БЛОЧНО-МОДУЛЬНАЯ СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ДЛЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
BLOCK-MODULAR WATER TREATMENT STATION FOR WATER SUPPLY SYSTEMS

Изобретение относится к области водоснабжения, а именно к установкам водоподготовки подземных вод, в частности источников высокоцветной и высокомутной воды, и может быть использовано в системах водоснабжения баз отдыха, коттеджных поселков, садоводческих товариществ и иных потребителей воды питьевого качества.
Потребность населения в достаточном количестве питьевой воды и других жидких продуктов необходимого качества была и остается жизненно важной.
Известны многочисленные установки для водоподготовки природных вод, в том числе подземных, путем их очистки от различных видов примесей (солей жесткости, растворенного, коллоидного и органического железа, сульфидов, сероводорода и прочих, придающих воде неприятный запах, цветность и мутность) и обеззараживания от патогенной микрофлоры - болезнетворных бактерий и вирусов.
Химический состав подземных вод весьма разнообразен, что обуславливает комплектность тех или иных блоков в установках водоочистки и станциях водоснабжения для исходных вод различного качественного состава.
Известна установка водоснабжения, включающая контейнер и размещенные в нем блок изменения фазодисперсного состояния очищаемых вод, блок осветления воды, состоящий из контактной камеры хлопьеобразования, тонкослойного отстойника, фильтра с плавающей загрузкой и надфильтрового пространства, блок автоматического контроля и управления технологическими процессами водоочистки и водоподачи, трубопроводы подачи исходной, отвода очищенной, промывной воды и осадка, блок для хлорирования воды, блок для получения и распределения озоновоздушной смеси, сорбционный фильтр, блок ультрафиолетового облучения с источником ультрафиолетового излучения, смонтированным на трубопроводе, соединяющем блок осветления воды и сорбционный фильтр /Патент РФ №2103230, C02F 1/52, C02F 9/00, C02F 1/00, 1998 г./.
К недостаткам установки можно отнести достаточно большой расход промывной воды и количество образующихся в результате очистки стоков, сбрасываемых в канализацию.
Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является модульная станция водоподготовки, размещенная в транспортируемом контейнере и содержащая скважинный насос первого подъема с реле для регулирования давления скважинного насоса, механический фильтр, дозатор воздуха, аэрационную колонну, устройство для дезинфекции, фильтр-деферризатор, фильтр-умягчитель с ионообменной смолой, автоматическим блоком управления и емкостью для регенерации фильтра, узел регенерации, фильтр финишный сорбционный, резервуар чистой воды из полимерного материала и насосную станцию второго подъема с частотным регулятором /Патент РФ на полезную модель №128608, C02F 1/00, 2013 г./.
Недостатком этой установки является большой расход реагентов на очистку, высокий расход воды на промывку фильтров и, как следствие, большое количество образующихся в результате очистки стоков, а также ее ограниченная функциональная возможность, поскольку станция ориентирована на очистку подземной воды от различных форм железа.
Задачей предложенного технического решения является создание универсальной станции очистки воды для систем водоснабжения с очисткой высокоцветных и маломутных вод, в том числе от солей жесткости и железа, до нормативов СанПин.
Технический результат заключается в обеспечении степени очистки воды до нормативов СанПин при одновременном сокращении расхода реагентов на очистку и объема образующихся в результате очистки загрязненных технологических стоков, сбрасываемых в канализацию.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в блочно-модульной станции очистки воды для систем водоснабжения, содержащей блок механической очистки, состоящий из водозаборного узла с системой автоматического управления расходом и давлением воды и механического фильтра, блок аэрации, состоящий из узла подачи воздуха и аэрационной колонны, блок фильтра-осветлителя, состоящий из напорного фильтра обезжелезивания с автоматическим блоком управления, блок ионообменного фильтра с автоматическим блоком управления и узлом регенерации фильтра, блок дозирования реагентов, блок обеззараживания, резервуар чистой воды, насосная станция второго подъема, технологические трубопроводы подачи исходной воды на очистку, подачи промывных вод, отвода очищенной воды и отвода промывных вод, размещенные в транспортируемом контейнере, узел подачи воздуха блока аэрации содержит компрессор, узел регенерации ионообменного фильтра снабжен двумя баками регенерационного солевого раствора с мешалками, насосом перемешивания солевого раствора, насосом подачи регенерационного солевого раствора в ионообменный фильтр, на напорной линии которого установлен сетчатый фильтр, и узлом механического обезвоживания осадка, содержащим мешковый обезвоживатель, в качестве блока обеззараживания используют по меньшей мере одну установку ультрафиолетового обеззараживания, установленную на трубопроводе отвода очищенной воды, а насосная станция второго подъема снабжена баком-аккумулятором.
В частных случаях исполнения блочно-модульной станции в качестве сетчатого фильтра узла регенерации ионообменного фильтра используют мешочный фильтр, а блок обеззараживания содержит две установки ультрафиолетового обеззараживания.
Схема блочно-модульной станции очистки воды для систем водоснабжения приведена на чертеже.
Для большей наглядности соотношения между отдельными узлами и элементами станции изменены.
Блочно-модульная станция очистки воды для систем водоснабжения содержит размещенные в транспортируемом контейнере блок механической очистки 1, состоящий из водозаборного узла с системой автоматического управления расходом и давлением воды и механического фильтра, соединенный с блоком аэрации, содержащим компрессор 2 и аэрационную колонну 3. Блок аэрации 3 последовательно соединен с блоком фильтра-осветлителя, содержащим напорный фильтр обезжелезивания 4, блоком ионообменного фильтра 5 с узлом регенерации, блоком дозирования реагентов 6, резервуарами чистой воды 7, насосной станцией второго подъема 8 с блоком обеззараживания 9, в качестве которого используют установки ультрафиолетового обеззараживания, и баком-аккумулятором 10. Узел регенерации блока ионообменного фильтра 5 снабжен двумя баками регенерационного солевого раствора 11, насосом подачи регенерационного солевого раствора 13 в ионообменный фильтр 5, на напорной линии которого установлен сетчатый фильтр 14, и соединен с узлом механического обезвоживания осадка 12.
Станция работает следующим образом.
Очищаемую воду по трубопроводу подачи исходной воды на очистку подают на блок механической очистки 1, выполненный из комбинированного водозаборного узла, установленного на входе в станцию, содержащего фильтр тонкой очистки с автоматом промывки, обратный и редукционный клапаны, запорный вентиль, входной и выходной манометры, и предназначенного для поддержания постоянного давления и предохранения системы водоподготовки от попадания взвешенных частиц и противотока воды. В очищенную от механических взвешенных частиц исходную воду компрессором 2 нагнетают воздух, необходимый для окисления присутствующего в воде железа и отделения из нее попутных газов, и затем направляют в аэрационную колонну 5, где происходят физико-химические процессы дегазации воды - удаление свободной углекислоты и (при наличии) других растворенных газов (сероводорода, метана, пр.), что создает благоприятные условия для окисления двухвалентного железа в трехвалентное, и растворение воздуха (и соответственно - кислорода) в воде. Таким образом в блоке аэрации происходит аэрация и дегазация воды, а в аэрационной колонне 5 также начинается процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное. Насыщенная кислородом вода поступает в блок фильтра-осветлителя, а именно в напорный фильтр обезжелезивания 4, где происходит окончательное окисление железа до гидроксида и задержание образовавшихся частиц в толще фильтрующей загрузки.
В качестве загрузки фильтра обезжелезивания используют автокаталитический алюмосиликатный сорбент, в частности Экоферокс, относящийся к природным цеолитовым туфам и который в процессе эксплуатации не расходуется и является очень прочным материалом.
Блок управления фильтра позволяет автоматически переключать режимы работы фильтра «фильтрация» и «промывка». Промывка фильтра осуществляется в заданный момент времени по сигналу встроенного таймера.
Очищенную от железа воду подают в блок ионообменного фильтра, состоящего из ионообменного фильтра 5 с блоком управления и баком - солерастворителя (на чертеже не показаны). В качестве загрузки ионообменного фильтра предпочтительно используют монодисперсную сильнокислотную катионообменную смолу, например Леватит. При фильтровании обрабатываемой воды через слой ионообменной смолы путем метода натрий-катионирования происходит удаление солей жесткости (кальция и магния). Регенерацию ионообменной смолы проводят раствором поваренной соли автоматически с определенной периодичностью, которую задают в зависимости от объема обработанной воды. Регенерационный солевой раствор подают из узла регенерации ионообменного фильтра 5, содержащего два бака регенерационного солевого раствора 11, оборудованные мешалками и насосом перемешивания солевого раствора (на чертеже не показаны), насос подачи регенерационного солевого раствора 13, на напорной линии которого установлен сетчатый фильтр 14, в качестве которого может быть использован мешочный фильтр, укомплектованный полипропиленовым фильтровальным мешком.
При работе станции в одном из баков 11 готовят солевой раствор, для чего в него заливают очищенную воду после насосной станции второго подъема 8 и засыпают таблетированную поваренную соль, затем ведут перемешивание с помощью электрической мешалки, которой оборудован бак регенерационного солевого раствора 11, и насоса перемешивания солевого раствора. Затем регенерационный раствор из бака 11 подают в ионообменный фильтр 5 с помощью насоса подачи регенерационного солевого раствора 13. Сетчатый фильтр 14, установленный на напорной линии насоса 13, предназначен для защиты ионообменной смолы от попадания в нее частиц осадка солей жесткости. В период приготовления солевого раствора в одном из баков 11 другой бак регенерационного солевого состава пустой и в него подают отработанный солевой раствор после регенерации ионообменного фильтра 5. После регенерации ионообменной смолы отработанный солевой раствор поступает в пустой бак 11. После заполнения этого бака отработанным регенерационным раствором в него добавляют реагенты, такие как известь, кальцинированная сода и флокулянт, после чего перемешивают с помощью электрической мешалки и насоса перемешивания солевого раствора. В результате химических и физико-химических реакций с добавленными реагентами происходит образование нерастворимого осадка, содержащего соли жесткости и (при наличии в исходной воде) ионы токсичных металлов.
Баки регенерационного солевого раствора 11 соединены также с узлом механического обезвоживания осадка 12, образующегося в них. После осаждения осадка в конусной части бака 11 нерастворимый осадок под гидростатическим давлением удаляется из бака 11 на мешковый обезвоживатель узла механического обезвоживания осадка 12. После обработки на мешковом обезвоживателе уплотненный осадок утилизируют вместе с твердыми бытовыми отходами. Выделившуюся из осадка воду сбрасывают в канализацию. В бак 11 с остатками обработанного регенерационного солевого раствора доливают очищенную воду и вносят таблетированную соль для доукрепления раствора, перемешивают с помощью электрической мешалки и насоса перемешивания солевого раствора. Регенерационный раствор снова готов к использованию. В следующий цикл регенерации ионообменного фильтра 5 производят наполнение отработанным солевым раствором другого бака, где проводят его обработку реагентами. Таким образом, баки регенерационного раствора 11 используют в работе станции поочередно. Выполненный таким образом узел регенерации блока ионообменного фильтра 5 позволяет существенно сэкономить реагент - поваренную соль, а также сократить объем загрязненных технологических стоков, сбрасываемых в канализацию.
В очищенную от железа и солей жесткости воду в трубопровод после ионообменного фильтра 5 для обеззараживания воды из емкости приготовления раствора гипохлорита натрия (на чертеже не показана) блока дозирования реагентов 6 насосом-дозатором подают раствор гипохлорита натрия. Обеззараженную воду подают в резервуар чистой воды 7 (пластиковые емкости), предназначенный для хранения запасов чистой воды и согласования системы водоподготовки и насосов второго подъема, откуда насосной станцией второго подъема 8 воду по трубопроводу очищенной воды подают в сеть водоснабжения. Для полного обеззараживания питьевой воды на линии подачи воды в сеть водоснабжения установлен блок обеззараживания 9, в качестве которого используют по меньшей мере одну установку ультрафиолетового обезвоживания, а для сглаживания пульсаций давления - бак-гидроаккумулятор 10. Предпочтительно используют две ультрафиолетовые установки обеззараживания: одна рабочая, одна резервная.
Блочно-модульная станция очистки воды для систем водоснабжения расположена в металлическом транспортируемом контейнере, оборудованном системами освещения, вентиляции и отопления.
Таким образом, использование предложенной блочно-модульной станции очистки воды для систем водоснабжения позволяет обеспечить потребителей чистой питьевой водой при одновременном сокращении расхода реагентов на очистку и объема образующихся в результате очистки загрязненных технологических стоков, сбрасываемых в канализацию.