УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ

Полезная модель относится к оборудованию для обогащения воды минералами, путем насыщения ее недостающими компонентами.
Известен способ приготовления минерализованной питьевой воды с равномерным насыщением пресной воды солями на протяжении всего ресурса путем пропускания воды со скоростью 50 мл/мин через помещенный в колонку минерализатор, представляющий собой гранулы активированного угля с нанесенными на них солями кальция, магния, натрия и калия (авт.свид. СССР №1608138, C02F 1/68, опубл. 1990). Минерализатор получают последовательной обработкой активированного угля насыщенными растворами хлоридов кальция и магния, а затем - насыщенными растворами сульфата калия и бикарбоната натрия, причем после каждой обработки уголь промывают водой и сушат при 150…200°С в течение 1…2 часов. Способ обеспечивает постоянство состава минерализованной воды при одновременной ее очистке от органических примесей.
Однако данный способ имеет недостатки, заключающиеся в:
1. Сложном технологическом процессе;
2. Малой производительности;
3. Низком ресурсе работы - не более 500 л воды на 1 л минерализатора.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату является «Минерализующий картридж для питьевой воды и способ его применения» (см. патент RU №2616677 С1, опубликовано: 18.04.2017 г., бюл. №11), состоящий из последовательно соединенных: узла ввода воды; узла минерализации, выполненного в виде полого цилиндра, на основаниях которого установлены водопроницаемые пористые перегородки, и содержащего между указанными перегородками по ходу течения жидкости первую ступень минерализации, содержащую кальциевый композит в форме цилиндра со сквозным отверстием на оси вращения, водопроницаемую пористую перегородку, вторую ступень минерализации, содержащую смесь инертной засыпки и состава, насыщающего воду ионами магния и фтор; и узла вывода воды, отличающийся тем, что в качестве минерализующих компонентов используют, об. %:
при этом кальциевый композит имеет соотношение размеров «диаметр : длина» = 1:(1…4).
Имеется вариант развития, когда кальциевый композит изготавливают на основе сульфата кальция со следующими добавками: хлорид кальция, и/или йодид кальция, и/или гидросульфат кальция, и/или карбонат кальция, и/или гидрокарбонат кальция, и/или сульфит кальция, и/или гидросульфит кальция.
Имеется вариант развития, когда в качестве водорастворимых соединений магния используют хлорид магния, и/или карбонат магния, и/или карбонат магния основной, и/или гидроксид магния, и/или оксид магния, и/или природные или синтетические материалы, включающие указанные соединения.
Имеется вариант развития, когда в качестве водорастворимых соединений, выделяющих фторид-ионы, используют гранулированные природные минералы, например, на основе фторида кальция и/или иных неорганических солей с размером гранул 0,5…2,0 мм.
Имеется вариант развития, когда в качестве инертной засыпки используют гидроантрацит и/или кварц.
Имеется вариант развития, когда в качестве инертной засыпки используют тела различной геометрической формы из оксида алюминия и/или оксида титана.
Имеется вариант развития, когда в качестве инертной засыпки используют активированные угли, и/или ионообменные смолы, и/или ионообменные волокна, и/или цеолиты.
Имеется вариант развития, когда в качестве инертной засыпки используют ионообменную смолу в К-форме, и/или гидрокарбонат кальция, и/или йодсодержащую смолу, и/или йодид калия.
Имеется вариант развития, когда водопроницаемые пористые перегородки изготавливают из полимерных, и/или керамических, и/или металлокерамических материалов.
Имеется вариант развития, когда кальциевый композит и водопроницаемые пористые перегородки имеют герметичное крепление к стенкам полого цилиндра.
Имеется вариант развития, когда способ применения минерализующего картриджа, установленного в системе для очистки воды, содержащей помимо него как минимум модуль мембранной очистки, автопереключатель и накопительную емкость, заключающийся в том, что минерализующий картридж устанавливают после автопереключателя, установленного после модуля мембранной очистки, и до накопительной емкости по ходу течения жидкости.
Для данного устройства характерна низкая эффективность, поскольку:
- устройство предполагает прохождение воды через 2 ступени минерализации несмотря на то, что в зависимости от исходного насыщения воды минералами может потребоваться больше ступеней;
- имеет место недонасыщение исходной воды минералами, поскольку не учитывается изменение скорости насыщения воды минералами в зависимости от температуры исходной воды.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности известного устройства.
Требуемый технический результат достигается тем, что устройство, содержащее последовательно соединенные узел ввода воды; узел минерализации, выполненный в виде полого цилиндра, внутри которого установлены водопроницаемые пористые перегородки, между которыми расположены ступени минерализации с различной загрузкой, узел вывода воды отличающееся тем, что узел минерализации включает три ступени минерализации и четыре водопроницаемые пористые перегородки, при этом устройство дополнительно снабжено:
- насосом, на всасывающем патрубке которого установлен датчик температуры воды,
- расходомером, установленным на напорном патрубке насоса,
- программируемым контроллером с каналами связи.
При этом:
- напорный патрубок насоса соединен с узлом ввода воды,
ф
- насос выполнен с возможностью регулирования фактического расхода воды Q, всасываемого им,
- программируемый контроллер посредством каналов связи соединен с датчиком температуры воды, статическим преобразователем частоты и расходомером.
Краткое описание чертежей.
В качестве примера реализации на фиг. 1 представлен разрез предлагаемого «Устройства для минерализации воды. На фиг. 2 представлена зависимость константы скорости растворения NaCl от температуры воды. На фиг. 3 представлен пример зависимости скорости прохождения воды через минерализатор от константы скорости растворения NaCl.
Устройство для минерализации воды содержит:
последовательно соединенные, всасывающий патрубок насоса (1) с установленным на всасывающем патрубке насоса (1) датчиком температуры воды (2), насос (3), напорный патрубок насоса (4), с установленным на напорном патрубке насоса (4) расходомером (5), узел ввода воды (6), узел минерализации (7), узел вывода воды (8). На фиг. 1 в качестве примера приведен вариант исполнения, когда узел минерализации (7) выполнен в виде полого цилиндра (9), на основаниях которого установлены водопроницаемые пористые перегородки (10), (11), и содержащего между водопроницаемыми пористыми перегородками по ходу течения жидкости 3 ступени минерализации, разделенных водопроницаемыми пористыми перегородками (12), (13), содержащими различные загрузки (14), (15), (16);
программируемый контроллер (17), соединенный с датчиком температуры воды (2), насосом (3), расходомером (5) посредством каналов связи (18), (19), (20).
При этом:
ф
насос выполнен с возможностью регулирования фактического расхода воды Q, всасываемого им.
Устройство работает следующим образом.
При работе насоса (3) ненасыщенная вода засасывается во всасывающий патрубок насоса (1), где датчик температуры воды (2) в реальном времени измеряет ее температуру и передает показания на программируемый контроллер (17) посредством канала связи (18).
В процессе работы в реальном режиме времени осуществляется:
- определение температуры t поступающей воды путем считывания показаний датчика температуры воды (2) программируемым контроллером (17) посредством канала связи (18);
- определение программируемым контроллером (17) константы скорости растворения соли в воде K в зависимости от измеренной температуры t. Настоящей полезной моделью допускаются различные варианты ее определения, например, по графику зависимости константы скорости растворения соли в воде K от температуры воды t, (пример зависимости константы скорости растворения NaCl в воде от температуры воды приведен на фиг. 2);
т
т
т
- определение программируемым контроллером (17) требуемого расхода воды Q, при котором насыщение воды минералами будет оптимальным, в зависимости от определенной константы скорости растворения соли в воде K. Настоящей полезной моделью допускаются различные варианты его определения, например, по графику зависимости требуемого расхода воды Q от константы скорости растворения соли в воде K (пример зависимости требуемого расхода воды Q, проходящего через узел минерализации (7) от константы скорости растворения NaCl приведен на фиг. 3).
ф
- определение программируемым контроллером (17) фактического расхода воды Q в реальном времени путем считывания показаний расходомера (5) посредством канала связи (19);
ф
т
- сравнение программируемым контроллером (17) фактического расхода воды Q с требуемым расходом воды Q в реальном времени;
ф
т
т
ф
т
ф
ф
т
ф
т
ф
ф
т
ф
т
- корректировка программируемым контроллером (17) фактического расхода воды Q в случае, когда разница между фактическим расходом воды Q, и требуемым расходом воды Q больше допустимой величины ΔХ. Например в случае, когда Q<Q программируемый контроллер (17) подает команду насосу (3) посредством канала связи (20) на увеличение фактического расхода воды Q, тем самым Q, возрастает и максимально приближается к Q. В случае, когда Q>Q программируемый контроллер (17) подает команду насосу (3) посредством канала связи (20) на уменьшение фактического расхода воды Q, тем самым Q уменьшается и максимально приближается к Q. В случае, когда Q=Q программируемый контроллер (17) не дает никаких команд. Регулировка осуществляется по обратной связи с расходомером (5). При этом скорость движения ненасыщенной воды в узле минерализации (7) становится оптимальной для ее насыщения минеральными веществами в необходимом количестве;
- вывод минерализованной вода из устройства через узел вывода воды (8).
Преимущества предложенного устройства заключаются в следующем:
- появляется возможность прохождения воды через 3 ступени минерализации в зависимости от потребности исходной воды в различный минералах;
- исключается возможность недонасыщения исходной воды минералами, поскольку скорость протекания воды в минерализаторе, а, следовательно, насыщение воды минералами, будет регулироваться в зависимости от температуры исходной воды.