Устройство для электрохимической очистки питьевой воды

Устройство относится к электрохимическим технологиям очистки воды и может быть использовано при разработке и конструировании таких устройств для квартир, офисов, лечебных учреждений, предприятий общественного питания и пр.

С помощью предлагаемого устройства исходную воду последовательно обрабатывают в проточном режиме в электродном блоке пакетом электродов с анодом на основе алюминия и в реакторе отстойнике в режиме заполнения пакетом электродов с нерастворимым анодом. При этом воду подвергают электрокоагуляции, активной электрофлотации и флотации в режиме отстаивания. Шлам удаляют, обработанную воду подают потребителю.

Технический эффект обеспечивает то, что практически все ранее известные операции (заливка воды в реактор, удаление шлама, подача воды потребителю и пр.) включаются в автоматизированную непрерывную последовательность с переходом от дискретно-пульсирующего процесса получения очищенной воды к непрерывному с заданной производительностью, обеспечивая при этом в автоматизированном режиме не только предварительную очистку и подготовку исходной воды, стабилизацию условий анодного растворения в электродном блоке, окисление органических примесей, обеззараживание, эффективную флотацию хлопьев образовавшегося коагулянта в реакторе отстойнике, эффективное его удаление, подачу воды потребителю, отображение процессов на световом табло, но и улучшение физико-химических, санитарно-эпидемиологических и органолептических свойств обрабатываемой воды.

Предлагаемое устройство (полезная модель) относится к области питьевого водоснабжения, конкретно к устройствам электрохимической очистки питьевой воды и может быть использовано в бытовых условиях для доочистки водопроводной воды, а также для очистки природных вод и доведения физико-химических и органолептических свойств до соответствия требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Электрохимические методы позволяют наиболее эффективно очищать воду от антропогенных примесей (Миклашевский Н.В., Королькова С.В. Чистая вода. Системы очистки и бытовые фильтры. СПб.: ВХВ-Санкт-Петербург, издат. группа «Арлит», 2000, с.154).

Известно устройство, реализующее способ электрохимической очистки питьевой воды по патенту RV 2043308, содержащее емкость, в которой размещен пакет электродов с растворимым анодом, а также емкость с фильтровальным элементом. Устройство содержит также источник питания и управления с понижающим трансформатором и выпрямителем, подсоединенным к сети переменного тока и к электродам устройства.

Известен способ электрохимической очистки питьевой воды по патенту 2334682 включающий ее обработку с использованием пакета параллельных растворимых электродов в проточном режиме в отдельном электродном блоке и электрофлотацией в режиме наполнения и отстаивания в реакторе отстойнике, при этом в течение всего периода обработки воду в электродном блоке насыщают водородом, а в реакторе отстойнике кислородом, после наполнения реактора отстойника подачу воды прекращают и отключают пакет параллельных растворимых электродов в электродном блоке, а после подъема коагулянта к горловине реактора отстойника отключают электроды электрофлотации и прекращают подачу водорода и кислорода.

Известно устройство электрохимической очистки питьевой воды (полезная модель) по патенту 36825, содержащие источник питания, емкость реактора с расположенным в ней пакетом растворимых электродов и установленным в ее полости подвижным обратным конусом, средство удаления шлама из обратного конуса, выполненное в виде насоса, заборная полость которого сообщается с внутренней полостью обратного конуса.

Известно бытовое устройство электрохимической очистки питьевой воды (полезная модель) по патенту 95326 содержащее, емкость реактора с расположенным в ней пакетом электродов с анодом на основе алюминия, в верхней части реактора размещен обладающий плавучестью с возможностью вертикального перемещения легко извлекаемый обратный конус с вертикальной ручкой, а над емкостью реактора воронка с кольцевым магнитом, закрепленным на сливной трубке, емкость фильтра с фильтровальным элементом, источник питания и управления, сливная трубка воронки с кольцевым магнитом на сливной трубке размещена по центру воронки, вертикальная ручка обратного конуса размещена внутри сливной трубки воронки с кольцевым магнитом с возможностью свободного вертикального перемещения, емкость фильтра с фильтровальным элементом включена в систему подачи воды потребителю, которая также оснащена клапаном и насосом, реактор, клапан, насос и емкость фильтра объединены единым корпусом, а в источнике питания размещены блоки подачи напряжения питания на включение-отключение клапана и насоса и блоки звуковой сигнализации и световой индикации о начале и окончании процесса электрохимической обработки воды и о начале и окончании процесса слива воды из реактора.

Указанное устройство по патенту 95326 по максимальному количеству сходных существенных признаков (источник питания, емкость реактора с расположенным в ней пакетом электродов с анодом на основе алюминия, обладающей плавучестью с возможностью вертикального перемещения легко извлекаемый обратный конус, воронка с кольцевым магнитом, емкость фильтра с фильтровальным элементом, включенная в систему подачи воды потребителю, которая также оснащена клапаном и насосом, блоками подачи напряжения питания на включение-отключение клапана и насоса, блоками звуковой сигнализации и световой индикации) принято за прототип.

Недостатком выбранного за прототип устройства является необходимость участия потребителя в процессе приготовления воды

Целью настоящего технического решения является автоматизация процесса очистки воды от момента поступления исходной воды в устройство до подачи потребителю за счет объединения всех технологических операций в единый непрерывный последовательный процесс очистки воды с автоматизацией переходов от одной операции к другой без участия оператора.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что устройство содержит систему автоматизированной подачи и предварительной подготовки воды для ее последующей очистки, включающую фильтр предварительной очистки, дистанционно управляемые гидроклапан и регулятор поддержания расхода воды, взаимосвязанный с датчиком давления в подводящей воду магистрали, связанную через блок магнитов трубопроводом с размещенной в едином корпусе системой первичной обработки воды, содержащей электродный блок с пакетом электродов с анодом на основе алюминия, и реактор отстойник с размещенным в нем пакетом нерастворимых электродов и оснащенным емкостью для сбора шлама, датчиками поддержания постоянства уровня воды в реакторе отстойнике и системой автоматизированного удаления шлама, содержащей клапан и насос, реактор отстойник гидравлически связан трубопроводом с системой подачи обработанной воды потребителю, включающей емкость фильтра с легкосъемным элементом тонкого фильтрования, клапан и насос подачи очищенной воды из реактора отстойника, а так же блок ультрафиолетового обеззараживания, соединенный патрубком с краном подачи воды к потребителю, систему звуковой сигнализации и световой индикации включающую блоки звуковой сигнализации и световые табло, информирующие об изменениях скоростей заполнения и слива воды из реактора отстойника, об изменениях омического сопротивления в межэлектродном пространстве пакета растворимых электродов электродного блока и о режимах работы устройства, система автоматизированной подачи и предварительной подготовки воды, система ее первичной подготовки, реактор отстойник с датчиками поддержания в нем постоянства уровня воды, система автоматизированного удаления шлама, система подачи обработанной воды потребителю, система звуковой сигнализации и световой индикации объединены процессорным контроллером управления очисткой воды, связанным электрически через переключатели с гидроклапаном, регулятором поддержания расхода воды, датчиком давления в подводящей воду магистрали, пакетом растворимых электродов электродного блока, датчиками поддержания постоянства уровня воды в реакторе отстойнике, пакетом нерастворимых электродов реактора отстойника, системой автоматизированного удаления шлама, системой подачи обработанной воды потребителю, системой звуковой сигнализации и световой индикации.

Технический эффект изобретения достигается тем, что некоторые ранее известные операции включаются в автоматизированную непрерывную последовательность с переходом от дискретно-пульсирующего процесса получения очищенной воды к непрерывному с заданной производительностью.

Технический эффект изобретения основан на том, что исходную воду через фильтр предварительной очистки, дистанционно управляемые гидроклапан с электромеханическим клапаном включения-отключения, регулятор поддержания расхода воды, взаимосвязанный с датчиком давления в подводящей воду магистрали, блок магнитной обработки воды подают в проточном режиме с рассчитанной скоростью через электродный блок с расположенным в нем пакетом электродов с анодом на основе алюминия, в котором подвергают электрокоагуляции, в емкость реактора отстойника, в котором подвергают активной электрофлотации в режиме наполнения и флотации в режиме отстаивания и после наполнения которого отключают пакет растворимых электродов в электродном блоке. После подъема образовавшегося коагулянта к поверхности реактора отстойника отключают электрофлотацию. Установленная внутри верхней части горловины емкости реактора отстойника система сбора шлама выполнена в виде водоизмещающего тела с внутренним полым усеченным конусом, снабженным открытой горловиной, которая является входной для заливаемой в реактор отстойник воды и выходной для поднимающегося при электрофлотации шлама (коагулянта), при этом, после удаления шлама уровень очищенной воды находится на уровне горловины полого усеченного конуса. Над горловиной полого усеченного конуса с погружением в эту горловину на рассчитанную величину неподвижно размещен водонепроницаемый обратный конус.

Система тонкой очистки, содержащая легкосъемный фильтр тонкого фильтрования (или сепаратор), оснащена также блоком ультрафиолетового обеззараживания с патрубком, гибким шлангом и краном подачи воды к потребителю. Источник питания и управления оснащен блоками подачи напряжения питания на включение-отключение гидроклапна с электромеханическим клапаном включения-отключения, клапана настройки расхода в зависимости от давления воды в магистрали, электродов в электродном блоке, электродов в реакторе отстойнике, насоса для удаления шлама, насоса подачи обработанной воды к потребителю, блока ультрафиолетового обеззараживания, блока световой индикации и звуковой сигнализации.

Введение указанных признаков в устройство обеспечивает наилучшие условия для образования и созревания шлама (коагулянта) при прохождении водой электродного блока и для электрофлотации в реакторе отстойнике созревших хлопьев шлама в систему его сбора для последующего принудительного удаления насосом. Процесс электрофлотации в непроточном режиме способствует полному выведению взвесей на поверхность. Введение блока ультрафиолетового обеззараживания способствует улучшению санитарно-эпидемиологических свойств поступающей к потребителю воды.

Введение в источник питания блоков подачи напряжения питания на включение-отключение гидроклапана с электромеханическим клапаном включения-отключения, клапана настройки расхода в зависимости от давления воды в магистрали, электродов в электродном блоке, электродов в реакторе отстойнике, насоса для принудительного удаления шлама, насоса подачи обработанной воды к потребителю, блока ультрафиолетового обеззараживания, блока световой индикации и звуковой сигнализации работа которых объединена процессорным контроллером управления позволяет полностью автоматизировать процесс очистки исходной воды до подачи ее к потребителю. При этом, блок ультрафиолетового обеззараживания включается либо автоматически, либо по желанию потребителя.

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно считать, что предложенные технические решения соответствуют условию изобретательского уровня.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство также, как и прототип, включает обработку воды с использованием пакета растворимых электродов с последующим ее фильтрованием и подачей к потребителю.

В отличие от прототипа устройство оснащено установленными на магистрали подачи исходной воды фильтром предварительной очистки 1, гидроклапаном 2 с электромеханическим клапаном включения-отключения, клапаном 3 настройки расхода в зависимости от давления воды в магистрали, блоком магнитов 4, электродным блоком 5 с пакетом растворимых электродов 6.

В нижней части электродного блока установлен штуцер 7 подачи исходной воды, в верхней части установлен штуцер 8 слива обработанной воды из электродного блока 5 в реактор отстойник 9 с пакетом нерастворимых электродов 10 непосредственно через отверстие горловины реактора отстойника 9.

Внутри горловины емкости реактора отстойника 9 плотно введена и установлена система сбора шлама, выполненная в виде водоизмещающего тела с внутренним полым усеченным конусом 11, снабженным открытой горловиной 12, которая является входной для заливаемой в реактор отстойник 9 воды и выходной для поднимающегося при электрофлотации шлама 32.

Над горловиной полого усеченного конуса с погружением в эту горловину на рассчитанную глубину и не соприкасаясь с горловиной, неподвижно размешен и зафиксирован водонепроницаемый обратный конус 13.

Внутри водоизмещающего тела 11 размещена заборная полость 14 насоса 15 удаления шлама 32.

В нижней части реактора отстойника размещен штуцер с патрубком 16 слива воды в фильтровальную емкость 17 с фильтровальным элементом.

На выходном патрубке фильтровальной емкости 17 размещен насос 18 подачи обработанной воды через блок ультрафиолетового обеззараживания 19 к потребителю.

В предлагаемом устройстве исходную воду из магистрали через фильтр предварительной очистки 1, гидроклапан с электромеханическим клапаном включения-отключения 2, клапан настройки расхода в зависимости от давления воды в магистрали 3, блок магнитов 4 подают и подвергают в электродном блоке 5 в проточном режиме электрокоагуляции. Через штуцер 8, размещенный в верхней части электродного блока, воду подают и заливают в реактор отстойник 9 через его горловину и горловину 12 полого усеченного конуса 11 водоизмещающего тела.

В реакторе отстойнике 9 в непроточном режиме наполнения воду подвергают активной электрофлотации, а в режиме отстаивания флотации.

По завершении процесса электрофлотации и флотации и подъема шлама 32 к поверхности системы его сбора, шлам 32 удаляют насосом 15 через его заборную полость 14, установленную в емкости водоизмещающего тела, а обработанную воду через штуцер и патрубок 16, размещенные в нижней части реактора отстойника 9, принудительно насосом 18 через фильтровальную емкость 17 и блок ультрафиолетового обеззараживания 19 подают к потребителю.

Работа устройства.

Источником питания 20 автоматически подается напряжение питания на все электрические узлы (гидроклапан с электромеханическим клапаном включения-отключения 2, клапан настройки расхода в зависимости от давления воды в магистрали 3). Подают воду из магистрали. Исходная вода, пройдя фильтр предварительной очистки 1, включенный от блока 24, гидроклапан с электромеханическим клапаном включения-отключения 2, включенный от блока 25, клапан настройки расхода в зависимости от давления воды в магистрали 3, регулирующий скорость поступающей воды, блок магнитов 4, поступает через входной штуцер с патрубком 7 в нижнюю часть электродного блока 5, на электроды 6 которого подается напряжение питания. Проходя с рассчитанной и регулируемой клапаном 3 скоростью, поступающая вода внутри электродного блока 5 в проточном режиме подвергается воздействию электрохимических процессов пакетом электродов 6, при этом питание на электроды подается от блока 26. В проточном режиме обрабатываемая вода через штуцер с патрубком 8, установленным в верхней части электродного блока 5, поступает через горловину реактора отстойника 9 и горловину водоизмещающего тела системы 11 сбора шлама в реактор отстойник 9. От блока 27 источника питания и управления 20 подается напряжение питания на пакет нерастворимых электродов 10 реактора отстойника 9. Начинается процесс активной электрофлотации шлама 32 в режиме наполнения реактора отстойника 9. Этап заполнения реактора отстойника 9 фиксирует датчик 28 и через блок 29 источника питания отключает блоками 24 и 25 гидроклапан 2 и клапан 3 соответственно. Поступление исходной воды из магистрали прекращается. Блоком 27 снимается питание с электродов 10. Через рассчитанное время отстаивания воды в реакторе отстойнике 9 от источника питания 20 блоком 21 включается насос 15 удаления шлама 32 через заборную полость 14. По завершении процесса удаления шлама 32 насос 15 отключается. Блок 22 включает насос 18 подачи очищенной воды, который через фильтровальную емкость 17 с фильтровальным элементом (или через сепаратор) подает воду через блок ультрафиолетового обеззараживания 19 к потребителю. Сигнал на включение режима ожидания и запуск блока ультрафиолетового обеззараживания 19 подается лично потребителем от блока 23 источника питания и управления 20 перед началом подачи исходной воды в магистраль. Информация о включении и отключении той или иной системы, а также о необходимости вызова службы сервисного обслуживания отображаются на световом табло 31 и сопровождаются соответствующей звуковой сигнализацией с помощью подачи управляющих сигналов от блока 30 источника питания и управления 20.

По завершении слива воды из реактора отстойника 9 отключается питание от насоса 18 подачи очищенной воды к потребителю. Включается звуковая сигнализация. На световом табло высвечивается необходимая информация. Устройство готово к дальнейшей работе.

Предложенные в формуле (полезная модель) отличительные признаки реализованы авторами в образцах устройства доочистки питьевой воды серии «БСЛ-Мед» и позволяют сделать выводы о достаточной для данной модели устройства степени автоматизации процесса очистки питьевой воды и подачи обработанной воды к потребителю, и следовательно, существенном повышении его потребительских свойств в целом.

Устройство электрохимической очистки питьевой воды, содержащее емкость реактора с расположенным в ней пакетом электродов с анодом на основе алюминия, находящийся на поверхности реактора-отстойника водонепроницаемый обратный конус, блок магнитов, емкость фильтра с фильтровальным элементом, источник питания и управления, при этом емкость фильтра с фильтровальным элементом включена в систему подачи воды потребителю, которая оснащена клапаном и насосом, а в источнике питания и управления размещен блок подачи напряжения питания на включение-отключение клапана и насоса и блока звуковой сигнализации и световой индикации о начале и окончании процесса электрохимической обработки воды и о начале и окончании процесса подачи воды потребителю, отличающееся тем, что устройство содержит систему автоматизированной подачи и предварительной подготовки воды для ее последующей очистки, включающую фильтр предварительной очистки, дистанционно управляемые гидроклапан и регулятор поддержания расхода воды, взаимосвязанный с датчиком давления в подводящей воду магистрали, связанную через блок магнитов трубопроводом с размещенной в едином корпусе системой первичной обработки воды, содержащей емкость реактора с расположенным в ней пакетом растворимых электродов с анодом на основе алюминия, и реактор-отстойник с размещенным в нем пакетом нерастворимых электродов и оснащенным емкостью для сбора шлама, датчиками поддержания постоянства уровня воды в реакторе-отстойнике и системой автоматизированного удаления шлама, содержащей клапан и насос, реактор-отстойник гидравлически связан трубопроводом с системой подачи обработанной воды потребителю, включающей емкость фильтра с легкосъемным элементом тонкого фильтрования, клапан и насос подачи очищенной воды из реактора-отстойника, а также блок ультрафиолетового обеззараживания, соединенный патрубком с краном подачи воды к потребителю, систему звуковой сигнализации и световой индикации, включающую блоки звуковой сигнализации и световые табло, информирующие об изменениях скоростей заполнения и слива воды из реактора-отстойника, об изменениях омического сопротивления в межэлектродном пространстве пакета растворимых электродов электродного блока и о режимах работы устройства, система автоматизированной подачи и предварительной подготовки воды, система ее первичной подготовки, система автоматизированного удаления шлама, система подачи обработанной воды потребителю, система звуковой сигнализации и световой индикации объединены процессорным контроллером управления очисткой воды, связанным электрически через переключатели с гидроклапаном, регулятором поддержания расхода воды, датчиком давления в подводящей воду магистрали, пакетом электродов электродного блока, датчиками поддержания постоянства уровня воды в реакторе-отстойнике, пакетом нерастворимых электродов реактора-отстойника, системой автоматизированного удаления шлама, системой подачи обработанной воды потребителю, системой звуковой сигнализации и световой индикации.