Автомат для получения очищенной питьевой воды

Полезная модель относится к автоматам для получения очищенной питьевой воды. Вода для таких автоматов берется из сети городского водопровода, бюветов и других источников и может применяться для продажи питьевой воды и на других объектах коллективного пользования питьевой водой. Система имеет насос высокого давления, модуль обратноосмотической очистки воды для получения пермеата и концентрата, модуль угольной фильтрации пермеата, модуль pH-коррекции, модуль дозирования антискаланта и модуль доминерализации пермеата.

Полезная модель касается систем очистки воды, которая потребляется из сети городского водопровода, бюветов и других источников питьевой воды, в частности, касается автоматов для получения очищенной питьевой воды, соответствующей требованиям физиологической полноценности по минеральному составу, и может быть применена на различных объектах децентрализованного водоснабжения и коллективного пользования питьевой водой.

Хорошо известно, что качество питьевой воды, которая подготовлена с поверхностных вод рек, водоемов или подземных вод на станциях центрального водоснабжения не в полной мере отвечает требованиям санитарно-гигиенических нормативов [1] и поэтому требует дополнительной очистки в местах непосредственного потребления воды населением, например, в автоматах для получения очищенной питьевой воды.

Известна система, которая обеспечивает доочистку питьевой воды и которая имеет входные и выходные штуцера, один или более последовательно установленные фильтрующие модули, входной штуцер, соединенный с редукционным клапаном (RU, 2413569). На входе установлен счетно-запорный блок с устройством индикации количества очищенной воды, который по окончании очистки определенного количества воды перекрывает ее движение.

Недостатком этой системы является то, что она не обеспечивает полную очистку воды и ее обеззараживания от вредных микроорганизмов.

Известна установка с системой очистки воды, которая состоит из средства для подачи исходной воды, редуктора давления, последовательно соединенных проточных мембранных фильтров со штуцерами для отвода очищенной и недоочищенных воды, установленными между мембранными фильтрами патрона с сорбентом-поглотителем, при этом, первый по ходу движения воды фильтр имеет фильтрующий элемент с размером пор более 1 мкм, а второй фильтр имеет фильтрующий элемент с размером пор менее 1 мкм и его штуцер для отвода очищенной воды присоединен к крану потребления очищенной воды (RU, 2196632).

Недостатком такой установки является то, что в ней не предусмотрено осуществление повторной очистки воды и ее обеззараживания от микроорганизмов и невозможно проводить точную дозировку отпуска очищенной воды, то есть использование ее в автоматах продажи питьевой воды.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели, которая заявляется, является автомат для получения очищенной питьевой воды, состоящий из средства для подачи воды, редуктора давления со встроенным фильтром, который соединен с последовательно установленными проточными фильтрами, «структура-тором» воды, минерализатором, устройством ультрафиолетового обеззараживания воды. Кроме того, такой автомат оснащен электронным блоком управления, приемником оплаты и дисплеем, обеспечивающими розлив и продажу очищенной воды. (UA, 63220).

Недостатком этой известной полезной модели является то, что она очищает воду только от механических примесей, размер которых превышает 0,45 мкм, в то время как в водопроводной, артезианской и других природных источниках воды подавляющее большинство примесей, в том числе вредных для здоровья человека, содержатся в растворенном состоянии и нуждаются в доочистке [2].

Другим недостатком является то, что в этой системе предусмотрено использование собственного давления источника водоснабжения, что ограничивает промышленную применимость этой известной полезной модели, поскольку от давления зависит удельный расход и качество очищаемой воды.

Недостатком известной полезной модели является также конструкция минерализатора, который она содержит. Минерализатор представляет собой сосуд со специально подобранными минералами, которые постепенно растворяются в воде. Такая конструкция минерализатора не способна обеспечить постоянный ионный состав обрабатываемой воды, поскольку растворимость минералов, которые в ней применяются, зависит от типа минерала, pH и окислительно-восстановительного потенциала обрабатываемой воды, и ряда других факторов.

К недостаткам известной полезной модели, при определенных условиях, можно отнести также наличие в ее конструкции «структуратора» воды, который содержит постоянные магниты, что позволяет их действием убрать всю негативную информацию, которая накоплена в воде. Согласно последним научным исследованиям [3], факт накопления водой любой информации является недоказанным, метрологические средства и устройства измерения указанных явлений на сегодня отсутствуют, а некоторые технические средства, представленные в продаже под названием «структураторы» способны нанести вред здоровью человека через выделение в воду различных токсических примесей. В этой полезной модели потребителю не предоставляется возможность выбора приобретения «структурированной» воды или воды, не подвергавшейся такому воздействию.

В основу полезной модели поставлена задача такого усовершенствования автомата для получения очищенной питьевой воды, которое позволило бы получить на выходе из автомата питьевую воду с высокой степенью очистки водопроводной, артезианской или иной природной воды, в том числе из источников водоснабжения низкого давления, от растворенных примесей, и с постоянным минеральным составом, отвечающим современным требованиям физиологической полноценности [4].

Поставленная задача решается тем, что в состав системы очистки в заявленном автомате введено обратноосмотической мембранный модуль, модуль дозирования антискаланту и насос высокого давления, модуль угольной фильтрации пермеата и модуль pH-коррекции.

В преобладающих воплощениях заявленного автомата в его состав можно вводить такие дополнительные элементы, как модуль доминерализации пермеата или гидроаккумулятор пермеата, который предназначен для аккумулирования пермеата, вышедшего из модуля обратноосмотической очистки воды, и обеспечить подачу этого пермеата к модулю угольной фильтрации пермеата. Кроме того, в заявленный автомат дополнительно возможно ввести модуль дозированного розлива полученной очищенной воды в тару потребителя, обеспечивающий дозированное поступление очищенной питьевой воды на выходе заявляемого автомата в тару потребителя.

И наконец, для возможности продажи очищенной питьевой воды в состав предложенного автомата можно ввести электронный блок управления дозировкой и приемом оплаты согласно установленных тарифов.

Далее сущность полезной модели объясняется подробным описанием со ссылкой на чертежи, где на фигуре 1 представлена общая схема автомата согласно полезной модели.

Как показано на фиг. 1, автомат, который заявляется, состоит из последовательно установленных: модуля (1) угольной фильтрации входящей воды, насоса (2) высокого давления, модуля (3) обратноосмотической мембранной очистки воды, модуля (4) угольной фильтрации пермеата, модуля (5) коррекции pH, модуля (6) ультрафиолетового обеззараживания воды и модуля (7) дозированного розлива воды в тару потребителя, соединенных соответствующими трубопроводами 8, 9, 10, 11, 12, 13.

Автомат также включает модуль (14) дозирования антискаланта (вещество, которое препятствует осаждению слаборастворимых соединений на поверхности мембраны), осуществляющего дозирование в поток трубопровода (8) между модулем (1) угольной фильтрации входящей воды и насосом (2) высокого давления. Кроме того, этот автомат имеет гидроаккумулятор (15) пермеата, который аккумулирует пермеат, вышедший из модуля (3) обратноосмотической мембранной очистки воды, и подает его в поток (10) к фильтру (4) для пермеата, а также модуль (16) доминерализации пермеата, который подает минерализованную в нем воду в поток трубопровода (13) между модулем (6) ультрафиолетового обеззараживания и модулем (7) дозированного розлива питьевой воды в тару потребителя.

Вода, задержанная мембраной модуля (3) обратноосмотической очистки воды и содержащая растворимые примеси (далее - концентрат), сбрасывается в канализацию по трубопроводу, от которого отходит трубопровод (11), соединенный с трубопроводом (8) между модулем (1) угольной фильтрации входящей воды и насосом (2) высокого давления.

Модуль (1) угольной фильтрации входной воды состоит из угольных фильтров типа «карбон-блок» или других.

Модуль (3) обратноосмотической очистки воды может быть различных конструкций, но предпочтительно использовать модуль, состоящий из мембранодержателя и мембранного элемента типоразмера «4040» или другого. Применение мембранного элемента типа Filmtec XLE в качестве мембранного элемента мембранного модуля обеспечивает удаление из очищаемой воды 99% растворенных примесей, при рабочем давлении 0,69 МПа и температуре воды 25°C [5].

Насос (2) высокого давления обеспечивает рабочее давление от 0,5 до 1,5 МПа, необходимый для очистки воды методом обратного осмоса, имеет номинальную мощность примерно 0,75 кВт или другую, и подсоединяется к сети электропитания с напряжением 220 В.

Модуль (7) дозированного розлива полученной очищенной воды в тару потребителя имеет известную конструкцию.

Модуль (16) доминерализации пермеата обратного осмоса, который обеспечивает состав очищенной воды, соответствующей требованиям физиологической полноценности питьевой воды по минеральными компонентами, может состоять из насоса-дозатора реминерализирующего раствора, соединенного с емкостью (не показано), содержащей этот раствор.

Реминерализирующий раствор, соотношение компонентов которого подобрано в соответствии с требованиями физиологической полноценности питьевой воды по минеральному составу, дозировано подается в поток пермеата обратного осмоса в трубопроводе (13), за счет чего этот пермеат обогащается необходимыми минеральными компонентами.

Кроме того, автомат может использоваться для продажи питьевой воды и в составе такого автомата может входить модуль управления, дозирования и приема соответствующей оплаты (не показан). Кроме того, заявленный автомат может включать электронный контроллер, осуществляющий контроль и управление системой, контрольно-измерительные приборы и аппаратуру (ротаметры, манометры, реле давления, преобразователи сигналов), щит управления, монето- и купюроприемники. Выборочно этот модуль может иметь устройство считывания информационных карт и других носителей информации, устройства хранения и обработки информации, устройства приема и передачи информации по стандартам GSM, CDMA или другими, датчики спутниковой системы навигации, приборы приема голосовых команд, сенсорную панель управления, охранную и противопожарную сигнализацию.

Заявленный автомат работает следующим образом. Входная вода подается в модуль (1) угольной фильтрации входной воды, где очищается от механических примесей, высокомолекулярных органических веществ и остаточного хлора. Перед подачей воды в модуль (3) обратноосмотической очистки воды средствами модуля (14) дозирования антискаланта в воду (трубопровод (8)) дозируется антискалант для предупреждения образования отложений на поверхности мембраны в модуле (3) обратноосмотической очистки воды. После чего вода подается на насос (2) высокого давления, где приобретает давления, необходимое для очистки методом обратного осмоса. В модуле (3) обратноосмотической очистки воды происходит разделение воды на два потока - поток очищенной воды (далее пермеат), поступающей в трубопровод (10) и поток воды, содержащей растворенные примеси, которые были задержаны мембраной (далее концентрат), поступающий в трубопровод канализации. Часть концентрата, направляется по трубопроводу (11) на вход модуля (3) обратноосмотической очистки воды через насос (2) высокого давления, т.е. рециркулируется, а часть сбрасывается в канализацию. Рециркулирование концентрата организуется с целью уменьшения объема сточных вод в канализацию и повышение гидравлического коэффициента полезного действия модуля (3) обратноосмотической очистки воды. Расход пермеата, созданного в модуле (3) обратноосмотической очистки воды зависит от давления, обеспеченного насосом (2) высокого давления в модуле (3). Расход пермеата с мембраны модуля (3) достаточно низкий и под низким давлением. Поэтому пермеат в предпочтительном воплощении заявленной полезной модели собирают в гидроаккумуляторе (15) и подают по трубопроводу 10 для улучшения органолептических свойств в модуль (4) угольной фильтрации пермеата, и далее в модуль (5) pH-коррекции, где происходит повышение щелочности воды. Далее по трубопроводу (12) обработанный пермеат подается в модуль (6) ультрафиолетового обеззараживания, где вода под действием ультрафиолетового излучения обеззараживается. После этого пермеат подается по трубопроводу (13) в модуль (7) дозированного розлива полученной очищенной питьевой воды в тару потребителя, прежде проходя доминерализацию в модуле (16) доминерализации пермеата, который дозировано подает в трубопровод (13) между модулем (6) ультрафиолетового обеззараживания и модулем (7) реминерализирующий раствор.

Таким образом, вода проходит очистку до уровня действующих санитарно-гигиенических нормативов и обогащается минеральными компонентами до уровня требований физиологической полноценности питьевой воды [4].

Литература

1. Нацiональна доповiдь про якiсть питноï води та стан питного водопостачання в Украïнi у 2010 роцi. Мiнiстерство регiонального розвитку, будiвництва та житлово-комунального господарства Украïни. Киïв - 2011.

2. World Health Organization, Guidelines for Drinking-water Quality. Vol.1, Recommendations. - 3rd ed. ISBN 9241546964.

3. Daniel R. Barnett. Clustered Water. The Newsletter of The North Texas Skeptics, Volume 15, Number 1.

4. ДСанПiН 2.2.4-171-10 "Гiгiнiчнi вимоги до води питноï, призначеноï для споживання людиною".

5. Dow Filmtec Membranes. Product information for Filmtec XLE elements. www.dowwaterandprocess.com

1. Автомат для получения очищенной питьевой воды, содержащий:

- модуль угольной фильтрации входящей воды,

- модуль ультрафиолетового обеззараживания, а также

- трубопроводы и запорную аппаратуру, соединяющие соответствующие модули,

отличающийся тем, что имеет последовательно установленные за модулем угольной фильтрации входящей воды:

- насос высокого давления,

- модуль обратноосмотической очистки воды для получения пермеата,

- модуль угольной фильтрации пермеата и

- модуль рН-коррекции, а также

- модуль дозирования антискаланта, предназначенный для направленного дозирования антискаланта в поток в трубопроводе между модулем угольной фильтрации входящей воды и насосом высокого давления,

- модуль доминерализации пермеата, предназначенный для подачи реминерализирующего раствора в трубопровод, выходящий из модуля ультрафиолетового обеззараживания и служащий отводом полученной очищенной воды.

2. Автомат по п.1, отличающийся тем, что имеет дополнительный трубопровод, по которому часть исходного концентрата с модуля обратноосмотической очистки воды направляется на вход насоса высокого давления.

3. Автомат по п.1, отличающийся тем, что модуль доминерализации пермеата имеет насос-дозатор, соединенный с емкостью, заполненной реминерализирующим раствором.

4. Автомат по любому одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно имеет гидроаккумулятор пермеата, предназначенный для аккумулирования пермеата, вышедшего из модуля обратноосмотической очистки воды, и подачу этого пермеата к модулю угольной фильтрации пермеата.

5. Автомат по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно содержит модуль дозированного розлива полученной очищенной воды в тару потребителя, подключенный к выходящему трубопроводу модуля ультрафиолетового обеззараживания.

6. Автомат по п.5, отличающийся тем, что модуль дозированного розлива полученной очищенной воды в тару потребителя включает электронный блок управления дозировкой и приемом оплаты при осуществлении продажи питьевой воды.