СИСТЕМА ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ
FLUID CLEANING SYSTEM

Изобретение относится к системам очистки и/или обессоливания жидкости, преимущественно воды, применяемым в бытовом и/или питьевом водоснабжении в бытовых и/или промышленных условиях, на дачных и садовых участках.
Разнообразные системы очистки жидкости известны и достаточно широко распространены.
Из уровня техники известна обратноосмотическая система очистки жидкости с контролируемой рециркуляцией (система очистки жидкости) по международной заявке WO 2002/055182 A1 (B01D 61/00, опубл. 18.07.2002, заявитель TEKNOWSMARTZ INNOVATIONS / TECHNOLOGY INC., Канада). Система очистки жидкости содержит узел питания системы исходной жидкостью, включающий основную линию подачи исходной жидкости с установленным на ней средством повышения давления, вторичную линию, вход которой через переходник подключен к основной линии подачи исходной жидкости перед средством повышения давления, узел фильтрации жидкости, включающий линию смешения концентрата, образующего в процессе фильтрации с исходной жидкостью, вход которой через тройник подключен к основной линии подачи исходной жидкости, а выход - к средству очистки жидкости, линию возврата концентрата с установленным на ней средством повышения скорости жидкости, вход которой подключен к выходу концентрата средства очистки жидкости, а выход - через тройник к выходу основной линии подачи исходной жидкости и ко входу линии смешения концентрата, образующего в процессе фильтрации, с исходной жидкостью, линию подачи очищенной жидкости в емкость для обеззараживания очищенной жидкости, линию подачи очищенной жидкости из емкости для обеззараживания с установленным на ней средством повышения давления очищенной жидкости, подключенную к накопительному баку высокого давления для очищенной жидкости, и через переходник к линии подачи очищенной жидкости потребителю, линию возврата очищенной жидкости в узел фильтрации жидкости, вход которой подключен к линии подачи очищенной жидкости потребителю, а выход - к линии возврата концентрата перед средством повышения скорости жидкости. Дополнительно к линии возврата концентрата подключен узел подачи вспомогательного вещества. Работа всей системы контролируется с помощью системы сенсоров и детекторов, соединенной с контроллером, к которому подключены устройство обеззараживания жидкости, расположенной в накопительной емкости для обеззараживания очищенной жидкости, и электромагнитные клапаны, установленные на линиях подачи жидкости системы.
Система очистки жидкости работает следующим образом. В момент запуска системы исходная жидкость от источника подается на основную линию подачи исходной жидкости, проходит пред фильтр и средство повышения давления и через линию смешения концентрата, образующего в процессе фильтрации, с исходной жидкостью, поступает на средство очистки жидкости. Очищенная жидкость после средства очистки жидкости поступает в накопительную емкость для обеззараживания очищенной жидкости и далее через средство повышения давления очищенной жидкости поступает либо в бак высокого давления для хранения очищенной жидкости, либо на линию подачи очищенной жидкости потребителю. Концентрат после средства повышения давления подается на линию возврата концентрата и далее через средство повышения скорости жидкости на линию смешения концентрата, образующегося во время процесса фильтрации, с исходной жидкостью, и далее на вход средства очистки жидкости. Во время процесса фильтрации жидкости в систему непрерывно по основной линии подачи исходной жидкости происходит дополнительная подача исходной жидкости, которая смешивается с концентратом на линии смешения концентрата, образующегося во время процесса фильтрации, с исходной жидкости. Во время одного цикла фильтрации жидкости, смесь концентрата и исходной жидкости проходит через средство очистки жидкости несколько раз. Когда концентрация солей в указанной смеси повышается до заданного значения, процесс фильтрации жидкости останавливается. Система переходит в режим промывки. От источника исходная жидкость по вторичной линии, выход которой соединен с линией возврата концентрата перед средством повышения скорости жидкости, проходит через средство повышения скорости жидкости и далее по линии смешения концентрата, образующегося во время процесса фильтрации, с исходной жидкостью, поступает на вход средства очистки жидкости. Концентрат с повышенным солесодержанием после средства очистки жидкости сбрасывается в дренаж. Режим промывки продолжается заданное время, которое необходимо для полного удаления загрязнений из средства очистки жидкости. Также данная система очистки жидкости предусматривает осуществление промывки средства очистки жидкости очищенной жидкостью. Следует отметить, что вторичная линия включается в систему только на стадии промывки средства очистки жидкости.
Несмотря на то, что данная система очистки жидкости эффективна для очистки исходной жидкости с повышенным содержанием загрязняющих веществ за счет промывки средства очистки жидкости очищенной жидкостью, данная система очистки жидкости имеет ряд недостатков.
Одним из главных недостатков данной системы очистки жидкости является как повышенное потребление исходной жидкости, так и затраты очищенной жидкости, что затрудняет применимость данной системы очистки жидкости в засушливых районах с недостатком питьевой воды. Кроме этого в системе установлено два средства повышения давления исходной жидкости и два средства повышения скорости жидкости. Обеспечение работы перечисленных устройств требует значительных затрат энергии. Также, как было сказано выше, работа всей системы контролируется с помощью системы сенсоров и детекторов, которые соединены с контроллером, отправляющим управляющие сигналы на устройство обеззараживания жидкости и электромагнитные клапана, установленные на линиях подачи жидкости. Такая система связей должна работать четко и бесперебойно, так как в случае ее нарушения произойдет сбой в работе системы очистки жидкости.
Из уровня техники известна система очистки жидкости по международной заявке WO 00/76639 A1, (B01D 61/00, опубл. 21.12.2000, Норвегия). Система очистки жидкости содержит узел питания системы исходной жидкостью, включающий основную линию подачи исходной жидкости, вторичную линию, вход которой подключен через переходник к основной линии подачи исходной жидкости перед средством повышения давления, установленным на основной линии подачи исходной жидкости, а выход - через соединительные линии к двум емкостям, каждая из которых состоит из накопительной полости для концентрата, поступающего в нее во время процесса фильтрации, и вытеснительной полости для исходной жидкости, узел фильтрации, включающий линию возврата исходной жидкости, вытесняемой концентратом, образующимся в процессе фильтрации, с установленным на ней средством повышения скорости жидкости, вход которой связан через соединительные линии с двумя вытеснительными полостями для исходной жидкости емкостей, а выход - с основной линией подачи исходной жидкости после средства повышения скорости жидкости, средство очистки жидкости, вход которого связан с выходом основной линии подачи исходной жидкости, линию подачи очищенной жидкости, подсоединенную к выходу очищенной жидкости средства очистки жидкости, линию концентрата, вход которой подсоединен к выходу концентрата средства очистки жидкости, а выход - к двустороннему клапану, который служит для переменной периодической подачи концентрата через соединительные линии в накопительную полость для концентрата одной из емкостей, два клапана сброса дренажа.
Система очистки жидкости работает следующим образом. Исходная жидкость от источника поступает на основную линию подачи исходной жидкости и через средство повышения давления поступает на вход средства очистки жидкости. Затем очищенная жидкость после средства очистки жидкости поступает на вход линии подачи очищенной жидкости, а концентрат через двусторонний клапан поступает в накопительную полость для концентрата одной из емкостей. Процесс поступления концентрата в накопительную полость для концентрата одной из емкостей происходит до достижения заданного уровня концентрата в накопительной полости для концентрата. При достижении заданного уровня концентрата заполненная накопительная полость для концентрата отключается от средства очистки жидкости и подключается накопительная полость для концентрата второй емкости. В момент отключения накопительной полости для концентрата, образующегося в процессе фильтрации, первой емкости, от средства очистки жидкости давление в полости резко снижается. В вытеснительную полость для исходной жидкости первой емкости через вторичную линию поступает исходная жидкость под давлением, которое присутствует в источнике, и превышает давление в отключенной от средства повышения давления накопительной полости для концентрата, при этом происходит вытеснение концентрата из накопительной полости в дренаж. После того, как весь концентрат будет вытеснен из накопительной полости в дренаж, вытеснительная полость полностью заполнится исходной жидкостью. При повторном заполнении накопительной полости для концентрата первой емкости концентратом указанная исходная жидкость будет вытеснена концентратом и через линию возврата исходной жидкости подана на основную линию подачи исходной жидкости для дальнейшей очистки. При заполнении накопительной полости для концентрата второй емкости концентратом, процесс, описанный выше, повторяется. Таким образом, в процессе очистки жидкости происходит попеременное подключение емкостей к средству очистки жидкости, их заполнение концентратом и исходной жидкостью.
В процессе работы данной системы очистки жидкости энергия затрачивается только на поднятие давления, достаточного не только для того, чтобы преодолеть сопротивление мембраны, но и для осуществления работы всей системы.
Данная система очистки жидкости имеет ряд недостатков, главный из которых - это отсутствие линии возврата концентрата, которая подключена к входу средства очистки жидкости для его повторного прохождения через средство очистки жидкости, с целью получения некоторого количества очищенной жидкости. В системе по международной заявке WO 00/76639 А1 происходит только накопление концентрата в накопительной полости для концентрата одной из емкостей и сброс его в дренаж. Так как данная система очистки жидкости представляет собой промышленную установку, то объем сбрасываемого концентрата достаточно большой, что приводит к неэффективному использованию исходной жидкости. Также для обеспечения работы средства повышения давления необходимо затратить большое количество энергии. Кроме этого в случае выхода из строя двустороннего клапана может произойти захлебывание концентратом одной из емкостей.
Из уровня техники известна система очистки жидкости по заявке US 2009/0152197 A1 (B01D 61/02, опубл. 18.07.2009, Греция). Система очистки жидкости содержит узел питания системы исходной жидкостью, включающий основную линию подачи исходной жидкости, вторичную линию, вход которой подключен через переходник к основной линии подачи исходной жидкости перед средством повышения давления, установленным на основной линии подачи исходной жидкости, средства для забора исходной жидкости, установленного на основной линии подачи исходной жидкости, перед средством повышения давления, узел фильтрации жидкости, включающий линию смешения концентрата, образующегося в процессе фильтрации жидкости, с исходной жидкостью, выход которой соединен со входом средства очистки жидкости, выход концентрата средства очистки жидкости подключен ко входу линии возврата концентрата с установленными на ней по меньшей мере двумя проточными емкостями высокого давления, выход линии возврата концентрата через средство повышения скорости жидкости подключен через тройник ко входу линии смешения концентрата с исходной жидкостью и к выходу основной линии подачи исходной жидкости, клапана, регулирующие поток жидкости, стабилизаторы давления, линию подачи очищенной жидкости, соединенную с выходом очищенной жидкости средства очистки жидкости, линию сброса дренажа, к которой через соединительные линии подключены по меньшей мере две проточные емкости высокого давления. Вторичная линия узла питания системы исходной жидкостью через соединительные линии подключена по меньшей мере к двум проточным емкостям высокого давления. Система очистки жидкости работает следующим образом. В момент запуска системы исходная жидкость от источника по основной линии подачи исходной через средство повышения давления поступает на линию смешения концентрата, образующегося в процессе фильтрации, с исходной жидкостью и далее на средство очистки жидкости. Очищенная жидкость от средства очистки жидкости поступает на линию подачи очищенной жидкости. Концентрат, поступающий от средства очистки жидкости под высоким давлением, попеременно проходит через одну из двух проточных емкостей высокого давления и далее через линию возврата концентрата поступает на вход линии смешения концентрата, образующегося в процессе фильтрации, с исходной жидкостью. В процессе фильтрации в систему по основной линии подачи исходной жидкости непрерывно подкачивается исходная жидкость, которая смешивается с концентратом на линии смешения концентрата, образующего в процессе фильтрации, с исходной жидкостью. Во время одного цикла фильтрации жидкости смесь концентрата и исходной жидкости проходит через одну из емкостей и через средство очистки жидкости несколько раз. В момент, когда концентрация солей в указанной смеси повышается до заданного значения, одна из двух проточных емкостей отключается от процесса очистки жидкости, в процесс включается вторая емкость. Для осуществления промывки одной из емкостей, отключенной от процесса фильтрации, через вторичную линию на вход емкости подается исходная жидкость, которая, смешиваясь с концентратом, проходит сквозь емкость и выходит в дренаж. Во время осуществления промывки происходит концентрирование смеси концентрата и исходной жидкости, проходящей через вторую емкость. В момент завершения промывки первой емкости она вновь включается в процесс фильтрации, а вторая емкость отключается для осуществления промывки.
Недостатком данной системы очистки жидкости является избыточный расход исходной жидкости при осуществлении промывки проточных емкостей высокого давления. Кроме этого, как и в системе очистки жидкости по международной заявке WO 2002/055182 А1, смешение концентрата, образующегося в процессе фильтрации жидкости с исходной жидкостью, происходит только на линии смешения концентрата, образующегося в процессе фильтрации, с исходной жидкостью, что делает полученную смесь двух жидкостей, подаваемую на мембрану неоднородной. Такое подключение может снизить эффективность работы мембраны.
Из уровня техники известна система очистки жидкости с замкнутым контуром (система очистки жидкости) по патенту US 7628921, опубл. 08.12.2009 (C02F/44, Avi Efraty, Израиль), которая была выбрана нами в качестве наиболее близкого аналога. Система очистки жидкости содержит узел питания системы исходной жидкостью, включающий емкость, основную линию подачи исходной жидкости, вторичную линию с установленным на ней клапаном, подключенную через переходник к основной линии подачи исходной жидкости перед средством повышения давления, установленным на основной линии подачи исходной жидкости, узел фильтрации, включающий, линию смешения концентрата, образующегося в процессе фильтрации, с исходной жидкостью, вход которой через переходник соединен с основной линей подачи исходной жидкости, а выход - с входом по меньшей мере одного средства очистки жидкости, линию возврата концентрата в емкость с установленным на ней средством повышения скорости жидкости, вход которой соединен с выходом концентрата средства очистки жидкости, а выход - со входом линии смешения концентрата, образующегося в процессе фильтрации, с исходной жидкостью, соединительную линию между линией смешения концентрата, образующегося в процессе фильтрации, с исходной жидкостью, и линией возврата концентрата (соединительной линии), на соединительной линии установлен клапан, линию сброса дренажа с установленным на ней клапаном перед средством повышения скорости дренажной жидкости, вход которой соединен с линией возврата концентрата в емкость. Выход вторичной линии подключен к линии возврата концентрата в емкость. На линии возврата концентрата в емкость установлено два клапана: один - после средства повышения скорости жидкости перед емкостью, второй - после емкости.
Система очистки жидкости работает следующим образом. В начальный момент времени на основную линию подачи исходной жидкости от источника подается исходная жидкостью, которая заполняет систему исходной жидкостью под атмосферным давлением. При этом открыты клапан на соединительной линии и клапан на линии возврата концентрата в емкость, установленный перед емкостью. Далее в систему нагнетается давление. Затем начинается процесс очистки жидкости. Клапан, установленный на соединительной линии, перекрывается. Очищаемая жидкость (исходная в начальный момент времени, и далее смесь концентрата и исходной жидкости) проходит последовательно по замкнутому кругу, по меньшей мере одно средство очистки жидкости и емкость, образуется большой круг фильтрации. При этом в систему по основной линии подачи исходной жидкости непрерывно подкачивается исходная жидкость, которая смешивается с концентратом на линии смешения концентрата, а очищенная жидкость непрерывно выводится из системы. Через определенный период времени клапана, установленные на линии возврата концентрата, образованного в процессе фильтрации, в емкость перекрываются, и емкость оказывается отрезана от средства очистки жидкости. При этом клапан на соединительной линии открывается и образуется малый круг фильтрации жидкости. Одновременно происходит открытие клапана на вторичной линии и клапана на линии дренажа. По вторичной линии исходная жидкость начинает поступать в емкость, смешиваясь с концентратом. Полученная смесь поступает на линию сброса дренажа и выводится из системы. Промывка емкости исходной жидкостью происходит до тех пор, пока вся загрязненная жидкость не будет удалена из емкости. Все стадии процесса фильтрации, описанные выше, периодически повторяются.
Система очистки жидкости по патенту US 7628921 позволяет осуществлять непрерывный процесс фильтрации жидкости при одновременной очистки системы. Однако переход от одной стадии процесса фильтрации к другой осуществляется за счет работы клапанов, установленных на линиях в системе. В случае несрабатывания хотя бы одного из них, произойдет сбой работы системы и ее выход из строя. Кроме этого, удаление концентрата в дренаж происходит за счет подачи в емкость исходной жидкости при ее смешении с концентратом. Из-за этого в емкости должно поступить избыточное количество исходной жидкости, чтобы полностью заместить собой весь объем полученной смеси. Такой способ промывки системы повышает затраты исходной жидкости.
Задачей изобретения и техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является разработка новой эргономичной системы очистки жидкости, одновременное сокращение количества энергии и исходной жидкости, подаваемых в систему очистки жидкости при эффективном использовании указанных ресурсов для осуществления очистки жидкости.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются тем, что система очистки жидкости содержит узел питания системы исходной жидкостью, включающий емкость, основную линию подачи исходной жидкости и вторичную линию, вход которой через соединительный элемент подключен к основной линии подачи исходной жидкости перед средством повышения давления, установленным на основной линии подачи исходной жидкости, а выход вторичной линии подачи исходной жидкости подключен к емкости, узел фильтрации, включающий линию смешения концентрата, образующегося в конце каждого цикла фильтрации жидкости, с исходной жидкостью, соединенную через соединительный элемент с основной линией подачи исходной жидкости после средства повышения давления, по меньшей мере одно средство очистки жидкости, соединенное со средством повышения скорости жидкости, линию возврата концентрата в устройство, подсоединенную к выходу концентрата по меньшей мере из одного средства очистки жидкости, линию сброса дренажа с установленным на ней клапаном сброса дренажа, линию подачи очищенной жидкости, соединенную с выходом очищенной жидкости по меньшей мере одного средства очистки жидкости, выполнена так, что узел питания системы исходной жидкостью выполнен с возможностью вытеснения концентрата, из емкости, представляющей собой устройство концентрирования жидкости, содержащее внутреннюю перегородку, за счет давления исходной жидкости на нее, разделяющую внутреннее пространство устройства для концентрирования жидкости на накопительную полость с переменным объемом для исходной жидкости, поступающей на начальной стадии фильтрации жидкости, и для смешения в ней концентрата и исходной жидкости в процессе фильтрации жидкости, соединенную с линией смешения концентрата и исходной жидкости, которая через соединительный элемент соединена с основной линией подачи исходной жидкости после средства повышения давления и с линией возврата концентрата в устройство концентрирования жидкости, и вытеснительную полость для исходной жидкости, соединенную со вторичной линией подачи исходной жидкости в эту полость, предназначенную для вытеснения концентрата из накопительной полости устройства концентрирования жидкости исходной жидкостью, поступающей со вторичной линии за счет давления исходной жидкости на перегородку в процессе сброса дренажной жидкости, и для возврата исходной жидкости из вытеснительной полости устройства концентрирования жидкости по этой же линии за счет давления смеси концентрата и исходной жидкости, находящейся в накопительной полости устройства концентрирования жидкости, на внутреннюю перегородку устройства концентрирования жидкости, а узел фильтрации выполнен с возможностью осуществления длительного контакта исходной жидкости и концентрата в накопительной полости с переменным объемом для исходной жидкости, поступающей на начальной стадии фильтрации жидкости, и для смешения в ней концентрата и исходной жидкости в процессе фильтрации жидкости, для обеспечения плавного увеличения концентрации жидкости, подаваемой по меньшей мере на одно средство очистки жидкости за счет осуществления перемешивания исходной жидкости с концентратом в накопительной полости устройства концентрирования жидкости, в котором вход по меньшей мере одного средства очистки жидкости соединен линией подачи смеси концентрата и исходной жидкости, на которой установлено средство повышения скорости жидкости, напрямую с накопительной полостью устройства концентрирования жидкости, а линия возврата концентрата по меньшей мере из одного средства очистки жидкости в устройство концентрирования жидкости подсоединена через соединительный элемент к линии смешения концентрата и исходной жидкости и к основной линии подачи исходной жидкости, при этом клапан сброса дренажа может быть установлен в любой точке узла фильтрации, при этом система очистки жидкости дополнительно содержит блок дозированной подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ для осуществления подачи и равномерного смешения антискаланта и/или вспомогательных веществ в накопительной полости с переменным объемом с исходной жидкостью, поступающей в накопительную полость с переменным объемом на начальной стадии фильтрации жидкости, содержащий емкость для хранения антискаланта и/или вспомогательных веществ, подключенную ко входу линии подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ, перед средством дозирования антискаланта и/или вспомогательных веществ, установленным на линии подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ, при этом выход линии подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ подключен к основной линии подачи исходной жидкости перед средством повышения давления, при этом на основной линии подачи исходной жидкости перед средством повышения давления установлен предфильтр, при этом средство повышения давления, установленное на основной линии подачи исходной жидкости предназначено для создания давления, обеспечивающего работу системы при низкой производительности.
На фиг. 1 изображена схема системы очистки жидкости.
Система очистки жидкости (фиг. 1) содержит узел питания системы исходной жидкостью (1) и узел фильтрации жидкости (8).
Узел питания системы исходной жидкостью (1) включает основную линию подачи исходной жидкости (2), устройство концентрирования жидкости (4), средство повышения давления (3), вторичную линию подачи исходной жидкости (7), блок дозированной подачи антискаланта (15), предфильтр (18), электромагнитный клапан (19), реле низкого давления (21).
На основной линии подачи исходной жидкости (2) установлены последовательно, редуктор давления (24), электромагнитный клапан (19) и средство повышения давления (3), и дополнительно предфильтр (18).
Предфильтр (18) может быть выполнен, например, в виде фильтрующего элемента механической очистки жидкости или элемента, содержащего активированный уголь.
Средство повышения давления (3) может быть выполнено в виде, например, но, не ограничиваясь только этим, мембранного (диафрагменного) насоса, который предназначен для создания давления, обеспечивающее работу системы при низкой производительности.
Устройство для концентрирования жидкости (4) представляет собой, например, но, не ограничиваясь только этим, корпус (на фиг. 1 не обозначен) который внутренней перегородкой (17) разделен на накопительную полость с переменным объемом для исходной жидкости, поступающей на начальной стадии фильтрации жидкости, и для смешения в ней концентрата и исходной жидкости в процессе фильтрации жидкости (5) и вытеснительную полость для исходной жидкости (6).
На фиг. 1 представлено исполнение, где внутренняя перегородка (17) выполнена в виде камеры, ограничивающей накопительную полость (5) расположенную в устройстве для концентрирования жидкости (4). Пространство, образованное между внутренними стенками корпуса (на фиг. 1 не обозначен) и внешней поверхностью внутренней перегородки (17), выполненной камеры, ограничивающей накопительную полость (5), представляет собой вытеснительную полость для исходной жидкости (6).
В другом исполнении, в устройстве для концентрирования жидкости каждая из полостей может быть, например, ограничена с трех сторон внутренними стенками корпуса и с одной стороны внутренней перегородкой (на фиг. 1 не обозначено).
Также конструкция устройства для концентрирования жидкости позволяет, например расположить вытеснительную полость для исходной жидкости внутри камеры, образованной стенками внутренней перегородки, а накопительную полость - между внутренними стенками корпуса и внешней поверхностью камеры, ограничивающей вытеснительной полость (на фиг. 1 не обозначено).
Вход вторичной линии подачи исходной жидкости (7) с установленным на ней реле низкого давления (21) через тройник (на фиг. 1 не обозначен) подключен к основной линии подачи исходной жидкости (2), а выход - к вытеснительной полости (6) для исходной жидкости устройства концентрирования жидкости (4).
К основной линии подачи исходной жидкости (2) дополнительно подключен блок дозированной подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ (15), содержащий емкость для хранения антискаланта и/или вспомогательных веществ (на фиг. 1 не обозначена), подключенную ко входу линии подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ (26), перед средством дозирования антискаланта и/или вспомогательных веществ, выполненным в виде дозирующего насоса (на фиг. 1 не обозначен), установленным на линии подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ (26), при этом выход линии подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ (26) подключен к основной линии подачи исходной жидкости (2) перед средством повышения давления (3). В качестве вспомогательных веществ могут быть использованы, например, коагулянты, окислители, катализаторы.
Узел фильтрации жидкости включает линию подачи смеси концентрата и исходной жидкости (9), средство повышения скорости жидкости (10), по меньшей мере одно средство очистки жидкости (11), линию возврата концентрата (12), линию смешения концентрата с исходной жидкостью (13), линию сброса дренажа (23), линию подачи очищенной жидкости (14), емкость для хранения очищенной жидкости (20).
На линии подачи смеси концентрата и исходной жидкости (9) установлено средство повышения скорости жидкости (10), которое может быть выполнено, например, в виде центробежного насоса.
Вход линии подачи смеси концентрата и исходной жидкости (9) подключен к накопительной полости (5), выход линии подачи смеси концентрата и исходной жидкости (9) соединен по меньшей мере с одним средством очистки жидкости (11). Выход очищенной жидкости по меньшей мере одного средства очистки жидкости (11) соединен с входом линии подачи очищенной жидкости (14) с установленным на ней обратным клапаном (29), которая подключена к средству подачи очищенной жидкости потребителю (28) и к емкости для хранения очищенной жидкости (20), которая может быть выполнена, например, но не ограничиваясь только этим, в виде водовоздушного бака, безнапорной емкости или емкости для хранения жидкости, снабженной компрессором.
Выход концентрата по меньшей мере одного средства очистки жидкости (11) соединен с входом линии возврата концентрата (12), выход которой подключен через соединительный элемент, выполненный в виде тройника (27) к выходу основной линии подачи исходной жидкости (2) и к входу линии смешения концентрата и исходной жидкости (13). Выход линии смешения концентрата и исходной жидкости (13) подключен к накопительной полости (5) устройства для концентрирования жидкости (4). На линии возврата концентрата (12) установлен обратный клапан (25), пропускающий концентрат только в направлении накопительной полости (5).
Средство очистки жидкости (11) представляет собой, например, но, не ограничиваясь только этим, мембранный элемент (обратноосмотическая или нанофильтрационная мембрана в корпусе) или каскад мембранных элементов.
Выход вторичной линии (7) подключен к вытеснительной полости для исходной жидкости (6) устройства для концентрирования жидкости (4).
Линия сброса дренажа (23) с установленным на ней электромагнитным клапаном (16), может быть подключена к линии подачи смеси концентрата и исходной жидкости (9) перед средством повышения скорости жидкости (10) (фиг. 1), после средства повышения скорости жидкости (10) (на фиг. 1 не обозначено). Либо линия сброса дренажа (23) с установленным на ней электромагнитным клапаном (16) может быть подключена к линии возврата концентрата (12). В последнем случае, такое подключение линии сброса дренажа (23) позволит осуществить промывку средства очистки жидкости (11) исходной жидкостью (на фиг. 1 не обозначено).
В рамках отличительных признаков система очистки жидкости предназначена для реализации следующего процесса фильтрации жидкости.
В момент запуска системы для очистки жидкости исходная жидкость от источника поступает на вход основной линии подачи исходной жидкости (2) и далее через предфильтр (18) подается на средство повышения давления (3). При прохождении исходной жидкости по основной линии подачи исходной жидкости (2) в нее от блока подачи антискаланта и/или вспомогательных веществ (15) подается заданное количество антискаланта и/или вспомогательных веществ. Исходная жидкость, прошедшая предварительную очистку и содержащая антискалант, подается через линию смешения концентрата и исходной жидкости (13) в накопительную полость (5) устройства для концентрирования жидкости (4). Благодаря тому, что средство повышения давления (3) располагается перед устройством концентрирования жидкости (4), исходная жидкость поступает в накопительную полость (5) под давлением, которое поддерживается постоянным во время осуществления цикла фильтрации жидкости и достаточно для прохождения жидкости по меньшей мере через одно средство очистки жидкости (11). Как было сказано ранее, на линии подачи смеси концентрата и исходной жидкости (9) установлено средство повышения скорости жидкости (10). Поток исходной жидкости, поступающей по линии подачи смеси концентрата и исходной жидкости (9) из накопительной полости (5), проходит через средство повышения скорости жидкости (10) и приобретает такую скорость, при которой время прохождения жидкости через средство очистки жидкости (11), будет минимальным. Это необходимо для снижения количества загрязняющих веществ, остающихся в средстве очистки жидкости, а значит для продления срока службы по меньшей мере одного средства очистки жидкости (11). После средства очистки жидкости (11) очищенная жидкость через линию подачи очищенной жидкости (14) поступает в емкость для хранения очищенной жидкости (20) либо напрямую на потребление.
Концентрат, образующийся в процессе фильтрации, после средства очистки жидкости (11) через линию возврата концентрата (12) поступает на линию смешения концентрата с исходной жидкостью (13) и далее в накопительную полость (5). Как было сказано ранее, вход линии смешения концентрата и исходной жидкости (13) присоединен к выходу основной линии подачи исходной жидкости (2).
После первого прохождения по системе очистки жидкости исходной жидкости в узле фильтрации (8) образуется трехкомпонентная смесь концентрата и исходной жидкости, содержащая заданное количество антискаланта. Указанная трехкомпонентная смесь образуется, так как в накопительную полость (5) по линии смешения концентрата с исходной жидкостью (13) через линию возврата концентрата (12) поступает концентрат от средства очистки жидкости (11), а через основную линию подачи исходной жидкости (2) во время цикла фильтрации поступает исходная жидкость от источника. Антискалант подается на основную линию подачи исходной жидкости (2) однократно в начале каждого цикла фильтрации. За время одного цикла фильтрации трехкомпонентная смесь проходит через устройство концентрирования жидкости (4) и по меньшей мере одно средство очистки жидкости (11) несколько раз. При этом происходит повышение солесодержания в трехкомпонентной смеси (концентрирование смеси). Процесс фильтрации жидкости останавливается по достижении заданного объема очищенной жидкости.
Начинается процесс обновления системы. Клапан (19), установленный на основной линии подачи исходной жидкости (2) перекрывает доступ исходной жидкости в накопительную полость (5), отключаются средство повышения давления (3) и средство повышения скорости жидкости (10). При этом давление на линии смешения концентрата и исходной жидкости (13) падает. Так как давление в накопительной полости (5) становится меньше, чем давление в источнике исходной жидкости, исходная жидкость через вторичную линию (7) начинает поступать в вытеснительную полость (6), постепенно вытесняя сконцентрированную трехкомпонентную смесь по линии сброса дренажа (23) через открытый клапан сброса дренажа (16) из системы.
В случае, когда линия сброса дренажа (23) располагается на линии возврата концентрата (12) (на фиг. 1 не показано) за счет остаточного давления часть жидкости, оставшаяся на линии подачи смеси концентрата с исходной жидкостью (9) проходит через средство очистки жидкости (11), при этом образуется небольшое количество очищенной жидкости, что увеличивает эффективность работы системы. Также перед началом нового цикла фильтрации по меньшей мере одно средство очистки жидкости (11) может быть промыто исходной жидкостью. При этом исходная жидкость, поступающая в накопительную полость (5) проходит через по меньшей мере одно средство очистки жидкости (11) и через клапан (16) выводится из системы.
После завершения процесса очистки системы, клапан (16) перекрывается, открывается клапан (19) и включаются средство повышения давления (3) и средство повышение скорости жидкости (10). Начинается цикл фильтрации жидкости. Так как давление в накопительной полости (5) при поступлении в нее жидкости возрастает, то исходная жидкость из вытеснительной полости для исходной жидкости (6) через вторичную линию (7) возвращается на основную линию подачи исходной жидкости (2), с основным потоком исходной жидкости поступает в накопительную полость (5) и далее на средство очистки жидкости (11).
В отличие от ближайшего аналога в заявляемом изобретении узел питания системы исходной жидкостью выполнен с возможностью вытеснения концентрата из устройства концентрирования жидкости (4), содержащего внутреннюю перегородку (17), за счет давления исходной жидкости на внешнюю стенку камеры (внутренней перегородки (17) накопительной полости (5). При этом исходная жидкость, используемая для обновления системы, не смешивается с концентратом и не сбрасывается в дренаж, а возвращается в систему очистки жидкости для фильтрации, что сокращает затраты используемой исходной жидкости. Кроме этого, в отличие от ближайшего аналога в системе очистки жидкости во время цикла фильтрации давление поддерживается постоянным.
За счет того, что линия смешения концентрата с исходной жидкостью (13) узла фильтрации подключена к накопительной полости (5) обеспечивается длительное перемешивание (контакт) исходной жидкости и концентрата и плавное увеличение нагрузки на по меньшей мере одно средство очистки жидкости (11) при возрастающей концентрации солей в смеси, что продлевает срок службы по меньшей мере одного средства очистки жидкости (11).
В изобретении по ближайшему аналогу в момент перехода работы системы с большого замкнутого круга очистки жидкости на малый круг очистки, концентрация загрязняющих веществ, поступающих на по меньшей мере одно средство очистки резко возрастает, что приводит к снижению эффективности его работы. Из-за роста концентрации загрязняющих веществ, поступающих на по меньшей мере одно средство очистки, повышается нагрузка на средство повышения давления и на средство повышения скорости жидкости, а следовательно, повышается и количество энергии, необходимое для обеспечения их работы.
Как было сказано ранее, в отличие от ближайшего аналога, в настоящем изобретении давление во время всего цикла фильтрации поддерживается постоянным и достаточно для прохождения жидкости через по меньшей мере одно средство очистки жидкости (11). Такое давление создается средством повышения давления (3), расположенным, в отличие от ближайшего аналога, перед устройством концентрирования жидкости (4). При работе средства повышения давления (3) затрачивается небольшое количество энергии. Также в цикле фильтрации трехкомпонентная смесь поступает в накопительную полость (5) устройства концентрирования жидкости (4), где происходит дополнительное смешение исходной жидкости, содержащей антискалант с концентратом, что при каждом прохождении смеси через средство очистки жидкости (11), обеспечивает равномерно возрастающую нагрузку на по меньшей мере одно средство очистки жидкости (11), и не требует повышения давления для прохождения через него жидкости. Таким образом, помимо сокращения затрат исходной жидкости, система очистки жидкости предусматривает снижение затрат энергии, необходимой для ее работы.
В настоящем описании изобретения представлен предпочтительный вариант осуществления изобретения. В нем могут быть сделаны изменения, в пределах заявляемой формулы, что дает возможность его широкого использования.