Система водоподготовки плавательного бассейна

Полезная модель относится к устройствам для подготовки воды плавательного бассейна. Вода в бассейне должна иметь такие же высокие санитарно-гигиенические показатели, как и питьевая вода. Поэтому система водоподготовки плавательных бассейнов должна предусматривать высокую степень очистки и надежное обеззараживание. Система водоподготовки плавательного бассейна представляет собой комплекс, состоящий из: узла циркуляции воды; чаши бассейна; узла флокуляции, содержащего емкость для раствора флокулянта и насос; узла фильтрации (механической очистки) воды, содержащего фильтр; узла рН-коррекции, содержащего емкость для раствора рН-корректора и насос; узла подогрева воды с устройством нагрева; узла обеззараживания воды хлором или гипохлоритом; узла подачи и удаления воды (водообмена); узла контроля качества воды, а узел циркуляции воды содержит компенсационный бассейн; чаша бассейна содержит боковые карманы для перелива воды в компенсационный бассейн; узел контроля качества воды содержит анализатор списка параметров воды (АСПВ) для непрерывного измерения в автоматическом режиме значений рН воды, ее Redox-потенциала, содержания хлора в воде и ее температуру, включающий по блочно в системы автоматического регулирования соответственно рН воды, ее Redox-потенциала, содержания хлора в воде и ее температуры, которые содержат программируемые блоки дистанционного автоматического управления соответствующими автоматическими исполнительными устройствами; узел флокуляции снабжен автономной системой автоматического регулирования; узел фильтрации снабжен автономной системой автоматической промывки фильтрующих элементов; узел подачи и удаления воды снабжен автоматической системой водообмена; а также дополнительно содержит аквапроцессор, который осуществляет программно автоматический контроль работы и автоматическую коррекцию функционирования всех автоматических систем комплекса, и узел нейтрализации аварийных выбросов газообразного хлора. Предлагаемая система водоподготовки плавательного бассейна позволяет повысить бактериологическое качество воды и снизить норму дозирования хлора, а также вести обмен загрязненной воды на свежую в процессе купания людей в автоматическом режиме.

Полезная модель относится к устройствам для подготовки воды плавательного бассейна. В момент плавания и купания вода может попадать человеку в рот, нос, глаза, уши, поэтому вода должна иметь такие же высокие санитарно-гигиенические показатели, как и питьевая вода (СанПиН 2.1.4.1074-01). Система водоподготовки плавательных бассейнов должна предусматривать высокую степень очистки и надежное обеззараживание.

Для обработки воды в бассейне используют два основополагающих принципа: механическая очистка и биологическое обеззараживание. Механическая очистка - это очистка воды от неорганических загрязнителей (пыль, мусор, отмершие микроорганизмы) посредством фильтрующего элемента. Обеззараживание воды - это уничтожение биологически активных загрязнителей и продуктов жизнедеятельности (бактерии, водоросли, потожировые выделения) хлорированием, озонированием, УФ-облучением и другими методами.

Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды любого плавательного бассейна должны соответствовать СанПиН 2.1.2.1188-03.

Однако эти современные санитарные Правила и Нормы для воды плавательных бассейнов в России не дают полного представления о бактериологическом качестве подготовленной воды. Это связано с тем, что в санитарных правилах и нормах отсутствуют требования к значениям кислотно-щелочного показателя (рН) воды и к значениям окислительно-восстановительного потенциала (Redox-потенциала) воды, которые напрямую связаны с бактерицидной активностью хлора и, следовательно, с бактериологическим качеством воды. Поэтому эти параметры не контролируются при подготовке воды для плавательных бассейнов. Процесс обеззараживания воды при соблюдении всех санитарных норм идет при неоптимальных режимах с точки зрения бактерицидной активности хлора, а чаще идет с передозировкой хлора (якобы для обеспечения гарантий качественной дезинфекции воды), что приводит к появлению резкого запаха хлора, вызывает раздражение глаз и носа пловцов, сушит кожу и вызывает аллергические реакции. Эти недостатки связывают с самим хлором, а не с его передозировкой или с поддержанием его в воде не в самой активной форме и пытаются заменить хлор на другие более мягкие дезинфектанты, хотя хлор и хлоросодержащие реагенты используются для обеззараживания воды в плавательных бассейнах во всем мире. Основанием выбора хлора являются его уникальные свойства - эффект последействия, т.е. дезинфицирующие свойства хлора сохраняются длительное время, обеспечивая эпидемиологическую и санитарную безопасность плавательных бассейнов. Все остальные методы обеззараживания воды, в том числе и промышленно применяемые в настоящее время озонирование и УФ-облучение не обеспечивают обеззараживающего последействия и поэтому требуют обязательного дополнительного хлорирования, не создавая при этом никаких преимуществ.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков среди аналогов известна Аква Система «Подготовка воды в плавательном бассейне» (www.conon.ru), где приводится бассейн и необходимое оборудование для подготовки воды. В данной системе водоподготовки предусмотрены устройства для применения комбинированных методов дезинфекции, которые используют два дезинфектанта, один из которых способен в течение длительного времени сохранять активность в воде. Данная система предусматривает устройства для контроля рН воды (6.5-8.0), остаточного хлора (0.7-1.5 мг/л), окисляемости (3-4 мг/л) и остальных физико-химических показателей.

Недостатком данной системы водоподготовки для плавательного бассейна является то, что данная система не содержит оборудования, обеспечивающего надежное качество воды, из-за устаревших на сегодня методик оценки качества воды, заключающихся в неточной дозировке реагентов и отсутствие систем поддержания с достаточно высокой точностью значений рН, Redox-потенциала и остаточного хлора. Это связано с тем, что отсутствует научная аргументация необходимости, во-первых, контролировать эти параметры (рН и Redox-потенциал), а, во-вторых, поддерживать их (остаточный хлор, рН, Redox-потенциал) в научно-обоснованных пределах и, в-третьих, отсутствие оборудования, работающего в автоматическом режиме и способное контролировать, регулировать и поддерживать эти параметры в требуемых пределах с достаточно высокой точностью.

Техническим результатом полезной модели является повышение бактериологического качества воды плавательного бассейна (большого и малого) за счет контроля физико-химических параметров воды (остаточный хлор, рН, Redox-потенциал, температура воды) в научно аргументированных пределах с достаточно высокой точностью в автоматическом режиме и снижение норм дозирования хлора.

Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, достигается тем, что в данной полезной модели система водоподготовки плавательного бассейна представляющая собой комплекс, состоит из: узла циркуляции воды; чаши бассейна; узла флокуляции, содержащего емкость для раствора флокулянта и насос; узла фильтрации (механической очистки) воды, содержащего фильтр, узла рН-коррекции, содержащего емкость для раствора рН-корректора и насос; узла подогрева воды с устройством нагрева; узла обеззараживания воды хлором или гипохлоритом; узла подачи и удаления воды (водообмена); узла контроля качества воды, а узел циркуляции воды содержит компенсационный бассейн; чаша бассейна содержит боковые карманы для перелива воды в компенсационный бассейн; узел контроля качества воды содержит анализатор списка параметров воды (АСПВ) для непрерывного измерения в автоматическом режиме значение рН воды, ее Redox-потенциала, содержания хлора в воде и ее температуры, включающий по блочно в системы автоматического регулирования соответственно рН воды, ее Redox-потенциала, содержания хлора в воде и ее температуры, которые содержат программируемые блоки дистанционного автоматического управления соответствующими автоматическими исполнительными устройствами; узел флокуляции снабжен автономной системой автоматического регулирования, узел фильтрации снабжен автономной системой автоматической промывки фильтрующих элементов, узел подачи и удаления воды снабжен автоматической системой водообмена; а также дополнительно содержит аквапроцессор, который осуществляет программно автоматический контроль работы и автоматическую коррекцию функционирования всех автоматических систем комплекса, и узел нейтрализации аварийных выбросов хлора.

Этот результат, повышение бактериологического качества воды, объясняется тем, что бактерицидный эффект хлора обусловлен не самим хлором и не хлорноватистой кислотой, которая образуется при растворении хлора в воде, а ионами ОCl^-, образующимися в результате диссоциации хлорноватистой кислоты, и наиболее оптимальные условия для существования этих ионов лежат в диапазоне значений рН 7.4-7.5 [1]. При поддержании рН воды в этих пределах, достигается более высокая бактерицидная активность компонентов раствора к биологическим средам, что приводит к снижению нормы остаточного хлора в воде и способствует снижению дозы хлора.

Повышение бактериологического качества воды достигается также благодаря открытию исследователями Гарвардского университета [2,3] прямой связи между Redox-потенциалом и бактерицидной активностью хлора, т.е. бактериологическим качеством воды. Redox-потенциал оценивает способность уничтожать бактерии и микробы, и дает простое, надежное и точное представление об активности дезинфектанта и качестве воды. С помощью одного простого измерения Redox-потенциала удается избавиться от серии тестов и сэкономить дорогостоящие химические и биологические реактивы.

Redox-потенциал оказался измеряемым параметром, который реагирует на множество факторов, влияющих на качество воды (рН воды, концентрация остаточного хлора в воде, концентрация органических и азотсодержащих загрязнений), преобразует их в (mV) и его значение может использоваться для поддержания бактериологического качества воды на высшем уровне.

Рекомендуемый диапазон Redox-потенциала для плавательных бассейнов, отвечающий бактериологическим стандартам, составляет 650-800 mV. В очень чистой воде Redox-потенциал может быть выше 800 mV, а при понижении Redox-потенциала менее 650 mV возможно существенное бактериальное загрязнение. Следовательно, требуется частичная замена отработанной воды на свежую. Эти результаты привели к признанию необходимости Redox-тестирования во многих международных и национальных стандартах, кроме России.

Технический результат достигается также потому, что узел контроля за качеством воды дополнительно содержит аквапроцессор, программно соединенный с анализатором списка параметров воды плавательного бассейна (АСПВ), включающий в себя измерительный блок остаточного (общего) хлора, блок определения значений рН и блок определения Redox-потенциала. Это позволяет вести непрерывный контроль, регулирование и поддержание требуемых параметров в автоматическом режиме с достаточно высокой точностью, что невозможно достичь при ручном взятии проб воды трудоемкими химическими методами анализа. При этом достигается снижение норм дозирования хлора, устраняются негативные проявления хлора, связанные с передозировкой хлора, при повышении бактериологического качества подготовленной воды.

Технический результат достигается также потому, что чаша бассейна дополнительно содержит боковые карманы, а узел циркуляции содержит компенсационный бассейн, что позволяет вести обмен загрязненной воды в на свежую в автоматическом режиме.

Технический результат достигается также благодаря тому, что узел обеззараживания воды газообразным хлором представляет автоматическую хлораторную.

Автоматическая хлораторная для обеззараживания воды газообразным хлором для большого бассейна представляет собой комплекс, состоящий из системы подготовки и подачи газообразного хлора в обеззараживаемую воду; из системы автоматического регулирования расхода газообразного хлора; из системы нейтрализации аварийных выбросов газообразного хлора, а система автоматического регулирования расхода хлора содержит автоматику сигнализации, нейтрализации аварийного выброса хлора и локализации аварии, состоящую из датчика хлора, детектора хлора в воздухе и сигнализатора аварийных ситуаций, замкнутых программно на аквапроцессор.

Автоматическая хлораторная для обеззараживания воды гипохлоритом натрия для малого бассейна представляет собой комплекс, состоящий из системы подготовки и подачи гипохлорита натрия в обеззараживаемую воду и из системы автоматического регулирования расхода гипохлорита натрия. Автоматическая хлораторная позволяет повысить точность регулирования расхода хлора или гипохлорита натрия и точность дозирования воды газообразным хлором, что приводит к снижению норм дозирования хлора.

Технический результат достигается также благодаря тому, что циркуляция воды по системе ее очистки и обеззараживания осуществляется таким образом, что загрязненная вода из чаши бассейна переливается через ее верх в боковые карманы и далее в компенсационный бассейн, из которого она насосом прокачивается по системе ее очистки и обеззараживания (флокуляция, фильтрация, рН-коррекция, хлорирование) с вводом очищенной и дезинфецированной воды в бассейн с помощью каналов в его дне. Это обеспечивает, во-первых, качественную подготовку воды и, во-вторых, безопасность для пользователей ввиду отсутствия процесса выкачивания воды из чаши бассейна насосом.

Также для повышения бактериологического качества воды узел подачи, распределения, водообмена и удаления воды дополнительно содержит емкость с флокулянтом и емкость с рН-корректором, программно замкнутые на аквапроцессор, что позволяет флокуляцию, фильтрацию, рН-коррекцию и возврат воды в бассейн вести в непрерывном автоматическом режиме.

Комплекс водоподготовки большого бассейна представлен на фиг.1. Он состоит из чаши бассейна 1 с боковыми карманами 2, в которые самотеком переливается грязная вода и далее по трубопроводу 3 она стекает в компенсационный бассейн 4 и насосом 5 прокачивается по системе очистки и обеззараживания вода с измерением ее качественных показателей анализатором списка параметров воды (АСПВ) 6, последовательно проходя следующие технологические системы:

- технологическую систему автоматического ввода и автоматического регулирования ввода в воду флокулянта, включающую дозирующий программируемый насос 7, подающий раствор флокулянта в заданном количестве из емкости 8 по трубопроводу 9 в трубопровод 10;

- технологическую систему автоматической механической фильтрации воды, включающую фильтр механической очистки воды 11, осуществляющий очистку воды от механических примесей путем ее прокачивания через слои кварцевого песка с различной грануляцией и активированный уголь, с собственным процессором 12 для автоматического контроля степени его загрязнения и автоматического включения собственной системы промывки фильтра 13;

- технологическую систему автоматического ввода и автоматического регулирования ввода в воду раствора рН-корректора, включающую дозирующий программируемый насос 14, подающий этот раствор из емкости 15 по трубопроводу 16 в трубопровод с очищаемой водой 17 в количестве, определяемом сигналом с блока дистанционного управления рН-коррекции 18, который формируется в зависимости от значения рН воды, измеренного измерительной ячейкой 19 АСПВ 6;

- технологическую систему автоматического регулирования температуры воды, включающую блок подогрева воды 20 до температуры, определяемой значением уставки в блоке дистанционного управления температуры 21, который формирует сигнал управления блоком подогрева воды в зависимости от текущего значения температуры воды, определяемого датчиком 22 на входе блока подогрева воды и исходного значения температуры воды, определяемого датчиком 23 АСПВ 6;

- технологическую систему автоматического обновления воды в чаше бассейна, включающую автоматическую заслонку слива отработанной воды 24 и автоматическую заслонку блокировки ее ввода в систему очистки и обеззараживания 25, автоматическую заслонку налива свежей воды 26 каждая из которых управляется аквапроцессором 27 через коммутационный шкаф 28 в зависимости от параметров сигнала, поступающего на него с блока дистанционного управления Redox-потенциалом воды 29, зависящего от значения Redox-потенциала воды, определяемого измерительной ячейкой 30 АСПВ 6;

- технологическую систему автоматического обеззараживания воды, включающую подсистему автоматического регулирования дозы газообразного хлора, вводимого в воду в зависимости от содержания остаточного хлора в воде, определяемого измерительной ячейкой хлора 31 АСПВ 6, сигнал с которой передается на блок дистанционного управления хлорированием 32, управляющий увеличением или уменьшением проходного для воды сечения электромеханического дозирующего вентиля (ЭМДВ) 33, смонтированного с ротаметром 34 для визуального контроля расхода хлора, что обеспечивает подачу требуемого количества хлора по хлоропроводу 35 на эжектор 36, через который прокачивается обрабатываемая вода насосом 37, а также подсистему преобразования жидкого хлора в баллонах 38 в газообразное состояние, в которую включены дозаторы хлора 39 с уловителями-испарителями капель жидкого хлора 40 и автоматический переключатель баллонов 41 для обеспечения непрерывности процесса подачи хлора путем автоматического переключения линии подачи хлора 42 с опустошенного баллона на полный, причем эта подсистема, исключая ЭМДВ, смонтирована в отдельном изолированном от других помещении 43 в целях локализации возможных аварийных выбросов хлора из узлов этой подсистемы и ликвидации таких аварийных ситуаций с помощью нейтрализатора аварийных выбросов хлора 44, который приводится в рабочее состояние при появлении в помещении 43 критической концентрации газообразного хлора, фиксируемой датчиком хлора 45. При его срабатывании детектор хлора, установленный в аквапроцессоре 27, включает насос нейтрализатора 46, прокачивающий нейтрализующий раствор через эжектор нейтрализатора 47, благодаря чему воздух с хлором по трубопроводу 48 всасывается в поток нейтрализующего раствора, чем обеспечивается химическое взаимодействие хлора с раствором и его нейтрализация, а воздух возвращается в помещение 43 по трубопроводу 49.

Контроль работы комплекса в целом и коррекция функционирования отдельных узлов и другие технологические задачи, не возложенные на перечисленные выше локальные системы автоматики реализуются с помощью программируемых модулей аквапроцессора 27, который с помощью коммутационного шкафа 28 и непосредственно связан с соответствующими узлами и системами настоящей полезной модели.

Комплекс водоподготовки малого бассейна представлен на фиг.2. Он отличается лишь технологической системой автоматического обеззараживания воды, так как при небольших объемах обрабатываемой воды для ее обеззараживания возможно применение гипохлорита. В таком варианте она отличается от системы водоподготовки большого бассейна лишь с позиции 33, а именно: технологическая система автоматического обеззараживания воды в этом случае имеет дозирующий программируемый насос 33, подающий раствор гипохлорита в заданном количестве из емкости 34 по трубопроводу 35 в трубопровод 17.

Система водоподготовки плавательного бассейна работает следующим образом Циркуляция воды по системе ее очистки и обеззараживания осуществляется таким образом, что загрязненная вода из чаши бассейна 1 переливается через ее верхнюю часть в боковые карманы 2 и далее в компенсационный бассейн 4, из которого она насосом 5 прокачивается по системе очистки и обеззараживания (флокуляция, фильтрация, рН-коррекция, Redox-коррекция, хлорирование) с вводом очищенной воды в чашу бассейна 1 через каналы в его дне. Такое техническое решение технологического процесса циркуляции воды создает безопасные условия для пользователей, так как насос 5 выкачивает воду из компенсационного бассейна 4, в котором никто из людей не находится, и в то же время обеспечивает качественную очистку и обеззараживание воды. В процессе циркуляции вода последовательно проходит технологические операции флокуляции, фильтрации, рН-коррекции и обеззараживания, а также подогрева и обновления, которые осуществляют соответствующую обработку и смену воды в автоматическом режиме с автоматическим контролем качества обработки измерительными устройствами и автоматическим формированием регулирующих и управляющих сигналов для автоматических исполнительных устройств (насосов, дозаторов, вентилей, задвижек) как от локальных программируемых блоков дистанционного управления, так и с участием программного модуля аквапроцессора 27.

Таким образом, предлагаемая система очистки и обеззараживания воды плавательного бассейна позволяет повысить бактериологическое качество воды плавательного бассейна и снизить норму дозирования хлора за счет контроля физико-химических параметров воды (остаточный хлор, рН-воды, Redox-потенциала, температуры воды) в научно-аргументированных пределах с достаточно высокой точностью за счет ведения процесса в автоматическом режиме.

Литература

1. А.Б.Кожевников, О.П.Петросян. Гарантии санитарно-гигиенического качества воды и безопасности эксплуатации бассейнов // Труды Х Международной конференции «Экология и развитие общества», 26-29 июля 2007 г. г.Санкт-Петербург, с.164-168.

2. J. Steinnger D. Eng. Sc., C. Pareja<Eng. Tech. ORP Sensor respons in chlorinated water. - NSPI water Chemistry Simposium, Vol.1, 1996.

3. J. Steinnger D. Eng. Sc. ORP control in pools and spas / Santa Barbara Control Systems. - Copyright SBCS, 1998.

Система водоподготовки плавательного бассейна представляет собой комплекс, состоящий из: узла циркуляции воды; чаши бассейна; узла флокуляции, содержащего емкость для раствора флокулянта и насос; узла фильтрации воды, содержащего фильтр; узла рН-коррекции, содержащего емкость для раствора рН-корректора и насос; узла подогрева воды с устройством нагрева; узла обеззараживания воды хлором или гипохлоритом; узла подачи и удаления воды; узла контроля качества воды, отличающаяся тем, что узел циркуляции воды содержит компенсационный бассейн; чаша бассейна содержит боковые карманы для перелива воды в компенсационный бассейн; узел контроля качества воды содержит анализатор списка параметров воды (АСПВ) для непрерывного измерения в автоматическом режиме значений pH воды, ее Redox-потенциала, содержания хлора в воде и ее температуры, а также дополнительно содержит аквапроцессор, программно соединенный с анализатором списка параметров воды для непрерывного регулирования и поддержания требуемых параметров в автоматическом режиме; узел флокуляции снабжен автономной системой автоматического регулирования для подачи флокулянта в заданном количестве; узел фильтрации снабжен автономной системой автоматической промывки фильтрующих элементов; узел подачи и удаления воды снабжен автоматической системой водообмена; система дополнительно содержит узел нейтрализации аварийных выбросов газообразного хлора.