КОМПАКТНАЯ МОДУЛЬНАЯ УСТАНОВКА ПО ОЧИСТКЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Компактная модульная установка по очистке питьевой воды
Заявленное техническое решение относится к установкам для очистки подземных вод от железа, марганца и других металлов с одновременным удалением сероводорода и других вредных газов для получения экологически чистой питьевой воды.
Из существующего уровня техники известно устройство для кавитационного обеззараживания природных и сточных вод без применения химических реагентов патент RU №2396216 МПК C02F 1/34 опубл. 10.08.2010, содержащее корпус, в котором установлена втулка с восьмью продольными каналами с размещенными в них закручивающими устройствами в виде винтовых формирователей потока, обеспечивающих закручивание, ускорение потоков и кавитацию. На выходе из каналов размещена акустическая пульсационная камера, в которой при взаимодействии кавитирующих потоков, колеблющихся с одинаковой частотой, возникает акустическое резонансное возбуждение. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства для обеззараживания воды за счет акустического резонансного возбуждения кавитирующих потоков.
Такой способ без дополнительной последующей очистки воды нельзя применить при обработке природной воды, предназначенной для питьевых целей.
Известна установка для флотационной очистки воды, содержащая замкнутую гидравлическую магистраль с последовательно включенными основной флотационной камерой, одной или несколькими дополнительными флотационными камерами, трубопроводом рециркуляционной воды, имеющим насос с воздушным эжектром и сатуратор, подвод очищаемой воды, отличающаяся тем, что каждая предыдущая флотационная камера соединена с последующей камерой посредством эжектора типа "жидкость-жидкость", входы несущей жидкости которых параллельно подсоединены к выходу сатуратора, при этом трубопровод рециркуляционной воды, соединенный с основной флотационной камерой, снабжен эжектром типа "жидкость-жидкость", вход подсасываемой жидкости которого соединен с подводом очищаемой воды патент RU 2107032 МПК 6 C02F 1/24, дата публикации 20.03.1998).
Основным недостатком аналогичных устройств является недостаточно высокая степень очистки воды, как от железа, так и солей жесткости.
Известны устройства для обезжелезивания подземных вод, в которых предусмотрены предварительная обработка воды аэрацией или реагентами-окислителями и последующее фильтрование (Строительные нормы и правила. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения: СНиП 2.04.02-84: введ. 01.01.86. - М.: Стройиздат, 1985. - С. 43. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. - Вища школа, 1981 - С. 213-221.)
Основными недостатками этих устройств являются:
1) ограничения, относящиеся к содержанию общего и двухвалентного железа в исходной воде, величине рН, щелочности и другие (Строительные нормы и правила. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения: СНиП 2.04.02-84: введ. 01.01.86. - М.: Стройиздат, 1985. - С. 43.);
2) громоздкость сооружений, высокая строительная стоимость и большие эксплуатационные затраты;
3) плохая управляемость технологическими процессами.
Известны другие устройства (Патент RU №2136601, МПК C02F 1/46, опубл. 1999.09.10 и Патент RU №2136600, МПК C02F 1/49, опубл. 1999.09.10), в которых эффективно применяется озон для обеззараживания воды, однако в силу того, что озон быстро разлагается в воде, перед подачей воды в водопроводную сеть ее также хлорируют во избежание повторного развития бактерий (книга авторов Кульского Л.А., Булавы М.Н. и др. "Проектирование и расчет очистных сооружений водопроводов", Киев, 1972, с. 198-202).
Применяемые другие способы и устройства для обеззараживания воды, например обработка воды хлором при помощи специальных аппаратов-хлораторов, в которых приготовляемая хлорная вода смешивается затем со всей массой поступающей воды.
К недостаткам обработки воды хлором относится то, что хлор перед употреблением необходимо хранить в стальных баллонах на расходных складах, проектируемых в соответствии с санитарными правилами для складов сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), что требует больших капитальных затрат.
Водопроводные очистные сооружения уже не в состоянии предотвращать поступление в питьевую воду значительного количества неорганических и органических веществ. В этих условиях повсеместное применение хлора в качестве обеззараживающего средства приводит к образованию новых соединений, нередко более токсичных, чем исходные. Установлено, что при обработке воды хлором образуются галогенсодержащие соединения, большинство из которых обладает мутагенными свойствами, а некоторые из них представляют канцерогенную опасность для человека (Гончарук В.В., Потапченко Н.Г., Вакуленко В.Ф. "Озонирование как метод подготовки питьевой воды: возможные побочные продукты и токсикологическая оценка". Химия и технология воды. - 1995 г., т. 17 - №1).
Например, хлорирование воды, содержащей фенол, усиливает запах воды в результате образования хлорфенолов, пороговая концентрация которых в 1000 раз выше, чем самого фенола.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ водоподготовки, включающий очистку воды, полученной из скважины, от механических примесей, от взвешенных частиц и растворенных органических веществ на станции обезжелезивания, умягчение воды на установке умягчения и дальнейшую каскадную фильтрацию через систему насыпных фильтров и облучение ее светом в ультрафиолетовой области спектра на выходе, (патент РФ №2448914 C02F 9/12, C02F 1/28, опубл. 27.04.2012)
Недостатками системы-прототипа являются отсутствие контроля качества воды в различных точках технологической схемы и, соответственно, невозможность управления режимами работы установки на основе данных о содержании загрязняющих веществ в очищаемой воде.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение арсенала уже имеющихся технических средств определенного назначения в данной области путем существенного повышения эффективности процесса подготовки питьевой воды.
Данная задача решается за счет того, что заявленная компактная модульная установка по очистке питьевой воды прокачивает очищаемую воду в режиме кавитации через гидродинамическое устройство, через угловой сетчатый фильтр, автоматический фильтр деферризации, установку ультрафиолетового обеззараживания воды и автоматический осветительно-сорбционный фильтр, соединенных системой трубопроводов с подводящим, отводящим и дренажным коллектором.
Модульная установка по очистке питьевой воды может быть оснащена статическим кавитатором. Фильтр деферризации и угольный фильтр, могут быть оснащены автоматическим клапаном для управления режимами работы установки на основе данных о содержании загрязняющих веществ в очищаемой воде.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение качества природной воды, соответствующей всем правилам и нормативам СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода и водоснабжение населенных мест» с обеспечением автоматического управления процессом очистки.
На Фиг. 1 показан общий вид Компактной модульной установки по очистке питьевой воды. Она содержит статический кавитатор 1, автоматический фильтр деферризации 2, и блок сорбционной очистки активированным углем 4, которые оснащены автоматическим блоком управления и контроля 5, блок обеззараживания ультрафиолетовым излучением 3, трубопровод, соединяющий систему очистки питьевой воды 6.
Установка работает следующим образом:
Вода поверхностного или подземного источника водоснабжения по трубопроводу - через входной патрубок подается на Статический кавитатор, в котором происходит кавитационная или гидродинамическая (еще ее называют гидроволновой) обработка природных вод. Статический кавитатор обеспечивает диспергирование, в результате которого происходит интенсивная гомогенизация, эффективное насыщение воды кислородом с одновременным эффектом обеззараживания, в зоне кавитационного схлопывания пузырьков происходит процесс интенсификации физико-химических взаимодействий и обеззараживание воды. Через угловой сетчатый фильтр, где происходит механическая очистка поступающей воды, соединяется с автоматическим блоком деферризации, содержащим систему трубопроводов с подводящим, отводящим и дренажным коллектором. Блок удаления марганца, железа, сероводорода представляющий из себя автоматический фильтр деферризации, в котором вода, проходя через фильтрующую среду, служащую окислителем, освобождается от растворенного в воде сероводорода, железа и марганца (которые переходят в нерастворенную форму и выпадают в осадок). Осадок задерживается в слое фильтрующей загрузки и в дальнейшем вымывается в дренаж при обратной промывке. После выработки емкости фильтрующей загрузки проводится регенерация путем взрыхления и последующего медленного протягивания раствора перманганата калия сквозь наполнитель. После доведения содержания растворенных веществ до предельно допустимых концентраций воду облучают светом в ультрафиолетовой области спектра. Для обеззараживания, в водовод 3, представляющий собой трубу, внутренняя стенка которой имеет отражающее покрытие для УФ-излучения, поступает поток воды, который подвергается облучению УФ-излучением от светоизлучающих диодов УФ-диапазона. При таком облучении воды наряду с насыщением активным кислородом за счет озонирования растворенного в воде кислорода и фотолиза воды с формированием перекиси водорода происходит и ее обеззараживание. Далее, вода проходит сквозь Автоматический угольный осветлительно-сорбционный фильтр, для очистки воды с обратной промывкой, предназначенный, для удаления органических примесей, коррекции органолептических показателей (неприятного вкуса, запаха, привкуса).
В соответствии с технологическим регламентом эксплуатации устройства в блок автоматического управления введены следующие установки:
- суточный график обеспечения расходов очищенной воды, подаваемой потребителям;
- периодичность переключений с режимов обезжелезивания на режимы промывки и обратно;
- алгоритмы управления всеми электрифицированными задвижками составляются по результатам предпусковых испытаний.
Преимущества заявленной блочно-модульной установки для очистки и подачи воды:
высокое качество очистки природной питьевой воды;
компактность;
автоматизация процесса очистки и подачи воды, не требующая постоянного присутствия обслуживающего персонала.