Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ МОЙКИ АВТОМАШИН

Изобретение относится к энергосберегающим системам оборотного водоснабжения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является система оборотного водоснабжения по патенту РФ №104936, содержащая технологическое оборудование, связанное системой трубопроводов с аппаратами очистки сточной воды, включающая в себя накопительную емкость, в которую самотеком поступают сточные воды, насос для подачи воды из накопительной емкости в реактор, выполненный с возможностью подачи в него насосом-дозатором рабочего раствора коагулянта, флотатор, фильтры грубой и тонкой очистки (прототип).

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность очистки сточных вод из-за отсутствия сорбционных аппаратов и неэкономичность системы в целом из-за перерасхода воды.

Технический результат - повышение эффективности очистки сточных вод и производительности системы в целом.

Это достигается тем, что в системе оборотного водоснабжения для мойки автомашин, содержащей технологическое оборудование, связанное системой трубопроводов с аппаратами очистки сточной воды, включающая в себя накопительную емкость, в которую самотеком поступают сточные воды, насос для подачи воды из накопительной емкости в реактор, выполненный с возможностью подачи в него насосом-дозатором рабочего раствора коагулянта, флотатор, фильтры грубой и тонкой очистки, система включает накопительную емкость для сточных вод, накопительную емкость для сбора очищенной воды после флотатора и накопительную емкость для сбора очищенной воды после фильтров грубой очистки, перемешивание среды в реакторе осуществляется с помощью сжатого воздуха от компрессора, а для периодической очистки реактора служит диафрагменный насос, работающий на сжатом воздухе от компрессора, при этом накопившийся осадок транспортируется в сборник шлама, причем из реактора стоки самотеком по магистрали поступают на флотатор, где происходит образование флотошлама, который периодически удаляется с поверхности жидкости в сборник шлама, откуда он по мере накопления поступает на утилизацию, а вода из флотатора самотеком поступает в накопительную емкость, а из нее насосом подается на сорбционные фильтры грубой очистки, в которых происходит удаление остаточных взвешенных веществ, при этом фильтры грубой очистки периодически, в автоматическом режиме, промываются обратным током со сбросом загрязнений в накопительную емкость, после фильтров грубой очистки очищенная вода поступает в накопительную емкость, откуда насосом по магистрали подается на мойку автомашин как техническая вода, а излишки воды из накопительной емкости насосом подаются на сорбционный фильтр тонкой очистки, в котором происходит финишная доочистка воды до норм предельно допустимых концентраций, при этом фильтр тонкой очистки периодически, в автоматическом режиме, промывается обратным током со сбросом загрязнений по магистрали в накопительную емкость, а после фильтра тонкой очистки очищенная вода под остаточным давлением сбрасывается в водоем.

На фиг.1 изображен общий вид флотационно-фильтрационной установки, на фиг.2 - адсорбент адсорбирующей фильтрующей загрузки фильтра, выполненный в форме полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.3 - адсорбент адсорбирующей фильтрующей загрузки фильтра, выполненный в форме цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.3, где прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг.5 представлена схема системы оборотного водоснабжения для мойки автомашин.

Система оборотного водоснабжения (фиг.5) для мойки автомашин содержит накопительную емкость 47, в которую самотеком поступают сточные воды и в которой производится их количественное усреднение и гомогенизация состава. При этом для контроля уровня жидкости накопительная емкость 47 оборудуется датчиком уровня (на чертеже не показано).

Из емкости 47 сточные воды подаются насосом 48 в двухсекционный реактор 49, в который насосом-дозатором 51 подается рабочий раствор коагулянта, например сульфата алюминия, из дозатора 50. Перемешивание среды в реакторе 49 осуществляется с помощью сжатого воздуха от компрессора 52. Реактор 49 установлен на постаменте 53, что позволяет обеспечить его уровень выше уровня флотатора 54. Для периодической очистки реактора 49 предусмотрен диафрагменный насос 55, работающий на сжатом воздухе от компрессора 52. Накопившийся осадок транспортируется в сборник шлама 56.

Из реактора 49 стоки самотеком по магистрали 57 поступают на флотатор 54, где происходит извлечение ПАВ, взвешенных веществ и нефтепродуктов. Во флотаторе 54, например мембранного типа, в результате пропускания воздуха под давлением через пористые материалы (керамические мембраны) происходит образование флотошлама, который периодически удаляется с поверхности жидкости в сборник шлама 56, откуда шлам по мере накопления поступает на утилизацию.

Флотатор 54 выполнен в виде флотационно-фильтрационной установки (фиг.1), содержащей заборный фильтр 1, всасывающий трубопровод 2, обратный клапан 8, насосный агрегат 3, эжектор 4, соединенный с байпасным трубопроводом 5 и установленный на входе насосного агрегата 3, камеру флотации с фильтром 29 и слоем фильтрующей загрузки 30. На входе в эжектор 4 установлена защитная сетка для предотвращения засорения сопла эжектора 4. Эжектор 4 имеет два штуцера 11 и 12, один 11 из которых служит для ввода раствора реагента и соединяется трубкой 42 с насосом-дозатором 6, а другой 12 служит для подсоса атмосферного воздуха. В обоих штуцерах 11 и 12 встроены обратные клапаны. Эжектор 4 связан с двухступенчатым сатуратором, вторая ступень 16 которого содержит манометр 17 и выходную магистраль 18, соединенную с единым трубопроводом 38. Вторая ступень сатуратора 16 через обратный клапан 40 связана с распределительным коллектором 21 через сопла 20, расположенные в нижней части камеры флотации 22, содержащей скребковый механизм 25, лоток 26 и переливную трубку 39, связанную с верхней частью фильтра 29, имеющего слой адсорбирующей фильтрующей загрузки 30, которая удерживается поддерживающей 31 и прижимной 32 рамками.

Вода с флотатора 54 самотеком по магистрали 58 поступает в накопительную емкость 59, откуда насосом 60 подается на сорбционные фильтры грубой очистки 61, в которых происходит удаление остаточных взвешенных веществ. Фильтры 61 периодически, в автоматическом режиме, промываются обратным током со сбросом загрязнений в накопительную емкость 47. После фильтров 61 очищенная вода поступает в накопительную емкость 63, откуда насосом 64 по магистрали подается на мойку автомашин как техническая вода.

Излишки воды из накопительной емкости 63 насосом 65 подаются на сорбционный фильтр тонкой очистки 66, в котором происходит финишная доочистка воды до норм предельно допустимых концентрации, предусмотренных нормативными документами для сброса в водоемы или литосферу. Фильтр 66 периодически, в автоматическом режиме, промывается обратным током со сбросом загрязнений по магистрали 62 в накопительную емкость. Система включает накопительную емкость для сточных вод 47, накопительную емкость 59 для сбора очищенной воды после флотатора и накопительную емкость 63 для сбора очищенной воды после фильтров грубой очистки.

Для периодической промывки фильтров используется очищенная вода из накопительной емкости 63, соединенной с магистралью 62 посредством магистрали 67. После фильтра 66 очищенная вода под остаточным давлением сбрасывается в литосферу (на рельеф местности) или в гидросферу (водоем).

Система оборотного водоснабжения для мойки автомашин работает следующим образом. Сточные воды самотеком поступают в накопительную емкость 47, где производится их количественное усреднение и гомогенизация состава, из которой сточные воды подаются насосом 48 в двухсекционный реактор 49, а из него - во флотатор 54, например мембранного типа, в котором результате пропускания воздуха под давлением через пористые материалы (керамические мембраны) происходит насыщение воды пузырьками воздуха и флотация дисперсных веществ. Образующиеся флотокомплексы транспортируются пузырьками воздуха на поверхность жидкости, где накапливаются в пенном слое флотошлама, который периодически удаляется с поверхности жидкости пеносборным устройством в сборник шлама 56. Затем шлам утилизируется по мере накопления.

Вода с флотатора 54 самотеком по магистрали 58 поступает в накопительную емкость 59, откуда насосом 60 подается на сорбционные фильтры грубой очистки 61, в которых происходит удаление остаточных взвешенных веществ. Фильтры 61 периодически, в автоматическом режиме, промываются обратным током со сбросом загрязнений в накопительную емкость 47. После фильтров 61 очищенная вода поступает в накопительную емкость 63, откуда насосом 64 по магистрали подается на мойку автомашин как техническая вода.

Излишки воды из накопительной емкости 63 насосом 65 подаются на сорбционный фильтр тонкой очистки 66, в котором происходит финишная доочистка воды до норм предельно допустимых концентрации, предусмотренных нормативными документами для сброса в водоемы или литосферу. Фильтр 66 периодически, в автоматическом режиме, промывается обратным током со сбросом загрязнений по магистрали 62 в накопительную емкость 47. Для периодической промывки фильтров используется очищенная вода из накопительной емкости 63, соединенной с магистралью 62 посредством магистрали 67. После фильтра 66 очищенная вода под остаточным давлением сбрасывается в литосферу (на рельеф местности) или в гидросферу (водоем).

Расход воды при такой схеме оборотного водоснабжения можно уменьшить в 20 раз и более.

Флотационно-фильтрационная установка (фиг.1-4) содержит заборный фильтр 1, всасывающий трубопровод 2, обратный клапан 8, соединенный через тройник 41 с краном 9 для запуска насосного агрегата 3, эжектор 4, соединенный с байпасным трубопроводом 5 и установленный на входе насосного агрегата 3, смонтированного на основании 14. Для первоначального запуска насосного агрегата 3 предусмотрен кран 9. На входе в эжектор 4 установлена защитная сетка, служащая для предотвращения засорения сопла эжектора. Эжектор 4 имеет 2 штуцера 11 и 12. Штуцер 11 служит для ввода раствора реагента и соединяется трубкой 42 с насосом-дозатором 6. Насос-дозатор 6 соединен трубкой с канистрой 13. Штуцер 12 служит для подсоса атмосферного воздуха и имеет регулировочный винт 7. В обоих штуцерах встроены обратные клапаны.

Смешение сточной воды с раствором реагента и воздухом осуществляется в насосе 3, после чего смесь поступает по трубопроводу 10 в двухступенчатый сатуратор 15, 16, где под давлением 0,50-5,5 МПа происходит растворение воздуха в воде и смешение с реагентом. Вторая ступень сатуратора 16 содержит манометр 17 и выходную магистраль 18, соединенную с единым трубопроводом 38. Кроме того, вторая ступень сатуратора 16 предназначена для подвода очищаемой воды по трубопроводу 19, через обратный клапан 40, которая затем поступает в распределительный коллектор 21 через сопла 20, расположенные в нижней части камеры флотации 22. Пена снимается скребковым механизмом (шламоудалителем) 25 и сбрасывается в лоток 26 и далее через патрубок 43 поступает в шламовую емкость (на чертеже не показана) для отстаивания. Для нормальной работы скребковым механизмом используется переливная трубка 39, связанная с верхней частью фильтра 29.

В фильтре 29 вода поступает в нижнюю часть, проходит через слой адсорбирующей фильтрующей загрузки 30, а очищенная вода сбрасывается через переливной карман 33 и патрубок 45, при этом загрузка фильтра 29 удерживается поддерживающей 31 и прижимной 32 рамками. Промывные воды сбрасываются через кран 34 в накопитель. В качестве адсорбента применяют активные угли марок БАУ, АР-А, СКТ-3 и др.

Если нет необходимости в глубокой очистке, то очищенная вода после флотации сбрасывается через кран 27 и патрубок 44. Все емкости установки имеют сливные краны 34, 35, 36, 37, объединенные единым трубопроводом 38, оканчивающимся патрубком 46. Вода, очищенная флотационным способом, поступает через переливную трубу 24 в оголовок 23 и далее через кран 28 на глубокую очистку в засыпной встроенный фильтр 29.

Адсорбент 30 выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм.

Чтобы повысить степень очистки от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент 30 адсорбирующей фильтрующей загрузки фильтра, выполненный в форме полых шаров, по форме может быть выполнен в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.2), или в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг.4). Адсорбент 30 может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг.3). Адсорбент может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг.4). Адсорбент может быть выполнен в виде тороидальных колец (на чертеже не показано). Адсорбент может быть выполнен в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (на чертеже не показано).

Флотационно-фильтрационная установка работает следующим образом.

Загрязненная вода после предварительной очистки в отстойнике через заборный фильтр 1 по всасывающему трубопроводу 2, через обратный клапан 8 поступает в эжектор 4, установленный на входе насосного агрегата 3. Для первоначального запуска установки корпус насосного агрегата 3 необходимо заполнить водой через кран 9. Рабочий поток жидкости на эжектор поступает по байпасному трубопроводу 5. На входе в эжектор 4 установлена защитная сетка, служащая для предотвращения засорения сопла эжектора. Эжектор 4 имеет 2 штуцера 11 и 12. Штуцер 11 служит для ввода раствора реагента и соединяется трубкой 42 с насосом-дозатором 6. Насос-дозатор 6 соединен трубкой с канистрой 13. Штуцер 12 служит для подсоса атмосферного воздуха и имеет регулировочный винт 7. В обоих штуцерах встроены обратные клапаны.

В насосе 3 происходит смешение сточной воды с раствором реагента и воздухом, после чего смесь поступает по трубопроводу 10 в двухступенчатый сатуратор 15, 16. Здесь под давлением 0,50-5,5 МПа происходит растворение воздуха в воде и смешение с реагентом. Из 2-й ступени сатуратора 16 очищаемая вода по трубопроводу 19, через обратный клапан 40, поступает в распределительный коллектор 21 через сопла 20. В нижней части камеры флотации 22 происходит сброс давления, и из воды выделяется растворенный воздух в виде мельчайших пузырьков, к которым прилипают частицы загрязнений. Шлам собирается на поверхности флотационной камеры в виде пены, которая снимается скребковым механизмом (шламоудалителем) 25 и сбрасывается в лоток 26 и далее через патрубок 43 поступает в шламовую емкость (не входящую в комплект поставки) для отстаивания. Шлам может быть сдан на переработку как целиком (если имеется такая возможность), так и отдельными фракциями после отстоя и слива сверху нефтепродуктов и воды из средней части. Нефтепродукты следует сдать на переработку или использовать в качестве жидкого топлива. Вода возвращается на очистку в отстойник. Отстоявшиеся в шламовой емкости взвешенные вещества могут быть вывезены и захоронены на полигоне или использованы в качестве добавки в дорожные покрытия на асфальтобетонных заводах.

В фильтре 29 вода поступает в нижнюю часть, проходит через слой адсорбирующей фильтрующей загрузки 30. Очищенная вода сбрасывается через переливной карман 33 и патрубок 45. загрузка фильтра удерживается поддерживающей 31 и прижимной 32 рамками. Загрузка фильтров выбирается в зависимости от технологии очистки сточных вод. Стандартная загрузка фильтра для очистки сточных вод автомоек - пенополиуретановый нефтесорбент (крошка 10-20 мм). При засорении пенополиуретановой крошки фильтр 29 извлекается из установки и промывается сверху струей воды. Промывные воды сбрасываются через кран 34 в накопитель.

Если нет необходимости в глубокой очистке, то очищенная вода после флотации сбрасывается через кран 27 и патрубок 44. Все емкости установки имеют сливные краны 34, 35, 36, 37, объединенные единым трубопроводом 38, оканчивающимся патрубком 46. Электрическая и гидравлическая схемы установки обеспечивают ее работу в автоматическом режиме в соответствии с потреблением оборотной воды для мойки автомобилей либо по мере поступления сточных вод с помощью датчиков минимального и максимального уровней воды в емкости. Вода, очищенная флотационным способом, поступает через переливную трубу 24 в оголовок 23 и далее через кран 28 на глубокую очистку в засыпной встроенный фильтр 29.

Реагентная обработка применяется при повышенных требованиях к очищаемым стокам от автомойки либо при повышенных концентрациях загрязнений сточной воды. Тип, доза и рабочая концентрация реагента принимаются согласно технологии очистки сточных вод. Предлагаемое устройство может работать с реагентной обработкой сточных вод. В связи с тем, что основную часть растворенных загрязнений составляют анионные ПАВ, в качестве реагентов применяются катионные флокулянты, например поливинилпиридин.

Предлагаемое устройство предназначено для использования именно замкнутой системы водопотребления. Характерные уровни дозирования флокулянтов при их использовании в процессах осветления находятся в пределах 0,05-0,2 г/м³, в зависимости от качества неочищенной воды.