Модульное устройство очистки воды

 

Изобретение относится к области очистки воды, а именно к области безреагентной водоподготовки, и может быть использовано для снабжения питьевой водой потребителей, расположенных в местах временного пребывания людей, или в объектах малого градостроительства, или при отключении потребителей от сети водоснабжения. Установка содержит технологическую цепочку модулей безреагентной очистки воды: модуль предварительной очистки воды, модуль озонирования, модуль электрокоагуляции, модуль фильтрации с плавающей загрузкой, модуль финишной очистки, а также силовой модуль. На выходе каждого модуля установлено средство контроля качества воды, а также средство, обеспечивающее возврат очищаемой воды на доочистку. Изобретение позволяет повысить качество очищаемой воды при одновременном снижении ее себестоимости. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области коммунального хозяйства, а именно к области безреагентной водоподготовки, и может быть использовано для снабжения питьевой водой потребителей, расположенных в местах временного пребывания людей, или в объектах малого градостроительства, или при отключении потребителей от сети водоснабжения.

Известна модульная установка для очистки воды (RU, патент 2096342, C 02 F 1/78, 1997), содержащая модуль предварительной очистки, модуль озонирования, выполненный в виде последовательно установленных первой и второй колонн озонирования, модуль электрокоагуляции, подключенный между колоннами озонирования, модуль финишной очистки, содержащий узел тонкой фильтрации и УФ-реактор, и силовой модуль.

При использовании установки исходную воду предварительно очищают с использованием модуля предварительной очистки, затем озонируют в два этапа, между которыми проводят электрокоагуляционную обработку воды, затем из воды удаляют примеси действием узла тонкой очистки и обрабатывают воду УФ-излучением.

К недостаткам известной установки следует отнести неконтролируемое генерирование озона в колоннах, не согласованное с содержанием разрушаемых озоном загрязнений в воде. Избыточное количество озона разрушает оборудование, расположенное после колонн озонирования, а также практически полностью исключает возможность микробиологической очистки воды из-за гибели микроорганизмов.

Известно модульное устройство очистки воды (RU, патент 2151106, C 02 F 9/14, 2000), содержащее модуль предварительной очистки воды, модуль озонирования, модуль электрокоагуляции, модуль фильтрации с плавающей загрузкой, модуль обессоливания, модуль финишной очистки и силовой модуль, причем модуль предварительной очистки расположен между источником исходной воды и входом модуля озонирования, содержащего последовательно расположенные первую и вторую колонны озонирования, к которым подключены соответственно первый и второй генератор озона. Между колоннами озонирования последовательно подключены модуль электрокоагуляции и модуль фильтрации с плавающей загрузкой. Выход модуля озонирования соединен с входом модуля обессоливания, выход которого соединен с входом модуля финишной очистки. Модуль финишной очистки содержит последовательно соединенные фильтр тонкой очистки и УФ-реактор. Силовой модуль электрически соединен с генераторами озона, модулем обессоливания, модулем электрокоагуляции и модулем финишной очистки. Колонны озонирования и генераторы озона выполнены с возможностью регулирования подачи озона в колонны, модуль фильтрации с плавающей загрузкой выполнен с возможностью перемешивания очищаемой воды вместе с плавающей загрузкой, а электроды блока электрокоагуляции выполнены из алюминия или алюминиевого сплава и подключены с возможностью изменения полярности подключения.

Недостатком известного технического решения следует признать невозможность оперативного контроля качества очищаемой воды в процессе очистки и оперативного вмешательства в процесс очистки воды на стадии, не обеспечивающей необходимое качество очистки воды устройством.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке конструкции устройства очистки воды, обеспечивающей ее эффективное использование вне зависимости от качества исходной воды.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в повышении качества очищаемой воды при одновременном снижении ее себестоимости.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать модульное устройство, содержащее модуль предварительной очистки воды, модуль озонирования, модуль электрокоагуляции, модуль фильтрации с плавающей загрузкой, модуль финишной очистки и силовой модуль. Модуль предварительной очистки расположен между источником исходной воды и входом модуля озонирования, содержащего последовательно расположенные первую и вторую колонны озонирования, к которым подключены соответственно первый и второй генераторы озона. Между колоннами озонирования последовательно подключены модуль электрокоагуляции и модуль фильтрации с плавающей загрузкой. Выход модуля озонирования соединен с входом модуля финишной очистки, содержащего последовательно соединенные фильтр тонкой очистки и УФ-реактор. Силовой модуль электрически соединен с генераторами озона, модулем электрокоагуляции и модулем финишной очистки. Колонны озонирования и генераторы озона выполнены с возможностью регулирования подачи озона в колонны. Модуль фильтрации с плавающей загрузкой выполнен с возможностью перемешивания очищаемой воды вместе с плавающей загрузкой. Электроды блока электрокоагуляции выполнены из алюминия или алюминиевого сплава и подключены с возможностью изменения полярности подключения. На выходе каждого модуля последовательно установлены средство контроля качества выходящей воды и средство, позволяющее подачу выходящей из модуля воды на дополнительную очистку в любой из предшествующих модулей. Модуль электрокоагуляции выполнен с возможностью полного коагулирования содержащихся в очищаемой воде органических примесей, а также гидроксидов металлов при прохождении очищаемой воды через модуль электрокоагуляции. Предпочтительно указанное средство контроля качества воды выполнено в виде пробоотборника или в виде датчиков, определяющих состав примесей в воде. В качестве указанных датчиков могут быть использованы ионселективные электроды и/или инертные электроды, используемые для определения сопротивления воды или потенциометричеекого анализа. Преимущественно указанное средство, позволяющее подачу выходящей из модуля воды на дополнительную очистку в любой из предшествующих модулей, представляет собой трубопровод, проходящий параллельно технологической цепочке водоочистки, состоящей из указанных модулей, причем указанный трубопровод соединен с входом и выходом каждого модуля управляемым клапаном. Однако возможно и другое техническое решение указанного средства. В случае использования в качестве средства контроля качества воды датчиков, генерирующих электрический сигнал, а также электроуправляемых указанных клапанов клапаны и электроды могут быть подключены к процессору, содержащему программу, определяющую порядок включения и выключения указанных клапанов в зависимости от информации, поступающей от датчиков. Для перемещения очищаемой воды по технологической цепочке предпочтительно используют не менее одного насоса, подключенного к силовому модулю. Полнота коагуляции органических примесей и гидроксидов металлов определяется временем нахождения очищаемой воды в модуле электрокоагуляции, а также режимами работы указанного модуля. Устройство может дополнительно содержать бак-накопитель, предпочтительно установленный после модуля электрокоагуляции. Модуль предварительной очистки предпочтительно содержит гидроциклон и/или фильтр грубой очистки, способный отсекать взвешенные частицы размером более 10 мкм. Модуль финишной очистки содержит фильтр тонкой очистки, предпочтительно способный отсекать взвешенные частицы, размер которых превышает 5 мкм.

В дальнейшем изобретение будет раскрыто со ссылками на блок-схему (см. чертеж), на которой приведена технологическая цепочка указанных модулей.

В предпочтительном варианте реализации модульное устройство содержит погружной насос 1, гидроциклон 2, фильтр 3 грубой очистки, колонну 4 первого озонирования с генератором 5 озона, модуль 6 электрокоагуляции, модуль 7 фильтрации с плавающей загрузкой, вторую колонну 8 озонирования с генератором 9 озона, бак-накопитель 10, насос 11, фильтр 12 тонкой очистки, УФ-реактор 13, силовой модуль 14. Погружной насос 1, гидроциклон 2 и фильтр 3 грубой очистки образуют модуль предварительной очистки 15. Колонна 4 первого озонирования с генератором 5 озона, вторая колонна 8 озонирования с генератором 9 озона составляют модуль 16 озонирования. Фильтр 12 тонкой очистки и УФ-реактор 13 составляют модуль 17 тонкой очистки. На выходах модулей 15, 6, 7, 16 и 17 установлены соответственно средства 18-22 контроля качества выходящей воды и средства 23-27, позволяющие осуществить подачу выходящей из данного модуля воды в трубопровод 28. Трубопровод 28 соединен управляемыми клапанами 29-33 с входами в модули 6, 7, 16 и 17, а также с входом в фильтр 2 грубой очистки.

Модульное устройство, приведенное на блок-схеме, работает следующим образом.

Предварительно оценивают содержание примесей в очищаемой воде и необходимое для очистки количество озона. Очищаемую воду из источника посредством насоса 1 подают последовательно в гидроциклон 2, в котором происходит отделение грубодисперсных примесей, и в фильтр 3 грубой очистки, в котором происходит отделение взвешенных частиц размером свыше 10 мкм. В грубо очищенную воду в колонне 4 вводят озон, генерированный с использованием генератора озона 5, в количестве, определенном ранее. При озонировании в колонне 4 происходит уничтожение болезнетворных микроорганизмов, микроводорослей, доокисление ионов металлов переменной валентности до высших степеней окисления, а также частичное окисление органических загрязнений. Обработанная подобным образом вода, содержащая остаточные количества озона, поступает в модуль 6 электрокоагуляции, в котором происходит коагуляции органических загрязнений. Затем воду перекачивают в модуль 7 фильтрации с плавающей загрузкой. Поступившая в модуль 7 вода не содержит озона. Это приводит к появлению на плавающей загрузке модуля 7 консорциума микроорганизмов, дополнительно очищающего воду. Кроме того, в модуле 7 происходит формирование хлопьев после модуля 6 электрокоагуляции. После модуля 7 очищаемая вода практически не содержит коагулированных органических загрязнений. Во второй колонне озонирования 8 подают в очищаемую воду дополнительно озон в количестве, необходимом для доокисления органических примесей и окончательном удалении болезнетворных микроорганизмов. В баке-накопителе 9 происходит обработка органических примесей остаточным озоном. Затем вода поступает в фильтр 12 тонкой очистки и УФ-реактор 13. На всех стадиях очистки непрерывно или периодически посредством средств 18-22 осуществляют контроль качества воды, выходящей из модулей. В случае неудовлетворительного качества выходящей воды посредством соответствующего средства, выбранного из набора 23-27, трубопровода 28 и одного из управляемых клапанов 29-33 очищаемую воду возвращают в соответствующий модуль на доочистку.

Использование изобретения позволяет повысить качество очищаемой воды при одновременном снижении ее себестоимости. Указанный технический результат достигается обеспечением возможности доочистки воды любым из имеющихся модулей без использования дублирующих модулей в установке.

Формула изобретения

1. Модульное устройство очистки воды, содержащее модуль предварительной очистки воды, модуль озонирования, модуль электрокоагуляции, модуль фильтрации с плавающей загрузкой, модуль финишной очистки, а также силовой модуль, причем модуль предварительной очистки расположен между источником исходной воды и входом модуля озонирования, содержащего последовательно расположенные первую и вторую колонны озонирования, к которым подключены соответственно первый и второй генераторы озона, между колоннами озонирования последовательно подключены модуль электрокоагуляции и модуль фильтрации с плавающей загрузкой, выход модуля озонирования соединен с входом модуля финишной очистки, содержащего последовательно соединенные фильтр тонкой очистки и УФ-реактор, силовой модуль электрически соединен с генераторами озона, модулем электрокоагуляции и модулем финишной очистки, колонны озонирования и генераторы озона выполнены с возможностью регулирования подачи озона в колонны, модуль фильтрации с плавающей загрузкой выполнен с возможностью перемешивания очищаемой воды вместе с плавающей загрузкой, а электроды блока электрокоагуляции выполнены из алюминия или алюминиевого сплава и подключены с возможностью изменения полярности подключения, отличающееся тем, что на выходе каждого модуля последовательно установлены средство контроля качества выходящей воды и средство, позволяющее осуществить подачу выходящей из данного модуля воды на дополнительную очистку в любой из предшествующих модулей, а модуль электрокоагуляции выполнен с возможностью полного коагулирования содержащихся в очищаемой воде органических примесей, а также гидроксидов металлов при прохождении очищаемой воды через модуль электрокоагуляции.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанное средство контроля качества воды выполнено в виде пробоотборника или в виде датчиков, определяющих состав примесей в воде.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве указанных датчиков использованы ионселективные электроды и/или инертные электроды, используемые для определения сопротивления воды или потенциометрического анализа.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанное средство, позволяющее осуществить подачу выходящей из модуля воды на дополнительную очистку в любой из предшествующих модулей, представляет собой трубопровод, проходящий параллельно указанным модулям, причем указанный трубопровод соединен с входом и выходом каждого модуля управляемыми клапанами.

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что в случае использования в качестве средства контроля качества воды датчиков, генерирующих электрический сигнал, а также электроуправляемых указанных клапанов, клапаны и электроды подключены к процессору, содержащему программу, определяющую порядок включения и выключения указанных клапанов в зависимости от информации, поступающей от датчиков.

6. Устройство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что для перемещения очищаемой воды использовано не менее одного насоса, подключенного к силовому модулю.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит бак-накопитель.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что указанный бак-накопитель установлен после модуля электрокоагуляции.

9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что модуль предвари тельной очистки содержит гидроциклон и/или фильтр грубой очистки, выполненный с возможностью отсечения взвешенных частиц, размер которых превышает 10 мкм.

10. Устройство по любому из пп. 1 - 9, отличающееся тем, что фильтр тонкой очистки модуля финишной очистки выполнен с возможностью отсечения взвешенных частиц, размер которых превышает 5 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1