Устройство для стабилизации железосодержащих вод и способ его осуществления — SU 1630226 (original) (raw)
3 01 П 19/00 51) б С а) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 7 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам к авторскому свидетельств(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольной промышленности(56) Санитарные нормы и правила 2.04.0284. Водоснабжение. Наружные сети исооружения. Госкомитет СССР по деламстроительства, М., 985, с.43, 113,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ВОД ИСПОСОБ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к водолодготовкеи может быть использовано при стабилизационной обработке агрессивных железосодержащих вод, а также при обезжелезиванииводы, Цель изобретения - глубокое удалениеагрессивной углекислоты из железосодержагщих вод физическим методом без применения реагентов, сокращение времени и снижение затрат на стабилизацию воды. Устройство представляет собой последовательно установленные питающее сопло 1 с шириной щели 1 - 2,5 мм, дуговое сито 3 с шириной щели 0,5 - 1 мм и барботажную камеру 4, Воду подают через питающее сопло по касательной к внутренней поверхности дугового сита под давлением 1,5 - 5 ати. Обработка воды в барбота жной камере ведется тонкодисперсным воздухом с диаметром пузырьков 0,5 - 1 мм при давлении 0,8 - 1 ати, Использование изобретения позволит сократить время на стабилизационную обработку в 6 - 15 раз и существенно снизить капитальные затраты, 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил., 3 табл, 163022610 20 бопроводе 2 исходной воды, Оно служит для формирования узкой ленты водяного потока и направления его строго по касательной на дуговую поверхность с поперечно расположенными колосниками дугового сита 3, Колосники решетки в поперечном сечении имеют форму трапеции, расстояние между ними, определяющее ширину щели сита, равно 1-0,5 мм. Отношение ширины щели питающего сопла и щели сита составляет от 1 до 5.Дуговое сито 3 служит для последовательного срезания от потока водяной ленты тонкого слоя воды каждым колосником и отбрасывания его с большой скоростью в подрешетное пространство, где установлена барботажиая камера 4.Барботажная камера 4 представляетсобой емкость, на дне которой под слоем воды 2,5 - 3 м уложены диспергаторы 5. Диспергаторы могут быть выполнены из любого пористого материала: керамических труб, перфорированных шлангов и т,п. Они служат для обработки воды в камере 4 тонкодисперсным воздухом. Давление и расход воздуха фиксируют соответственно манометром и расходомером.Установка работает следующим образом, Воду, содержащую агрессивную углекислоту, из скважины под давлением 1,Ч-Ч ати подают по трубопроводу в питающее сопло 1, где она формируется в узкую ленту по выходному отверстию сопла толщиной 1 - 3 мм, и с большой скоростью по касательной к дуговой поверхности сита на колосниковую решетку дугового сита 3 с центральным углом дуги 45 - 270 О, где в центробежном поле надрешетного пространства идет пр ,асс газовыделения ,лекислоты. При этом каждый колосник дуИзобретение относится к водоподготовке и может быть использовано при стабилизационной обработке агрессивных железосодержащих вод, получаемых, например, при бурении водопонижающихскважин в районах открытых горных работ с целью использования их дляхозяйственно-питьевых нужд, а также при обезжелезивании в процессе предварительнойобработки воды для повышения величинырН и увеличения количества удаляемого железа,Целью изобретения является сокращение времени и снижение затрат на стабилизацию при глубоком удалении агрессивной углекислоты.На фиг.1 изображена установка для стабилизации воды; на фиг,2 - дуговое сито.Устройство состоит из щелевого питающего сопла 1, которое установлено на тру 25 30 35 40 45 ЧО чч гового сита срезает острым углом с нижней части водяной ленты слой толщиной 0,0055 - 0,019 мм и отбрасывает его радиально в подрешетное пространство, где в межколосниковой зоне создается вакуумметрическое давление, благоприятно действующее на процесс выделения агрессивной углекислоты,Таким образом, на дуговом колосниковом сите выделяется до 80 агрессивной углекислоты, содержащейся в исходной воде,С дугового сита 3 вода поступает в барботажную камеру 4, где происходит удаление остаточной углекислоты.В барботажной камере воду обрабатывают тонкодисперсным воздухом с диаметром пузырьков О,Ч - 1 мм, при соотношении воздуха и воды 3:1. Для этого в диспергаторы Ч подают воздух от компрессорной установки через ресивер под давлением 0,8-1 ати,После барботажа в камере 4 в течение 20-30 мин агрессивная углекислота удаляется из воды полностью, Вода поступает в накопитель, оттуда насосом ее подают потребителю.Тонкодисперсность обусловлена максимальным увеличением активной поверхности диспергируемого воздуха и более полного полезного использования его для достижения цели,Для осуществления предлагаемого способа обработке подвергают агрессивную железосодержащую воду следующего состава; 1 = 4-8 С, рН,р = 6.25, Ее = 6,3-10 мг/л; СО 2 агрес.= 30-50 мг/л; С 02 своб =140 - 160 мг/л; Са+2 =- 28 - 34 мг/л; М 9+ = 14 - 18 мг/л; Ма = 28-20 мг/л; 02 не обнаружено;304 не обнаружено; С = 8-10 мг/л; НС 03 = =220 - 265 мг/л; Н 23 не обнаружен.П р и м е р 1. Рассмотрим влияние на стабилизацию воды давления подаваемой насосом воды на дуговое сито.На трубопровод установили питающее сопло с шириной щели 2,5 мм, Дуговое сито имело расстояние между колосниками 1 мм. Воду на дуговую поверхность сита подавали по касательной под давлением 1; 1,5; 3,0; Ч ати,Поток воды пересекает перпендикулярно расположенные колосники, При этом каждый последующий колосник сита срезает тонкий нижний слой потока воды, отсекая и изменяя его направление, В результате под ситом образуется водяной веер тончайших радиальных струек, переходящих в мелкие капли и "водяную пыль".Процесс интенсификации газовыделения происходит, во-первых, за счет вытесне ния С 02 в центробежном поле надрешетного дугового потока, возникающем при попадании воды на дуговую поверхность сита,во-вторых, за счет увеличения скорости вытеснения в отклоненной тонкой струе в межколосниковом разреженном пространстве,в-третьих, за счет дополнительного удаления газа при разбрызгивании струй воды,При последующей обработке воды гаэовыделение происходит путем десорбцииС 02 в барботажной камере воздухом с диаметром пузырьков 0,5 - 1 мм при давлении вдиспергаторе 0,8 - 1 ати. Тонкодисперсностьвоздуха обеспечивает максимально возможное использование данного объема воздуха за счет увеличения его активнойповерхности, что позволяет достичь полнойдесорбции СО при расходе воздуха 3 мэ/мэводы, Результаты представлены в табл. 1.Как видно, после обработки воды наличие СОг агр обнаружено только при подачеводы на дуговое сито под давлением 1 ати.Верхний предел давления увеличивать нецелесообразно из зкономических соображений, так как это требует дополнительныхконструктивных решений,П р и м е р 2. Рассмотрим влияние ширины щели питающего сопла и соотношенияего ширины к ширине щели сита, определяемой расстоянием между колосниками сита.Для этого на трубопроводе устанавливали питающее сопло с шириной щели 1;2,5; 3 мм. Сопло с шириной щели меньше 1мм, как показали исследования, не обеспечивает использования всей дуговой поверхности, что сказывается на эффективностиочистки.Расстояние между колосниками дугового сита составило 0,5 мм; 1 мм. Исследования показали, что при меньшем, чем 0,5 мм,и большем 1 мм расстоянии используется невся дуговая поверхность и не обеспечивается срезание потока с достаточной степеньюточности, чтобы получился водяной веертончайших радиальных струек, переходящих в мелкие капли,Давление воздуха в диспергаторе соответствовало 0,8-1 ати, что позволило получить диаметр пузырьков воздуха 0,5-1 мм.Исходную воду на дуговое сито подавали под давлением 1,5; 3; 5 а и по касательной к нему. Результаты сведены в табл. 2.Как видно, при установке питающего сопла шириной 1-2,5 мм и при выполнениисоотношения ширины щели питающего сопла к ширине щели сита от 1 до 5 получилиположительные результаты по удалению агрессивной углекислоты, одновременно сэтим отмечается повышение рН от 7 придавлении 1,5 ати до 7,45 при 5 ати, При установке питающего сопла шириной 3 мм, несмотря на выполнение соотношения 1-5, в обработанной водесодержание С 02 агр составило 5-10 мг/л,при этом рН 7,0, Таким образом, ширинащели питающего сопла не должна превышать 2,5 мм.П р и м е р 3. Рассмотрим влияние давления воздуха, поступающего в диспергатор барботажной камеры, и полученных врезультате этого размеров пузырьков настабилизацию воды.Воду под давлением 3 ати подавали надуговое сито с шириной щели 0,5 мм черезпитающее сопло с шириной щели 1 мм (т.е.соотношение равно 2),В барботажную камеру через диспергатор подавали воздух под давлением 0,6; 1,2 -1,5; 0,8-1 ати, диаметр пузырьков воздухасоответствовал 0,5 - 1 мм; 1,5 - 2 мм и 0,5 - 1мм. Время обработки воды составило 20 - 30мин. Результаты представлены в табл. 3,Как видно из таблицы, в обработаннойводе отсутствие СО 2 агр обеспечивается приобработке воздухом с диаметром пузырьков0,5-1 мм при подаче воздуха под давлением0,8 - 1,0 и 1,2 - 1,5 ати, однако подача воздухапод давлением 1,2-1,5 ати нецелесообразна, так как возрастает его расход до 5 м на1 м воды.П р и м е р 4, Рассмотрим обработкуводы только на дуговом сите.Установили питающее сопло с ширинойщели 2,5 мм. Воду с содержанием СОгагр,равным 10 мг/л; 25 мг/л; 30 мг/л, подавалина дуговую поверхность по касательной поддавлением 3 ати.После обработки воды с содержаниемСО 2 агр 10 и 25 мг/л агрессивной углекислоты не обнаружено, рН составлял 7,2.После обработки воды с содержаниемСОгагр 30 мг/л обнаружено наличие агрессивной углекислоты в количестве 6 мг/л прирН 7,15,Таким образом, вода с содержанием агрессивной углекислоты менее 30 мг/л мо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 жет быть обработана до полного ее удаления только на дуговом сите. Вода, со 50 держащая более 30 мг/л агрессивной углекислоты, требует дополнительной обработки в барботажной камере тонкодисперсным воздухом, Отсутствие СОгагр в воде, обработанной предлагаемым способом при осуществлении его на предлагаемом устройстве, обеспечивается при следующих параметрах;давление воды в магистральном трубопроводе не менее 1,5 ати;диаметр пузырьков в барботажной камере 0,5-1 мм при давлении воздуха в дис1630226 20 Таблица 1 Таблица 2 пергаторэх 0,8-1 ати и расходе воздуха не менее 3 мз на 1 м воды;ширина щели между колосниками дугового сита в пределах 0,5 - 1 мм, а питающего сопла 1 - 2,5 мм при соотношении ширины щели питающего сопла (Н) к расстоянию между колосниками сита (Ь)с НЛ/ 5, т.е. от 1 до 5Вода, содержащая С 02 агр менее 25 мг/л может быть обработана только на дуговом сите.Технико-экономические преимущества предлагаемого решения по сравнению с прототипом заключаются в следующем:вода с исходным содержанием агрессивной углекислоты до 50 мг/л (концентрация свободной углекислоты составляет 145 - 164 мг/л) становится стабильной без применения реагентов;упрощаются условия обслуживания очистных сооружений за счет отсутствия операции приготовления реагента, отсутствия специального обслуживания оборудования по дегазэции и осветлению воды, а также уплотнению и обезвоживанию осадка;сокращение времени на стабилизационную обработку в 6 - 15 раз;снижение капитальных затрат за счет исключения многочисленного оборудования, необходимого при реагентном способе стабилизации, и в связи с упрощением технологии - снижение эксплуатационных затрат.10 1630226 Таблица 3 е щели железосоаэрацию о, с целью ния затрат ком удалеводу поденней ленивнутр д дав тличающийсяо аэрируютдисперснымрьков 0,5а 0,1 - 1 Формула изобретенияУСТРОИСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ВОД И СПОСОБ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ1. Устройство для стабилизации железосодержащих вод, содержащее аппарат для аэрации, отличающееся тем, 10 что, с целью сокращения времени и снижения затрат на стабилизацию при глубоком удалении агрессивной углекислоты, аппарат для аэрации выполнен в виде последовательно установленных 15 питающего сопла, дугового сита с поперечно расположенными к потоку щелями и барботажной камеры с диспергаторами, установленный под дуговым ситом,при этом отношение ширины 20 щели питающего сопла к шисита составляет от 1 до 5.2. Способ стабилизациидержащих вод, включающиводы, отличающийся тем, чтсокращения времени и снижна стабилизацию при глубонии агрессивной углекислотыают по касательной кповерхности дугового сита ием 1,5 - 5 ати.3, Способ по п 2, отем, что воду дополнительнв барботажной камере тонковоздухом с диаметром пузы1 мм при давлении воздухати.
Устройство для стабилизации железосодержащих вод и способ его осуществления