Станция обеззараживания воды

Авторы патента:


 

Станция обеззараживания воды, предназначенная для получения хлорирующего раствора и его подачи на обеззараживание воды, содержит емкость для приготовления раствора хлорида натрия и исходную емкость умягченной воды с датчиками уровня, мембранный электролизер с сепараторами анолита и католита, соединенный с сепаратором анолита, эжектор, связанный с источником водопроводной воды и сепаратором анолита, линию подачи хлорирующего раствора, полученного в эжекторе, на обеззараживание воды, линию вывода щелочи из сепаратора католита в бак-накопитель щелочи, при необходимости через дополнительный сепаратор. Станция содержит регулятор, который связан с датчиком содержания хлора в хлорированной воде и, при необходимости, с датчиком расхода воды, поступающей на обеззараживание. Этот регулятор формирует сигнал, управляющий электрической мощностью, потребляемой электролизером. При двухстадийном хлорировании воды каждая стадия может обеспечиваться хлорирующим раствором, получаемым в отдельной системе, содержащей электролизер, эжектор и регулятор. В случае распределения хлорирующего раствора, производимого одной системой, на две стадии хлорирования, регулятор связан с датчиками содержания хлора в хлорированной воде после обеих стадий, и, при необходимости, с датчиком расхода воды, поступающей на обеззараживание, формируя сигналы, управляющие подачей хлорирующего раствора на обе стадии хлорирования. Станция содержит также блок аварийного отключения подачи электроэнергии в электролизер, связанный с одним или несколькими датчиками: давления воды в линии ее подачи в эжектор, разрежения в линии подвода воздуха в сепаратор анолита, уровня в сепараторах анолита и католита, температуры в электролизере, расхода раствора хлорида натрия и умягченной воды, уровня в емкости для приготовления раствора хлорида натрия и в исходной емкости умягченной воды, плотности раствора хлорида натрия на выходе из емкости для приготовления раствора хлорида натрия, содержания хлора и водорода в баке-накопителе щелочи. Технический результат состоит в исключении опасности получения обработанной воды, содержащей недопустимо высокое количество патогенных микроорганизмов или чрезмерное количество хлора, ухудшающее санитарные и органолептические характеристики воды.

Полезная модель относится к устройствам для обеззараживания воды, предназначаемой для использования в бытовых, медицинских и иных целях, и может быть использована, в частности, на водопроводно-канализационных сооружениях.

Известна установка для обеззараживания воды, содержащая электролизер для получения хлора путем электролиза водного раствора хлорида натрия, средства для получения хлорной воды растворением в воде газообразного хлора, поступающего из электролизера, и средства для введения хлорной воды в воду, подлежащую обеззараживанию (RU 2090519 C1, C02F 1/76, C25B 1/26, 1997).

Наиболее близкой к предложенной является станция обеззараживания воды, содержащая блок (емкость) приготовления раствора хлорида натрия и исходную емкость умягченной воды с датчиками уровня, мембранный электролизер, соединенный с указанными емкостями и снабженный сепараторами анолита и католита, блок хлорирования воды, включающий эжектор, связанный с источником водопроводной воды и сепаратором анолита, линию подачи хлорирующего раствора из эжектора на обеззараживание воды и датчик содержания хлора в хлорированной воде, а также бак-накопитель щелочи, связанный с сепаратором католита (RU 113735 U1, C02F 1/467, 2012).

Задачей полезной модели является повышение безопасности процесса получения и использования хлорирующего агента, реализуемого с помощью станции обеззараживания.

Для решения поставленной задачи предложена станция обеззараживания воды, содержащая емкость для приготовления раствора хлорида натрия и исходную емкость умягченной воды с датчиками уровня, по крайней мере, один мембранный электролизер, соединенный с указанными емкостями и снабженный сепараторами анолита и католита, по крайней мере, один эжектор для получения хлорирующего агента, связанный с источником водопроводной воды и сепаратором анолита, линию подачи хлорирующего раствора из эжектора на обеззараживание воды и датчик содержания хлора в хлорированной воде, а также бак-накопитель щелочи, связанный с сепаратором католита, отличающаяся тем, что содержит дополнительно регулятор, связанный с датчиком содержания хлора в хлорированной воде и формирующий сигнал, управляющий электрической мощностью, потребляемой электролизером.

Техническим результатом полезной модели является исключение опасности получения обработанной воды, содержащей недопустимо высокое количество патогенных микроорганизмов или, напротив, чрезмерное количество хлора, ухудшающее санитарные и органолептические характеристики воды.

Обеззараживание воды с использованием предложенной полезной модели осуществляется таким образом, чтобы в хлорированной воде содержался остаточный хлор после того, как большая часть хлора, введенного в воду в составе хлорирующего агента, израсходовалась на уничтожение патогенных микроорганизмов. Регулирование подачи хлора в составе хлорирующего раствора по содержанию хлора в хлорированной воде позволяет обеспечить достижение указанного технического результата. В свою очередь, производительность электролизера по хлору пропорциональна потребляемой электролизером электрической мощности.

В связи с возможностью колебания расхода воды, поступающей на обеззараживание, станция может содержать датчик расхода воды, поступающей на обеззараживание, который так же, как датчик содержания хлора в хлорированной воде, связан с регулятором, формирующим сигнал, управляющий электрической мощностью, потребляемой электролизером, с учетом изменений обоих этих параметров.

Станция обеззараживания может содержать линии подачи хлорирующего раствора, предназначенные для первичного и вторичного хлорирования воды, датчики содержания хлора в воде после первичного и вторичного хлорирования и, по крайней мере, один регулятор, связанный с датчиком расхода воды, поступающей на обеззараживание, и, по крайней мере, с одним датчиком содержания хлора в хлорированной воде. В зависимости от меняющихся во времени конкретных условий это позволяет варьировать количества хлорирующего агента, подаваемые на стадии первичного и вторичного хлорирования, и с минимальными затратами хлорирующего агента обеспечить точное соответствие качества обеззараженной воды санитарным требованиям. При этом в том случае, когда каждая из линий подачи связана с отдельными электролизером и эжектором, каждый из датчиков содержания хлора связан с отдельным регулятором, который может быть также связан с датчиком расхода воды, поступающей на обеззараживание. Регулятор формирует сигнал, управляющий электрической мощностью соответствующего электролизера. В случае, когда обе линии подачи связаны с одними и теми же электролизером и эжектором, указанный выше регулятор связан с обоими датчиками содержания хлора в хлорированной воде и, при необходимости, с датчиком расхода воды, поступающей на обеззараживание, и формирует сигналы, управляющие подачей хлорирующего раствора и на стадию первичного, и на стадию вторичного хлорирования.

Для дополнительного обеспечения безопасности процесса станция обеззараживания воды может дополнительно содержать блок аварийного отключения подачи энергии в электролизер, связанный с одним или несколькими следующими датчиками: датчик давления воды в линии ее подачи в эжектор, датчик разрежения в линии подвода воздуха в сепаратор анолита, датчики уровня в сепараторах анолита и католита, датчик температуры в электролизере, датчики расхода раствора хлорида натрия и умягченной воды, датчики уровня умягченной воды в исходной емкости и раствора хлорида натрия в емкости для приготовления раствора хлорида натрия, датчик плотности раствора хлорида натрия на выходе из емкости для приготовления раствора хлорида натрия, датчики содержания хлора и водорода в баке-накопителе щелочи.

На линии вывода щелочи из сепаратора католита в бак-накопитель может быть размещен дополнительный сепаратор, что также увеличивает уровень безопасности процесса, осуществляемого станцией обеззараживания воды.

Сущность полезной модели иллюстрируется прилагаемой фигурой, на которой изображена принципиальная схема станции обеззараживания воды, являющейся одним из конкретных воплощений предложенной полезной модели, в ее более сложном варианте, когда первичное и вторичное хлорирование воды осуществляется с использованием одного электролизера и одного эжектора.

В соответствии с фигурой, станция обеззараживания воды включает станцию получения умягченной воды 1, емкость для приготовления раствора хлорида натрия 2 и исходную емкость умягченной воды 3 с датчиками уровня 4 и 5, мембранный электролизер 6 с сепараторами анолита 7 и католита 8 и датчиком температуры 9, установленным на линии возврата католита из сепаратора 8 в электролизер 6, эжектор 10, связанный с источником водопроводной воды 11 и, через обратный клапан, с сепаратором анолита 7, линии 12 и 13 с клапанами 14 и 15 для подачи хлорирующего раствора в блоки первичного и вторичного хлорирования воды 16 и 17, датчики содержания хлора в хлорированной воде 18 и 19, бак-накопитель щелочи 20, связанный с сепаратором католита 8 через дополнительный сепаратор 21, блок 22 электрического питания электролизера 6, регулятор 23, связанный с датчиками 18 и 19 содержания хлора в хлорированной воде и датчиком 24 расхода на линии 25 подачи воды, поступающей на обеззараживание, блок 26 аварийного отключения подачи электроэнергии в электролизер 6, связанный с блоком 22 электрического питания электролизера 6, а также датчиком 27 давления воды в линии 11 ее подачи в эжектор 10, датчиком 28 разрежения в линии подвода в сепаратор анолита 7 воздуха, поступающего из окружающей среды по линии 29 через вакуум-прерыватель 30, датчиками 31 и 32 уровня в сепараторах анолита и католита, датчиком 9 температуры в электролизере 6, датчиками 33 и 34 расхода умягченной воды и раствора хлорида натрия, датчиками 4 и 5 уровня в емкости для приготовления раствора хлорида натрия 2 и исходной емкости умягченной воды 3, датчиком 35 плотности раствора хлорида натрия в линии его подачи в электролизер 6, датчиками 36 и 37 содержания хлора и водорода в баке-накопителе щелочи 20. Станция также включает линию 38 отвода щелочи из бака-накопителя 20 и линию 39 отвода обеззараженной воды. Станция может также содержать датчики содержания хлора и водорода в воздухе производственных помещений, которые могут быть связаны с блоком 26 аварийного отключения подачи электроэнергии в электролизер 6 (на фигуре не показаны).

Станция обеззараживания воды, принципиальная схема которой изображена на фигуре, работает следующим образом. Поток воды, подлежащей обеззараживанию, поступает по линии 25 последовательно в блок первичного хлорирования 16 и блок вторичного хлорирования 17, где он подвергается обработке хлорирующим раствором, и поток очищенной воды удаляется по линии 39 в соответствии с назначением. Хлорирующий раствор поступает в блоки 16 и 17 из эжектора 10 через клапаны 14 и 15 по линиям 12 и 13. Хлорирующий раствор представляет собой водный раствор хлора и продуктов его взаимодействия с водой.

Получение хлорирующего раствора осуществляется следующим образом. Умягченная вода со станции 1 поступает в исходную емкость умягченной воды 3 и в емкость для приготовления раствора хлорида натрия 2, куда также подают порошкообразный хлорид натрия в таком количестве, чтобы в ней постоянно содержался слой нерастворенного хлорида натрия. Насыщенный раствор хлорида натрия из емкости 2 и умягченную воду из емкости 3 дозирующими насосами (на фигуре не показаны) подают соответственно в анодное и катодное пространство мембранного электролизера 6. В электролизере 6 происходит электролиз раствора хлорида натрия, в результате которого на аноде выделяется хлор, а на катоде - водород, и в катодном пространстве скапливается щелочь. Электроэнергию подводят к электролизеру от блока питания 22, который управляется регулятором 23, получающим сигналы от датчика 18 содержания хлора в хлорированной воде после блока первичного хлорирования 16, датчика 19 содержания хлора в хлорированной воде после блока вторичного хлорирования 17 и датчика 24 расхода воды, поступающей на обеззараживание. Настройки регулятора 23 выбираются в зависимости от степени загрязнения поступающей воды и ее последующего назначения. Хлор удаляется из анодного пространства электролизера 6 в сепаратор 7, где в основном освобождается от жидкой фазы (анолита), которая возвращается в электролизер 6. Из сепаратора 7 хлор с незначительной примесью анолита отсасывается эжектором 10, в котором рабочим потоком является водопроводная вода, подаваемая из источника 11. Благодаря работе эжектора 10 в сепараторе 7 создается разрежение, степень которого компенсируется воздухом, подсасываемым из атмосферы через вакуум-прерыватель 30. В эжекторе 10 происходит смешение хлора с водой и образование хлорирующего раствора, который, как указано выше, направляется в блоки первичного и вторичного хлорирования 16 и 17.

Из катодного пространства электролизера 6 водород и жидкая фаза (католит) удаляются в сепаратор 8, где водород отделяется от католита и отводится за пределы установки. Католит из сепаратора 8 поступает в дополнительный сепаратор 21 для более полного удаления водорода и предотвращения его проскока в бак-накопитель щелочи 20, а оттуда в указанный бак-накопитель 20 и далее отводится по линии 38, на которой может быть установлен датчик концентрации раствора, связанный с регулятором производительности насоса-дозатора умягченной воды, для вывода к потребителю или для использования в других процессах очистки воды.

Блок 26, связанный с блоком питания 22, обеспечивает аварийное отключение подачи электроэнергии в электролизер 6 при получении сигнала о том, что какой-либо параметр достиг критического значения:

- упало давление воды в линии 11 ее подачи в эжектор 10 (датчик 27) и/или разрежение в линии подвода воздуха в сепаратор анолита 7 (датчик 28), что может привести к выбросу хлора в рабочую зону,

- снизился или увеличился уровень в сепараторе анолита 7 или католита 8 (датчики 31 и 32), и/или недопустимо увеличилась температура в электролизере (датчик 9), либо упал расход умягченной воды или раствора хлорида натрия (датчики 33 и 34), что может привести к разрушению мембраны электролизера,

- обнаружен хлор в баке-накопителе щелочи 20 (датчик 36), что свидетельствует о появлении дефекта в мембране электролизера,

- увеличилась концентрация водорода в баке-накопителе щелочи 20 (датчик 37), что свидетельствует о недостаточном его отводе и может привести к аварии,

- упал уровень в емкости для приготовления раствора хлорида натрия 2 или в исходной емкости умягченной воды 3 (датчики 4 и 5), что может привести к аварийному выходу из строя мембраны электролизера,

- недопустимо снизилась плотность и, соответственно, концентрация раствора хлорида натрия вследствие израсходования твердого хлорида натрия в емкости 2 (датчик 35), что также может привести к аварийному выходу из строя мембраны электролизера.

В зависимости от конкретных параметров поступающей на обеззараживание воды, требований к качеству выходящей воды и конкретных конструкций и параметров оборудования, к блоку 26 могут быть подключены не все указанные датчики.

1. Станция обеззараживания воды, содержащая емкость для приготовления раствора хлорида натрия и исходную емкость умягченной воды с датчиками уровня, по крайней мере, один мембранный электролизер, соединенный с указанными емкостями и снабженный сепараторами анолита и католита, по крайней мере, один эжектор, связанный с источником водопроводной воды и сепаратором анолита, линию подачи хлорирующего раствора из эжектора на обеззараживание воды и датчик содержания хлора в хлорированной воде, а также бак-накопитель щелочи, связанный с сепаратором католита, отличающаяся тем, что содержит дополнительно регулятор, связанный с датчиком содержания хлора в хлорированной воде и формирующий сигнал, управляющий электрической мощностью, потребляемой электролизером.

2. Станция обеззараживания воды по п. 1, отличающаяся тем, что содержит дополнительно датчик расхода воды, поступающей на обеззараживание, связанный с регулятором, формирующим сигнал, управляющий электрической мощностью, потребляемой электролизером.

3. Станция обеззараживания воды по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит линии подачи хлорирующего раствора для первичного и вторичного хлорирования воды, датчики содержания хлора в воде после первичного и вторичного хлорирования, связанные, по крайней мере, с одним регулятором, формирующим сигнал, управляющий электрической мощностью, потребляемой электролизером.

4. Станция обеззараживания воды по п. 1, отличающаяся тем, что содержит дополнительно блок аварийного отключения подачи электроэнергии в электролизер, связанный с датчиком давления воды в линии ее подачи в эжектор, и/или датчиком разрежения в линии подвода воздуха в сепаратор анолита, и/или датчиками уровня в сепараторах анолита и католита, и/или датчиком температуры в электролизере, и/или датчиками расхода раствора хлорида натрия и умягченной воды, и/или датчиками уровня в емкости для приготовления раствора хлорида натрия и/или в исходной емкости умягченной воды, и/или датчиком плотности раствора хлорида натрия на выходе из емкости для приготовления раствора хлорида натрия, и/или датчиками содержания хлора и водорода в баке-накопителе щелочи.

5. Станция обеззараживания воды по п. 1, отличающаяся тем, что содержит дополнительный сепаратор на линии вывода щелочи из сепаратора католита в бак-накопитель.



 

Похожие патенты:
Наверх