Мобильная малогабаритная станция очистки воды

Мобильная малогабаритная станция очистки воды предназначена для получения питьевой воды из природной воды, преимущественно подземной, для нужд потребителей, находящихся вдали от систем водоснабжения, например, в вахтовых поселках, коттеджах. В состав станции входит установка для очистки воды, закрепленная внутри блок-бокса контейнерного типа. Установка содержит соединенные трубопроводами входной сетчатый фильтр, камеру окисления, две камеры коагуляции, напорный фильтр и накопитель чистой воды. Исходная вода через сетчатый фильтр сначала поступает в камеру окисления, а из нее, с помощью насоса, - в эжектор, а потом снова - в камеру окисления. Эти устройства образуют циркуляционный контур. В камере окисления размещен кавитатор, который служит для интенсификации окисления загрязнителей. Камеры коагуляции завершают процесс окисления, деструкции и кристаллизации загрязнителей. Из камеры коагуляции вода насосом перекачивается в напорный фильтр и из напорного фильтра - в накопитель чистой воды. Для дезинфекции воды, поступившей в накопитель чистой воды, от бактериальных загрязнителей установка содержит озонатор, соединенный с блоком питания и фильтром для очистки воздуха, и кавитатор, расположенный внутри накопителя чистой воды. Кавитатор соединен с эжектором и насосом в циркуляционный контур. К накопителю чистой воды присоединен блок разложения остаточного озона. Снаружи блок-бокса установлен водоразборный кран, соединенный трубопроводом через обратный клапан и насос с накопителем чистой воды. Для удаления загрязнителей из напорного фильтра производят его промывку с последующим сбросом грязной промывной воды. Вода для промывки поступает с помощью насоса из накопителя чистой воды. Для слива воды из всех емкостей и слива грязной промывной воды в полу блок-бокса имеются отверстия. Для удобства транспортировки и перемещения водоочистной станции на крыше блок-бокса закреплены монтажные петли. Станция для очистки воды наряду с мобильностью обеспечивает эффективную очистку и дезинфекцию воды в автономном режиме. 7 з.п. ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к устройствам для очистки воды, а более конкретно - к удалению железа, марганца, разнообразных органических веществ и других загрязнителей из природной, преимущественно подземной, воды путем предварительного окисления кислородом загрязнителей воды, интенсификации дальнейшей очистки воды и предотвращения вторичного загрязнения, и может быть использована, преимущественно, для получения питьевой воды в удаленных вахтовых поселках, коттеджах.

Из уровня техники известны устройства, в которых для очистки и обеззараживания природных и сточных вод используются озонирование [1. Патент РФ на изобретение 2228916, МПК C02F 9/04], кавитация [2. Авт. свидетельство СССР 1502481, МПК C02F 1/64], фильтрование [[1], 3. Патент РФ на полезную модель 35730, МПК B01D 24/48, F16K 15/04; 4. Патент РФ на изобретение 2225243, МПК B01D 24/10, 24/38]. Аналогами для заявляемой установки являются автоматическая фильтровальная установка для очистки воды и гидрозатворы для этой установки по патенту РФ 35730 кл. B01D 24/48, F16K 15/04. [5] и установка для очистки воды озонированием по патенту на изобретение РФ 2228916, МПК C02F 9/04 [1]. Установка по патенту РФ 35730 содержит фильтр с фильтрующим материалом, систему трубопроводов для подвода и отвода воды, снабженных насосами, обратными клапанами и гидрозатворами, а также устройство для измерения давления, соединенное с фильтром и блоком управления процессом фильтрования. Установка по патенту на изобретение РФ 2228916, МПК C02F 9/04 [1] содержит камеру окисления (озонирования), кавитатор, напорный фильтр, эжектор, связанный с генератором озона. Установка [1] обеспечивает эффективную очистку воды от загрязнителей, но неудобна для перемещения, поскольку требуется разборка и сборка на новом месте.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сути является мобильная малогабаритная водоочистная станция по патенту на полезную модель РФ 111127, МПК C02F 1/00 (2006.01) [6]. Станция содержит установку для очистки воды с камерой окисления с размещенным внутри кавитатором, эжектор и насос, соединенные последовательно между собой трубопроводами в циркуляционный контур. Установка для очистки воды содержит также измеритель уровня воды, установленный внутри камеры окисления и взаимодействующий с устройством включения/отключения подачи исходной воды при достижении ею соответственно нижнего или верхнего заданных уровней, манометр для контроля давления в системе подачи исходной воды, а также напорный фильтр и второй насос для подачи воды в напорный фильтр.

Кроме того, установка для очистки воды содержит входной сетчатый фильтр, соединенный трубопроводом с камерой окисления, камеру коагуляции, соединенную с камерой окисления и через второй насос и обратный клапан с напорным фильтром, накопитель чистой воды с измерителем уровня воды, соединенный через дополнительный, третий, насос и обратный клапан с напорным фильтром, второй манометр, служащий для контроля давления воды в напорном фильтре, вентили для слива воды из камеры коагуляции, напорного фильтра и накопителя чистой воды и гидроклапан для обеспечения сброса грязной промывной воды из напорного фильтра. Установка с помощью закладных деталей закреплена в блок-боксе контейнерного типа, выполненном из листовой стали. Пол блок-бокса выполнен с отверстиями для слива воды из всех емкостей и слива грязной промывной воды, а снаружи блок-бокса водоочистная станция снабжена водоразборным краном, соединенным трубопроводом через обратный клапан и насос с накопителем чистой воды.

Установка по прототипу обеспечивает интенсивное окисление загрязнителей воды, их коагуляцию и удаление с одновременной мобильностью станции за счет помещения и надежного закрепления водоочистной установки внутри малогабаритного блок-бокса.

Однако предлагаемая по патенту 111127 установка для очистки воды недостаточно приспособлена для предохранения очищенной воды от возможного микробного загрязнения при медленном разборе воды. При длительном хранении очищенной воды в резервуаре-накопителе существует потенциальная угроза размножения микробов в застойных зонах, что снижает качество воды. Кроме того, при большом количестве загрязнителей фильтр быстро засоряется и нуждается в частой промывке, которая сопровождается расходованием чистой воды и потерями времени.

Задача изобретения: одновременно с мобильностью установки и эффективной очисткой воды от загрязнителей в автономном режиме при суровых климатических условиях обеспечить эффективную дезинфекцию воды перед подачей ее потребителю.

Технический результат, позволяющий решить задачу, заключается в обеспечении интенсивного окисления озоном бактериальных загрязнителей воды, находящейся в накопителе чистой воды, и в более эффективном осаждении взвешенных частиц загрязнителей для их последующего удаления за счет дополнительной камеры коагуляции.

Задача решена следующим образом.

Мобильная малогабаритная станция очистки воды, как и прототип, содержит установку для очистки воды, смонтированную в блок-боксе контейнерного типа, выполненном из листовой стали. Установка для очистки воды содержит входной сетчатый фильтр, с которым соединена трубопроводом камера окисления, при этом внутри камеры окисления установлены измеритель уровня воды, взаимодействующий с устройством включения/отключения подачи исходной воды при достижении ею соответственно нижнего или верхнего заданных уровней, и кавитатор, расположенный выше верхнего заданного уровня воды. Как и в станции по прототипу, в состав установки для очистки воды входит эжектор и насос, соединенные трубопроводами с кавитатором в циркуляционный контур; напорный фильтр, камера коагуляции, соединенная через второй насос и обратный клапан с напорным фильтром, накопитель чистой воды с измерителем уровня воды, соединенный через третий насос и второй обратный клапан с напорным фильтром. В установке имеются два манометра. Один манометр служит для контроля давления в системе подачи исходной воды, а другой - для контроля давления воды в напорном фильтре. Пол блок-бокса выполнен с отверстиями для слива воды из всех емкостей и слива грязной промывной воды. Для обеспечения слива емкости снабжены соответствующими вентилями, а напорный фильтр - гидроклапаном. Общим с прототипом является также то, что снаружи блок-бокса станция очистки воды снабжена водоразборным краном, соединенным трубопроводом через третий обратный клапан и четвертый насос с накопителем чистой воды.

В отличие от прототипа установка для очистки воды заявляемой в качестве полезной модели мобильной малогабаритной станции очистки воды дополнительно содержит вторую камеру коагуляции, соединенную с камерой окисления и с первой камерой коагуляции, устройство для дезинфекции очищенной воды и блок разложения остаточного озона, который присоединен к накопителю чистой воды. В состав устройства для дезинфекции очищенной воды входят озонатор, соединенный с блоком питания и фильтром для очистки воздуха, кавитатор, расположенный внутри накопителя чистой воды выше верхнего заданного уровня, второй эжектор и пятый насос, соединенные с кавитатором в циркуляционный контур.

В частном случае камеру окисления и камеры коагуляции, как и в прототипе, целесообразно выполнять в поперечном сечении в виде эллипса. Камера окисления может быть снабжена поплавковым клапаном и переливной магистралью, расположенной выше уровня удержания воды поплавковым клапаном. Для повышения компактности станции насосы могут быть закреплены на соответствующих их расположению емкостях.

Пол и стены блок-бокса для северных районов предпочтительно должны быть утеплены, например, с помощью минеральной плиты, закрытой оцинкованным листом, а двери блок-бокса для удобства выполнены двухстворчатыми.

Для обеспечения подъема и спуска блок-бокса при транспортировке крыша блок-бокса, в частном случае, снабжена монтажными петлями.

Целесообразно наличие микроконтроллера и соответствующих программ для того, чтобы обеспечить автоматическое управление работой установки для очистки воды.

Полезная модель обладает новизной, поскольку в известных источниках информации не выявлено устройств, характеризующихся той же совокупностью признаков, что и заявляемая мобильная малогабаритная станция очистки воды. На чертеже представлена блок-схема установки для очистки воды.

Мобильная малогабаритная станция очистки воды содержит блок-бокс, в котором с помощью закладных деталей закреплена установка для очистки воды. Корпус блок-бокса может быть изготовлен из листовой стали (Ст.3 или другой марки с близким качеством) толщиной 2 мм. В полу имеются два технологических отверстия (на чертеже не показаны). Одно служит для слива воды (например, чтобы освободить все емкости перед транспортировкой) и для сброса грязной промывной воды, второе - для аварийных ситуаций во избежание замерзания воды в случае внештатных ситуаций.

При перевозке по лесным дорогам, по зимникам, а также в условиях бездорожья любые конструкции подвергаются повышенной опасности. Для исключения поломок должна быть предусмотрена станина сварная (например, из швеллера 12 или 10), которая создает прочность конструкции блок-бокса. Пол выполнен из листовой стали толщиной 3 мм. Поперечные и встроенные по периметру ребра из уголка обеспечивают жесткость всех стенок бокса. Пол и стены утеплены (например, минеральной плитой). Стены после утепления закрываются оцинкованным листом толщиной 0,55 мм.

Для удобства размещения оборудования двери выполнены двухстворчатыми, распашными, общей шириной 1,6 м. При работе станции в штатном режиме с целью энергосбережения используется только одна створка двери. Для максимальной полноты использования площади блок-бокса, удобства размещения (легко проходит в дверь) камера окисления и камера коагуляции выполнены в виде емкостей с эллипсовидным сечением. Эллипсовидная форма сечения камеры окисления позволяет компактно устанавливать комплектующие узлы станции.

Для удобства при транспортировке блок-бокс оснащен четырьмя подвесами (монтажными петлями), обеспечивающими быстрый и надежный подъем и перемещение. Станция легко транспортируется к удаленным местам (например, на вахтовые поселки или в точки ЧС) при помощи вертолета МИ-8 (если нет дорог), а также автомобильным, водным, железнодорожным видами транспорта.

Установка для очистки воды содержит камеру окисления 1, изготовленную из нержавеющей стали, выполненную в виде закрытой цилиндрической емкости (с сечением в виде эллипса) с крышкой. Вода в камеру окисления 1 поступает после прохождения через входной сетчатый фильтр 2, скорость потока регулируется вентилем 3. Внутри камеры выше верхнего заданного уровня воды размещен кавитатор, а также измеритель уровня воды и поплавковый клапан. Кавитатор соединен с эжектором и насосом в циркуляционный контур. Камера окисления 1 соединена с камерами коагуляции 4 и 5, соединенными последовательно, выполненными каждая из нержавеющей стали в виде закрытой цилиндрической емкости с крышкой с сечением в виде эллипса. Камера коагуляции 5 через второй насос и обратный клапан соединена с напорным фильтром 6, выполненным в виде цилиндрического корпуса с конусообразными крышкой и днищем, который содержит зернистый фильтрующий материал. Напорный фильтр 6 соединен с накопителем чистой воды 7 и с системой автоматической промывки. Для подачи чистой промывной воды из накопителя чистой воды 7 в напорный фильтр 6 служат третий насос и второй обратный клапан (на чертеже не показаны). Для сброса грязной промывной воды служит гидроклапан. Очищенная вода отводится от накопителя чистой воды 7 потребителю. Для удобства потребления воды имеется водоразборный кран (на чертеже не показан), соединенный с накопителем чистой воды 7 через четвертый насос и третий обратный клапан и смонтированный на наружной стене блок-бокса.

Установка содержит также озонатор 8, с которым через эжектор 9 соединен накопитель чистой воды 7. Внутри накопителя 7 размещены кавитатор, измеритель уровня воды и поплавковый клапан (на чертеже не показаны). Кавитатор, расположенный внутри накопителя, соединен с эжектором 9. Накопитель чистой воды 7, насос 10, эжектор 9 и кавитатор соединены между собой трубопроводами в циркуляционный контур. Через эжектор 9 в накопитель чистой воды поступает озоно-воздушная смесь. Озон для нее вырабатывается в озонаторе 8. Озонатор 8 соединен с блоком питания 11, снабжающим его электричеством, и фильтром для очистки воздуха 12. К накопителю чистой воды 7 присоединен блок разложения остаточного озона 13, служащий для удаления избыточного количества озона до безопасного уровня.

Станция работает следующим образом.

Сборка и первичное испытание станции производятся в заводских условиях, на месте - окончательный монтаж, технологические испытания. Подача воды для очистки может осуществляться из скважины или открытого водоема. Электрооборудование станции может работать как от сети, так и от автономного источника электропитания.

Исходная вода поступает через входной сетчатый фильтр 2 в камеру окисления 1, где обогащается кислородом воздуха и освобождается от сопутствующих газов, присутствие которых возможно в подземной воде. Для контроля давления в системе подача исходной воды используется манометр. Аналогично камере окисления по патенту 111127, обогащенная воздухом вода поступает в камеру коагуляции 4, где находится около 60 мин. для завершения процессов окисления, деструкции, кристаллизации и коагуляции. Затем вода направляется во вторую камеру коагуляции 5, где продолжается осаждение частиц загрязнителей. Конусообразные днища камер 4 и 5 снабжены закрывающимися отверстиями для удаления накопившегося осадка.

После достижения желаемого эффекта система с помощью гидравлических клапанов и затворов (на чертеже не показаны) переключается на перекачивание воды в напорный фильтр 6 для удаления осадка (преимущественно железосодержащего). Для контроля давления воды в напорном фильтре 6 используется второй манометр. Фильтр 6 работает в автоматическом режиме, длительность фильтроцикла и регенерации задаются на основании контролируемых показателей. Очищенная вода направляется в накопитель чистой воды 7, из которого поступает к потребителю.

По мере загрязнения напорного фильтра 6 осуществляют его промывку. Вода для промывки поступает из накопителя чистой воды 7 с помощью насоса и обратного клапана (не показаны). Грязная после промывки вода сливается через гидроклапан.

В случае, если очищенная вода расходуется медленно или при длительном ее хранении в накопителе чистой воды 7 во избежание размножения микробов в застойных зонах, снижающего санитарно-гигиеническое качество воды, в установке для очистки воды предусмотрена обработка воды в накопителе чистой воды 7 озоном. Для этого вода в накопителе 7 обогащается озоно-воздушной смесью с помощью кавитатора, расположенного внутри накопителя 7, эжектора 9, озонатора 8, циркулируя по трубопроводу циркуляционного контура в течение 5-10 мин. Циркуляция обеспечивается насосом 10. Возможно использование любого известного из уровня техники кавитатора, в том числе кавитатора по патенту на изобретение РФ 2228916, который обеспечивает высокую степень диспергирования воды и газов. Контакт воды с озоном обеспечивает уничтожение практически всех микроорганизмов, придающих воде привкусы, запахи, патогенные свойства. После завершения обработки озоно-воздушной смесью включается блок разложения остаточного озона 13 для удаления избытка озона, чтобы концентрация остаточного озона была не более 0,3 мг/л.

Аналогично установке по патенту 111127 при необходимости транспортировки станции вода из всех ее узлов удаляется через сливные вентили и сливается из насосов после разгерметизации фланцев, указанных в инструкции по эксплуатации. Перед транспортировкой проверяется надежность крепления оборудования, при необходимости подтягивается крепеж. Подъем и перемещение станции осуществляется при помощи разборных такелажных скоб диаметром 25 мм, каждая из которых выдерживает нагрузку 2 тонны.

Полезная модель промышленно применима. Устройство прошло успешные испытания в производственных условиях, которые показали высокую (92% и более) степень очистки воды от большого числа загрязнителей природного и техногенного происхождения. Достоинством заявляемой станции для очистки воды является мобильность и длительное сохранение высоких санитарно-гигиенических показателей качества очищенной воды при малом расходовании. Устройство прошло испытания и успешно эксплуатируется на скважинах в вахтовых поселках на севере Томской области, Ханты-Мансийского АО и в коттеджах Томского района.

1. Мобильная малогабаритная станция очистки воды, включающая установку для очистки воды, смонтированную в блок-боксе контейнерного типа, выполненном из листовой стали, и содержащую входной сетчатый фильтр, с которым соединена трубопроводом камера окисления, при этом внутри камеры окисления установлены измеритель уровня воды, взаимодействующий с устройством включения/отключения подачи исходной воды при достижении ею соответственно нижнего или верхнего заданных уровней, и кавитатор, расположенный выше верхнего заданного уровня воды; содержащую эжектор и насос, соединенные трубопроводами с кавитатором в циркуляционный контур; содержащую напорный фильтр, камеру коагуляции, соединенную через второй насос и обратный клапан с напорным фильтром, накопитель чистой воды с измерителем уровня воды, соединенный через третий насос и второй обратный клапан с напорным фильтром, два манометра, один из которых служит для контроля давления в системе подачи исходной воды, а другой - для контроля давления воды в напорном фильтре; помимо этого, пол блок-бокса выполнен с отверстиями для слива воды из всех емкостей и слива грязной промывной воды, емкости снабжены соответствующими вентилями для обеспечения слива, а напорный фильтр - гидроклапаном, кроме этого, снаружи блок-бокса станция очистки воды снабжена водоразборным краном, соединенным трубопроводом через третий обратный клапан и четвертый насос с накопителем чистой воды, отличающаяся тем, что установка для очистки воды дополнительно содержит вторую камеру коагуляции, соединенную с камерой окисления и с первой камерой коагуляции, и устройство для дезинфекции очищенной воды, в состав которого входят озонатор, соединенный с блоком питания и фильтром для очистки воздуха, кавитатор, расположенный внутри накопителя чистой воды выше верхнего заданного уровня, второй эжектор и пятый насос, соединенные с кавитатором в циркуляционный контур, кроме этого, установка для очистки воды дополнительно содержит блок разложения остаточного озона, который присоединен к накопителю чистой воды.

2. Мобильная малогабаритная станция очистки воды по п.1, отличающаяся тем, что камера окисления и камеры коагуляции имеют поперечное сечение в виде эллипса.

3. Мобильная малогабаритная станция очистки воды по п.1, отличающаяся тем, что камера окисления снабжена поплавковым клапаном и переливной магистралью, расположенной выше уровня удержания воды поплавковым клапаном.

4. Мобильная малогабаритная станция очистки воды по п.1, отличающаяся тем, что для повышения ее компактности насосы закреплены на соответствующих их расположению емкостях.

5. Мобильная малогабаритная станция очистки воды по п.1, отличающаяся тем, что пол и стены блок-бокса утеплены, например, с помощью минеральной плиты, закрытой оцинкованным листом.

6. Мобильная малогабаритная станция очистки воды по п.1, отличающаяся тем, что двери блок-бокса выполнены двухстворчатыми.

7. Мобильная малогабаритная станция очистки воды по п.1, отличающаяся тем, что крыша блок-бокса снабжена монтажными петлями для обеспечения подъема и спуска блок-бокса при транспортировке.

8. Мобильная малогабаритная станция очистки воды по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит микроконтроллер для автоматического управления работой установки для очистки воды.