Система очистки воды из артезианских скважин от природных радионуклидов

Полезная модель относится к установкам для очистки воды из источников питьевого водоснабжения и питьевой воды и может быть использована для очистки воды из артезианских скважин.
Известна установка для очистки и доведения воды до питьевого качества: «Радуга» МРО для очистки воды артезианских скважин. В конструкции установки могут быть использованы: фильтры механической очистки, фильтры обезжелезивания, осветления, удаления сероводорода, системы обратного осмоса, ультрафиолетовые стерилизаторы; самовсасывающие и повысительные насосы; блоки ручного и автоматического управления, датчики и приборы контроля (см. http://www.amac.md/Literatura/Sborniki/CD/04._Com_Teh/04.04.2.pdf). Производительность локальных модульных установок - от 200 до 500 л/ч.
Известна установка для очистки воды от природных радионуклидов, выбранная в качестве ближайшего аналога, содержащая последовательно расположенные фильтр грубой очистки дискового типа, аэрационный блок, насосную станцию второго подъема, фильтр тонкой очистки, ультрафиолетовый стерилизатор (см. http://water2you.ru/solutions/dlya-chastnykh~domov/).
В связи с тем, что аэрационный блок в известной установке эксплуатируется на воде подземных источников со стандартным значением показателя «Жесткость» (например, для Челябинской области этот показатель составляет 3-8 мг-экв/л), в резервуаре аэрационного блока вследствие аэрации происходит выпадение в осадок карбонатов, что способствует загрязнению аэрационного блока и, как следствие, повышает риск аварийной остановки установки.
Кроме того, известная установка не всегда обеспечивает на выходе получение воды питьевого качества. В некоторых случаях, из-за низкого качества исходной воды с допустимым для организации смешения значением показателя «Общая минерализация», невозможно организовать смешение в объемах, достаточных для повышения рН до диапазонов 6-9 ед. (согласно нормативам СанПин «Вода Питьевая» 2.1.4.1074-01). Вода, обессоленная на установке обратного осмоса, имеет значение рН (водородного показателя) 5,3-5,7, что не соответствует нормативам СанПин «Вода питьевая» 2.14.1074-01.
Для получения воды питьевого качества с использованием известного устройства, необходимо дополнительно на выходе системы расположить установку искусственной минерализации воды или комплекс дозирования подщелачивающего реагента, которые повышают водородный показатель (уровень рН).
Известная установка также имеет риск попадания воды с остаточными концентрациями радона конечному потребителю.
Техническим результатом, на решение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание компактной (располагаемой в одном блоке) установки, исключающей возможность формирования отложений в резервуаре, насосном оборудовании и разводящей сети и, как следствие, исключающей риск возникновения аварийной остановки установки по этой причине.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке очистки воды из артезианских скважин от природных радионуклидов, содержащей последовательно соединенные трубопроводной системой фильтр грубой очистки, аэрационный блок, насосную станцию второго подъема и ультрафиолетовый стерилизатор, в которой, трубопроводная система установки состоит из двух частей, последовательно соединенных через аэрационный блок, при этом, первая часть трубопроводной системы включает трубопровод, подводящий исходную воду к фильтру грубой очистки и трубопровод, соединяющий фильтр грубой очистки с аэрационным блоком, а вторая часть трубопроводной системы включает трубопровод, соединяющий аэрационный блок с насосной станцией второго подъема воды, трубопровод, соединяющий насосную станцию второго подъема воды с ультрафиолетовым стерилизатором и выводной трубопровод для отбора очищенной и обеззараженной воды, согласно полезной модели, она выполнена в виде одного блока и дополнительно содержит, установленную перед аэрационным блоком установку обратного осмоса, разделяющую поток воды на фильтрат, аккумулирующийся в аэрационном блоке и высокоминерализованный концентрат, сбрасываемый в дренаж и комплекс дозирования реагента для подачи ингибитора солеотложения на мембранных элементах, расположенный перед установкой обратного осмоса, в связи с чем, первая часть трубопроводной системы дополнительно содержит трубопровод линии подмеса исходной воды, включающий трубопровод, начинающийся отводом из трубопровода, расположенного между фильтром грубой очистки и установкой обратного осмоса, далее врезанный в трубопровод, между установкой обратного осмоса и аэрационным блоком, трубопровод, соединяющий установку обратного осмоса с аэрационным блоком и трубопровод отвода высокоминерализованного концентрата от установки обратного осмоса до системы канализации, при этом, трубопровод, подводящий воду от фильтра грубой очистки к установке обратного осмоса выполнен с возможностью подачи в него через клапан комплексом дозирования реагента - ингибитора солеотложения на мембранных элементах.
Также установка может дополнительно содержать расположенную после фильтра грубой очистки, на выделенной отдельной трубопроводной системе, минующей установку обратного осмоса, линию подмеса исходной воды, включающую регулировочный механизм заполнения аэрационного резервуара.
А аэрационный блок выполнен с возможностью нагнетания в него воздуха от низконапорного компрессора.
Заявленная установка позволяет исключить возможность формирования отложений в резервуаре, насосном оборудовании и разводящей сети и, как следствие исключить риск возникновения аварийной остановки системы по этой причине.
Заявляемая установка позволяет значительно увеличить межсервисный интервал и снизить аварийность участка системы до установки обратного осмоса. Это обеспечивается благодаря выполнению аэрации только после стадии обессоливания. Извлекающиеся на стадии обессоливания соли жесткости не выпадают в осадок при длительной аэрации воды, вследствие чего исключается формирование отложений в резервуаре, насосном оборудовании и разводящей сети.
Наличие дополнительной установки обратного осмоса, установка ее перед аэрационным блоком, также позволяет достичь заявленного технического результата. Это достигается за счет того, что в дополнительно установленной перед аэрационным блоком установке обратного осмоса, происходит разделение потока воды на фильтрат, аккумулирующийся в аэрационном блоке и высокоминерализованный концентрат, который сбрасывается в дренаж. При этом, природные радионуклиды, нормируемые для питьевой водой СанПин 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая» в виде показателей «Альфа-радиоактивность», «Бета-радиактивность» и обусловленные такими элементами как уран, радий, свинец, висмут, торий, полоний, остаются в концентрате и сбрасываются в дренаж, фильтрат же содержит минимальное количество данных элементов (удовлетворяет требованиям нормативов СанПин 2.1.4.1074-01).
Достижению технического результата способствует и наличие в заявляемой установке комплекса дозирования реагента для подачи ингибитора солеотложения на мембранных элементах, расположенный перед установкой обратного осмоса. На достижение заявленного технического результата указывает назначение используемого реагента: ингибитор солеотложений предназначен для предотвращения отложения осадка, который образуется нерастворимыми в воде соединениями железа, карбонатов щелочноземельных и некоторых других металлов, на поверхности мембран.
Наличие дополнительного трубопровода линии подмеса исходной воды, включающий трубопровод, начинающийся отводом из трубопровода, расположенного между фильтром грубой очистки и установкой обратного осмоса, далее врезанный в трубопровод, между установкой обратного осмоса и аэрационным блоком, а также трубопровода, соединяющего установку обратного осмоса с аэрационным блоком и трубопровода отвода высокоминерализованного концентрата от установки обратного осмоса до системы канализации и, выполнение трубопровода, подводящего воду от фильтра грубой очистки к установке обратного осмоса с возможностью подачи в него через клапан комплексом дозирования реагента - ингибитора солеотложения на мембранных элементах, также обеспечивает достижение технического результата.
Так дополнительный трубопровод линии подмеса исходной воды, включающий трубопровод, начинающийся отводом из трубопровода, расположенного между фильтром грубой очистки и установкой обратного осмоса, далее врезанный в трубопровод, между установкой обратного осмоса и аэрационным блоком, обеспечивает достижение технического результата за счет того, что подмес исходной воды осуществляется только в случае, нормального качества воды, что исключает риск образования отложений на трубопроводной системе и узлах установки.
Достижение технического результата за счет наличия трубопровода, соединяющего установку обратного осмоса с аэрационным блоком и трубопровода отвода высокоминерализованного концентрата от установки обратного осмоса до системы канализации, вытекает из назначения данных конструктивных элементов: поступления в аэрационный блок и далее фильтрата, свободного от веществ, способных вызвать отложения на стенках трубопровода и узлах установки и удаление в канализацию высокоминерализованного концентрата полностью исключающего риск возникновения аварийной остановки системы по причине его удаления из установки.
Выполнение трубопровода, подводящего воду от фильтра грубой очистки к установке обратного осмоса с возможностью подачи в него через клапан комплексом дозирования реагента - ингибитора солеотложения на мембранных элементах, также свидетельствует об очевидности достижения заявленного технического результата: именно благодаря тому, что в него вводится реагент - ингибитор солеотложения, исключается отложение солей на мембранных элементах установки.
При этом, в зависимости от качества исходной воды, в частности при нормальном ее качестве возможность дополнительной установки линии подмеса в аэрационный блок исходной воды, расположенной после фильтра грубой очистки, на выделенной отдельной трубопроводной системе, минующей установку обратного осмоса, позволяет насыщать воду в блоке минеральными солями в объеме 15-30%, без обработки ее на установке обратного осмоса, исключая применение искусственных минерализаторов.
Применение установки обратного осмоса расчетной производительности с наличием регулировочного механизма на линии подмеса исходной воды, вместе со строгим расчетом скорости отдувки радона, полученного в результате пилотных испытаний, приводит к гарантированному отсутствию радона в поступающей к потребителю воде.
Использование для нагнетания воздуха в аэрационный блок низконапорного компрессора, во-первых снижает энергозатраты установка, а во-вторых, обеспечивает перемешивание воды в период простоя установкаи (отсутствия водопотребления), когда радон из воды уже удален, что исключает образование застойных зон и, как следствие снижает риск появления микробов, что в итоге повышает эффективность системы.
Заявленная установка обеспечивает возможность компактного ее расположения, что позволяет размещать ее практически в любом помещении, что не матоважно, особенно при установке в частных домовладениях.
На рисунке изображена принципиальная схема заявляемой установки.
Заявляемая установка содержит последовательно соединенные трубопроводной системой фильтр грубой очистки 1, аэрационный блок 2, насосную станцию второго подъема 3 и ультрафиолетовый стерилизатор 4, установленную перед аэрационным блоком установку обратного осмоса 5, разделяющую поток воды на фильтрат, аккумулирующийся в аэрационном блоке и высокоминерализованный концентрат, сбрасываемый в дренаж и комплекс 6 дозирования реагента для подачи ингибитора солеотложения на мембранных элементах, расположенный перед установкой обратного осмоса 5.
При норматьном качестве исходной воды установка включает дополнительную линию 7 подмеса исходной воды, расположенную после фильтра грубой очистки 1, на выделенной отдельной трубопроводной системе, минующей установку обратного осмоса 5 и включающую регулировочный механизм 8 заполнения аэрационного блока 2.
Воздух в аэрационный блок 2 нагнетается с помощью низконапорного компрессора 9.
Трубопроводная система состоит из двух частей, последовательно соединенных через аэрационный блок 2.
Первая часть трубопроводной системы включает:
- трубопровод, подводящий исходную воду к фильтру грубой очистки 1;
- трубопровод, подводящий воду от фильтра грубой очистки 1 к установке обратного осмоса 5, в который через клапан комплексом 6 дозирования реагента подается реагент - ингибитор солеотложения на мембранных элементах (антискалант);
- трубопровод линии подмеса исходной воды, включающий трубопровод, начинающийся отводом из трубопровода, расположенного между фильтром грубой очистки 1 и установкой обратного осмоса 5, далее врезанный в трубопровод, между установкой обратного осмоса 5 и аэрационным блоком 2.
- трубопровод, соединяющий установку обратного осмоса 5 и аэрационный блок 2;
- трубопровод отвода концентрата (высокоминерализованного стока) от установки обратного осмоса 5 до системы канализации.
Вторая часть трубопроводной системы включает:
- трубопровод, соединяющий аэрационный блок 2 с насосной станцией 3 второго подъема воды;
- трубопровод, соединяющий насосную станцию 3 второго подъема воды с ультрафиолетовым стерилизатором 4;
- выводной трубопровод для отбора очищенной и обеззараженной воды.
В ряде случае установка может содержать фильтр тонкой очистки (на схеме не показан), который устанавливается на участке трубопроводной системы между насосной станцией второго подъема 3 и ультрафиолетовым стерилизатором 4. Данный конструктивный элемент устанавливается для очистки воды от частиц, которые могут попасть в аэрационный блок через горловину аэрационного бака 2, частиц, поступающих в воду через фильтр 1 грубой очистки и далее по линии 6 подмеса исходной воды в случае ее присутствия. Вероятность негативных последствий от данных событий, как правило, минимальна. В случае компактного исполнения установки (в виде одного блока), скорее всего фильтром гонкой очистки можно «жертвовать» ввиду не слишком важных задач, которые он выполняет в рамках данной системы
Заявляемая установка работает следующим образом.
На первом этапе вода проходит механическую очистку на фильтре грубой очистки 1. Затем вода подается на комплекс дозирования реагента 6 для подачи ингибитора солеотложения на мембранных элементах (антискалант). Далее вода подается на установку обратного осмоса 5, где происходит разделение потока на фильтрат, который аккумулируется в аэрационном блоке 2 и. высокоминерализованный концентрат, сбрасываемый в дренаж. Природные радионуклиды, нормируемые для питьевой водой СанПин 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая» в виде показателей «Альфа-радиоактивность», «Бета-радиактивность» и обусловленные такими элементами как уран, радий, свинец, висмут, торий, полоний, остаются в концентрате и сбрасываются в дренаж, фильтрат же содержит минимальное количество данных элементов (удовлетворяет требованиям нормативов СанПин 2.1.4.1074-01).
После установки обратного осмоса 5 вода поступает в аэрационный блок 2, в котором осуществляется отдувка радона.
На втором этапе с помощью насосной станции второго подъема 2 осуществляется подача воды потребителю.
Финишным этапом очистки является третий этап - обеззараживание воды с помощью ультрафиолетового стерилизатора 4.
При нормальном качестве исходной воды через линию 7 подмеса в аэрационный блок 2 исходной воды, осуществляется подмес к воде в аэрационном блоке 2 исходной воды для насыщения ее минеральными солями в объеме 15-30%, без обработки ее на установке 5 обратного осмоса.