров, параметры фильтров и направления фильтрования на 30 ступенях одинаковы.