Станция водоподготовки

 

Изобретение относится к станциям водоподготовки и может быть использовано для водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий. Станция водоподготовки, содержащая поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, озонатор, фильтр и сетевой насос, дополнительно снабжена концентратомером остаточного растворенного озона в обрабатываемой воде, задающим устройством, сравнивающим устройством, регулятором частоты подачи импульсов высокого напряжения, промывным насосом, гидромониторной системой промывки фильтра, эжектором, сатуратором, напорным флотатором, дозатором реагента, обратным клапаном, датчиками давления, электрифицированными задвижками, датчиками положения электрифицированных задвижек и блоком управления с соответствующими связями. Изобретение решает задачу экономичности и экологичности станции водоподготовки. 1 ил.

Изобретение относится к станциям водоподготовки и может быть использовано для водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий.

Известна станция водоподготовки, включающая насос станции первого подъема, смеситель, камеру хлопьеобразования, отстойник, фильтр, резервуар чистой воды и насос станции второго подъема [Абрамов Н.Н. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1974, с. 331, рис. V.57]. Недостатками известной станции водоподготовки являются низкие показатели качества воды, экономичности и экологичности.

Известна станция водоподготовки, выбранная в качестве прототипа, включающая поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, озонатор, камеру преозонирования, контактный резервуар для стокирования, узел коагуляции, отстойник, песчаный фильтр, камеру постозонирования, сетевой насос и фильтр с активированным углем [Орлов В.А. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1984, с. 21, рис. 12]. Недостатками известной станции водоподготовки являются недостаточно высокие показатели экономичности и экологичности, обусловленные неполным растворением озона в воде и затратами, связанными с утилизацией осадка, выпадающего в отстойнике и задерживаемого песчаным фильтром.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить экономичность и экологичность станции водоподготовки.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: станция водоподготовки, содержащая поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, озонатор, фильтр и сетевой насос, дополнительно снабжена концентратомером остаточного растворенного озона в обрабатываемой воде, задающим устройством, сравнивающим устройством, регулятором частоты подачи импульсов высокого напряжения, промывным насосом, гидромониторной системой промывки фильтра, эжектором, сатуратором, напорным флотатором, дозатором реагента, обратным клапаном, датчиками давления, электрифицированными задвижками, датчиками положения электрифицированных задвижек и блоком управления, причем фильтр размещен под острым углом к горизонту, напорный патрубок повысительного насоса соединен с входным патрубком фильтра, выходной патрубок фильтра соединен с напорными патрубками повысительного и промывного насосов, с гидромониторной системой промывки фильтра и с входным патрубком эжектора, всасывающий патрубок эжектора соединен с озонатором, напорный патрубок эжектора соединен с сатуратором, реакционная зона напорного флотатора соединена с сатуратором и дозатором реагента, выходной патрубок напорного флотатора, всасывающие патрубки промывного и сетевого насосов соединены с резервуаром чистой воды, концентратомер остаточного растворенного озона соединен с блоком управления и вычитающим входом сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с задающим устройством, выход сравнивающего устройства соединен с входом регулятора частоты подачи импульсов высокого напряжения, выход которого соединен с озонатором, а датчики давления, электрифицированные задвижки и датчики положения электрифицированных задвижек соединены с блоком управления.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить экономичность и экологичность станции водоподготовки.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

При проведении дополнительного поиска известных решений не были выявлены признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемой станции водоподготовки. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательный уровень".

На чертеже представлена схематически станция водоподготовки.

Станция водоподготовки содержит поверхностный источник водоснабжения 1, повысительный насос 2, фильтр 3, гидромониторную систему промывки фильтра 4, эжектор 5, озонатор 6, сатуратор 7, напорный флотатор 8, дозатор реагента 9, резервуар чистой воды 10, промывной насос 11, сетевой насос 12, обратный клапан 13, датчики давления 14-19, электрифицированные задвижки 20-27, датчики положения 28-35 электрифицированных задвижек, удерживающие решетки 36 и 37, трубопроводы 38-48, лоток для сбора пены 49, лоток для отвода промывной воды 50, концентратомер остаточного растворенного озона в воде 51, задающее устройство 52, сравнивающее устройство 53, регулятор частоты подачи импульсов высокого напряжения 54 и блок управления 55.

Станция водоподготовки работает следующим образом.

Повысительный насос 2 запускается в работу. Как только он выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 14 на блок управления 55 поступает сигнал, по которому электрифицированные задвижки 20 и 21 открываются, а электрифицированная задвижка 22 открывается с задержкой времени, необходимого для заполнения водой фильтра 3. При разрешающих сигналах от датчиков положения 28 и 29 электрифицированных задвижек повысительный насос 2 забирает воду из поверхностного источника водоснабжения и по трубопроводам 38 и 39 подает ее на вход фильтра 3, например, с плавающей фильтрующей загрузкой. Вода проходит через фильтрующую загрузку, размещенную между удерживающими решетками 36 и 37, фильтруется и поступает во входной патрубок эжектора 5. Разрешающий сигнал от датчика положения 30 электрифицированной задвижки 22 сигнализирует о начале процесса водоподготовки. Во всасывающий патрубок эжектора 5 от озонатора 6 по трубопроводу 40 поступает озонированный воздух с предварительно установленным на регуляторе частоты подачи импульсов высокого напряжения 54 значением концентрации озона в озонированном воздухе и тщательно перемешивается с водой. Образовавшаяся смесь по трубопроводу 41 поступает в сатуратор 7 и сжимается. Когда давление в сатураторе 7 достигнет расчетной величины, от датчика давления 17 на блок управления 55 поступает сигнал, по которому электрифицированные задвижки 23 и 24 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 31 и 32 электрифицированных задвижек сжатая смесь из сатуратора 7 по трубопроводу 42 поступает в реакционную зону напорного флотатора 8 сверху, а снизу от дозатора реагента 9 по трубопроводу 43 в него поступает реагент, например, флокулянт, активированный уголь и др. При встречном движении оба потока тщательно перемешиваются друг с другом, активно протекает химический процесс, скорость движения сжатой смеси резко снижается, а освободившийся воздух в виде мельчайших пузырьков флотирует загрязнения воды. Эти загрязнения в виде пены скребком (условно не показан) сдвигаются в лоток для сбора пены 49 и удаляются из напорного флотатора 8 для утилизации. Очищенная в напорном флотаторе 8 вода по трубопроводу 44 поступает в резервуар чистой воды 10, из которого сетевым насосом 12 забирается и по трубопроводу 48 подается в водопроводную сеть с водонапорной башней потребителю. Обратный клапан 13 препятствует обратному движению воды. При движении обрабатываемой воды по трубопроводу 42 концентратомер остаточного растворенного озона в воде 51 фиксирует концентрацию остаточного растворенного озона в воде и в виде электрического сигнала подает ее на вычитающий вход сравнивающего устройства 53 и на блок управления 55. Суммирующий вход сравнивающего устройства 53 соединен с задающим устройством 52, на котором устанавливается требуемое значение концентрации остаточного растворенного озона в воде. Регулятор частоты подачи импульсов высокого напряжения 54, вход которого соединен с выходом сравнивающего устройства 53, будет отрабатывать поступающий на его вход сигнал рассогласования, тем самым увеличивая или уменьшая частоту подачи импульсов высокого напряжения на озонатор 6, а следовательно, концентрацию озона в озонированном воздухе. Регулирование частоты подачи импульсов высокого напряжения будет продолжаться до тех пор, пока не наступит равенство величин: концентрации остаточного растворенного озона в воде в трубопроводе 42 и ее значения, установленного на задающем устройстве 52.

Таким образом, автоматически поддерживается требуемое значение концентрации остаточного растворенного озона в воде. Это особенно важно при обработке воды, содержащей болезнетворные (патогенные) бактерии, а также в условиях, когда входные характеристики обрабатываемой воды изменяются во времени.

При работе фильтр 3 засоряется, его гидравлическое сопротивление увеличивается, а вместе с тем увеличивается и разность давлений в точках присоединения датчиков давления 15 и 16 к фильтру 3. Как только эта разность достигнет значения допустимой заданной величины, например, 0,05 МПа, блок управления 55 переводит станцию водоподготовки в режим регенерации плавающей фильтрующей загрузки фильтра 3. По команде с блока управления 55 электрифицированные задвижки 20-24 закрываются, а электрифицированные задвижки 26 и 27 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 28-32, 34 и 35 электрифицированных задвижек повысительный насос 2 по трубопроводу 45 подает воду из поверхностного источника водоснабжения 1 в выходной патрубок фильтра 3 и в гидромониторную систему промывки фильтра 4. Под действием перекрестных струй воды плавающая фильтрующая загрузка 3 интенсивно перемешивается, загрязнения быстро оттираются от гранул фильтрующей загрузки, а загрязненная вода из фильтра 3 по трубопроводу 46 поступает в лоток для отвода промывной воды 50 и отводится на сторону. По истечении заданного на пульте блока управления 55 времени электрифицированная задвижка 27 закрывается и при разрешающем сигнале от датчика положения 35 электрифицированной задвижки запускается в работу промывной насос 11. Когда промывной насос 11 выйдет на нормальный режим работы, датчик давления 18 на блок управления 55 подает сигнал, по которому электрифицированная задвижка 25 открывается и при разрешающем сигнале от датчика положения 33 электрифицированной задвижки промывной насос 11 забирает воду из резервуара чистой воды 10 и по трубопроводу 47 подает ее в выходной патрубок фильтра 3 и в гидромониторную систему промывки фильтра 4. Под действием перекрестных струй чистой промывной воды внутренняя поверхность фильтра 3 и плавающая фильтрующая загрузка ополаскиваются чистой водой. По истечении заданного на пульте блока управления 55 времени промывной насос 11 выключается, электрифицированные задвижки 25 и 26 закрываются, электрифицированные задвижки 20 и 21 открываются, а электрифицированная задвижка 22 открывается с задержкой времени, необходимого для заполнения водой фильтра 3. При разрешающих сигналах от датчиков положения 33, 34, 28 и 29 электрифицированных задвижек повысительный насос 2 забирает воду из поверхностного источника водоснабжения 1 и подает ее во входной патрубок фильтра 3 и процесс водоподготовки продолжается.

При прекращении водопотребления наполняется водой бак водонапорной башни (условно не показан) и датчик давления 19 на блок управления 55 подает сигнал на выключение станции водоподготовки из работы. По этому сигналу электрифицированные задвижки 20-27 закрываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 28-35 электрифицированных задвижек отключаются повысительный насос 2, промывной насос 11 и сетевой насос 12. При возобновлении водопотребления давление в водопроводной сети будет понижаться. Как только оно снизится до допустимого предела, датчик давления 19 на блок управления 55 подает сигнал на включение в работу станции водоподготовки и процесс подготовки воды будет продолжен. Если во время работы концентратомер остаточного растворенного озона в воде 51 зафиксирует концентрацию остаточного растворенного озона в воде ниже пороговой величины, то по его сигналу блок управления 55 отключит станцию водоподготовки и подаст световой или звуковой сигнал на диспетчерский пункт.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить экономию капитальных затрат при строительстве фильтровального помещения за счет уменьшения строительной высоты фильтра и экономический эффект за счет высокого качества обработанной воды, рационального расхода озона, других реагентов и чистой воды, расходуемой для промывки фильтра, а также за счет экологической безопасности станции водоподготовки.

Формула изобретения

Станция водоподготовки, содержащая поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, озонатор, фильтр и сетевой насос, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена концентратомером остаточного растворенного озона в обрабатываемой воде, задающим устройством, сравнивающим устройством, регулятором частоты подачи импульсов высокого напряжения, промывным насосом, гидромониторной системой промывки фильтра, эжектором, сатуратором, напорным флотатором, дозатором реагента, обратным клапаном, датчиками давления, электрифицированными задвижками, датчиками положения электрифицированных задвижек и блоком управления, причем фильтр размещен под острым углом к горизонту, напорный патрубок повысительного насоса соединен с входным патрубком фильтра, выходной патрубок фильтра соединен с напорными патрубками повысительного и промывного насосов, с гидромониторной системой промывки фильтра и с входным патрубком эжектора, всасывающий патрубок эжектора соединен с озонатором, напорный патрубок эжектора соединен с сатуратором, реакционная зона напорного флотатора соединена с сатуратором и дозатором реагента, выходной патрубок напорного флотатора, всасывающие патрубки промывного и сетевого насосов соединены с резервуаром чистой воды, концентратомер остаточного растворенного озона соединен с блоком управления и вычитающим входом сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с задающим устройством, выход сравнивающего устройства соединен с входом регулятора частоты подачи импульсов высокого напряжения, выход которого соединен с озонатором, а датчики давления, электрифицированные задвижки и датчики положения электрифицированных задвижек соединены с блоком управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1