Винахід відноситься до області очищення рідин від зважених речовин, колоїдних частинок і розчинених органічних домішок фільтруванням через шар зернистого завантаження. Воно може знайти застосування в технології очищення природних і стічних вод, а також різних розчинів і рідких середовищ в процесах збагачення, хімічної технології, гідрометалургії, харчової та легкої промисловості і т.д.
Загальновідомий спосіб очищення води від забруднень, що полягає в змішуванні її з реагентами (коагулянтом, флокулянтом, лугом), відділенні від води утворюються пластівців відстоюванням і подальшому фільтруванні води, що очищається через шар зернистого завантаження. Даний спосіб очищення застосовується на більшості водопровідних очисних споруд. До недоліків існуючого способу очищення відноситься велика витрата реагентів, особливо при очищенні високоцветних і маломутних вод, а також вод з низькою температурою, яка спостерігається в зимовий період і, зокрема, в весняно-осінній паводок. Крім того, низьку температуру води мають більшу частину року гірські і північні річки. При очищенні холодної води зазвичай спостерігається зниження ефекту її очищення і значно зростає витрата реагентів, т. К. Процес коагуляції сильно сповільнюється або протікає дуже мляво.
Технічними завданнями, які розв'язуються пропонованим винаходом, є підвищення ефекту і стабільності очищення рідини фільтруванням і зниження витрати реагентів і / або сорбентів. Для вирішення цих завдань пропонується новий спосіб очищення рідини фільтруванням, що полягає в її змішуванні з реагентами і / або сорбентами, подальшому пропуску суміші через шар зернистого завантаження до забруднення завантаження, припинення процесу фільтрування, подачі промивної рідини або повітря і рідини через шар зернистого завантаження до відмивання останньої від забруднень, припинення їх подачі і подальшому відновленні процесу фільтрування, який відрізняється тим, що реагенти і / або сорбенти додатково вводять в основну частину шару зер ність завантаження перед відновленням процесу фільтрування. В результаті подачі і розподілу частини реагентів і / або сорбентів в шарі зернистого завантаження перед подачею води, що очищається на фільтрувальне спорудження утворюється в міжзернової просторі шар, що складається з пластівців коагулянту і / або частинок сорбенту. Причому свіжоутвореними пластівці гідроксидів різних металів володіють високою сорбційною здатністю. Тому що надходить в зернисту завантаження забруднена рідина буде краще очищатися від забруднень з самого початку фильтроцикла в порівнянні з відомим способом особливо від розчинених органічних домішок (гумінових і фульвокислот, які обумовлюють кольоровість природних вод, фенолів, нафтопродуктів, ПАР та ін.). Це пов'язано з тим, що ефективність видалення домішок сорбцией, крім ряду факторів, залежить від висоти шару сорбенту і часу контакту рідини, що очищається з сорбентом. А в запропонованому способі очищення цей шар формується в межах існуючого шару зернистого завантаження відразу перед початком фильтроцикла. Тоді як у відомому способі він буде накопичуватися в товщі завантаження поступово в міру фільтрування рідини, що очищається, змішаної з реагентами і / або сорбентами. Крім того, з цієї ж причини і час захисної дії фільтрувального споруди, що працює за пропонованим способом, буде більше в порівнянні з відомим способом. Це пояснюється тим, що пластівці коагулянту і / або сорбенту, що знаходяться в найбільш віддалених шарах зернистого завантаження по ходу фільтрування рідини, що очищається, в кінці фильтроцикла будуть менш забруднені і тому будуть володіти додатковим захисним дією, продовжуючи сорбировать забруднення з рідини, що очищається і запобігаючи передчасному їх проскок на вихід фільтрувального споруди.
Для полегшення і спрощення практичної реалізації запропонованого способу очищення рідини фільтруванням, а саме рівномірності розподілу реагентів і / або сорбентів в товщі фільтруючого завантаження, додатково пропонується вводити реагенти і / або сорбенти в перші по ходу руху промивної рідини розширені шари промивається зернистого завантаження перед закінченням промивання. За рахунок цього реагенти і / або сорбенти потоком промивної рідини безперешкодно розподіляться по всій висоті розширеного шару промивається завантаження. Крім того, при цьому внаслідок підвищеної турбулізації потоку промивної рідини між відмивати зернами відбуватиметься хороше перемішування реагентів і / або сорбентів з промивної рідиною. Після припинення промивання і осідання або спливання (при використанні плаваючою завантаження) зерен завантаження реагенти і / або сорбенти будуть розподілені між зернами відносно рівномірно по висоті шару завантаження.
Також для поліпшення рівномірності розподілу реагентів і / або сорбентів по площі фільтрувального споруди і для спрощення конструктивного оформлення процесу їх введення в розширений шар зернистого завантаження реагенти і / або сорбенти попередньо змішують з частиною промивної рідини перед її надходженням в товщу розширеного шару зернистого завантаження перед закінченням промивання . Після змішування реагентів і / або сорбентів з промивної рідиною їх суміш надходить в розширений шар зернистого завантаження і заповнює рівномірно межзерновое простір майже по всій висоті цього промивають шару, після чого припиняється подача промивної рідини і відбувається осідання або спливання зерен завантаження. В результаті цього пластівці реагентів і / або частки сорбентів практично рівномірно виявляються розподіленими майже по всій висоті і площі шару зернистого завантаження. Потім очищається рідина знову подається в зернисту завантаження, заряджену пластівцями реагентів і / або частками сорбентів до її забруднення, після чого при досягненні граничних втрат напору або проскакування забруднень в фільтрат фільтрувальне спорудження вимикається на промивку, як і у відомому способі. При подачі промивної рідини або повітря, а потім рідини і розширенні шару зернистого завантаження знаходяться в зернистої завантаженні пластівці коагулянту і / або частки сорбенту разом з іншими забрудненнями виносяться з неї. Перед закінченням промивання зернистого завантаження свіжі реагенти і / або сорбенти знову змішуються з промивної рідиною і потім надходять разом з нею в розширений шар завантаження відповідно до запропонованим способом. Після розподілу суміші реагентів і / або сорбентів з промивної рідиною в просторі між зернами розширеного шару зернистого завантаження промивка припиняється, зерниста завантаження осідає або спливає і фильтроцикла повторюється.
Найбільш просто пропонований спосіб реалізувати шляхом подачі розчинів реагентів та / або суспензії сорбентів у всмоктувальну лінію промивного насоса в кінці промивання. Можна також здійснити їх подачу і в ежектор, наявний на напірної лінії промивного насоса, в який вони підсмоктуватиметься і змішуються з промивної рідиною. При русі їх суміші через насос або ежектор, потім по напірної лінії промивного насоса і через дренажну систему фільтрувального споруди відбувається їх добре перемішування між собою і промивається рідиною перед надходженням суміші в розширений шар зернистого завантаження. Це забезпечує практично рівномірний розподіл реагентів та / або сорбентів по площі, а потім і по висоті шару зернистого завантаження. Після чого промивка закінчується, зерниста завантаження осідає або спливає і пластівці реагентів і / або суспензія сорбентів виявляються практично рівномірно розподіленими між зернами основної частини шару зернистого завантаження.
Слід зазначити, що розподіл пластівців коагулянту і / або частинок сорбенту в товщі зернистого завантаження перед початком фильтроцикла відповідно до запропонованим способом зменшить межзерновую пористість, що призведе до деякого збільшення початкових втрат напору в завантаженні. Це може дещо скоротити тривалість фильтроцикла в разі виключення фільтрувального споруди по досягненню граничних втрат напору. Однак це скорочення буде залежати від кількості пластівців коагулянту і / або частинок сорбенту і, з огляду на рівномірність їх розподілу по висоті шару завантаження, може бути незначним, оскільки основна частина втрат напору в кінці фильтроцикла доводиться на перші по ходу фільтрування шари зернистого завантаження. Крім того, в разі виключення фільтрувального споруди на промивку по проскоку забруднень в фільтрат наявність пластівців коагулянту і / або частинок сорбенту по всій висоті шару завантаження дозволить навпаки збільшити тривалість фильтроцикла, тому що пластівці коагулянту і / або частки сорбенту, що розташовуються в шарах на виході з завантаження, будуть менш забруднені і тому навіть в кінці фильтроцикла будуть володіти додатковим захисним дією, продовжуючи сорбировать забруднення з рідини, що очищається.
Таким чином, за рахунок очищення рідини фільтруванням пропонованим способом досягається вирішення завдань підвищення якості та стабільності очищення і скорочення витрат реагентів і / або сорбентів, особливо при очищенні рідин з низькими температурами, а також рідин із значною концентрацією колоїдних і особливо розчинених забруднень.
Додатково для ще більшого зниження витрат реагентів пропонується реагенти і / або сорбенти або їх суміш з частиною промивної рідини перед подачею в розширений шар промивається зернистого завантаження попередньо піддавати будь-якої з цих обробок: температурної, магнітної, електромагнітної, ультразвукової, електрохімічної або комбінованого температурно магнітному, магнітно-електрохімічного впливу або ультразвукової обробки в магнітному або електричному полі.
Прикладом температурної активації може служити підігрів розчину реагентів перед їх змішанням з частиною промивної води перед надходженням їх суміші у зважений шар промивається зернистого завантаження в холодну пору року. Навіть після такого змішування з частиною холодної промивної води температура суміші буде вище температури очищається холодної води, а значить, освіта пластівців коагулянту в товщі зернистого завантаження буде відбуватися більш інтенсивно. Причому пластівці, які утворюються в міжзернової просторі завантаження перед початком фильтроцикла, будуть більш щільними і міцними, ніж пластівці, які утворюються в процесі фільтрування очищається холодної води з більш низькою температурою. Це може дозволити трохи знизити витрати реагентів, необхідних для формування структури осаду гідроксидів, рівномірно розподіленого в товщі завантаження перед початком подачі вихідної води на очистку. Крім того, в зв'язку з розвиненою поверхнею пластівців коагулянту і їх значною сорбційною здатністю до них будуть більш інтенсивно прилипати забруднення і більш дрібні і пухкі пластівці осаду, що надходить з очищується холодною водою. Останнє також може дозволити додатково скоротити витрати реагентів особливо при очищенні холодних природних і стічних вод.
Інтенсивність процесу коагуляції і освіти пластівців осаду також підвищується при магнітної, електромагнітної або ультразвукової обробки розчину коагулянту або його суміші з промивної рідиною. Крім того, при магнітній обробці розчину коагулянту, наприклад сульфату алюмінію, підвищується сорбционная здатність утворюються пластівців гідроксиду алюмінію більш ніж на 9-10%. За рахунок цього можна скоротити витрати реагентів або підвищити ефект очищення рідини фільтруванням пропонованим способом (див. Наприклад, Душкін С.С. Євстратов В.М. Магнітна водопідготовка на хімічних підприємствах, - М. 1986, - с.33-34, 96 113).
Попередня комбінована обробка розчинів реагентів або їх суміші з промивної рідиною перед подачею в шар зернистого завантаження, наприклад температурно-магнітна, магнітно-електрохімічна або ультразвукова в магнітному або електричному полі, також дозволяє інтенсифікувати процес коагуляції. Це може дозволити скоротити витрати реагентів (див. Наприклад, Душкін С.С. Євстратов В.Н. Магнітна водопідготовка на хімічних підприємствах, - М. Хімія, 1986, - с.96-113). Додатково при комбінованої обробки розчину реагенту або його суміші з промивної рідиною, наприклад магнітно-електрохімічної, збільшується адсорбційна ємність утворюються пластівців гідроксиду алюмінію при оптимальних умовах на 31,2% (див. Там же с.36), за рахунок чого він може бути знижений витрата реагентів або підвищений ефект очищення рідини. При цьому додатково підвищується щільність утворилися пластівців осаду, що може сприяти зниженню витрат на очищення брудних промивних вод.
Таким чином, попередня активація розчинів реагентів та / або сорбентів або їх суміші з промивної рідиною перед подачею в розширений шар зернистого завантаження перед закінченням промивання може ще більшою мірою скоротити витрати реагентів і / або підвищити ефективність очищення рідини фільтруванням.
Таким чином пропонований спосіб очищення рідини фільтруванням дозволяє в значній мірі і досить просто вирішити поставлені технічні завдання при мінімальних витратах на його реалізацію.
1. Спосіб очищення рідини фільтруванням, що полягає в її змішуванні з реагентами і / або сорбентами і подальшому пропуску суміші через шар зернистого завантаження до її забруднення, припинення процесу фільтрування, подачі промивної рідини або повітря і рідини через шар зернистого завантаження до відмивання останньої від забруднень, припинення їх подачі на промивку і подальшому відновленні процесу фільтрування, який відрізняється тим, що реагенти і / або сорбенти попередньо змішують з частиною подається промивної рідини і вводять в перв е по ходу руху розширені шари зернистого завантаження перед закінченням її промивання.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що реагенти і / або сорбенти перед подачею в шар зернистого завантаження або після їх змішування з частиною промивної рідини перед подачею її в розширений шар промивається зернистого завантаження попередньо піддають температурної, магнітної, електромагнітної, ультразвукової або електрохімічної обробки або комбінованого температурно-магнітного, магнітно-електрохімічного впливу або обробці ультразвуком в магнітному або електричному полі.