Установка для очистки воды
Полезная модель относится к оборудованию для обработки воды и может быть использована в системах водоочистных сооружений населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий для комплексной очистки сточных вод промышленных предприятий и питьевой воды от взвешенных веществ, химических и радиоактивных веществ, а также болезнетворных микроорганизмов. Установка для очистки воды содержит имеющий возможность соединения входом с линией подвода воды фильтр механической очистки, выход которого связан с модулем электрохимической обработки воды, содержащим один или несколько параллельно соединенных аппаратов электрохимической обработки, выход модуля электрохимической обработки связан с модулем седиментации, содержащим несколько последовательно соединенных емкостей, а также модуль окончательной очистки воды, включающий фильтры. Установка оснащена дополнительным фильтрующим устройством, включенным последовательно между модулем седиментации и модулем окончательной очистки воды, причем в линии связи выхода первой и входа второй емкости модуля седиментации установлены последовательно эжектор и диспергатор. 1 з.п. ф-лы, 2 илл, 2 табл.
Полезная модель относится к оборудованию для обработки воды и может быть использована в системах водоочистных сооружений населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий для комплексной очистки сточных вод промышленных предприятий и питьевой воды от взвешенных веществ, химических и радиоактивных веществ, а также болезнетворных микроорганизмов.
Известна установка для электрохимической очистки и обеззараживания воды, содержащая последовательно связанные между собой фильтр грубой очистки, линию подвода обрабатываемой воды, устройство поддержания давления воды в системе, включающее в себя последовательно соединенные между собой насос, гидроаккумулятор и датчик давления. Установка также содержит реактор, устройство дегазации, фильтр-отстойник, датчик расхода воды, устройство управления, соединенное выходом с насосом. В установку входят также накопитель отходов, связанный с выходом фильтра-отстойника, источник питания, соединенный со вторым входом устройства управления, третий вход которого подключен ко второму выходу датчика давления, второй выход устройства управления связан с входом реактора, а третий его выход подключен ко второму входу фильтра-отстойника, при этом выход датчика расхода соединен с входом аварийного фильтра, установленного на входе в емкость для обработанной воды.
При работе установки насос через фильтр грубой очистки, линию подвода воды и через устройство поддержания давления воды в системе воды начинает подавать на реактор воду для очистки. В реакторе при подаче напряжения с источника питания происходит электрохимическая реакция растворения электродов и выделение газа, который отводится из реактора через устройство дегазации. При этом, во время электрохимической реакции за счет выполнения электродов алюмо- или железосодержащими, неорганические примеси коагулируют с частицами Al или Fe и выпадают в виде хлопьев. За счет наличия угольных электродов органические примеси флотируются выделившимися при реакции пузырьками газа и из реактора вода с примесями в ней в виде хлопьев и пузырьков поступает на фильтр-отстойник, причем подача воды в него производится снизу через врезку в трубы змеевика с наименьшим диаметром, где происходит осаждение частиц примесей на «реснитчатые» фторопластовые вкладыши в днищах труб. По мере прохождения воды из труб нижних змеевиков в трубы верхних змеевиков, имеющие больший диаметр, скорость воды снижается и оставшиеся в ней частицы успевают опуститься на длинноворсовые («реснитчатые») вкладыши. При прохождении через фильтр-отстойник объема воды порядка 1000 л с датчика расхода поступает сигнал на двухуровневый пороговый счетчик устройства управления и с одного из его выходов через электромагнитный клапан на фильтр поступает сигнал, по которому происходит сброс накопившихся в изгибах труб змеевика отходов проталкиванием их через уплотнительные кольца с помощью штока в накопитель отходов. В процессе работы установки с помощью насоса, гидроаккумулятора и датчика давления поддерживается рабочее давление в магистрали, а с помощью датчика расхода учитывается объем воды, прошедшей через электроды реактора.
(см. патент РФ на полезную модель 
54034, кл. C02F 1/46, 2006 г.).
В результате анализа выполнения известной установки необходимо отметить, что в фильтре-отстойнике на «реснитчатых» фторопластовых вкладышах неизбежно накопление мелкодисперсного осадка, что снижает эффективность фильтрования, а примененный в установке метод механической очистки фильтра-отстойника приводит к взмучиванию потока и «проскоку» осаждаемых из воды примесей через фильтр, что снижает качество очищенной воды.
Известно устройство для очистки воды, содержащее последовательно соединенные между собой механический фильтр, вход которого связан с линией подачи подлежащей очистке воды, а выход - с входом модуля электрохимической обработки воды, содержащем, как минимум, один аппарат электрохимической обработки, электроды которого подключены к источнику электрического тока, а выходы аппарата электрохимической обработки соединены с модулем седиментации, который через вентиль, ротаметр и, по меньшей мере, одно фильтрующее устройство, подключен к содержащему, по меньшей мере, одну ионообменную колонну и один сорбционный фильтр, модулю окончательной очистки воды, выход которого соединен с дополнительным сорбционным фильтром, при этом модуль седиментации содержит две установленные параллельно колонны седиментации и, по меньшей мере, одну емкость для седиментации, которая содержит, по меньшей мере, один эластичный фильтр, во внутреннюю полость которого введены выходы колонн седиментации, а каждый из выходов аппарата электрохимической обработки соединен с входом соответствующей колонны седиментации или непосредственно с входом в, по меньшей мере, один эластичный фильтр модуля седиментации, причем колонна седиментации образована цилиндрической оболочкой, в которой на перфорированной дренажной трубке концентрично с интервалом установлены конические тарелки, а ионообменная колонна модуля окончательной очистки воды состоит из, по меньшей мере, одной секции, заполненной, по меньшей мере, одним ионообменным материалом или ионообменным и сорбционным материалами.
(см. патент РФ 2219135, МПК С02F 1/46, 2003 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного технического решения необходимо отметить, что конструкция емкостей модуля седиментации весьма сложна и не обеспечивает достаточно эффективного удаления (седиментации) из очищаемой воды мелкодисперсных загрязнений, присутствующих в воде в виде взвеси. Для повышения эффективности удаления мелкодисперсных загрязнений из очищаемой воды необходимо либо понижать производительность очистки воды, либо вводить реагенты-коагулянты.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества очистки за счет более эффективного удаления из воды мелкодисперсных взвесей, включающих в том числе, гидроокиси металлов.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в установке для очистки воды, содержащей имеющий возможность соединения входом с линией подвода воды механический фильтр, выход которого связан с модулем электрохимической обработки воды, содержащим один или несколько параллельно соединенных аппаратов электрохимической обработки, выход модуля электрохимической обработки связан с модулем седиментации, содержащим несколько последовательно соединенных емкостей, а также модуль окончательной очистки воды, включающий фильтры, новым является то, что она оснащена дополнительным фильтрующим устройством, включенным последовательно между модулем седиментации и модулем окончательной очистки воды, причем в линии связи выхода первой и входа второй емкости модуля седиментации установлены последовательно эжектор и диспергатор, а фильтры модуля окончательной очистки воды выполнены насыпными и заполнены сорбционным и/или ионообменным материалом.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - схема установки для очистки воды;
- на фиг. 2 - аппарат для электрохимической обработки воды;
- в табл.1 - качественные показатели питьевой воды, полученные в процессе ее очистки;
- в табл.2 - качественные показатели сточной воды промышленных предприятий, полученные в процессе ее очистки.
Установка для очистки воды содержит соединенный с входным трубопроводом 1 через редуктор давления 2 фильтр 3 механической очистки. Фильтр 3 через датчик протока 4 соединен с входом модуля 5 электрохимической обработки воды, включающего один или несколько аппаратов электрохимической обработки воды, соединенных параллельно.
Датчик протока 4 предназначен для отключения источника электрического тока 6 при отсутствии движения воды и включения источника электрического тока 6 при движении воды.
Аппарат (каждый аппарат, если их несколько) для электрохимической обработки воды модуля 5 содержит источник 6 электрического тока и имеет два вводных канала 7 для подачи воды, связанных с электродной кассетой 8, включающей два электрода (анод 9 и катод 10), пространство между которыми разделено мембраной 11 (например, полипропиленовой). Электроды 9 и 10 связаны с источником электрического тока 6.
Выходы аппарата (аппаратов) модуля 5 для электрохимической обработки воды соединены с модулем 12 седиментации, состоящим из нескольких (на графических материалах показано три) соединенных последовательно контактных емкостей.
В первой и последней установленных по ходу технологического процесса контактных емкостях установлены датчики уровня жидкости, соответственно 13 и 14.
В линии соединения выхода первой емкости модуля 12 с входом второй емкости данного модуля последовательно включены насос 15, эжектор 16, диспергатор 17, выход которого соединен с входом второй контактной емкости.
На выходе последней контактной емкости модуля 12 установлен насос 18, соединенный с входом дополнительного фильтрующего устройства 19, представляющего собой насыпной фильтр баллонного типа. Выход фильтрующего устройства 19 соединен с входом модуля 20, представляющего собой реагентные фильтры баллонного типа, предназначенные для окончательной очистки воды.
Модуль 20 окончательной очистки воды содержит две фильтрующие колонны 21 и 22, заполненные сорбционным материалом, например, насыпным - углем БАУ МФ ГОСТ 6217-74, или угольным фильтром, содержащим активную угольную ткань, например, марки ТСА (ТУ 2162-105-04838763-00) и насыпным ионообменным материалом, например, ионитами: катионитами и анионитами, например, соответственно марок КУ 5 и АВ 17.
Фильтрующие колонны 21 и 22 могут быть соединены как параллельно, так и последовательно.
Агрегаты и модулей установки соединены трубопроводами, снабженными вентилями, клапанами, дросселями и другой запорно-регулирующей аппаратурой, которая на схеме не показана.
Установка для очистки воды может работать в автоматическом режиме или управляться оператором с пульта управления (не показан).
Конструкция модулей и/или входящих в их состав агрегатов, не раскрытая в данной заявке, является известной и не составляет предмета патентной охраны.
Установка для очистки воды работает следующим образом.
Исходная вода из трубопровода 1, через редуктор 2 давления поступает в фильтр 3 механической очистки под заданным давлением, где очищается от твердых включений. Пройдя фильтр 3 механической очистки, вода через датчик протока 4, отключающий источник электрического тока 6 при отсутствии движения воды и включающий источник электрического тока 6 при движении воды, поступает в модуль 5 электрохимической обработки, где осуществляется ее электрохимическая обработка, обеспечивающая обеззараживание воды от болезнетворных микроорганизмов, а также окисление катионов металлов, содержащихся в воде до их гидроокисей, частично выпадающих в осадок, а, частично, остающихся в воде в виде взвеси. Обеззараживание воды происходит за счет воздействия на микроорганизмы активного хлора, образовавшегося из хлоридов металлов, присутствовавших в воде.
В конце цикла электрохимической обработки образуются два независимых, не связанных между собой потока воды с различными показателями кислотности и щелочности (при наличии разделительной мембраны 11 в аппарате для электрохимической обработки воды) или один смешанный поток воды, который (которые) направляются на седиментацию в контактные емкости модуля 12 седиментации.
В контактных емкостях модуля 12 происходит частичное отделение взвеси гидроокисей металлов и других неорганических и органических соединений, содержавшихся в воде после электрохимической обработки.
Из первой из установленных по ходу технологического процесса контактных емкостей модуля 12 вода, содержащая гидроокиси металлов и других неорганических и органических соединений, насосом 15 пропускается через эжектор 16, в котором за счет разряжения, создаваемого водным потоком, происходит подсос воздуха из атмосферы, в результате чего осуществляется насыщение исходной воды кислородом воздуха, выделение CO2, повышение рН воды, что создает благоприятные условия для процесса окисления гидроокисей металлов и других неорганических и органических соединений.
С выхода эжектора водно-воздушная смесь поступает на диспергатор 17, в котором происходит дробление крупных пузырьков воздуха на большое количество мелких, что позволяет увеличить поверхность контакта кислорода воздуха с растворенными в воде гидроокисями металлов и других неорганических и органических соединений, а, следовательно, повысить эффективность процесса окисления.
Из диспергатора 17 вода, насыщенная кислородом воздуха, поступает во вторую и последовательно через нее в следующие контактные емкости (при их наличии) модуля 12, где происходит окончательное образование и укрупнение хлопьев гидроокисей металлов и других неорганических и органических соединений.
Из модуля 12 седиментации очищаемая вода насосом 18 подается в дополнительное фильтрующее устройство 19, работающее по принципу объемного фильтрования воды через слой зернистого материала, где из исходной воды удаляются гидроокиси металлов, образовавшихся в результате электрохимической обработки воды, а также другие взвешенные вещества крупных фракций (от 50 до 0,1 мкм).
Затем вода подается в модуль 20 окончательной очистки воды. Конструктивное исполнение модуля 20 (представляющее собой насыпной фильтр баллонного типа) позволяет обеспечить удаление из воды до норм предельно допустимых концентраций металлов, оставшихся в растворе, а также органических соединений с помощью сочетания различных сорбционных и ионообменных материалов.
Использование заявленной установки очистки воды обеспечивает ее надежную комплексную очистку в тех случаях, когда требуется очищать и обеззараживать как подземную, так и поверхностную воду, а также сточную воду промышленных предприятий, содержащую большой спектр загрязнений.
Качественные показатели очищенной на установке воды хозяйственно - питьевого назначения и сточной воды промышленных предприятий, представлены в таблице 1 и таблице 2.
| Таблица 1. | |||||||
| п/п | Наименование показателя | Единица измерения | Концентрация в воде | ||||
| Исходной | очищенной | ||||||
| Вода хозяйственно-питьевого назначения | |||||||
| 1. | Запах | баллы | 5 | 2 | |||
| 2. | Привкус | баллы | 5 | 2 | |||
| 3. | Цветность | градусы | 80 | 20 | |||
| 4. | Мутность (по каолину) | мг/л | 200 | 1,5 | |||
| 5. | Железо общее | мг/л | 30 | 0,3 | |||
| 6. | ГХЦГ (линдан) | мг/л | 1,0 | 0,002 | |||
| 7. | Общее микробное число | Число образующих колонии бактерий в 1 мл | 105 | Не более 50 | |||
| 8. | Общие коли-формные бактерии | Число бактерий в 100 мл | 106 | отсутствие | |||
| 9. | Коли-фаги | Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл | 10 6 | Отсутствие | |||
| Таблица 2. | |||||||
| Вода стоков промышленных предприятий | |||||||
| 1. | Запах | баллы | 5 | 2 | |||
| 2. | Цветность | градусы | 80 | 20 | |||
| 3. | Взвешенные вещества | мг/л | 200 | 1,5 | |||
| 4. | Нефтепродукты | мг/л | 5 | 0,1 | |||
| 5. | Железо общее | мг/л | 30 | 0,3 | |||
| 6. | Кадмий | мг/л | 10 | 0,001 | |||
| 7. | Медь | мг/л | 50 | 1,0 | |||
| 8. | Никель | мг/л | 10 | 0,1 | |||
| 9. | Свинец | мг/л | 3 | 0,03 | |||
| 10. | Цинк | мг/л | 20 | 5,0 | |||
| 11. | ГХЦГ (линдан) | мг/л | 1,0 | 0,002 | |||
1. Установка для очистки воды, содержащая имеющий возможность соединения входом с линией подвода воды фильтр механической очистки, выход которого связан с модулем электрохимической обработки воды, содержащим один или несколько параллельно соединенных аппаратов электрохимической обработки, выход модуля электрохимической обработки связан с модулем седиментации, содержащим несколько последовательно соединенных емкостей, а также модуль окончательной очистки воды, включающий фильтры, отличающаяся тем, что она оснащена дополнительным фильтрующим устройством, включенным последовательно между модулем седиментации и модулем окончательной очистки воды, причем в линии связи выхода первой и входа второй емкости модуля седиментации установлены последовательно эжектор и диспергатор.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры модуля окончательной очистки воды выполнены насыпными и заполнены сорбционным и/или ионообменным материалом.
