Устройство для обезжелезивания артезианской воды для фермерских хозяйств и загородных коттеджей

 

Изобретение относится к области водоподготовки и, в частности, к питьевому артезианскому водоснабжению фермерских хозяйств и загородных коттеджей. Устройство для обезжелезивания артезианской воды для фермерских хозяйств и загородных коттеджей содержит блок аэрации с водоструйным насосом, блок автоматики, тангенциальные сопла, отстойник, баки, минеральную шихту. Блок автоматики включает поплавковое устройство, шарнирный клапан. Поплавковое устройство состоит из верхнего поплавка, соединенного перемычкой с нижним поплавком. Верхний поплавок заполнен воздухом, а нижний - водой, при этом на верхнем поплавке сверху закреплена изолированная от воды железная пластина. На верхней пластмассовой крышке емкости установлен постоянный магнит так, что при полном заполнении емкости оба поплавка им удерживаются, а по мере расходования воды нижний поплавок оказывается над уровнем остаточной воды и своим весом отрывает поплавковую систему от магнита, открывая тем самым клапан артезианской воды для периодического заполнения емкости. Устройство также снабжено тангенциальными соплами, с помощью которых осуществляется ворошение шихты при ее регенерации, установленными на конической части емкости, с обеспечением возможности слива грязной воды после ворошения в отстойник. Технический результат - увеличение производительности применительно к потребностям фермерских хозяйств и загородных коттеджей при сохранении достигнутой эффективности железоочистки и внедрении автоматизации процесса обезжелезивания воды и регенерации шихты без использования электротехнического оборудования. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области водоподготовки и, в частности, к питьевому артезианскому водоснабжению фермерских хозяйств и загородных коттеджей.

Известны различные устройства для обезжелезивания воды путем перевода двухвалентного железа в трехвалентное.

Основным их недостатком является их громоздкость, сложность эксплуатации и большие расходы на регенерацию шихты.

Наиболее близким прототипом настоящего изобретения является устройство по патенту России N 2021212. Оно представляет собой компактную установку, позволяющую в дискретном режиме получать до 20 литров в час обезжелезенной воды.

Недостатком этой установки является наличие большого количества ручных операций, ограничивающих возможность увеличения ее производительности.

Задачей изобретения является создание такого устройства, которое позволяло бы на порядок и выше увеличить производительность применительно к потребностям фермерских хозяйств и загородных коттеджей при сохранении достигнутой эффективности железоочистки и внедрении автоматизации процесса обезжелезивания воды и регенерации шихты без использования электротехнического оборудования.

Конструктивная схема устройства приведена на чертеже.

Основными частями устройства являются: верхний бак 3, блок аэрации 1, блок верхнего поплавка 32, минеральная шихта 26 и нижний бак 14. Оба бака изготовлены из винипласта и установлены на разборном металлическом каркасе 7, при этом верхний бак опирается на деревянную рамку 4.

Трубопровод артезианской воды подсоединяется к трубопроводу 24 (труба 0,5 дюйма). Далее артезианская вода поступает в блок автоматики, состоящий из шарового клапана 31, верхнего поплавка 32, соединенного перемычкой 30 с нижним поплавком 29, и постоянного магнита 33. Блок автоматики предназначен для дискретного наполнения верхнего бака водой и облегчения нормального функционирования водоструйного насоса 2, входящего в состав блока аэрации 1. При открытии шарового клапана 31 вода под давлением поступает в водоструйный насос 2, где насыщается кислородом. Поплавок 32 является полым, на его верхней стенке укреплена тонкая пластина из магнитного материала. Поплавок 29 имеет удельный вес, равный удельному весу воды и находится в воде во взвешенном состоянии. При достижении заданного уровня (полного заполнения бака) шаровой клапан закрывается, а поплавок 32 притягивается к постоянному магниту, который удерживает шаровой кран закрытым в процессе расходования воды. Когда уровень воды достигает нижней отметки, соответствующей расходованию 150 л воды, поплавок 29 окажется над поверхностью воды и своей массой отрывает поплавок 32 от магнита 33, шаровой кран открывается и вода вновь поступает в бак.

Этот процесс осуществляется автоматически. Для предупреждения возможного перелива верхнего бака избыточная вода через уравнительный трубопровод 28 сливается в ливневку.

Верхний слой минеральной шихты располагается в блоке аэрации в сетчатой упаковке. Водовоздушная смесь разбрызгивается водоструйным насосом 2 и перегородками на верхней крышке блока аэрации, затем она сливается через минеральную шихту в бак. В блоке аэрации артезианская вода насыщается кислородом и при фильтрации через минеральную шихту осуществляется нейтрализация избыточной углекислоты и частичное окисление двухвалентного железа. Затем вода фильтруется через шихту 26, где происходит окончательное удаление избыточной углекислоты, окисление железа и его контактная коагуляция.

Осветленная и очищенная вода поступает через сетку-фильтр 6, отстойник 10 и вентиль 9 трубы 8 к потребителю. При этом вентили 23, 13 и 11 должны быть закрыты. При регенерации шихты, когда концентрация железа в очищенной воде превысит 1 мг/л, при достижении нижнего уровня воды в баке 3 вентили 25 и 9 закрываются, а вентили 23 и 11 открываются. Вода под давлением поступает через отстойник 10 на шихту и производит разрыхление и ворошение и смывает с ее поверхности окисленное трехвалентное железо. Для повышения эффективности процесса ворошения часть воды через тангенциальный ввод 27 осуществляет закрутку шихты и грязной воды в баке, которая через трубопровод 5 сливается в нижний бак 14. Когда нижний бак полностью заполнится грязной водой, процесс регенерации заканчивается и установка вводится в исходное состояние и вентиль 8 открывается, когда при открытии вентиля 13 оператор убеждается, что вода поступает осветленная. Затем вентиль 13 закрывается.

После отстоя воды в баке 14 вытаскивается уравнительный трубопровод 15 и осветленная вода через отстойник 17 сливается в ливневку 19, а накопившийся на дне бака плотный осадок извлекается и складируется. Для удобства эксплуатации установка имеет площадку обслуживания 21 с лестницей 20. Другой вариант площадки выполнен в виде приставной лестницы с поручнями. Регенерация шихты указанным способом осуществляется периодически после обработки пяти тонн артезианской воды.

Опытный экземпляр указанного устройства установлен и эксплуатируется в птицеводческом хозяйстве "Ерденевское" Калужской области.

Технические характеристики устройства Производительность по очищенной воде, л/г - Не менее 200 Степень очистки при исходной концентрации железа до 15 мг/л, мг/л - Менее 1,0 Время регенерации шихты, мин - Не более 30 Скорость фильтрования, м/г - 0,25 Объем рабочего бака, л - 300 Масса верхнего слоя шихты, кг - 10 Масса нижнего слоя шихты, кг - 50 Масса плотного осадка после регенерации, кг - До 10 Ресурс работы до полной замены шихты, лет - 5
Гидростатический избыточный напор воды при ее подаче к потребителю, атм - 0,3
Габаритные размеры:
высота, мм - 3350
в плане, мм - 1000х1500
Масса (сухая), кг - 150
Результаты проверочных испытаний
Проверка работоспособности устройства проводилась на реальной артезианской воде из скважины, находящейся в районе ст. Планерная Химкинского района Московской области. Результаты испытаний представлены в предлагаемом протоколе.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что устройство позволяет получать питьевую воду, практически свободную от железа, коллоидных частиц и микроорганизмов.

Формула изобретения

Устройство для обезжелезивания артезианской воды, содержащее блок аэрации с водоструйным насосом, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок автоматики, включающий поплавковое устройство, запирающее клапан водоструйного насоса артезианской воды при полном заполнении расходуемой емкости водой и имеющее два поплавка - верхний, заполненный воздухом и нижний, заполненный водой, при этом на верхнем поплавке сверху закреплена изолированная от воды железная пластина, а на верхней пластмассовой крышке емкости установлен постоянный магнит так, что при полном заполнении емкости оба поплавка им удерживаются, а по мере расходования воды нижний поплавок оказывается над уровнем остаточной воды и своим весом отрывает поплавковую систему от магнита и открывает клапан артезианской воды для периодического заполнения емкости, устройство также снабжено тангенциальными соплами, с помощью которых осуществляется ворошение шихты при ее регенерации, установленными на конической части емкости, с обеспечением возможности слива грязной воды после ворошения в отстойник.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2