АППАРАТ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ В ПРОЦЕССЕ АКВАВЕНДИНГА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к аквавендинговым аппаратам, т.е. к автоматам продажи питьевой воды, взятой из водопроводной сети, подвергшейся многоступенчатой очистке с использованием обратного осмоса, и выдачи очищенной воды в тару покупателя воды.
Уровень техники
Известен аппарат кондиционирования водопроводной воды в процессе аквавендинга питьевой воды, содержащий последовательно гидравлически связанные между собой: 1) модуль фильтрации водопроводной воды, включающий фильтр грубой очистки, угольный сорбционный фильтр и фильтр тонкой очистки, 2) мембранный модуль разделения фильтрованной воды на пермеат и концентрат, включающий повышающий насос, обратноосмотическую мембрану, накопитель резервуар пермеата, 3) модуль обеззараживания пермеата, включающий основное устройство ультрафиолетового обеззараживания, 3) модуль модификации пермеата, включающий дозаторы для дополнительной минерализации и/или витаминизации выдаваемой воды, 4) модуль выдачи модифицированного пермеата, включающий камеру налива воды и дополнительное устройство ультрафиолетового обеззараживания, установленное в камере налива с возможностью ультрафиолетового обеззараживания горловины налива воды (патрубка подачи воды), места для размещения тары (т.е. внутреннего пространства камеры налива), а также самый тары (см. описание изобретения к патенту RU №2495496 С2, МГЖ: C07F 13/02, C02F 9/00, опубликовано: 10.10.2013 Бюл. №28).
Признаки известного аппарата кондиционирования водопроводной воды в процессе аквавендинга питьевой воды, общие с признаками заявленного для патентования аппарата, заключаются в том, что известный аппарат содержит: 1) модуль фильтрации водопроводной воды, 2) мембранный модуль разделения фильтрованной воды на пермеат и концентрат, 3) модуль обеззараживания пермеата, включающий устройство ультрафиолетового обеззараживания, 3) модуль модификации пермеата, 4) модуль выдачи пермеата, включающий камеру налива воды.
Причина, препятствующая получению в известном аппарате технического результата, который обеспечивается заявленным для патентования аппаратом, заключается в том, что обеззараживание тары покупателя воды осуществляют дополнительным устройством ультрафиолетового обеззараживания, установленным в камере налива воды.
Известен аппарат кондиционирования водопроводной воды в процессе аквавендинга питьевой воды (прототип), заключающийся в том, что он содержит модуль угольной фильтрации входящей воды, модуль ультрафиолетового обеззараживания, а также 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 (см. описание полезной модели к патенту RU №139197 U1, МПК C02F 9/12, опубликовано: 10.04.2014 Бюл. №10).
Причина, препятствующая получению в известном аппарате (прототипе) технического результата, который обеспечивается заявленным для патентования аппаратом, заключается в том, что процесс модификации пермеата разделен на модификацию, предшествующую ультрафиолетовому обеззараживанию, и модификацию, последующую за процессом этого обеззараживания. При этом указанная последующая модификация в прототипе не предполагает повторной ультрафиолетовой дезинфекции, что снижает качество выходной (питьевой) воды, так как используемый в прототипе для последующей модификации доминерализатор может вносить в воду те или иные загрязнения, которые так и остаются в воде, выдаваемой покупателю.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявленное для патентования техническое решение, заключается в необходимости существенного повышения качества конечной питьевой воды, т.е. той воды, которая уже находится в таре покупателя в результате купли-продажи этой воды.
Раскрытие сущности полезной модели
Технический результат, опосредствующий решение данной технической проблемы, заключается в концентрации всех операций модификации пермеата в одном модуле, так чтобы все они предшествовали ультрафиолетовому обеззараживанию пермеата.
Достигается технический результат в аппарате кондиционирования водопроводной воды в процессе аквавендинга питьевой воды тем, что аппарат содержит гидравлически связанные между собой модуль фильтрации водопроводной воды, мембранный модуль разделения фильтрованной воды на пермеат и концентрат, включающий обратноосмотическую мембрану, модуль модификации пермеата, модуль обеззараживания и выдачи модифицированного пермеата, включающий устройство ультрафиолетового обеззараживания пермеата и связанную с ним камеру налива воды в тару покупателя воды, при этом выход модуля модификации пермеата гидравлически связан с входом модуля обеззараживания и выдачи модифицированного пермеата.
Достигается технический результат также тем, что: модуль фильтрации водопроводной воды содержит два механических фильтра - грубый и тонкий, а также сорбционный фильтр, который гидравлически включен между ними; мембранный модуль дополнительно содержит средство повышения давления на входе этого модуля; модуль обеззараживания и выдачи модифицированного пермеата содержит гравитационный гидроаккумулятор с выходным патрубком в его днище, а устройство ультрафиолетового обеззараживания пермеата установлено в гидроаккумуляторе так, что входное отверстие указанного патрубка расположено в зоне бактерицидного действия этого устройства
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведена общая функциональная схема аппарата кондиционирования водопроводной воды в процессе аквавендинга питьевой воды; на фиг. 2 показана функциональная схема модуля обеззараживания и выдачи модифицированного пермеата, акцентированная в части озонирования тары покупателя воды; на фиг. 3 показана функциональная схема модуля обеззараживания и выдачи модифицированного пермеата, акцентированная в части использования гравитационного гидроаккумулятора для ультрафиолетового обеззараживания пермеата перед его подачей в тару покупателя воды.
Осуществление полезной модели
Аппарат кондиционирования водопроводной воды в процессе аквавендинга питьевой воды (далее - аппарат) содержит гидравлически последовательно связанные между собой модуль 1 фильтрации водопроводной воды, мембранный модуль 2 разделения фильтрованной воды на пермеат и концентрат, модуль 3 модификации пермеата и модуль 4 обеззараживания и выдачи модифицированного пермеата (фиг. 1).
Модуль 1 фильтрации водопроводной воды содержит гидравлически последовательно связанные между собой относительно грубый механический фильтр 5, выполненный из вспененного полипропилена с величиной пор, например, 5 микрон, сорбционный фильтр 6, выполненный из угля, а также относительно тонкий механический фильтр 7, выполненный из вспененного полипропилена с величиной пор, например, 1 микрон.
Мембранный модуль 2 содержит средство 8 повышения давления на входе этого модуля (насос), которое может не использоваться при достаточности давления в водопроводе, запорный электроуправляемый клапан 9, обратноосмотическую мембрану 10 с выходом 11 пермеата и выходом 12 концентрата, управляемое гидравлическое сопротивление 13, запорный электроуправляемый клапан 14, а также патрубок 15 слива концентрата в канализацию. Насос 8 предназначен для создания в необходимых случаях дополнительного давления на входе мембраны 10. Клапан 9 предназначен для управляемого контроллером включения и выключения процесса подачи воды в модуль 4. Гидравлическое сопротивление 13 предназначено для заданного распределения потоков пермеата и концентрата. Клапан 14 предназначен для периодического промывания мембраны 10 с целью увеличения времени ее эффективной эксплуатации (промывание происходит, когда контроллер в соответствие с программой обслуживания мембраны 10 на заданное время открывает клапан 14).
Модуль 3 модификации пермеата содержит, например, гидравлически последовательно связанные между собой блок 16 модификации минерального состава пермеата, блок 17 модификации органолептических свойств пермеата, блок 18 модификации pH пермеата.
Модуль 4 обеззараживания и выдачи модифицированного пермеата содержит устройство 19 ультрафиолетового обеззараживания пермеата, управляемый генератор 20 озона, камеру 21 налива воды в тару покупателя воды, подающий патрубок 22 камеры налива воды, имеющий выход 23 и два входа 24 и 25, а также запорный электроуправляемый клапан 26 (фиг. 1 и 2). Генератор 20 озона может иметь разное выполнение. Но обычно он содержит разрядник, непосредственно вырабатывающий озон, источник тока высокого напряжения для питания разрядника, а также вентилятор или воздушный компрессор (не показаны). Камера 21 налива воды представляет собой емкость с установленным в ее верхней части подающим патрубком 22, предназначенным для раздельной (во времени) подачи озона и воды в тару 27 покупателя воды и при необходимости последующей подачи озона в камеру 21, когда в ней нет тары 27. При этом патрубок 22 имеет выход 23, расположенный ниже верхней части камеры 21, и два входа 24 и 25, расположенные выше верхней части камеры 21. Патрубок 22 в предпочтительном варианте выполнения модуля 4 представляет собой классический тройник, имеющий одну общую трубку для выхода озона и воды. Однако он может быть выполнен так, что выход 23 представляет собой две трубки - одна для озона, другая для воды (не показано). В этом случае трубки выхода 23 могут иметь разное расположение друг относительно друга: 1) они могут располагаться параллельно друг относительно друга с непосредственным примыканием их друг к другу их наружными образующими или без этого примыкания, 2) они могут располагаться аксиально (трубка в трубке). При этом клапан 26 выполнен так, что он предотвращает возможность поступления воды в генератор 20 озона. Данный клапан может быть выполнен в виде обратного клапана или в виде электроуправляемого клапана, управляемого контроллером (не показано).
Устройство 19 ультрафиолетового обеззараживания пермеата, входящее в состав модуля 4 обеззараживания и выдачи модифицированного пермеата, имеет два варианта выполнения.
По первому варианту устройство 19 представляет собой трубу, по оси которой расположена ультрафиолетовая лампа (этот вариант на фигурах не показан). При использовании этого варианта устройство 19 не выполняет функцию оперативного накопления (аккумулирования) модифицированного пермеата, т.е. в процессе выдачи воды в тару 27 покупателя воды такое устройство работает исключительно в непрерывном режиме, что как правило, требует создания повышенного давления на входе мембраны 10 при помощи насоса 8 для того, чтобы наполнение тары 27 происходило за приемлемое для покупателя время.
По второму варианту устройство 19 включает гравитационный гидроаккумулятор 28 (водонапорную башню) с днищем, выполненным воронкообразным в пределах (не более) 10% этой воронкообразности, входным 29 и выходным 30 патрубками (фиг. 3). При этом входной патрубок 29 расположен в верхней части гидроаккумулятора 28, выходной патрубок 30 расположен в днище гидроаккумулятора по центру днища на выходе воронки этого днища. Внутри гравитационного гидроаккумулятора 28 расположена ультрафиолетовая лампа 31 в защитном чехле из материала, пропускающего ультрафиолетовое излучение, установленная горизонтально или вертикально, причем так, что входное отверстие выходного патрубка 30 расположено в зоне обеззараживающего действия этой лампы. При этом гравитационный гидроаккумулятор 28, с одной стороны, позволяет в процессе аквавендинга создавать оперативный резерв пермеата (в периоды между продажами воды) и использовать этот резерв в процессе выдачи воды в тару 27 покупателя воды, снижая тем самым требования к мембране 10 (и даже исключая насос 8). А с другой стороны, гравитационный гидроаккумулятор 28 при конусности воронки днища, не превышающей 10%, создает в области днища эффект внезапного сужения потока, что в свою очередь создает значительную турбулентность потока в области зоны бактерицидного действия лампы 31, повышая тем самым эффективность ее обеззараживающего действия.
Функционирование аппарата кондиционирования водопроводной воды в процессе аквавендинга питьевой воды заключается в следующем.
Покупатель воды осуществляет соответствующую оплату, устанавливает свою тару 27 в камеру 21 и запускает процесс отпуска воды при помощи пользовательского интерфейса (не показан). После этого в автоматическом режиме контроллер (не показан) открывает клапан 26 и включает генератор озона 20 на заданное время (например, 10 секунд). При этом клапан 9 закрыт. Озон поступает через открытый клапан 26 на вход 25 патрубка 22 и далее на выход 23 этого патрубка и в тару 27, расположенную своим горлышком непосредственного под выходом 23 патрубка 22. Вследствие этого в течение заданного времени (например, 10-ти секунд) озон, поступающий таким образом в тару 27, осуществляет дезинфекцию внутреннего пространства этой тары. По истечении заданного времени (10-ти секунд) контроллер отключает генератор 20 озона, закрывает клапан 26 и открывает клапан 9. Вследствие этого водопроводная вода, всегда находящаяся в водопроводе под давлением, под действием этого давления поступает на вход модуля 1, где проходит три ступени очистки: грубую очистку от механических примесей фильтром 5, сорбционную очистку угольным фильтром 6 и повторную, но уже тонкую очистку от механических примесей фильтром 7. С выхода фильтра 7 полученная этим фильтрованием вода через открытый клапан 9 поступает на вход мембраны 10 либо непосредственно (т.е. без применения средства 8 повышения давления, т.е. насоса), либо с дополнительным повышением давления этим средством (насосом). В мембране 10 происходит разделение воды на пермеат, который с выхода 11 пермеата поступает на вход модуля 3, и концентрат, который с выхода 12 концентрата через управляемое гидравлическое сопротивление 13 и через патрубок слива концентрата 15 поступает в канализацию.
Далее пермеат с выхода 11 поступает в модуль 3 модификации пермеата, в котором при его прохождении через блоки 16, 17 и 18 этого модуля происходит заданная параметрами этих блоков модификация его (пермеата) минерального состава, органолептических свойств, pH.
Далее модифицированный таким образом пермеат поступает на вход модуля 4, а именно, сначала на вход устройства 19 ультрафиолетового обеззараживания пермеата, а с выхода устройства 19 обеззараженный пермеат поступает в камеру 21 налива воды в тару 27 покупателя воды, а именно, на вход 24 патрубка 22 и далее с выхода 23 этого патрубка в тару 27 покупателя воды.
В варианте выполнения устройства 19 с функцией оперативного аккумулирования модифицированного пермеата в процессе ультрафиолетового обеззараживания пермеата (показан на фиг. 3) модифицированный пермеат через входной патрубок 29 гравитационного гидроаккумулятора 28 поступает в этот гидроаккумулятор. В гидроаккумуляторе 28 пермеат, с одной стороны, временно накапливается, а с другой стороны, непрерывно проходит через него в процессе выдачи пермеата (питьевой воды) в тару 27 покупателя воды. При этом ультрафиолетовая лампа 31 расположена в нижней части (вблизи днища) гидроаккумулятора 28, по причине чего именно нижние слои модифицированного пермеата, находящегося в гидроаккумуляторе 28, более всего подвергаются постоянному обеззараживающему действию ультрафиолета перед выходом из гидроаккумулятора через патрубок 30 и открытый клапан 32. Это обеззараживающее действие дополнительно усиливается за счет эффекта внезапного сужения потока пермеата при его выходе из гидроаккумулятора 28 через выходной патрубок 30. Дело в том, что внезапное сужение, как известно, порождает при истечении пермеата через патрубок 30 значительную турбулентность пермеата, находящегося в гидроаккумуляторе 28 в области его днища, повышая тем самым эффективность ультрафиолетового обеззараживания пермеата, поступающего далее в камеру 21, как описано выше. При этом оперативное пополнение гидроаккумулятора 28 модифицированным пермеатом происходит по команде контроллера в периоды времени, когда отпуск воды в тару 27 покупателя воды не производится (клапан 9 открыт, а клапан 32 закрыт).
Таким образом, гравитационный гидроаккумулятор 28 с ультрафиолетовой лампой 31 в его нижней части выполняет одновременно две функции, синергически создающие более высокое качество конечной питьевой воды, т.е. той воды, которая уже находится в таре покупателя в результате купли-продажи этой воды:
1) функцию оперативного аккумулирования (накопления) модифицированного пермеата и дальнейшей отдачи этого пермеата через открытый клапан 32 в камеру 21, чем обеспечивается приемлемая для покупателя воды скорость наполнения водой его тары 27 даже без насоса 8;
2) функцию более эффективного ультрафиолетового обеззараживания модифицированного пермеата за счет его (пермеата) турбулентного движения в нижней части гидроаккумулятора 28 в процессе его выходе из гидроаккумулятора 28, обусловленного эффектом внезапного сужения выходящего из гидроаккумулятора потока модифицированного пермеата.