Изобретение относится к области водоснабжения, в частности, к конструкциям лабораторных установок, касающихся процессов глубокой очистки хозпитьевых вод и промышленных стоков.
В качестве прототипа принят комплект учебно-лабораторного оборудования «Очистка сточных вод» [https://zarnitza.ru/catalog/uchlab/tehnologii-i-proizvodstvo/stroitelstvo-i-zhkh/komplekt-uchebno-laboratornogo-oborudovaniya-ochistka-stochnyx-vod/], включающий раму, на которой установлены емкость исходной воды, насос, фильтрующий элемент с кварцевой средой, фильтрующий элемент с древесным активированным углем, емкость очищенной воды.
Недостатком является то, что оборудование не имитирует очистку в промышленных условиях.
Целью является создание лабораторной установки, позволяющей проводить процесс сорбции коллоидных и взвешенных частиц, образующихся после коагуляции природных вод и промышленных стоков с использованием местного сырья, а именно антрацита месторождения Назар-Айлок Республики Таджикистан, испытавшего низкий метаморфизм.
Поставленная цель достигается созданием конструкции пилотной установки, моделирующей (имитирующей) процесс очистки вод от механических примесей и других загрязнителей с возвратом населению и промышленности для потребления.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, где на Фиг. 1 – изображен вид сбоку устройства и на
Фиг. 2 – аксонометрия (частично).
Устройство состоит из двух бачков 1 объемом 20 л с исходной водой (Фиг. 1) и установленными в их нижних частях краниками 2, к которым присоединены реометры 3, служащие для регулирования расхода воды. На раме 4 установлена ванна 5 с изолированными друг от друга двумя камерами, к которым от краников 2 бачков 1 проведены трубки 6. Внутри каждой камеры ванны 5 установлены по одному водяному циркуляционному насосу 7 для перемешивания исходной воды, а в их нижних частях - краники 2, присоединенные посредством трубок 6 к содержащим фильтраты 9 полимерным стаканам 8, заполненным сорбентами: один - кварцевым песком, а другой - исследуемым антрацитом месторождения Назар-Айлок Раштской долины Республики Таджикистан (размером частиц фракции 1-3 мм и предварительно высушенным при температуре 105±5°С) высотой 100 мм от нижнего уровня дренажных головок 10. При помощи патрубков дренажные головки 10 ввинчены в 20 мм отверстия оснований стаканов 8, в нижних частях которых, закреплены по одному дренажному коллектору 11. Дренажные головки 10 имеют высоту 30 мм, диаметр 50 мм с числом вертикальных прорезей 36 шт., ширина которых составляет 0,5 мм. Каждый дренажный коллектор 11 посредством трубок 6 присоединен к отдельному приемному стакану 12. К другим краникам 2, установленным с другой стороны в нижних частях полимерных стаканов 8 присоединены по одному воздушному компрессору 13 и центробежному или поршневому водяному насосу 14.
Устройство работает следующим образом.
При открытых краниках 2 бачков 1 исходная вода по трубкам 6 поступает в обе камеры ванны 5, откуда в полимерные стаканы 8. Подачу подаваемой воды регулируют при помощи реометров 3. При необходимости, во избежание заиливания и осаждения воды в стаканах 8, включают водяные циркуляционные насосы 7 для перемешивания. Затем вода проходит через сорбенты. Очищаемая вода безнапорно проходит сверху вниз из расчета 2,7 м3/сутки. При этом ее уровень выдерживается выше фильтратов 9 примерно на 50 мм. Это обеспечивается дренажными коллекторами 11. Очищенная вода, выходя из дренажных коллекторов 11 поступает в приемные стаканы 12. Полученную воду подвергают химическому анализу для определения качественных показателей.
После насыщения фильтраты 9 регенерируются. Регенерация фильтров осуществляется снизу вверх - сначала сжатым воздухом, далее промывается очищенной водой. В зависимости от степени насыщения подачу воды в стакан 8 прекращают. Кратковременно включают сначала воздушный компрессор 13 для разрыхления сорбента и после отключения подают очищенную воду водяным насосом 14 для регенерации фильтрата. «Грязная вода» сбрасывается через дренажный коллектор 11 в другую емкость (в колодец).
Первоначально в качестве эксперимента была взята исходная мутная вода (без коагуляции) концентрацией 18,0 мг/л. После фильтрации мутность составляла: с антрацитом 2,8 мг/л, кварцевым песком 3,2 мг/л, т.е. антрацит уменьшил мутность в 6,43 раза, а кварцевый песок – 5,62 раза.
Далее эксперименты проводились после предварительной обработки воды коагулянтом (Al2(SO4)3·18H2O). 60% населения г. Душанбе использует очищенную воду реки Варзоб. Поэтому вода была взята с очистного сооружения ГУП «Душанбеводоканал». Результаты физико-химического и бактериологического анализов приведены в таблице.
Как видно из таблицы, по показателям качества антрацит месторождения Назар-Айлок может конкурировать кварцевому песку, и даже по некоторым показателям, превосходит его. Очищенная води соответствует ГОСТ-у 2874-82 «Вода питьевая» и СН и П-у 2.04.02-84 «Водоснабжение», «Наружные сети и сооружения».
Таким образом, изобретение позволяет повысит эффективность очистки воды от загрязняющих компонентов, уменьшить вес конструкции очистных сооружений, расход электроэнергии при регенерации за счет относительно низкого удельного веса антрацита по сравнению с кварцевым песком.
Приведенная лабораторная установка имитирует процесс очистки природных вод и промышленных стоков, позволяет правильно выбрать фильтрующий материал и оптимизировать процесс глубокой очистки хозпитьевых и промышленных стоков с последующими рекомендациями
