Установка получения питьевой воды

 

Изобретение относится к очистке воды, а именно, к безреагентной водоподготовке, и может быть использовано при снабжении питьевой водой потребителей, расположенных в местах временного пребывания или не требующих значительного расхода воды, в частности, объектов малого градостроительства, а также изобретение может быть использовано в экстремальных условиях, в частности при внезапном отключении потребителя от сети водоснабжения. Установка содержит последовательно установленные блок предварительной очистки, колонну озонирования с генератором озона, блок электрокоагуляции, камеру хлопьеобразования, фильтр с плавающей загрузкой, блок тонкой очистки, а также силовой блок, к которому подключены генератор озона и блок электрокоагуляции, причем установка дополнительно содержит камеру хлопьеобразования, установленную между блоком электрокоагуляции и фильтром с плавающей загрузкой. Площадь электродов электрокоагулятора составляет 1 м² на расход очищаемой воды от 0,5 до 1,5 м³/ч. Время нахождения воды в камере хлопьеобразования составляет не менее 4 мин. Установка обеспечивает возможность очистки сильнозагрязненной воды до квалификации "питьевая" при снижении себестоимости процесса очистки. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области очистки воды, а именно к области безреагентной водоподготовки, и может быть использовано при снабжении питьевой водой потребителей, расположенных в местах временного пребывания, или не требующих значительного расхода воды, в частности объектов малого градостроительства, а также изобретение может быть использовано в экстремальных условиях, в частности при внезапном отключении потребителя от сети водоснабжения.

В настоящее время практически вся технология очистки воды до классификации "питьевая" включает следующие операции: отбор воды из природных водоемов (рек, озер), отстаивание ее с пропусканием через песчаные намывные фильтры, пропускание через различные узлы, очищающие воду от органических и неорганических примесей, а также болезнетворных микроорганизмов. При этом достаточно широко используют различные химические реагенты, в частности хлор или фтор. При использовании в качестве источника воды артезианских скважин также необходимо очищать воду от органических и неорганических примесей. При использовании в качестве исходной морской воды дополнительно к расходу реактивов расходуют значительное количество энергии на опреснение воды.

Известна, в частности, блочная установка для очистки воды (RU, патент 2096342, С 02 F 1/78, 1997), содержащая блок (модуль) предварительной очистки, блок (модуль) озонирования, выполненный в виде первой и второй колонн озонирования, блок (модуль) электрокоагуляции, подключенный между колоннами озонирования, блок (модуль) финишной очистки, содержащий узел тонкой фильтрации и УФ - реактор, и силовой блок (модуль). При использовании установки исходную воду предварительно очищают с использованием блока предварительной очистки, обычно содержащем гидроциклон и/или фильтр грубой очистки. Предварительно очищенную воду озонируют в два этапа, между которыми проводят обработку воды электрокоагуляцией, после второго этапа озонирования из воды удаляют соли с последующей финишной очисткой и УФ - обеззараживанием. Хотя в результате и получается вода, пригодная для питья, все же процесс нельзя признать оптимальным, поскольку практически полностью исключена очистка воды микроорганизмами, приводящая к улучшению качества получаемой воды. Использование двух стадий озонирования без ограничения количества генерируемого озона и без учета состава и количества загрязнений приводит к повышению содержания озона в очищаемой среде после колонн озонирования и соответственно к гибели микроорганизмов в оборудовании, в том числе и фильтре тонкой очистки. Хотя в тексте описания и в зависимых пунктах формулы изобретения указано на границы использованных концентраций озона в обеих колоннах озонирования, а также на операцию разрушения не прореагировавшего озона после второй стадии озонирования, а также на участие микроорганизмов в процессе очистки воды, все же в процессе эксплуатации было выяснено, что при незначительном количестве загрязнений, и вызванном им малом расходе озона, микроорганизмы в блоках оборудования погибают практически полностью и не участвуют в очистке воды. Кроме того, при этом происходит значительное воздействие озона на оборудование, что сокращает время работы оборудования и, следовательно, себестоимость очищаемой воды.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке безреагентного установки очистки воды, позволяющего повысить качество получаемой воды.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении возможности очистки значительно загрязненной воды до квалификации "питьевая" при снижении ее себестоимости.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать установку, содержащую последовательно расположенные блок предварительной очистки, колонну озонирования с генератором озона, электрокоагулятор, камеру хлопьеобразования, фильтр с плавающей загрузкой, блок тонкой очистки и силовой блок, к которому подключены генератор колонны озонирования и электрокоагулятор. Блок предварительной очистки выполнен с возможностью удаления механических частиц размером, по меньшей мере, свыше 20 мкм, высота столба воды в колонне озонирования составляет не менее 4 метров, площадь электродов электрокоагулятора составляет 1 м² на расход очищаемой воды от 0,5 до 1,5 м³/час, камера хлопьеобразования выполнена таким образом, что время нахождения в ней воды составляет не менее 4 минут, а блок тонкой очистки выполнен с возможностью отделения механический частиц, по меньшей мере, свыше 5 мкм. Установка может дополнительно содержать блок обессоливания, установленный между блоком предварительной очистки и колонной озонирования и соединенный, в случае выполнения его в виде электролизера с силовым блоком. Дополнительно до и/или после фильтра с плавающей загрузкой могут быть установлены аналогичные колонны озонирования, генераторы озона которых также подключены к силовому блоку. Также дополнительно перед входом в блок тонкой очистки может быть установлен бак-отстойник с тангенциальным вводом воды, а на выходе блока тонкой очистки может быть дополнительно установлен блок УФ-обработки, подключенный к силовому блоку. Предпочтительно, мощность блока УФ - обработки составляет до 20 Вт на 1 м³/час. Преимущественно, время нахождения воды в баке - отстойника составляет не менее 20 мин. Блок предварительной очистки может содержать гидроциклон и/или фильтр грубой очистки, предпочтительно патронного типа или в виде набора сеток, и/или маслоотделитель. Преимущественно, блок тонкой очистки выполнен в виде намотанного патронного фильтра или в виде модуля полых волокон. На выходе установки может быть установлен узел дополнительного обеззараживания, предпочтительно в виде блока хлорирования или фторирования. Необходимость введения дополнительных блоков в установку определяется качеством исходной воды и условиями ее эксплуатации.

Установка работает следующим образом. В процессе очистки вода поступает на стадию предварительной очистки, на которой происходит отделение грубодисперсных примесей и взвешенных частиц размером свыше 20 мкм. Затем при озонировании происходит уничтожение микроводорослей, частичное окисление органических загрязнений и окисление ионов металлов переменной валентности до высших степеней окисления. Озонированная вода поступает на стадию электрокоагуляции, где происходит электрокоагуляция органических примесей. После этого вода поступает в камеру хлопьеобразования, в которой происходит окончательная коагуляции и отделение органических примесей, а также соединений алюминия и группы железа. При использовании фильтрации с плавающей загрузкой отделяют скоагулированные органические примеси, а также производят дополнительную очистку воды консорциумом микроорганизмов. Тонкая фильтрация удаляет все загрязнения, перешедшие на предыдущих стадиях в нерастворимое состояние, а также производит дополнительную очистку воды от взвешенных частиц размером более 5 мкм и остаточных неорганических и органических примесей посредством консорциума микроорганизмов.

На стадии предварительной очистки возможно проведение отделения органических гидрофобных загрязнений типа масел. При значительной минерализации исходной воды, предпочтительно после блока предварительной очистки использовать блок обессоливания. В случае значительных органических загрязнений до и/или после фильтра с плавающей загрузкой установить дополнительные колонны озонирования. При значительном микробиологическом загрязнении желательно на выходе установки после блока тонкой очистки установить блок УФ - обработки. Забор воды на очистку, а также движение воды по системе очистки предпочтительно осуществляют посредством насосов.

На чертеже приведена схема установки, преимущественно используемой при реализации способа.

Установка содержит погружной насос 1, гидроциклон 2, фильтр 3 грубой очистки, колонну 4 озонирования с генератором 5 озона, блок 6 электрокоагуляции, камеру 7 хлопьеобразования, фильтр 8 с плавающей загрузкой, бак-накопитель 9, блок 10 тонкой очистки, блок УФ - очистки 11 и силовой модуль 12.

В качестве модуля электрокоагуляции и модуля обессоливания предпочтительно использовать электролизеры, преимущественно с инертными электродами. В качестве силового модуля может быть использована дизель-генераторная установка или линия электропитания. Предпочтительно использовать электролизеры и УФ - реактор, выполненные с возможностью изменения режимов работы.

Установка в предпочтительном варианте реализации работает следующим образом.

Очищаемую воду из источника (открытый водоем или артезианская скважина) посредством насоса 1 подают в гидроциклон 2 и фильтр 3 грубой очистки, где происходит отделение нерастворимых примесей свыше 20 мкм, а также возможно масел. В очищенную подобным образом воду в колонне 4 озонирования вводят озон с концентрацией, примерно 0,001 кг/м³. Происходит уничтожение болезнетворных микроорганизмов и микроводорослей, окисление ионов металлов в высшие степени окисления и частичное окисление органических соединений, присутствующих в воде. Вода из колонны 4 озонирования поступает в модуль 6 электрокоагуляции, в котором происходит начальная коагуляция коллоидных органических соединений. Затем вода поступает в камеру хлопьеобразования 7, в которой происходит окончательное образование хлопьев указанных загрязнений. При перемещении очищаемой воды от колонны 4 к камере 7 происходит самопроизвольное распадение озона, и вода, поступившая в камеру 7, практически озона не содержит. Это приводит к появлению на плавающей загрузке в фильтре 8, в качестве которой использован, предпочтительно, активированный уголь, консорциума микроорганизмов. Консорциум может быть внесен на плавающую загрузку искусственно или быть выделен в ходе работы установки. Плавающая загрузка практически полностью задерживает коагулированные органические соединения. После фильтра 8 вода поступает в бак - отстойник 9 и в блок 10 тонкой очистки, в котором механически и под действием консорциума микроорганизмов происходит окончательное выделение нерастворимых и растворимых примесей до уровня, соответствующего питьевой воде. Блок 11 УФ - очистки, расположенный на выходе блока 10, очищает воду от микроорганизмов, входящих в консорциум.

Использование установки позволяет производить питьевую воду без больших капитальных затрат и с низкой себестоимостью.

Формула изобретения

1. Установка получения питьевой воды, содержащая последовательно установленные блок предварительной очистки, колонну озонирования с генератором озона, блок электрокоагуляции, фильтр с плавающей загрузкой, блок тонкой очистки, а также силовой блок, к которому подключены генератор озона и блок электрокоагуляции, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит камеру хлопьеобразования, установленную между блоком электрокоагуляции и фильтром с плавающей загрузкой, причем блок предварительной очистки выполнен с возможностью, по меньшей мере, удаления механических частиц размером свыше 20 мкм, высота столба воды в колонне озонирования составляет не менее 4 м, площадь электродов электрокоагулятора составляет 1 м² на расход очищаемой воды от 0,5 до 1,5 м³/ч, камера хлопьеобразования выполнена таким образом, что время нахождения в ней воды составляет не менее 4 мин, а блок тонкой очистки выполнен с возможностью отделения механических частиц свыше 5 мкм.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок обессоливания, установленный между блоком предварительной очистки и колонной озонирования.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что блок обессоливания выполнен в виде электролизера и соединен с силовым блоком.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит перед и/или после фильтра с плавающей загрузкой аналогичные колонны озонирования, генераторы озона которых подключены к силовому блоку.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно перед входов в блок тонкой очистки установлен бак-отстойник с тангенциальным вводом воды.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что бак-отстойник выполнен таким образом, что время нахождения воды в баке-отстойнике составляет не менее 20 мин.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно на выходе блока тонкой очистки установлен блок УФ-обработки, подключенный к силовому блоку.

8. Установка по п.4, отличающаяся тем, что мощность блока УФ-обработки составляет до 20 Вт на 1 м³/ч.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок предварительной очистки содержит гидроциклон, и/или фильтр грубой очистки, и/или маслоотделитель.

10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок тонкой очистки выполнен в виде намотанного патронного фильтра или в виде модуля полых волокон.

11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на выходе установки установлен узел дополнительного обеззараживания.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что узел обеззараживания выполнен в виде блока хлорирования или фторирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 16.05.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 30-2003

Извещение опубликовано: 27.10.2003        

---