Способ подготовки питьевой воды и установка для его осуществления

Изобретение относится к области подготовки питьевой воды из любых природных источников, скважин, колодцев, содержащих природные и техногенные загрязнения, а также к доочистке воды из водопроводной сети. Очищаемую воду последовательно пропускают через механический фильтр, магнитную камеру, через слой классифицированного антрацита с каталитической добавкой - Граносит-П - в количестве 5%, слой кварцевого песка, пакет из волокнистого амфотерного полимерного материала, слой йодсодержащей смолы в смеси с активированным углем с серебром, пакет из углеграфитовых и амфотерных полимерных материалов и слой активированного угля с серебром. Установка содержит корпус, выполненный в виде вертикально ориентированной герметичной емкости. Подающий патрубок с одной стороны подсоединен снизу к корпусу, а с другой стороны соединен гидравлической магистралью с входным клапаном. Отводящий патрубок подсоединен к выпускному патрубку корпуса сверху через второй клапан и дросселирующее устройство. Установка содержит дренажную систему, предназначенную для регенерации фильтровальных элементов и имеющую верхние и нижние дренажи. Внутри корпуса размещены три перегородки с герметизацией их по всему периметру таким образом, что они вместе со стенкой корпуса образуют три камеры: двухступенчатую камеру механической фильтрации, камеру обеззараживания и камеру финишной обработки, которые заполнены фильтрующими загрузками. Первая перегородка, имеющая ряд отверстий, выполненных с одной ее стороны у ее края, размещена горизонтально внутри корпуса у его дна с зазором. Вторая перегородка размещена в нижней части корпуса над первой перегородкой параллельно ей и имеет ряд отверстий у ее края со стороны, противоположной стороне, на которой размещены отверстия в первой перегородке. Третья перегородка размещена в средней части корпуса над второй перегородкой параллельно ей и имеет ряд отверстий у ее края со стороны, противоположной стороне, на которой размещены отверстия во второй перегородке. Технический эффект - высокое качество очищенной воды и большой ресурс установки при ее большой производительности. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемая труппа изобретений относится к области подготовки воды, преимущественно питьевой, в полевых условиях, в том числе в зонах чрезвычайных ситуаций, в местах отсутствия электроэнергии из любых природных источников, скважин, колодцев, содержащих природные и техногенные загрязнения, а также в бытовых и коммунальных условиях при доочистке воды из водопроводной сети.

Известны различные способы подготовки питьевой воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту от его использования к заявляемому способу является известный способ подготовки питьевой воды путем ее очистки и обеззараживания по патенту РФ №2203228, C 02 F 9/04, 2001, заключающийся в том, что очищаемую воду фильтруют через комбинацию зернистых загрузок и волокнистых материалов, для чего воду подают в сорбционный фильтр, содержащий фильтр-сорбент, в котором:

во-первых, воду последовательно пропускают через механический фильтр, первый сорбционный фильтр, сорбционно-окислительный фильтр, углеродно-диоксимарганцевый катализатор и, наконец, через второй сорбционный фильтр, при этом первый сорбционный фильтр, сорбционно-окислительный фильтр и второй сорбционный фильтр выполнены из углеграфитовых волокнистых материалов с высокоразвитой поверхностью микропор, причем площадь внутренней поверхности пор составляет 100...200 кв.м/г, а плотность упаковки первого и второго сорбционных фильтров составляет 0,01 кг/л;

во-вторых, в качестве окислителя для обеззараживания воды используют йод с общим содержанием его в фильтре-сорбенте 0,5...0,8 мас.% и закрепленный на фильтре-сорбенте по всему объему;

в-третьих, окисление проводят совместно с гетерогенным катализом на углеродно-диоксимарганцевом катализаторе, который состоит из углеродного носителя и двуокиси марганца MnO₂ при содержании его в углеродном носителе 1,0...1,5 мас.%, при этом соотношение общего содержания йода в сорбционно-окислительном фильтре и двуокиси марганца (по металлу) в катализаторе должно быть меньше или равно 1,0,

в-четвертых, фильтрацию воды проводят со скоростью 6...12 л/час.

Данный способ может эффективно применяться для подготовки питьевой воды из любых природных источников, в тем числе в полевых условиях, а также при доочистке воды из водопроводной сети.

В то же время практика использования данного способа выявила ряд ограничений его применения, обусловленных некоторыми особенностями применяемых веществ и режимов проводимых процедур, снижающими эффективность водоподготовки из-за относительно низкого ресурса фильтрующих элементов, недостаточно высокой скорости фильтрации воды и довольно высокой себестоимости используемых элементов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала уже имеющихся технических средств определенного назначения в данной области путем существенного повышения эффективности процесса подготовки питьевой воды.

Данная задача решается в первую очередь за счет технического результата от использования предлагаемого изобретения, заключающегося в существенном повышении ресурса фильтрующих элементов, повышении скорости фильтрации воды и обеспечении возможности замены применяемых веществ и материалов на более дешевые аналоги.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе подготовки питьевой воды, заключающемся в том, что очищаемую воду сначала фильтруют через механический фильтр, а затем очищают и обеззараживают, пропуская ее через комбинацию зернистых загрузок и волокнистых материалов,

дополнительно после предварительной механической фильтрации через предфильтр проводят магнитную обработку очищаемой воды.

/Для справки: известно (см., например, В.И.Классен. Омагничивание водных систем, М., Химия, 1982., с.60, 61, 162, 183), что магнитная обработка воды повышает химическую активность, концентрацию кислорода, рН раствора. Повышение рН раствора при воздействии магнитного поля способствует осаждению металлов (железа, хрома, цинка, алюминия, титана и др.), которые осаждаются при рН 7,0...8,5.

В то же время проведенные эксперименты показали, что включение в процесс подготовки воды магнитной обработки эффективно только на стадии прохождения воды от предфильтра в первую камеру фильтра при значении магнитной индукции в зазорах между магнитами более 100 мТл.

Снижение магнитной индукции (менее 100 мТл) практически не влияет на степень очистки воды. Было отмечено, что оптимальной для данного способа является индукция в зазорах между магнитами от 100 до 200 мТл. Увеличение магнитной индукции выше 200 мТл значительного роста очистки воды не дает.

Влияние магнитной обработки воды на эффективность очистки представлено в таблице 1./

После магнитной обработки проводят двухступенчатую обработку воды основной механической фильтрацией с осаждением частиц твердой фазы, причем на первой ступени обработку проводят с помощью классифицированного антрацита с размером зерен от 1,0 до 1,6 мм с каталитической добавкой Граносит-П в количестве 5 мас.%, а на второй ступени обработку проводят с помощью кварцевого песка с размерен зерен от 0,6 до 0,8 ми, при этом высота загрузки первой ступени должна быть в два раза больше высоты загрузки второй ступени, после чего очищаемую воду пропускают через пакет из волокнистого амфотерного полимерного материала, выполненный, например, в виде комбинации из слоев иглопробивных нетканых катионообменного и анионообменного полотен и углеродного волокнистого активированного материала при объемном соотношении слоев 2:3:3 при плотности упаковки 0,01 кг/л.

Результаты очистки воды на этой стадии представлены в Таблице 2.

После этого проводят окончательное каталитическое обеззараживание очищаемой воды, для чего ее пропускают через йодсодержащую смолу в смеси с активированным углем в объемном отношении 1:1 с размерам зерен йодсодержащей смолы и активированного угля от 0,3 до 0,5 мм, а также через пакет из углеграфитовых и амфотерных полимерных материалов с плотностью упаковки 0,01 кг/л.

В заключение проводят финишную обработку воды активированным углем с серебром с размером зерен от 0,3 до 0,5 мм.

Для повышения эффективности очистки фильтрацию воды проводят со скоростью 60...80 л/час.

Введение новых операций, а также особые условия выполнения уже имеющихся и новых операций позволяют существенно повысить эффективность процесса очистки и обеззараживания воды, при этом в результате предложенной обработки качество очищенной воды полностью соответствует требованиям ГОСТ 2874-82 и СанПиНа 2.1.4559-96 "Вода питьевая".

Возможность осуществления данного способа подтверждается нижеприведенным описанием разработанной и апробированной заявителем установки для подготовки питьевой воды заявленным способом.

В дополнение к вышеизложенному следует отметить то, что природная вода, а также водопроводная вода содержат значительное количество мелкодисперсной взвеси и железа, содержание которых необходимо максимально снизить в процессе водоподготовки до поступления воды в камеру обеззараживания, так как они блокируют ее действие. Для достижения данной цели в предлагаемом способе (как это отмечалось выше) используется фильтрование в несколько ступеней:

- первая ступень - слой классифицированного антрацита с каталитической добавкой Граносит-П в количестве 5 мас.%, размер фильтрующих частиц от 1,0 до 1,6 мм, плотность насыпной массы - 1,03 кг/л;

- вторая ступень - слой кварцевого песка с размерам частиц от 0,6 до 0,8 ми, плотность насыпанной массы - 1,6 кг/л.

/Для справки: контроль за содержанием загрязняющих компонентов и обеззараживанием проводился силами химической лаборатории ООО ППИЦ "ОМНИМЕД" и областной СЭС г.Нижнего Новгорода на соответствие нормам СанПиН 2.1.4.1074-01 "Вода питьевая". Предлагаемая установка была сертифицирована и прошла успешные испытания в Карелии и в Чечне.

Заявителем было экспериментально установлено (см. Таблицу 3), что добавление пиролюзита Граносит-П в качестве катализатора в количестве 5-10 мас.% от количества антрацита существенно повышает эффективность очистки воды./

После второй ступени очистки воду пропускают через пакет из комбинации волокнистых ионообменных полимерных материалов и углеграфитного полимерного материала с плотностью упаковки - 0,01 кг/л.

При этом все секции должны быть разделены полипропиленовыми сетками с диаметром ячеек от 0,3 до 0,5 мм, а высота загрузки кварцевого песка (второй ступени) должна быть в два раза меньше высоты каталитической загрузки (первая ступень).

Экспериментальные данные показали, что процесс осаждения железа идет практически по всей высоте загрузок и особенно интенсивно на первых двух ступенях. При этом концентрация железа является в данных условиях потенциалом массообмена и определяет различия в интенсивности процесса обезжелезивания по высоте фильтра.

В процессе экспериментальных работ было обнаружено, что основная масса железа до 60...70%, окисляясь [Fe⁺²]→[Fe⁺³], осаждается в виде твердого порошка на загрузку первой секции, а аморфный осадок гидрата окиси железа в виде мелкодисперсной взвеси 5...10% распределяется в слое кварцевого песка. Причем основная масса гидрата окиси железа сосредоточена на границе раздела двух секций.

При фильтровании воды через каталитическую загрузку (первая ступень) образуется рыхлый осадок. Можно предположить, что он не обладает существенной адгезией к поверхности зернистой загрузки, так как осадок легко удаляется промывкой струей воды, что является положительным показателем для использования его в реальных установках при регенерации загрузок.

В свою очередь, гидроокислы железа способствуют не только коагуляции коллоидов и мелкодисперсных частиц и, в конечном результате, их осаждению в первой камере фильтра, но и уменьшению растворимых веществ в воде, осаждающихся в виде нерастворимых солей.

Общая грязеемкость двух ступеней (первой и второй) по железу, в том числе и по кристаллическим окислам, осажденным на поверхности загрузок, определена по общему расходу фильтрата до снижения скорости фильтрования на 2/3 и составила приблизительно 10 кг/куб.м.

Следующий этап очистки идет на пакете из ионообменных полимерных материалов и волокнистого углеграфитового полимерного материала, уложенным на выходе из второй ступени. На нем идет очистка не только от органических соединений, но и от химических загрязнений (в том числе хлора), прошедших через две ступени очистки.

Результаты очистки по химическим показателям и обеззараживанию представлены в таблицах 4 и 5, а зависимость эффективности очистки и обеззараживания воды от скорости фильтрования представлена в Таблице 6.

Известны различные конструкции установок для подготовки питьевой воды.

Известна, например, установка (фильтр) для подготовки питьевой воды по патенту США №4913808, Н.кл. 210-93, 1990, содержащая корпус с подающим и отводящим патрубками и расположенные последовательно в корпусе фильтровальные секции: ионообменный слой из смеси катионита и анионита, бактерицидный слой и последний по ходу движения очищаемой воды - слой, содержащий активированный уголь.

Такой фильтр хотя и позволяет очищать воду, однако он плохо справляется с очисткой воды с повышенным содержанием железа, в частности окисного, в виде высокодисперсных взвесей, обуславливающих низкие показатели по цветности.

Известна установка (фильтр) для подготовки питьевой воды по патенту РФ №2078046, B 01 D 27/02, 1993, содержащая корпус, имеющий подающей и отводящий патрубки, и расположенные последовательно в корпусе фильтровальные секции: слой волокнистого полимерного материала, слой смеси анионита и капионита, слой йодсодержащего материала, слой волокнистого амфотерного материала, слой смеси активированного волокнистого угля и анионита.

Такой фильтр хотя и позволяет очищать воду, однако он имеет сильно ограниченный ресурс работы, т.к. в нем отсутствует надежная защита от мелкодисперсной взвеси и коллоидов, что приводит к быстрому засорению и забивке волокнистых материалов фильтрующей загрузки. Кроме этого, регенерация фильтра, содержащего смеси ионообменных смол, проводится с применением химических реактивов, что делает ее затруднительной в обычных бытовых, а тем более в полевых экстремальных условиях.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту от его использования к заявляемому решению является известная установка (фильтр) для подготовки питьевой воды по свидетельству РФ на полезную модель №29672, B 01 D 24/00, 2002, содержащая корпус, выполненный в виде вертикально ориентированной цилиндрической емкости и имеющий подающий и отводящий патрубки, а также дренажную систему с верхними и нижними дренажами.

Кроме этого, данная установка имеет размещенную в корпусе сыпучую загрузку в виде расположенных последовательно в корпусе фильтровальных секций, содержащих катионит, анионит и материал природного происхождения, например кварцевый песок или антрацит с размерам зерен от 2 до 4 мм, а также инертный полимерный материал в виде гранул фракции от 2 до 4 мм, выбранный из ряда: гранулированный полиэтилен, гранулированный полипропилен, и кроме этого содержит низкоосновной анионит, импрегнированный гумусовыми веществами при массовом соотношении между ними 1:1.

Такой фильтр хотя и позволяет очищать воду, однако он, так же как и предыдущий, имеет сильно ограниченный ресурс работы, поскольку в нем отсутствует надежная зашита от мелкодисперсной взвеси и коллоидов, что приводит к быстрому засорению и забивке волокнистых материалов фильтрующей загрузки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала уже имеющихся технических средств определенного назначения в данной области путем существенного повышения эффективности процесса подготовки питьевой воды.

Данная задача решается в первую очередь за счет технического результата от использования предлагаемого изобретения, заключающегося в существенном повышении ресурса установки для подготовки питьевой воды, в повышении качества обработки исходной воды и в повышении производительности установки за счет повышения скорости фильтрации воды при обеспечении ее высокого качества, а также в обеспечении возможности замены применяемых веществ и материалов на более дешевые.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке для подготовки питьевой воды, содержащей корпус, выполненный в виде вертикально ориентированной емкости и имеющий подающий и отводящий патрубки, а также дренажную систему с верхними и нижними дренажами и размещенную в корпусе сыпучую загрузку в виде расположенных последовательно в корпусе фильтровальных секций, содержащих материал природного происхождения - кварцевый песок и антрацит, а также инертный полимерный материал,

во-первых, подающий патрубок с одной стороны подсоединен к корпусу снизу, а с другой стороны соединен гидравлической магистралью с первым клапанам,

отводящий патрубок подсоединен к выпускному патрубку корпуса сверху через второй клапан и дросселирующее устройство,

внутри корпуса размещены три перегородки с герметизацией их по всему периметру таким образам, что они вместе со стенкой корпуса образуют три расположенные последовательно снизу вверх камеры: двухступенчатую камеру механической фильтрации, камеру обеззараживания и камеру финишной обработки, которые заполнены фильтрующими загрузками,

первая перегородка с рядом отверстий, выполненных с одной ее стороны у ее края, размещена горизонтально внутри корпуса у его дна с зазором,

в нижней части корпуса параллельно первой перегородке размещена вторая перегородка с рядом отверстий у ее края со стороны, противоположной стороне, на которой размещены отверстия в первой перегородке,

в средней части корпуса параллельно второй перегородке размещена третья перегородка с рядом отверстий у ее края со стороны, противоположной стороне, на которой размещены отверстия во второй перегородке и выпускной патрубок корпуса,

между первой и второй перегородками в двухступенчатой камере механической фильтрации размещены: первая фильтровальная секция - слой классифицированного антрацита с размерам зерен от 1,0 до 1,6 мм с каталитической добавкой Граносит-П в количестве 5 мас.%, вторая фильтровальная секция - слой кварцевого песка с размером зерен от 0,6 до 0,8 мм с высотой загрузки слоя кварцевого песка в два раза меньше высоты загрузки слоя классифицированного антрацита, и третья фильтровальная секция - пакет из волокнистого амфотерного полимерного материала, причем между фильтровальными секциями и между составляющими третьей фильтровальной секции размещены полипропиленовые сетки с диаметром ячеек от 0,3 до 0,5 мм,

между второй и третьей перегородками в камере обеззараживания размещены последовательно снизу вверх четвертая фильтровальная секция - слой смеси йодсодержащей смолы с активированным углем в объемном соотношении 1:1 с размерам зерен йодсодержащей смолы и активированного угля от 0,3 до 0,5 мм, а также пятая фильтровальная секция - пакет из углеграфитовых и амфотерных полимерных материалов с плотностью упаковки - 0,01 кг/л, при этом между фильтровальными секциями размещена полипропиленовая сетка с диаметрам ячеек от 0,3 до 0,5 мм,

между третьей перегородкой и верхней крышкой корпуса в камере финишной обработки размещена шестая фильтровальная секция - слой активированного угля с серебром с размерами зерен от 0,3 до 0,5 мм,

в магистрали между первым клапаном и подающим патрубком установлены вне корпуса и последовательно гидравлически соединены между собой механический предфильтр, состоящий их набора сит из нержавеющей стали с размером ячеек от 3,0 до 0,5 мм, и магнитная камера, состоящая из набора постоянных магнитов, установленных так, чтобы силовые линии магнитного поля были направлены перпендикулярно направлению движения обрабатываемой воды;

во-вторых, корпус выполнен в виде цилиндрической емкости;

в-третьих, к первому клапану гидравлически подключен приемный бак - накопитель исходной воды;

в-четвертых, к отводящему патрубку корпуса гидравлически подключен бак-аккумулятор очищенной воды, снабженный поплавковым затвором зашиты от перелива и выпускным краном.

Введение в конструкцию установки новых элементов, а также особое выполнение и особое расположение уже имеющихся и новых элементов позволяют обеспечить существенное повышение ресурса установки при повышении ее производительности и обеспечении высокого качества очищенной питьевой воды.

Заявляемое изобретение пояснено чертежом, на котором представлена схема предлагаемой установки для подготовки питьевой воды.

Предлагаемая установка для подготовки питьевой воды содержит корпус 1, выполненный в виде вертикально ориентированной, например, цилиндрической емкости и имеющий подающий 2 (для обрабатываемой грязной воды) и отводящий 3 (для чистой воды) патрубки, причем подающий патрубок 2 с одной стороны подсоединен снизу к корпусу 1, а с другой стороны соединен гидравлической магистралью 4 с первым (входным) клапанам 5, при этом отводящий патрубок 3 подсоединен к выпускному патрубку 6 корпуса 1 сверху через второй клапан 7 и дросселирующее устройство 8. Кроме этого, установка содержит дренажную систему, предназначенную для регенерации фильтровальных элементов и имеющую верхние и нижние дренажи, состоящие из верхнего регенерационного патрубка 9, подсоединенного через третий клапан 10 к выпускному патрубку 6 корпуса 1, и нижнего регенерационного патрубка 11, подсоединенного через четвертый клапан 12 к подающему патрубку 2.

Внутри корпуса 1 размещены три перегородки с герметизацией их по всему периметру таким образам, что они вместе со стенкой корпуса 1 образуют три расположенные последовательно снизу вверх камеры: двухступенчатую камеру механической фильтрации, камеру обеззараживания и камеру финишной обработки, которые заполнены фильтрующими загрузками.

Первая перегородка 13, имеющая ряд отверстий, выполненных с одной ее стороны у ее края, размещена горизонтально внутри корпуса 1 у его дна с зазором.

Вторая перегородка 14 размещена в нижней части корпуса над первой перегородкой 13 параллельно ей и имеет ряд отверстий у ее края со стороны, противоположной стороне, на которой размещены отверстия в первой перегородке 13.

Третья перегородка 15 размещена в средней части корпуса 1 над второй перегородкой параллельно ей и имеет ряд отверстий у ее края со стороны, противоположной стороне, на которой размещены отверстия во второй перегородке 14 и выпускной патрубок 6 корпуса 1.

Внутри корпуса 1 размещена сыпучая загрузка, выполненная в виде расположенных последовательно фильтровальных секций.

Между первой 13 и второй 14 перегородками в двухступенчатой камере механической фильтрации размещены: первая фильтровальная секция 16 - слой классифицированного антрацита (с каталитической добавкой - Граносита-П в количестве 5 мас.%) с размером зерен от 1,0 до 1,6 мы, вторая фильтровальная секция 17 - слой кварцевого песка с размером зерен от 0,6 до 0,8 мм с высотой загрузки слоя кварцевого песка в два раза меньше высоты загрузки слоя классифицированного антрацита и третья фильтровальная секция 18 - пакет из волокнистого амфотерного полимерного материала, причем между фильтровальными секциями 16, 17, 18 и между составляющими элементами третьей фильтровальной секции 18 размещены полипропиленовые сетки 19 с диаметром ячеек от 0,3 до 0,5 мм.

Между второй 14 и третьей 15 перегородками в камере обеззараживания размещены последовательно снизу вверх четвертая фильтровальная секция 20 - слой смеси йодсодержащей смолы с активированным углем в объемном соотношении 1:1 с размером зерен йодсодержащей смолы и активированного угля от 0,3 до 0,5 мм, а также пятая фильтровальная секция 21 - пакет из углеграфитовых и амфотерных полимерных материалов, причем площадь внутренней поверхности пор полимерного материала составляет от 100 до 200 кв.м/г, а плотность упаковки - 0,01 кг/л, при этом между фильтровальными секциями 20 и 21 размещена полипропиленовая сетка 19 с диаметром ячеек от 0,3 до 0,5 мм.

Между третьей перегородкой 15 и верхней крынкой корпуса 1 в камере финишной обработки размещена шестая фильтровальная секция 22 - слой активированного угля с серебром с размерами зерен от 0,3 до 0,5 мм.

Благодаря такой конструкции очищаемая вода проходит целиком через всю фильтрующую загрузку, оставаясь в контакте с ней в течение максимально возможного времени. Это обеспечивает высокий уровень очистки от загрязнений (как механических, так и химических) и 100%-ное обеззараживание исходной воды.

В магистрали 4 между первым клапаном 5 и подающим патрубком 2 установлены вне корпуса 1 и последовательно гидравлически соединены между собой механический предфильтр 23, состоящий их набора сит из нержавеющей стали с размером ячеек от 3,0 до 0,5 мм, и магнитная камера (муфта) 24, состоящая из набора постоянных магнитов, установленных так, чтобы силовые линии магнитного поля были направлены перпендикулярно направлению движения обрабатываемой воды.

Для работы в полевых условиях имеется приемный бак - накопитель исходной воды 25, который по мере необходимости гидравлически подсоединяется к первому (входному) клапану 5.

Предлагаемая установка для подготовки питьевой воды работает следующим образом.

В первом варианте использования установки при необходимости доочистки загрязненной водопроводной воды клапан 5, стоящий на входе в основную магистраль 4, подключают к водопроводной сети 26 и включают дроссельное устройство 8, обеспечивающее заданный расход воды через установку для гарантированного обеспечения определенного высокого качества получаемой питьевой воды.

В этом случае грязная вода поступает сначала на механический предфильтр 23, очищающий обрабатываемую воду от крупнодисперсной взвеси. После этого вода проходит через магнитную камеру (муфту) 22, где она подготавливается к интенсивной очистке не только от ионов металлов, но и от мелкодисперсной взвеси, в том числе коллоидов.

Следует отметить то, что, как известно, магнитная обработка воды повышает ее химическую активность, значение рН, что способствует осаждению ионов металлов (железа, хрома, цинка, алюминия и др.), которые полностью осаждаются при рН 7...8,5. В то же время вода природных источников, а также водопроводная вода содержит значительное количество мелкодисперсной взвеси, в том числе коллоиды, которые обладают большой липкостью.

При экспериментальной отработке предлагаемой установки было установлено, что магнитная обработка воды при индукции в зазорах между магнитами от 100 до 200 мТл способствует укрупнению мелкодисперсной взвеси, в том числе коллоидов, и осаждению не только ионов металлов, но и органических примесей и бактерий.

После обработки магнитным полем вода поступает снизу вверх через подающий патрубок 2 вовнутрь корпуса 1 в пространство между дном корпуса 1 и первой перегородкой 13, затем, пройдя через отверстия в первой перегородке 13, вода проходит через камеру двухступенчатой обработки механической фильтрации, включающую слой 16 классифицированного антрацита, на котором окисляются и осаждаются загрязнения органического и неорганического происхождения, в том числе и Fe⁺²→Fe⁺³, слой 17 кварцевого песка, который адсорбирует мелкодисперсные взвеси различной природы, прошедшие через предыдущий слой, и пакет 18 из волокнистого амфотерного полимерного материала.

Затем вода, пройдя через отверстия во второй перегородке 14, проходит через камеру обеззараживания, включающую слой 20 смеси йодсодержащей смолы с активированным углем, и поступает на пакет 21, состоящий из углеграфитовых и амфотерных полимерных материалов, выполненный, например, в виде комбинации из слоев иглопробивных нетканых катионообменного (например, ПИНК по ТУ 8397-020-18070047-01) и анионообменного (например, ПИНА по ТУ 8397-019-18070047-01) полотен и углеродного волокнистого активированного материала (например, УВИС-ДК по ТУ 1916-002-18070047-98) при объемном соотношении слоев 2:3:3 при плотности упаковки 0,01 кг/л, на которых происходит осаждение катионов, анионов и дополнительная очистка воды от мелкодисперсной взвеси, что является техническим результатам от применения указанных материалов (см. Таблицу 6).

Следует заметить, что активированный уголь в камере обеззараживания является не только катализатором окисления, но и отличным сорбентом для освободившегося йода в процессе обработки воды, а также органических загрязнений и бактерий. Кроме этого, применение активированного угля уменьшает количество дорогостоящей йодсодержащей смолы, что введет к снижению себестоимости фильтрующего блока, да и установки в целом.

После этого, пройдя через отверстия третьей перегородки 15, вода проходит через камеру финишной очистки, включающую слой активированного угля с серебром с размерами зерен от 0,3 до 0,5 мм. На этой стадии активированный уголь с серебром устраняет неприятные запахи и значительно улучшает вкус воды.

После этого очищенная и обеззараженная вода, приобретя все необходимые качества питьевой воды, выводится через выходной патрубок 6 из корпуса 1 и через дросселирующее устройство 8, клапан 7 и отводящий патрубок 3 направляется к потребителю.

В других вариантах использования предлагаемой установки - в полевых условиях, а также в любой местности во время стихийных бедствий или катастроф, в чрезвычайных ситуациях при лимите времени и при отсутствии источников энергии для подачи воды - достаточно к первому клапану 5 подсоединить любой бак или емкость (накопитель исходной воды) 25, в которые можно набрать воды из любого ближайшего источника, и после открытия клапана 5 и отключения дроссельного устройства 8 вода будет идти через установку (в том числе и через отключенное дроссельное устройство) самотеком, быстро очищаясь.

Для повышения удобства эксплуатации к отводящему патрубку 3 корпуса 1 гидравлически подключен бак-аккумулятор 27 очищенной воды, снабженный поплавковым затвором защиты от перелива и выпускным краном (на чертенке не показаны).

Экспериментально было установлено, что на данной установке можно очищать воду с рабочей производительностью от 60 до 80 л/час с ресурсом установки свыше 30000 л.

Использование группы предлагаемых изобретений позволяет:

1. Существенно повысить эффективность процесса очистки и обеззараживания воды путем существенного повышения качества обработки и повышения производительности установки за счет увеличения скорости фильтрации воды.

2. Повысить удобство обслуживания установки в полевых условиях.

3. Значительно увеличить ресурс работы установки при обеспечении оптимальных небольших массогабаритных характеристиках системы.

4. Существенно снизить затраты на изготовление и эксплуатацию установки водоподготовки.

5. Существенно расширить область использования установки как в полевых условиях без использования электроэнергии и без подвода водотока, так и в бытовых условиях для доочистки воды из водопроводной сети.

1. Способ подготовки питьевой воды, заключающийся в том, что очищаемую воду сначала фильтруют через механический фильтр, а затем очищают и обеззараживают, пропуская ее через комбинацию зернистых загрузок и волокнистых материалов, отличающийся тем, что после предварительной механической фильтрации через предфильтр проводят магнитную обработку очищаемой воды, затем проводят ее двухступенчатую обработку основной механической фильтрацией с осаждением частиц твердой фазы, причем на первой ступени обработку проводят с помощью классифицированного антрацита с размером зерен от 1,0 до 1,6 мм с каталитической добавкой Граносит-П в количестве 5%, а на второй ступени обработку проводят с помощью кварцевого песка с размером зерен от 0,6 до 0,8 мм, при этом высота загрузки первой ступени должна быть в два раза больше высоты загрузки второй ступени, после чего очищаемую воду пропускают через пакет из волокнистого амфотерного полимерного материала, после этого проводят окончательное каталитическое обеззараживание очищаемой воды, для чего ее пропускают через йодсодержащую смолу в смеси с активированным углем в объемном соотношении 1:1 с размером зерен йодсодержащей смолы и активированного угля от 0,3 до 0,5 мм, а также через пакет из углеграфитовых и амфотерных полимерных материалов с плотностью упаковки 0,01 кг/л, в заключение проводят финишную обработку воды активированным углем с серебром с размером зерен от 0,3 до 0,5 мм.

2. Способ подготовки питьевой воды по п.1, отличающийся тем, что фильтрацию воды проводят со скоростью 60-80 л/ч.

3. Установка для подготовки питьевой воды, содержащая корпус, выполненный в виде вертикально ориентированной емкости и имеющий подающий и отводящий патрубки, а также дренажную систему с верхними и нижними дренажами и размещенную в корпусе сыпучую загрузку в виде расположенных последовательно в корпусе фильтровальных секций, содержащих материал природного происхождения - кварцевый песок и антрацит, а также инертный полимерный материал, отличающаяся тем, что подающий патрубок с одной стороны подсоединен к корпусу снизу, а с другой стороны соединен гидравлической магистралью с первым клапаном, отводящий патрубок подсоединен к выпускному патрубку корпуса сверху через второй клапан и дросселирующее устройство, внутри корпуса размещены три перегородки с герметизацией их по всему периметру таким образом, что они вместе со стенкой корпуса образуют три расположенные последовательно снизу вверх камеры: двухступенчатую камеру механической фильтрации, камеру обеззараживания и камеру финишной обработки, которые заполнены фильтрующими загрузками, первая перегородка с рядом отверстий, выполненных с одной ее стороны у ее края, размещена горизонтально внутри корпуса у его дна с зазором, в нижней части корпуса параллельно первой перегородке размещена вторая перегородка с рядом отверстий у ее края со стороны, противоположной стороне, на которой размещены отверстия в первой перегородке, в средней части корпуса параллельно второй перегородке размещена третья перегородка с рядом отверстий у ее края со стороны, противоположной стороне, на которой размещены отверстия во второй перегородке и выпускной патрубок корпуса, между первой и второй перегородками в двухступенчатой камере механической фильтрации размещены первая фильтровальная секция - слой классифицированного антрацита с размером зерен от 1,0 до 1,6 мм с каталитической добавкой Граносит-П в количестве 5%, вторая фильтровальная секция - слой кварцевого песка с размером зерен от 0,6 до 0,8 мм с высотой загрузки слоя кварцевого песка в два раза меньше высоты загрузки слоя классифицированного антрацита и третья фильтровальная секция - пакет из волокнистого амфотерного полимерного материала, причем между фильтровальными секциями и между составляющими третьей фильтровальной секции размещены полипропиленовые сетки с диаметром ячеек от 0,3 до 0,5 мм, между второй и третьей перегородками в камере обеззараживания размещены последовательно снизу вверх четвертая фильтровальная секция - слой смеси йодсодержащей смолы с активированным углем в объемном отношении 1:1 с размером зерен йодсодержащей смолы и активированного угля от 0,3 до 0,5 мм, а также пятая фильтровальная секция - пакет из углеграфитовых и амфотерных полимерных материалов с плотностью упаковки - 0,01 кг/л, при этом между фильтровальными секциями размещена полипропиленовая сетка с диаметром ячеек от 0,3 до 0,5 мм, между третьей перегородкой и верхней крышкой корпуса в камере финишной обработки размещена шестая фильтровальная секция - слой активированного угля с серебром с размерами зерен от 0,3 до 0,5 мм, в магистрали между первым клапаном и подающим патрубком установлены вне корпуса и последовательно гидравлически соединены между собой механический предфильтр, состоящий из набора сит из нержавеющей стали с размером ячеек от 3,0 до 0,5 мм, и магнитная камера, состоящая из набора постоянных магнитов, установленных так, чтобы силовые линии магнитного поля были направлены перпендикулярно направлению движения обрабатываемой воды.

4. Установка для подготовки питьевой воды по п.3, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде цилиндрической емкости.

5. Установка для подготовки питьевой воды по п.3, отличающаяся тем, что к первому клапану гидравлически подключен приемный бак - накопитель исходной воды.

6. Установка для подготовки питьевой воды по п.3, отличающаяся тем, что к отводящему патрубку корпуса гидравлически подключен бак-аккумулятор очищенной воды, снабженный поплавковым затвором защиты от перелива и выпускным краном.