УСТАНОВКА ДЛЯ БЕЗРЕАГЕНТНОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к устройствам многоступенчатой обработки воды, промышленных или бытовых сточных вод [C02F 9/08]. Может найти применение в водоснабжении для подготовки технической и питьевой воды заданного качества для безопасного потребления человеком.
Вода - важнейший источник жизни, базовый элемент быта каждого человека. Сегодня проблема загрязнения окружающей среды является одной из главных социальных, политических, медицинских, инженерных и экономических проблем. Во многих случаях уровень очистки и контроля качества такой воды недостаточен, однако определить тип и уровень загрязнения без специального оборудования невозможно. Вода может содержать опасные примеси и патогенную микрофлору.
Питьевая вода - это вода, которая предназначена для ежедневного неограниченного и безопасного потребления человеком и другими живыми существами. Главным для питьевой воды является наличие действующих стандартов на общий состав и свойства (СанПиН 2.1.4.1074-01 - и СанПиН 2.1.4.1116-02).
Вода многих источников пресной воды непригодна для питья, так как может служить источником распространения болезней или вызывать долгосрочные проблемы со здоровьем, если она не отвечает определенным стандартам качества воды. Вода, которая не вредит здоровью человека и отвечает требованиям действующих стандартов качества - называется питьевой водой. В случае необходимости, чтобы вода соответствовала санитарно-эпидемиологическим нормам, ее очищают или, официально говоря, «подготавливают» с помощью установок водоподготовки [1].
Для осуществления способа безреагентной очистки исходную воду подвергают последовательно различным приемам обработки, в частности фильтрации, сорбции, ультрафиолетовому обеззараживанию, коагуляции, флокуляции и дополнительному обеззараживанию.
Известно, что подлежащая очистке вода из-за возможного воздействия различных видов загрязняющих веществ природного и антропогенного происхождения может содержать:
- механические примеси, к которым, например, относятся неорганические составляющие почвы (песок, глина), частицы породы и т.д.;
- химические соединения, ухудшающие показатели качества воды по жесткости, по содержанию хлоридов, сульфатов, нитратов, тяжелых металлов, фенола, хлорорганических и поверхностно-активных веществ, по перманганатной окисляемости, по насыщению кислородом и другим санитарно-гигиеническим показателям качества для питьевой воды;
- патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, вызывающие инфекционные и паразитарные заболевания;
- разнообразные остатки растительного и животного происхождения [2].
По своему составу и свойствам вода нецентрализованного водоснабжения должна соответствовать нормативам, приведенным в таблице 1.
Таблица 1
Показатели
Единицы измерения
Норматив
Запах
баллы
не более 2-3
Привкус
баллы
не более 2-3
Цветность
градусы
не более 30
Мутность
мг/л
не более 2
Нитраты (NO<sub>3</sub>)
мг/л
не более 45
Число бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс)
к-во БГКП в 1000 мл воды
не более 10
Химические вещества
мг/л
ПДК
В зависимости от местных природных и санитарных условий, а также эпидемической обстановки в населенном месте, перечень контролируемых показателей качества воды, приведенных в п. 5.1, расширяется по постановлению органов и учреждений Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации [3]. Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
Фильтрация воды возможна различными устройствами.
Для обеспечения большинства фильтров недопустимо наличие различных примесей и взвесей, особенно всех видов железа. В этом случае снижается заявленный ресурс работы, ухудшается качество очистки.
Не лишены недостатков и такие, наиболее распространенные технологии, как ионный обмен и адсорбция. Адсорбционная технология очистки воды надежна лишь в условиях стабильного режима сорбции и ионообмена, а так же постоянного контроля над бактериальной средой. В условиях периодической работы бытовых очистителей это практически недостижимо.
Активированный уголь не задерживает микроорганизмы, т.е. не обеспечивает обеззараживания воды. Это связано с тем, что для некоторых видов микроорганизмов такой сорбент является питательной средой. В то время когда нет протока воды (например, ночью), фильтр не работает и происходит размножение микроорганизмов, а их количество в очищенной воде после фильтра может оказаться даже больше, чем в воде, поступившей на фильтрацию.
Активированный уголь практически не удаляет из воды и ионы неорганических веществ. Не исключена возможность, что в конце ресурса, когда фильтрующий материал уже забит вредными химическими примесями и микроорганизмами, может произойти обратный эффект, и вся накопившаяся "нечисть" попадет в стакан. Фильтр станет не сборщиком, а рассадником микробов.
Активированный уголь очищает воду от широкого класса примесей, однако его сорбирующая (очищающая) способность и ресурс не велики. Производители угольных фильтров часто дают не совсем достоверную информацию об их возможностях. Мельчайшую ржавчину (коллоидное трехвалентное железо) и остаточный алюминий активированный уголь НЕ СОРБИРУЕТ. Горячую воду уголь не очищает вовсе [4].
Безреагентная технология обезжелезивания основана на действии бесплатного и самого распространенного окислителя - кислорода воздуха. Вода аэрируется (насыщается воздухом) и затем подается на зернистые фильтры воды для отделения выпавшего осадка гидроокиси железа. Аэрация может проводиться: свободным изливом, фонтанированием (брызгальные установки), душированием, с помощью водовоздушного инжектора (труба Вентури) или компрессора.
Первые три способа аэрации используются, как правило, на муниципальных станциях очистки воды различной производительности. Их недостаток - повышенная влажность около установки, необходимость повысительного насосного оборудования и обеззараживания из-за возможности микробиологического загрязнения аэрированной воды. Поэтому больший интерес вызывает аэрация с помощью водовоздушных инжекторов и компрессоров.
Для проведения процесса аэрации необходима контактная емкость, которая предназначена для отстаивания и разделения на составляющие водовоздушной смеси, формирования хлопьев гидроокиси железа, а также выполняющая функции гидроаккумулятора. Через воздухоотвод в верхней части емкости стравливаются излишки кислорода, азот и частично углекислота.
Для устойчивой работы инжектора необходим достаточно высокий расход воды через него при перепаде давления около трех атмосфер. Основной недостаток этого способа аэрации - значительное гидравлическое сопротивление, создаваемое инжектором. Вышеперечисленных недостатков лишена технологическая схема аэрация воды с помощью безмасляных компрессоров. Компрессор включается при прохождении воды через датчик (реле) потока, врезанный в трубопровод [5].
Обратный осмос - процесс, в котором с помощью давления принуждают растворитель (обычно вода) проходить через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор, то есть в обратном для осмоса направлении. При этом мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворенные в нем вещества.
Обратный осмос используют с 1970-х годов при очистке воды, получении питьевой воды из морской воды, получении особо чистой воды для медицины, промышленности и других нужд.
Мембраны, используемые для обратного осмоса, очень чувствительны к загрязнению, для чего механический фильтр для защиты мембраны обязателен. Многие растворенные в воде вещества задерживаются и не проходят через мембрану. Для преодоления осмотического давления на мембране воду подают под давлением около 2…17 атм для фильтрации и опреснения питьевой и солоноватой воды, и 24…70 атм для морской воды. В системах очистки воды обычно используются синтетические полупроницаемые мембраны. Мембрана задерживает высокомолекулярные загрязнители, но пропускает низкомолекулярные вещества, например такие газы, как кислород, хлор, углекислый газ и пр. Некоторые газы могут определять вкус воды. Очищенная вода может иметь слабокислую реакцию (pH<7) из-за наличия растворенного углекислого газа. Главной особенностью фильтров, использующих технологию обратного осмоса, является практически полная стерилизация воды. Через фильтр проходит молекула воды (размер 0,3 нм), но не проходит большая часть химических примесей и включений биологического происхождения, в частности микроорганизмов и вирусов (размеры от 20 до 500 нм). Например, фильтр может задержать бактерии холеры или вирусы гепатита. По мнению специалистов ВОЗ, потенциальные последствия микробного заражения питьевой воды для здоровья таковы, что борьба с ним должна всегда иметь первостепенное значение и никогда не должна ставиться под угрозу. Основной элемент установки обратного осмоса - полупроницаемая обратноосмотическая мембрана, помещенная в корпус. В нее поступает исходная вода, а отводится два потока - очищенная и обессоленная, которая называется пермеатом, и вода с концентрированными примесями, называемая концентратом, которая сливается. Продавливание воды через мембрану ведется при высоком давлении, которое создает насос, обычно центробежный многоступенчатый или роторный. Для замедления образования нежелательных отложений на мембранах применяется дозирование ингибитора осадкообразования. Для снятия осадков с поверхности мембран используется система химпромывки. Для контроля качества очистки и pH-проточные измерители солесодержания и pH-метры [6].
Необходимо знать то, что обратный осмос не очищает воду от некоторых составляющих, так как система фильтрации обратным осмосом не была разработана для применения в централизованных системах водоснабжения. Водопроводная вода имеет такие составляющие как хлор, и органические летучие вещества, такие как гербициды и инсектициды. Величина их молекул меньше молекул воды, и это означает, что они свободно проникают через мембрану, и остаются в уже очищенной воде. Помимо этого, системы обратного осмоса очищают питьевую воду от щелочных минералов. Вода в результате деминерализована (дистиллированная), и имеет кислую реакцию. Когда человек употребляет такую воду, кальций и другие минералы вымываются из зубов и костей для сохранения кислотно-щелочного равновесия. Вода, пройдя очистку обратным осмосом - вредна для здоровья и безвкусна [7].
Фильтры серии BR - это системы обезжелезивания, эффективно удаляющие растворенное и нерастворенное в воде железо и марганец. Фильтрующий материал Birm обеспечивает высокую степень очистки с последующей промывкой исходной водой. Безреагентный обезжелезиватель Birm представляет собой синтетический материал, обладающий каталитической активностью. Физические характеристики фильтрующего материала обеспечивают высокое качество обезжелезивания воды. Благодаря своему низкому удельному весу, Birm требует меньшего давления для обратной промывки, чем другие среды для обезжелезивания. В качестве особого преимущества следует отметить отсутствие необходимости применения химических реагентов. Фильтрующая загрузка для обезжелезивания воды Birm экономична, характеризуется долгим сроком службы, простотой регенерации и высокой эффективностью удаления железа.
Преимущества обезжелезивателя Birm:
Низкая стоимость фильтрующего материала.
Не требует применения химических реагентов.
Эффективное удаление растворенного и нерастворенного железа с концентрацией до 2 мг/л.
Широкий диапазон применения систем: квартиры, коттеджи, малые производства [8]. Birm - эффективный и экономичный фильтрующий материал, для очистки от растворенных в воде железа и марганца. Он может быть использован как в фильтрах работающих под давлением, так и в безнапорных системах. Birm, действуя как катализатор, ускоряя реакцию окисления Fe2+ в Fe3+ растворенным в воде кислородом, в результате образуется нерастворимый гидрооксид железа, который выпадает в осадок и может быть легко отфильтрован материалом. Во время обратной промывки осадок легко удаляется. Материал Birm не расходуется в процессе удаления железа, поэтому он более эффективен по сравнению со многими другими методами удаления железа. Регенерация Birm осуществляется только взрыхляющей обратной промывкой и не требует дополнительных химических реагентов. При удалении железа pH должен находится в диапазоне значений 6,8-8,5; при более высоких значениях происходит образование трудноудаляемого коллоидного железа. Для эффективного удаления марганца значение pH должно быть больше 8,0. Если исходный поток воды имеет pH меньше необходимого для эффективной работы, то для его увеличения перед Birm используются pH-корректоры, такие как Доломит, Дамфер и др. [9].
Как известно, наличие растворенных солей в воде придает воде свойство, называемое жесткостью. Различают жесткость временную и постоянную. Временная жесткость, обусловлена солями, переходящими при определенных условиях из растворимой - в нерастворимую форму; в частности, это соли кальция Ca, магния Mg и др. Один из способов устранения временной жесткости - нагрев воды до температуры кипения, при этом соли временной жесткости переходят в нерастворимую форму и выпадают в осадок. Этот осадок называют накипью или твердыми отложениями.
Для химического умягчения используемой воды требуются значительные затраты на сооружение и обслуживание химводоподготовки. Умягчение воды с помощью ионообменных материалов или введения комплексонов в открытых системах теплоснабжения, а также при нагреве воды для горячего водоснабжения, как правило, не экономично и экологически вредно. Кроме того, в большинстве случаев, химические реактивы сами способствуют разрушению металлоконструкций.
Известны безреагентные методы снижения и предотвращения накипеобразования. Наиболее известные из них - магнитная обработка воды, так называемая система «антикальций» и ультразвуковые установки очистки и предотвращения отложений. Магнитная обработка воды основана на прохождение воды через магнитное поле. Результаты применения крайне нестабильны.
В так называемых установках «анти-кальций» через воду, содержащую ионы кальция Ca пропускаются электромагнитные импульсы определенного вида и частоты. Под действием электромагнитных импульсов ионы меняют валентность и растворенные соли кальция переходят в растворимую при нагревании форму. Как следует из названия данного вида установок, их действие распространяется только на «кальциевую» жесткость, что в природных условиях встречается чрезвычайно редко. Ультразвуковые колебания способствуют интенсивному образованию новых центров кристаллизации в объеме воды и происходит образование шлама в массе жидкости. В результате воздействия ультразвуковых колебаний наблюдается либо прекращение образования отложений, за счет нарушения условий кристаллизации, либо разрыхление образующейся накипи.
Шлам удаляется стоком воды или продувкой. Следует учесть, что данный метод физический и действует на все виды солей и органических отложений независимо от их химического состава.
Данный метод является наиболее эффективным и универсальным из безреагентных физических методов, экономичен, экологически чист, безопасен для оборудования и персонала [10].
Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. Бактерицидное УФ излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.
Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Обеззараживание ультрафиолетовым излучением - безопасный, экономичный и эффективный способ дезинфекции. Ни озонирование, ни ультрафиолетовое излучение не обладают бактерицидным последействием, поэтому их не допускается использовать в качестве самостоятельных средств обеззараживания воды при подготовке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для бассейнов. Озонирование и ультрафиолетовое обеззараживание применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов [11]. Именно по этим причинам проблема очистки природной воды представляет собой серьезную техническую задачу.
Предшествующий уровень техники В настоящее время известны различные безреагентные способы изменения физико-химических характеристик воды.
Известен способ (патент RU 2206523) получения питьевой воды, по которому исходную воду подготавливают в водозаборном и очистных сооружениях и подают от источника водоснабжения через фильтры, смеситель, комбинированный осветлитель, сорбционный фильтр, насос, причем подаваемую воду подвергают ультрафиолетовому обеззараживанию, коагуляции, флокуляции, фильтрованию, сорбции и обеззараживанию. Предложенный способ отличается сложностью, поскольку предназначен для очистки воды, подвергшейся антропогенному воздействию, как правило, неизвестного происхождения. Применение способа в абсолютном большинстве случаев является нецелесообразным из-за избыточности заложенных в него технических возможностей - водозаборных и очистных сооружений, водозаборных оголовков и приемных камер контейнерной водоочистной установки, водонапорных башен промывной и чистой воды, отстойников загрязненной промывной воды, накопителей осадка и хозяйственно-бытовых сточных вод.
Известен способ (патент RU 2040474) очистки и обеззараживания воды, включающий предварительное введение в воду отмытого и измельченного кремня и воздействие на обрабатываемую воду в закрытой емкости ультрафиолетовым облучением и дневным светом.
Данный способ нельзя применить для воды, взятой из поверхностных источников с большим содержанием органики или подземных источников с большим содержанием солей, таких, например, как соли железа и др.
Известен способ (патент RU 2278830) водоподготовки, включающий очистку воды от механических примесей и других видов загрязнений, ее облучение светом в ультрафиолетовой области спектра, при этом для насыщения воды активным растворенным кислородом ее облучение светом в ультрафиолетовой области спектра производят порциями многократно, затем облученную воду пропускают через дезинтегрированный неклассифицированный минеральный материал, состоящий из кварцевого песка и глиносодержащего минерального комплекса, и обеспечивают гидрогеологический режим миграции воды, соответствующий условиям формирования родниковых вод.
Этот способ предназначен, в основном для очистки воды, подвергшейся техногенному воздействию при разведке и разработке месторождений полезных ископаемых. Он отличается относительной сложностью, его трудно воплотить в серийно выпускаемом оборудовании.
Известен способ (патент RU 2155717) безреагентного изменения физико-химических свойств воды и/или водных растворов с помощью технологии регулирования физико-химических свойств воды и/или водных растворов.
Такой способ требует подготовки электроактивированного анолита и/или католита с обработкой минерализованного водного раствора в анодной и/или катодной камере диафрагменного электрохимического реактора. Это сложный способ, требующий специального оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки и обеззараживания воды (варианты) и установка для очистки и обеззараживания воды (варианты) (RU 2360870). Очистка воды осуществляется посредством установленных в технологической последовательности: фильтра грубой очистки, напорного сорбционного фильтра, фильтра тонкой очистки, ультрафиолетового облучателя, напорного сорбционного фильтра с дополнительным фильтром, которые снабжены блоками управления, фильтра тонкой очистки с обратноосмотическим блоком и напорным насосом. Обратноосмотический блок включает бак химической мойки. Такой способ содержит обратноосмотический блок, промывка которого осуществляется химически, поэтому применять такие способы неэффективно.
Целью настоящей полезной модели является упрощение устройства очистки, снижение расхода электроэнергии на процесс обработки, повышение производительности установки, обеспечения надежности, улучшение качества очищаемой воды и расширение функциональных возможностей.
Задача, решаемая полезной моделью и достигаемый технический результат заключаются в создании простой, экономичной, производительной, высоконадежной многофункциональной установки, производящей качественную очистку воды и не требующей использования фильтров обратного осмоса.
Указанные задача и результат достигаются за счет того, что установка безреагентной очистки воды, содержащая насосы, фильтры предварительной и тонкой очистки и возможностью обратной промывки, отличающаяся тем, что канал забора воды подключен к фильтру-грязевику, и далее через насос к гидроаккумулятору разбора, к которому подключены фильтры предварительной очистки, выходы которых соединены с аэрационными колоннами процесса ускоренного окисления железа, марганца и растворенного в воде сероводорода; аэрационные колонны соединены с обезжелезивателями, которые в свою очередь соединены ультразвуковыми умягчителями, выходные каналы которых соединены со входами фильтров тонкой очистки, выходы которых соединены с канальными гидроаккумуляторами, выходы которых соединены в единый канал, являющийся входным каналом установки ультрафиолетовой стерилизации, на выходном канале которой установлен напорный насос, канал подачи воды из которого выведен в гидроаккумулятор раздачи воды потребителю.
Установка предпочтительно содержит проволочные фильтры предварительной и тонкой очистки с фильтрующей способностью до 10 мкм и возможностью обратной промывки.
Фильтрующие предпочтительно узлы оснащены системами автопромывки.
На выходе установки может быть расположен электронный измеритель качества воды.
Установка предпочтительно выполнена состоящей из трех разборных секций.
Все узлы управления насосами и ультразвуковыми умягчителями могут быть подключены к шкафу электроники с управляющим компьютером, выполненного с возможностью управления электроавтоматикой установки.
Шкаф электроники предпочтительно оснащен видеорегистратором с накопителем информации.
В качестве шкафа электроники с управляющим компьютером может быть использован любой известный шкаф управления [например, 24, 25], предназначенный для: коммутации силовых цепей пожарных, спринклерных, дренчерных насосов, насосов дозаторов, жокей насосов, электрозадвижек, компрессоров, вентиляторов, насосов холодного, горячего водоснабжения, насосов циркуляции и подпитки отопления, дренажных насосов, реле сигнализации и управления; электропитания одно-, трехфазных нагрузок и нагрузок по постоянному току; коммутации силовых цепей автоматического включения резерва электропитания (АВР).
Формирование шкафа производится при помощи программы и подключения его к персональному компьютеру, который может иметь широкий спектр конфигурации при минимальных требованиях к его операционной системе и производительности. В качестве видеорегистратора с накопителем информации может использоваться обычный автомобильный видеорегистратор, в который встраивают память на объем, достаточный для записи 1 рабочего дня.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом, см. Фиг., на котором изображен блок-схема установки очистки.
Осуществление полезной модели
Сущность решения поставленной задачи состоит в том, что доставка предварительно отфильтрованной воды (с помощью фильтра-грязевика 2) осуществляется (см. Фиг.) с помощью подъема воды погружным дренажным насосом 1 через фильтр 2 из источника до водоразборного узла 3 системы очистки, содержащей три секции 26, 27, 28.
Такая конструкция позволяет оперативно разбирать систему, перевозить разобранную систему на малогабаритных транспортных средствах и быстро собирать установку.
Водоразборный узел 3, содержащий механический фильтр и систему автопромывки, подает предварительно отфильтрованную воду в подающий насос 4, из которого вода поступает в гидроаккумулятор разбора 5. Далее, с помощью тройника вода подается в два канала на фильтры предварительной очистки 7 и 8 (с узлами автопромывки).
С выхода фильтров каждого канала, расположенных в секции 26, вода поступает в секцию 27 на аэрационные колонны 9 и 10 соответствующих каналов, где происходит процесс ускоренного окисления железа, марганца и растворенного в воде сероводорода и далее в обезжелезиватели 11 и 12 с автоматической промывкой, где 2-х и 3-х валентное железо превращается в гидрооксид железа и выпадает в труднорастворимый остаток. Далее вода проходит через ультразвуковые умягчители 13 и 14, где происходит кристаллизация солей кальция.
Далее вода по двум каналам поступает в секцию 28 на входы фильтров тонкой очистки 15 и 16 с узлами автопромывки. Очищенная от примесей вода проходит через канальные гидроаккумуляторы 17 и 18, через тройник 19, проходит через установку УФ стерилизации 20 и далее с помощью напорного насоса 21 проходит через выходной гидроаккумулятор 22 на выход для раздачи потребителю.
В первой секции 26 установлен шкаф электроавтоматики 23 для силовой коммутации исполнительных устройств системы, во второй секции 27 установлен шкаф электроники 24 с управляющим компьютером и интерфейсами управления исполнительными устройствами. В третьей секции 28 установлен узел измерения 25 качества воды, который связан с компьютером, регулирующим алгоритм технологического процесса работы установки. Таким образом, вода очищается двумя параллельно работающими технологическими линиями; это позволяет производить очистку воды непрерывно - обе линии одновременно или одна линия очищает воду, вторая осуществляет промывку узлов. Это повышает надежность процесса очистки. Кроме этого, периодический контроль качества очищенной воды осуществляется электронным измерителем, сигналы которого обрабатываются компьютером, регулирующим технологический процесс. Поскольку такие установки могут быть стратегическими объектами, в шкафу электроники установлен 4-х канальный видеорегистратор, на вход которого поступают сигналы от 4-х видеокамер, расположенных по периметру; с помощью видеорегистратора осуществляется запись видеофайлов окружающей обстановки с сохранением файлов на твердом накопителе. Кроме того, в систему добавлены ИК-датчики охраны периметра с контроллером и GSM модулем, с помощью которого дистанционно контролируется состояние системы и осуществляется телеметрический контроль.
Предлагаемый способ упрощает процесс очистки воды - здесь не требуются обратноосмотические фильтры, химические обновляемые реагенты, особые физические и химические процессы для регенерации способности установки. Гидравлическая и электронная схемы построены таким образом, чтобы минимизировать расход потребляемой электроэнергии, улучшить качество и повысить надежность работы установки.
Предлагаемая установка успешно проходит испытания в населенных пунктах Омской области, на ней отрабатываются конструктивные особенности и различные алгоритмы технологического процесса.
В качестве фильтров предварительной очистки могут использоваться любые грубые фильтры типа [12].
В качестве фильтра тонкой очистки могут использоваться любые проточные фильтры тонкой очистки [13, 14].
В качестве фильтров грязевиков могут использоваться любые проточные фильтры грязевики типа [15, 16, 17].
Требований, предъявляемых к аэрационным колоннам также нет. Могут использоваться стандартные аэрационные колонны [18, 19, 20], имеющие функции насыщения воздухом для обезжелезивания, удаление сероводорода и других запахов, насыщение воды кислородом.
В качестве обезжелезивателей используют фильтры обезжелезиватели типа [21, 22]. Ультразвуковые умягчители воды работают на основе эффекта кавитации. Кавитация (от лат. cavitas - пустота) - образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну.
В результате этой самой кавитации в воде повышается вероятность столкновения ионов кальция и магния, за счет чего образуются зародышевые центры кристаллизации. Данные центры являются энергетически более выгодными по сравнению с обычными местами образования накипи (стенками труб, нагревательными поверхностями), следовательно накипь начинает образовываться не где попало, а на созданных центрах кристаллизации - в объеме воды.
В результате накипь не образуется на стенках труб и нагревательных элементах. Чего и требовалось достичь. Ультразвуковая технология выделяется в этом ряду тем, что обеспечивает одновременное воздействие на образование накипи несколькими различными механизмами. Так, при озвучивании воды ультразвуком достаточной интенсивности происходит разрушение, раскалывание образующихся в нагреваемой воде кристаллов солей жесткости. Это приводит к уменьшению размеров кристаллов и к увеличению центров кристаллизации в нагреваемой воде. В результате значительная часть кристаллов не достигает размеров, требуемых для осаждения, и процесс формирования накипи на теплообменной поверхности замедляется.
Следующим механизмом воздействия ультразвуковой технологии на образование накипи служит возбуждение высокочастотных колебаний на поверхности теплообмена.
Распространяясь по всей поверхности теплообменного оборудования, ультразвуковые колебания препятствуют формированию на нем накипных отложений, отталкивают от теплообменной поверхности кристаллы солей и замедляют их осаждение.
Изгибные колебания теплообменной поверхности разрушают так же уже сформированный слой накипи. Это разрушение сопровождается отслоением и откалыванием кусочков накипи. При значительной толщине слоя образованной ранее накипи относительно диаметра водопроводящих каналов существует опасность их засорения и закупорки. Поэтому одним из основных требований успешного применения ультразвуковой технологии является предварительная очистка теплообменных поверхностей от сформированного до установки ультразвуковых устройств слоя накипных отложений.
То есть, наблюдаются два эффекта от ультразвуковой обработки воды:
- препятствование образованию накипи и
- разрушение уже сформированного слоя накипи.
Поэтому в качестве ультразвуковых умягчителей воды подойдут любые устройства, способные обеспечивать эффект кавитации, например, устройства серии «Акустик» [23].
Реализация полезной модели поясняется примерами.
Пример 1.
В ходе эксперимента использовали установку безреагентной очистки воды, согласно заявленной полезной модели схеме на Фиг. 1.
На вход подавали сточную воду из бытовой канализации. По результатам обработки воды ее качество соответствовало таблице 2.
Таблица 2
Показатели
Единицы измерения
Норматив
Запах
баллы
1,1
Привкус
баллы
0,5
Цветность
градусы
14
Мутность
мг/л
1,4
Нитраты (NO<sub>3</sub>)
мг/л
23
Число бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс)
к-во БГКП в 1000 мл воды
2
Химические вещества
мг/л
меньше ПДК в 10 раз
Пример 1.
В ходе эксперимента использовали установку безреагентной очистки воды, согласно заявленной полезной модели схеме на Фиг. 1.
На вход подавали сточную воду из автомойки. По результатам обработки воды ее качество соответствовало таблице 3.
Таблица 3
Показатели
Единицы измерения
Норматив
Запах
баллы
2
Привкус
баллы
1,8
Цветность
градусы
27
Мутность
мг/л
1,9
Нитраты (NO<sub>3</sub>)
мг/л
11
Число бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс)
к-во БГКП в 1000 мл воды
0
Химические вещества
мг/л
меньше ПДК в 2 раза
Пример 1.
В ходе эксперимента использовали установку безреагентной очистки воды, согласно заявленной полезной модели схеме на Фиг. 1.
На вход подавали талые сточные воды, собранные у канализации в г. Омкс. По результатам обработки воды ее качество соответствовало таблице 4.
Таблица 4
Показатели
Единицы измерения
Норматив
Запах
баллы
1,7
Привкус
баллы
1,1
Цветность
градусы
19
Мутность
мг/л
1,7
Нитраты (NO<sub>3</sub>)
мг/л
20
Число бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс)
к-во БГКП в 1000 мл воды
2
Химические вещества
мг/л
меньше ПДК в 5 раз
Источники информации:
1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Питьевая_вода
2. [Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В.Ф. Протасова. - М.: Финансы и статистика, 1995. с.215-225].
3. СанПиН 2.1.4.544-96
4. http://www.eco-track.ru/waterR
5. http://www.geliosco.ru/prom.php?loc=3
6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Обратный_осмос
7. http://novavoda.ru/obratnyi-osmos.html
8. http://www.aquafilter.ru/equipment/e_br.htm
9. http://www.a-geizer.ru/filters/additional/reagents/birm/
10. http://utinlab.ru/articles/ultrazvukovye-impulsnye-ustanovki
11. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ультрафиолетовое_излучение
12. http://katalog.vodcenter.ru/filters.html
13. http://www.rusklimat.ru/catalog/water-purification-systems/honeywell/filters-ff06/4012.html
14. http://www.stelmarket.ru/katalog/honeywell_1.htm
15. http://www.fittexcom.ru/filjtr-latunnyi.html
16. http://www.fittexcom.ru/fmm.html
17. http://www.fittexcom.ru/filjtry-fmf.html
18. http://seben.ru/aeratsionnaya-kolonna
19. http://ktr-g.ru/airaziy.html
20. http://www.goodvoda.ru/catalog/ajeracija-vody/ajeracionnaja-kolonna
21. http://www.cleanpractice.ru/bezreagentnye-obezzhelezivateli.html
22. http://voda.kr-company.ru/ochistka_vody/v_kottetdzhe/obezzhelezivateli_vody/
23. http://beznakipi.com/akustik-t
24. http://plazma-t.ru/pozharnaya-avtomatika/strukturnaya-shema-komplekta-sprut-2/shkafyi-upravleniya/
25. http://www.teplomag.ru/control-cabinet