СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СОЛИ И ЗАГРЯЗНЕНИЙ
METHOD FOR WATER PURIFICATION FROM SALT AND POLLUTION

Изобретение относится к способам очистки морской воды от соли с использованием технологии обратного осмоса и энергии морских волн. Изобретение позволяет использовать энергию колебания поверхности пресных водоемов для очистки воды от загрязнений методом обратного осмоса. Изобретение может быть применимо для сельскохозяйственного, промышленного и бытового водоснабжения.
Известен способ опреснения морской воды, включающий испарение и конденсацию водяного пара с применением устройства для его реализации, которое содержит теплообменники, системы оборотного водоснабжения, тепловой насос, вакуумную камеру, расположенные в ней вращающиеся криволинейные каналы (патент РФ №2359917 МПК C02F 1/04, опубл. 27.06.2009). Недостатками этого способа являются сложность конструкции и необходимость для его реализация больших капитальных и эксплуатационных затрат.
Наиболее близким техническим решением к заявленному способу по совокупности признаков является способ опреснения морской воды, включающий обратноосмотический модуль, буй с положительной плавучестью, эластичную мембрану, соединенную с воздушной камерой, насос высокого давления, соединительные тросы и донный пригруз (RU 2770360 С1, C02F 1/04, опубликованный 15.04.2022, бюллетень №11). Недостатком этого способа является невозможность регулировать плавучесть буя и натяжение тросов в зависимости от изменения уровня акватории моря при ветровых нагонах и приливно-отливных явлениях. Недостатком, также, является отсутствие контроля утечки морской воды в воздушную камеру и ее удаление, в случае незначительного нарушения герметичности воздушной камеры.
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является создание несложного способа очистки воды от соли и загрязнений, позволяющего работать при изменении уровня акватории моря или пресных водоемов, вызванного ветровыми нагонами и приливно-отливными явлениями, а также своевременно обнаруживать и устранять утечку воды из воздушном камеры в случае незначительного нарушения ее герметичности.
Техническим результатом заявленного изобретения является возможность работы способа в широком диапазоне изменения уровня поверхности акватории (несколько метров), путем регулирования длины я натяжения троса без провисания, а также повышение надежности его работы, путем обнаружения и удаления возможных капельных утечек воды из воздушной камеры при незначительном нарушении ее герметичности.
Согласно изобретению, техническая задача решается, а технический результат достигается следующим образом. Способ очистки воды от соли и загрязнений включает использование обратноосмотического модуля, буя с положительной плавучестью, насоса высокого давления, воздушной камеры с эластичной мембраной, соединительных тросов и донного пригруза (анкера). Трос, одним концом соединенный с насосом высокого давления, наматывают на барабан, снабженный косозубым храповым механизмом и спиральной ленточной пружиной. 'Это позволяет постоянно поддерживать трос в натянутом состоянии без провисания, вне зависимости от уровня поверхности морской акватории, работой храпового механизма и усилием ленточной пружины, в широком диапазоне изменения сил натяжения троса. Удлиняют трос при повышении уровня акватории, вызванного нагонными или приливно-отливными явлениями, принудительным выводом собачки храпового механизма из косозубого зацепления, сматывая трос с барабана, позволяя бую всплывать. Укорачивают трос при понижении уровня акватории возвратной спиральной ленточной пружиной, наматывая трос на барабан. При этом косозубый храповый механизм не оказывает сопротивления наматыванию троса на барабан. Создают рабочее натяжение в тросе, когда буй движется на гребень волны, при нахождении собачки храпового механизма в косозубом зацеплении, фиксируя барабан в неподвижном состоянии. Осуществляют принудительный вывод собачки храпового механизма из зубчатого зацепления силой, превышающей силу гидростатического давления воды на эластичную мембрану, вызванной увеличением архимедовой силы, действующей на буй при его подтоплении с повышением уровня акватории от нагонных или приливно-отливных явлений. Устанавливают сборник капельных утечек морской воды в воздушной камере. Устраняют капельные утечки воды в воздушную камеру при незначительном нарушении ее герметичности продувкой сборника утечек воздухом при движении буя вниз во впадину волны, используя силу гидростатического давления воды на мембрану воздушной камеры.
Изобретение поясняется чертежом фиг. 1, где представлен общий вид устройства.
Фигура 1 - Схема очистки воды от соли и загрязнений
На фигуре обозначены следующие позиции:
1 - буй с положительной плавучестью;
2 - трос;
3 - корпус насоса объемного действия высокого давления;
4 - рабочий подвижный орган насоса высокого давления;
5 - герметичный гибкий рукав;
6 - эластичная мембрана, 7- воздушная камера,
8 - трубопровод, сообщающийся с воздушной атмосферой;
9 - пригруз (анкер) на дне акватории;
10 - фильтр для очистки забираемой воды;
11 - всасывающий обратный клапан насоса;
12 - нагнетательный обратный клапан насоса;
13 - трубопровод для подачи воды с высоким давлением в обратноосмотический модуль;
14 - барабан для наматывания троса, снабженный храповым механизмом и спиральной ленточной пружиной;
15 - собачка храпового механизма,
16 - пружина, рассчитанная на деформацию и вывод собачки из зацепления при превышении усилия натяжения троса над расчетной силой, достаточной для преодоления гидростатического давления окружающей воды в месте установки эластичной мембраны,
17 - сборник капельных утечек воды в воздушной камере.
Способ очистки воды от соли и загрязнений (см фигура - 1) реализуется следующим образом.
Буй (1) с положительной плавучестью размещают на поверхности акватории моря или пресного водоема. Через отверстие в центре буя (1) пропускают трос (2). На заданной глубже в акватории размещают насос (3) объемного действия с возвратно-поступательным движением рабочего органа (4) в герметичном гибком рукаве (5), размещенном в корпусе насоса высокого давления (3) и герметично соединенным с ним. Рабочий орган насоса (4) жестко соединяют эластичной мембраной (6). С нижней стороны мембрана (6) сообщается с окружающей водой на глубине ее установки с верхней стороны мембрана (6) сообщается с воздушной атмосферой трубопроводом (8). Воздушную камеру (7) между мембраной (6) и гибким рукавом (5), соединяют с воздушной атмосферой трубопроводом (8). Эластичную мембрану (6) скрепляют с пригрузом (анкером) (9) на дне акватории Корпус насоса (3) соединяют тросом (2) с плавающим на поверхности акватории буем (2) Забор окружающей воды в корпус насоса (3) осуществляют через фильтр (10) и всасывающий обратный клапан (11). Морскую или загрязненную пресную воду под высоким давлением, достаточным для работы обратноосмотических опреснительных мембран, подают из насоса через нагнетательный обратный клапан (12) по трубопроводу (13) в сборный коллектор, а затем в обратноосмотический модуль для получения очищенной воды. Барабан (14) для намотки троса (2), снабженный храповым механизмом и спиральной ленточной пружиной, размещают на буе (1). Трос (2) пропускают через втулку, соединенную с собачкой храпового механизма (15) и пружиной (16), которая сжимается при превышении натяжения в тросе (2) выше расчетного при избыточном подтоплении буя (1), за счет дополнительной архимедовой силой, вызванной повышением уровня акватории, и выводит собачку (15) из косозубого зацепления храпового механизма, удлиняя трос, позволяя бую (1) всплыть. При волнении поверхности акватории буй (1) совершает возвратно-поступательные движения вверх и вниз. При движении буя (1) вверх происходит всасывание окружающей воды в корпус насос (3). При движении буя (1) вниз происходит нагнетание воды за счет гидростатического давления, действующего на мембрану (6), и перемещения рабочего органа насоса (4) вверх. Вес буя (I) и его водоизмещение выбирают таким образом, чтобы при движении буя вверх на гребень волны преодолевалась сила гидростатического давления воды, действующая на эластичную мембрану (6) на глубине ее установки, создавая расчетное натяжение в тросе (2). При превышении расчетного натяжения троса (2), обусловленного дополнительным погружением буя под уровень акватории (1) и увеличением выталкивающей силы, действующей на буй, при повышении уровня акватории моря или пресного водоема от нагонных явлений, срабатывает собачка (15) храпового механизма, сжимая пружину (16) на барабане (14), позволяя бую (1) всплыть, ослабляя натяжение в тросе (2). Ослабление натяжения в тросе (2) снова вводит собачку (15) в косозубое зацепление храпового механизма на всплывшем буе. При понижении уровня акватории, вызванного нагонными или приливно-отливными явлениями натяжение троса (2) осуществляется наматыванием трека (2) на барабан (14) возвратной спиральной ленточной пружиной при положении собачки (15) в косозубом зацеплении храпового механизма, не препятствующем вращению косозубого колеса жестко связанного с барабаном (14), Вес донного пригруза (анкера) (9) должен быть больше выталкивающей силы, действующей на буй (1). Это необходимо для преодоления силы гидростатического давления морской воды на мембрану (6) и обеспечения процесса всасывания морской воды в насос (3), а также срабатывания собачки (15) при изменении уровня акватории при нагонных и приливных явлениях. Сбор капельных утечек воды при незначительном нарушении герметичности воздушной камеры (7) производят в сборник (17) с последующей продувкой утечек в атмосферу через трубопровод (8).
Заявленное техническое решение позволяет реализовывать способ очистки воды от соли и загрязнений при значительных изменениях уровня (до нескольких метров) свободной поверхности акватории, вызванных нагонными или приливно-отливными явлениями. Благодаря постоянному натяжению троса с разным усилием без провисания, соединяющего насос высокого давления и плавучий буй, способ позволяет снимать энергию колебания поверхности акватории, начиная с высоты волны всего в несколько сантиметров. Кроме того, повышается надежность применения способа, так как капельные утечки воды в воздушную камеру, при возможном незначительном нарушении ее герметичности в процессе эксплуатации, автоматически удаляются продувкой воздушной камеры при реализации способа.