Установка для водоподготовки при приготовлении растворов моющих средств
Полезная модель относится к установкам очистки и подготовки воды, используемой при приготовлении растворов моющих средств, когда требуется удаление из нее солей жесткости, повышение растворяющей способности по отношению к моющим компонентам и предварительный подогрев. Заявленная полезная модель может быть использована в системах водоочистки и водоподготовки для нужд отопления и водоснабжения, а также в технологических процессах химических производств.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание простой и компактной установки, обеспечивающей возможность получения очищенной и активированной воды с контролируемыми значениями концентраций солей жесткости, определяемой по интегральному параметру, в качестве которого используется сопротивление, измеренное стандартными средствами, а также рН обработанной воды, как индикатора степени активации.
В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность получать очищенную от механических примесей, опресненную и активированную воду с заданными параметрами при минимальном необходимом количестве циклов рециркуляции в системах опресненения и активации, что повышает энергетическую эффективность всего технологического процесса водоподготовки.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке для водоподготовки при приготовления растворов моющих средств, включающей в себя систему очистки воды от механических примесей, систему опреснения, систему активации, систему подогрева, систему дозирования и систему регенерации ионообменных смол, система очистки от механических примесей, включает в себя накопительную емкость для исходной воды с датчиком уровня, оборудованную вентилем подачи исходной воды в накопительную емкость через фильтр механическойочистки, управляемым по сигналу датчика уровня с помощью блока управления; система опреснения состоит из работающего на ионообменном принципе фильтра-умягчителя, имеющего на входе и выходе запорные вентили, емкости для опресненной воды, оснащенной датчиком сопротивления, и связанной с фильтром-умягчителем посредством контура рециркуляции опресненной воды, состоящего из насоса, обратного клапана и блока управления насосом по сигналу датчика сопротивления; система активации состоит из емкости для активированной воды с рН-датчиком, соединенной с контуром рециркуляции активированной воды, включающим в себя управляемый вентиль, насос, гидродинамический кавитатор, ультразвуковой кавитатор и блок управления вентилем, а также гидродинамическим и ультразвуковым кавитаторами; система подогрева и дозирования включает в себя мерную емкость с термодатчиком, управляемый вентиль наполнения мерной емкости с блоком управления, СВЧ нагреватель, управляемый выпускной вентиль дозирующей емкости и блок управления СВЧ нагревателя, дозирующей системы; система регенерации ионообменных смол соединена с фильтром-умягчителем и состоит из емкости для приготовления регенерирующего раствора и двух вентилей, один из которых служит для заправки, а второй для слива регенерирующего раствора.
Полезная модель относится к установкам очистки и подготовки воды, используемой при приготовлении растворов моющих средств, когда требуется удаление из нее солей жесткости, повышение растворяющей способности по отношению к моющим компонентам и предварительный подогрев. Заявленная полезная модель может быть использована в системах водоочистки и водоподготовки для нужд отопления и водоснабжения, а также в технологических процессах химических производств.
В настоящее время в технологических схемах умягчения воды для нужд потребителей в химической промышленности, энергетике, а также для котельных широко используют различные фильтрационные процессы, в ходе которых очищаемую воду пропускают через один или несколько фильтровальных модулей, содержащих ионообменные смолы (Справочник химика-энергетика / под ред. Гурвича С.М.: В 3-х т., М.: Энергия, 1972, т.1, 455 с. В.Л.Богатырев. Иониты в смешанном слое. Изд. Химия. Ленинградское отделение 1968 г.Стр.212).
Известны установки для получения воды на основе электрохимической обработки (а.с. СССР 
1125206, кл. C02F 3/52, 1983; а.с. СССР 1125000, кл. В01D 19/02, 1982). Установки, как правило, включает в себя блоки ультрафильтрации, сорбции на активированных углях, электрохимической обработки, удаления осадка и систему трубопроводов. Недостатком данных установок является относительно невысокая степень очистки и малая производительность.
Известна также установка для подготовки подпиточной воды теплосети и котлов, которая содержит вакуумный деаэратор с трубопроводом выпара, подогреватель исходной воды и водоструйный эжектор, соединенный с трубопроводом выпара; трубопровод подвода воды к эжектору подключен к трубопроводу исходной воды до подогревателя, а трубопровод отвода воды от эжектора подключен к трубопроводу исходной воды через емкость и насос. Установка обеспечивает работу водоструйного эжектора на холодной воде, в качестве которой используется часть исходной воды для подготовки, что позволяет обеспечить необходимое разряжение в деаэраторе при сниженном расходе воды. (а.с. СССР N1267015, кл. F01К 17/02, 1985).
Недостатком известной установки является недостаточная надежность из-за применения пароструйного эжектора, внутренние элементы которого подвержены интенсивному коррозионному износу, а также пониженная экономичность и качество обработки подпиточной воды из-за неэффективной работы водоструйного эжектора.
Известна также установка для антимикробной безреагентной водоподготовки с отделением взвесей фильтрованием, освобождением воды от микрофлоры гидроударным воздействием при заполнении кавитационных пустот, очисткой воды от растворенных примесей на биопленке биофильтра, отделением фрагментов биопленки в центробежном микрофильтре на нежесткой перегородке (патент РФ N2086641, кл. С12М 1/33, С02F 3/00, 1993). Недостатком этого устройства является низкая степень дезинтеграции, что снижает эффективность его работы.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка водоподготовки, содержащая последовательно включенные по ходу обрабатываемой воды осветлитель, аппарат для стабилизационной обработки осветленной воды, установку для постадийного обессоливания в последовательно расположенных по ходу концентрата, по меньшей мере, двух ступенях мембранных аппаратов обратноосмотического обессоливания, при более высоком давлении очищаемой воды в каждой последующей ступени обессоливания, по меньшей мере, одну ступень обратноосмотического обессоливания в мембранных аппаратах, расположенных по ходу пермеата (очищенной воды) при более низком давлении воды на каждой последующей стадии обессоливания, регулятор расхода концентрата последней ступени обратноосмотического обессоливания, и, возможно, дегазатор на линии пермеата обратноосмотического обессоливания (патент RU 63352, опубл. 27.05.2007).
Недостатком является то, что известная установка является громоздкой, кроме того, эффективность стадии декарбонизации пермеата, осуществляемой в дегазаторе, является недостаточной, а целевой продукт не вполне пригоден для технического применения.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание простой и компактной установки, обеспечивающей возможность получения очищенной и активированной воды с контролируемыми значениями концентраций солей жесткости, определяемой по интегральному параметру, в качестве которого используется сопротивление, измеренное стандартными средствами, а также рН обработанной воды, как индикатора степени активации.
В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность получать очищенную от механических примесей, опресненную и активированную воду с заданными параметрами при минимальном необходимом количестве циклов рециркуляции в системах опресненения и активации, что повышает энергетическую эффективность всего технологического процесса водоподготовки.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке для водоподготовки при приготовлении растворов моющих средств, включающей в себя систему очистки воды от механических примесей, систему опреснения, систему активации, систему подогрева, систему дозирования и систему регенерации ионообменных смол, система очистки от механических примесей, включает в себя накопительную емкость для исходной воды с датчиком уровня, оборудованную вентилем подачи исходной воды в накопительную емкость через фильтр механической очистки, управляемым по сигналу датчика уровня с помощью блока управления; система опреснения состоит из работающего на ионообменном принципе фильтра-умягчителя, имеющего на входе и выходе запорные вентили, емкости для опресненной воды, оснащенной датчиком сопротивления, и связанной с фильтром-умягчителем посредством контура рециркуляции опресненной воды, состоящего из насоса, обратного клапана и блока управления насосом по сигналу датчика сопротивления; система активации состоит из емкости для активированной воды с рН-датчиком, соединенной с контуром рециркуляции активированной воды, включающим в себя управляемый вентиль, насос, гидродинамический кавитатор, ультразвуковой кавитатор и блок управления вентилем, а также гидродинамическим и ультразвуковым кавитаторами; система подогрева и дозирования включает в себя мерную емкость с термодатчиком, управляемый вентиль наполнения мерной емкости с блоком управления, СВЧ нагреватель, управляемый выпускной вентиль дозирующей емкости и блок управления СВЧ нагревателя, дозирующей системы; система регенерации ионообменных смол соединена с фильтром-умягчителем и состоит из емкости для приготовления регенерирующего раствора и двух вентилей, один из которых служит для заправки, а второй для слива регенерирующего раствора.
В предлагаемой установке водоподготовки исходная вода технического качества проходит цикл последовательных операций обработки в системе очистки воды от механических примесей, системе опреснения, системе активации, системе подогрева и системе дозирования и систему регенерации ионообменных смол.
Система механической очистки имеет в своем составе входной управляемый вентиль с блоком управления, фильтр механической очистки и накопительную емкость с датчиком уровня. При этом блок управления посредством управляемого вентиля поддерживает в заданных пределах объем исходной воды в накопительной емкости.
В системе опреснения очищенная от механических примесей воду деионизируют в циклическом режиме в фильтре-умягчителе путем удаления из нее сильно и слабо диссоциированных минеральных и органическихвеществ методом ионного обмена. Цикл деионизации продолжают до тех пор, пока сопротивление воды не достигнет определенного значения, соответствующего требуемой степени опреснения.
В системе активации опресненную воду обрабатывают в циклическом режиме методом гидродинамической и ультразвуковой кавитации до тех пор, пока значение водородного показателя, используемого в качестве индикатора активности (в частности, растворяющей способности) не достигнет требуемого значения.
В системе подогрева и дозирования температуру активированной деионизованной воды доводят до требуемого значения методом СВЧ нагрева, обеспечивающим высокую эффективность использования электроэнергии.
Регенерацию ионообменных смол осуществляют с помощью специальных вентилей при изолированном от всех систем фильтре-умягчителе, что позволяет минимизировать период профилактического обслуживания установки.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена общая схема предлагаемой установки водоподготовки для приготовления растворов моющих средств.
Установка содержит управляемый вентиль подачи исходной воды 1 с блоком управления 2, фильтр механической очистки 3, накопительную емкость для исходной воды 4, с датчиком уровня 5, фильтр-умягчитель 7 с вентилями 6 и 8 на входе и выходе, вентилями заправки 29 и слива 30 регенерирующего раствора, и соединенную с ним емкость для приготовления регенерирующего раствора 9, емкость для опресненной воды 10 с датчиком сопротивления воды 11, контур рециркуляции опресненной воды, включающий в себя насос 13 с блоком управления 13 и обратный клапан 14, емкость для активированной воды 15 с датчиком рН 16, контур рециркуляции активированной воды, включающий в себя управляемый вентиль 17, насос 18, гидродинамический (19) и ультразвуковой (20) кавитаторы и блок управления контура 21 и дозирующую систему, включающую в себя мерную емкость 22 с управляемыми вентилями 23 и 28, снабженную термодатчиком 25, СВЧ нагревателем 26 и блоками управления 24 и 27. Установка для водоподготовки для приготовления растворов моющих средств включает в себя систему очистки воды от механических примесей 31, систему опреснения 32, систему активации 33, систему подогрева 35, систему дозирования 34 и систему регенерации ионообменных смол 36.
Предлагаемая установка работает следующим образом:
Воду технического качества сначала подают в систему механической очистки 31 через управляемый вентиль 1 и фильтр механической очистки 3 и производят наполнение накопительной емкости для исходной воды 4, при этом объем воды в накопительной емкости 4 определяют с помощью датчика уровня 5. Блок управления 2 открывает управляемый вентиль 1 при достижении установленного нижнего допустимого уровня воды в накопительной емкости 4 и закрывает его при достижении установленного верхнего допустимого уровня. Нижний и верхний допустимые уровни устанавливаются таким образом, чтобы, с одной стороны, избежать слишком частого открывания и закрывания управляемого вентиля 1, с другой стороны - постоянно обеспечивать наличие в накопительной емкости 4 необходимого объема исходной воды.
Из накопительной емкости 4 очищенную от механических примесей воду через вентиль 6 подают в фильтр-умягчитель 7 системы опреснения 32, где осуществляют ее опреснение путем деионизации, т.е. удаления из нее сильно и слабо диссоциированных минеральных и органических веществ методом ионного обмена, а затем через вентиль 8 направляют в емкость для опресненной воды 10. Посредством датчика сопротивления 11, установленного в емкости для опресненной воды 10, определяют степень очистки воды от растворимых солей. Если сопротивление воды в емкости 10 оказывается ниже требуемого значения, то это указывает на необходимость дополнительного опреснения, для чего воду из емкости 10 возвращают в фильтр-умягчитель 7 по контуру рециркуляции, включающему в себя насос 13 контура рециркуляции опресненной воды и обратный клапан 14. Цикл рециркуляции опресненной воды повторяют до тех пор, пока ее сопротивление, измеренное датчиком 11, не достигнет требуемого значения. Затем опресненную воду направляют в емкость для активированной воды 15 системы активации 33, оборудованную датчиком рН 16, где путем кавитационной обработки изменяют ее физико-химические свойства, приводящие к повышению водородного показателя и, следовательно, ее растворяющей способности без введения специальных химических реагентов. Значение водородного показателя, измеренное датчиком 16 передается в блок управления 21 контура рециркуляции активированной воды и служит индикатором качества обработки воды при ее прохождении по этому контуру под действием насоса 18 сначала через гидродинамический 19, а затем через ультразвуковой 20 кавитаторы. Активацию воды с помощью кавитаторов 19 и 20 производят до тех пор, пока значение рН, измеренное датчиком 16, не достигнет требуемого значения (в пределах от 7 до 8,5). Активизированную таким методом воду из емкости 15 через управляемый вентиль наполнения 23 подают в мерную емкость 22 дозирующей системы 34. При этом выпускной вентиль мерной емкости 28 закрыт. После заполнения мерной емкости с помощью блока управления 24 закрывают вентиль 23 и с помощью термодатчика 25 измеряют температуру воды в мерной емкости. С помощью СВЧ нагревателя 26 системы подогрева 35, управляемого из блока управления 27 доводят температуру воды в мерной емкости до оптимального значения, требуемого для приготовления раствора конкретного моющего средства, после чего с помощью блока управления 27 открывают управляемый выпускной вентиль 28 мерной емкости и выгружают подготовленный объем воды в систему приготовления моющего средства.
Периодически, по мере снижения эффективности работы фильтра-умягчителя запускают систему регенерации ионообменных смол 36, для чеговентили 6 и 8 закрывают, чтобы изолировать фильтр-умягчитель 7 от системы. После этого открывают вентиль 30 и, полностью слив воду из фильтра-умягчителя, закрывают вентиль 30, открывают вентиль 29 и заполняют фильтр-умягчитель регенерирующим раствором из емкости 9. По окончании процесса регенерации ионообменных смол вентиль 29 зарывают и, открыв вентиль 30, полностью сливают отработавший регенерирующий раствор из фильтра-умягчителя и закрывают вентиль 30, После этого открывают вентили 6 и 8 и возобновляют описанный выше процесс водоподготовки.
Установка для водоподготовки при приготовлении растворов моющих средств, содержащая систему дозирования активированной воды, отличающаяся тем, что включает в себя накопительную емкость для исходной воды с датчиком уровня, оборудованную вентилем подачи исходной воды в накопительную емкость через фильтр механической очистки, управляемый по сигналу датчика уровня с помощью блока управления, фильтр-умягчитель, имеющий на входе и выходе запорные вентили, емкость для опресненной воды, оснащенную датчиком сопротивления и связанную с фильтром-умягчителем посредством контура рециркуляции опресненной воды, состоящего из насоса, обратного клапана и блока управления насосом по сигналу датчика сопротивления, емкость для активированной воды с рН-датчиком, соединенную с контуром рециркуляции активированной воды, состоящим из управляемого вентиля, насоса, гидродинамического и ультразвукового кавитаторов и блока управления, СВЧ-нагреватель и блок управления СВЧ-нагревателем и системой дозирования, при этом система дозирования состоит из мерной емкости с термодатчиком, управляемого вентиля наполнения с блоком управления и управляемого выпускного вентиля.
