Установка получения питьевой воды

 

Изобретение относится к области очистки воды, а именно, к области безреагентной водоподготовки. Установка содержит последовательно установленные блок предварительной очистки, колонну озонирования с генератором озона, блок коагуляции, фильтр с плавающей загрузкой, накопительный бак и блок тонкой очистки, а также силовой блок, к которому подключен генератор озона. Установка обеспечивает возможность очистки значительно загрязненной воды до квалификации "питьевая" при снижении ее себестоимости и может быть использована при снабжении питьевой водой потребителей, расположенных в местах временного пребывания, или не требующих значительного расхода воды, в частности объектов малого градостроительства. Также изобретение может быть использовано в экстремальных условиях, в частности при внезапном отключении потребителя от сети водоснабжения. 13 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.

Известна, в частности, блочная установка для очистки воды (RU, патент 2096342 C 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 непрореагировавшего 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 безреагентной установки очистки воды, позволяющей 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 установленные блок предварительной очистки, колонну озонирования с генератором озона, блок коагуляции, фильтр с плавающей загрузкой, блок тонкой очистки, а также силовой блок, к которому подключен генератор озона, причем установка дополнительно содержит накопительный бак, установленный между фильтром с плавающей загрузкой и блоком тонкой очистки. Блок предварительной очистки выполнен с возможностью удаления, по меньшей мере, механический частиц размером свыше 20 мкм. Высота столба воды в колонне озонирования составляет не менее 4 метров. Накопительный бак выполнен с возможностью возвращения воды на дополнительную очистку в любой из предшествующих блоков, причем указанное возвращение может быть осуществлено как под действием напора воды или газовой подушки в баке, так и при использовании дополнительного насоса, установленного на магистрали возврата воды на доочистку. Блок тонкой очистки выполнен с возможностью отделения механических частиц свыше 5 мкм. Установка может дополнительно содержать камеру хлопьеобразования, расположенную между блоком коагуляции и фильтром с плавающей загрузкой, причем камера хлопьеобразования выполнена таким образом, что время нахождения в ней воды составляет не менее 4 минут. В установке может быть использован блок электрокоагуляции, причем площадь электродов электрокоагулятора составляет 1 м² на расход очищаемой воды от 0,5 до 1,5 м³/час, или блок коагуляции с использованием жидкостных коагулянтов (флокулянтов). Установка может также дополнительно содержать блок обессоливания, предпочтительно установленный между блоком предварительной очистки и колонной озонирования. Предпочтительно блок обессоливания выполнен в виде электролизера и соединен с силовым блоком. Установка может дополнительно содержать перед и/или после фильтра с плавающей загрузкой аналогичные колонны озонирования, генераторы озона которых подключены к силовому блоку. Преимущественно бак выполнен с возможностью тангенциального ввода воды. При этом обычно бак выполнен таким образом, что время нахождения воды в баке составляет не менее 20 мин. Предпочтительно дополнительно на выходе блока тонкой очистки установлен блок УФ-обработки, подключенный к силовому блоку. Обычно, мощность блока УФ-обработки составляет до 20 Вт на 1 м³/ч. Преимущественно блок предварительной очистки содержит гидроциклон и/или фильтр грубой очистки и/или маслоотделитель, а 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 выполненный в виде блока хлорирования или фторирования.

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 коагуляции, где происходит коагуляция органических примесей и гидроксидов металлов. При использовании фильтрации с плавающей загрузкой отделяют скоагулированные органические примеси, а также производят дополнительную очистку воды консорциумом микроорганизмов. Очищенная подобным образом вода поступает в накопительный бак. В случае неудовлетворительного качества очистки воду подают на одну из предварительных стадий очистки. Подача может быть предпочтительно осуществлена посредством насоса, установленного на магистрали подачи воды на повторную очистку. 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 отделение органических гидрофобных загрязнений типа масел. При значительной минерализации исходной воды предпочтительно после блока предварительной очистки дополнительно использовать блок обессоливания. При использовании камеры хлопьеобразования после блока коагуляции в указанной камере происходит практически полная коагуляция гидроксидов металлов и органических соединений. В случае значительных органических загрязнений до и/или после фильтра с плавающей загрузкой можно 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 в предпочтительном варианте реализации. 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, накопительный бак 9, блок 10 тонкой очистки, блок УФ-очистки 11 и силовой модуль 12. Бак 9 соединен магистралью 13 с дополнительными входами гидроциклона 2, колонны 4 озонирования, блока 6 электрокоагуляции и фильтра 8 с плавающей загрузкой. На указанных дополнительных входах установлены вентили 14 - 17.

В качестве модуля электрокоагуляции и модуля обессоливания использованы 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 и гидроксидов металлов. 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. Это приводит к появлению на плавающей загрузке в фильтре 8, в качестве которой может быть использован 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 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. В случае несоответствия параметров воды, поступившей в бак 9, заранее определенным требованиям, воду из бака 9 по магистрали 13 посредством насоса (не показан) и соответствующего вентиля, выбранного из группы вентилей 14 - 17, возвращают в соответствующий модуль на дополнительную очистку.

Использование установки позволяет производить питьевую воду без больших капитальных затрат и с низкой себестоимостью, поскольку отпадает необходимость даже в случае сильных загрязнений исходной воды дублировать блоки очистки.

Формула изобретения

1. Установка получения питьевой воды, содержащая последовательно установленные блок предварительной очистки, колонну озонирования с генератором озона, блок коагуляции, фильтр с плавающей загрузкой, блок тонкой очистки, а также силовой блок, к которому подключен генератор озона, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит накопительный бак, установленный между фильтром с плавающей загрузкой и блоком тонкой очистки, 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, накопительный бак выполнен с возможностью возвращения воды на дополнительную очистку в любой из предшествующих блоков, а блок тонкой очистки выполнен с возможностью отделения механических частиц свыше 5 мкм.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит камеру хлопьеобразования, расположенную между блоком коагуляции и фильтром с плавающей загрузкой, причем камера хлопьеобразования выполнена таким образом, что время нахождения в ней воды составляет не менее 4 мин.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что использован блок электрокоагуляции, причем площадь электродов электрокоагулятора составляет 1 м² на расход очищаемой воды 0,5 - 1,5 м³/ч.

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

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что блок обессоливания выполнен в виде электролизера и соединен с силовым блоком.

6. 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.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что накопительный бак выполнен с возможностью тангенциального ввода воды.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что накопительный бак выполнен таким образом, что время нахождения воды в накопительном баке составляет не менее 20 мин.

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

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что мощность блока УФ обработки составляет до 20 Вт на 1 м³/ч.

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

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

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

14. Установка по п.13, 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: 08.09.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 9-2004

Извещение опубликовано: 27.03.2004        

---