ВОДООЧИСТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ БИОЦИДОВ В ВОДУ
WATER-PURIFYING SYSTEM FOR CONTROL OF BIOCIDES DISCHARGE IN WATER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается водоочистной системы для обеспечения регулирования выделения биоцидов в воду, содержащей источник необработанной воды, очистной узел для выделения биоцидов в воду, регулятор расхода для регулируемого выпуска текучих сред самотеком. Водоочистные системы сочетаются с системами очистки, такими как биоцидные выпускные системы (например, галогенированные смолы или хлорные таблетки), которые требуют регулируемого контакта активных веществ в течение процесса очистки текучей среды.
Предшествующий уровень техники
Водоочистные системы очистки вышеописанного типа требуют обработки текучей среды, пропускаемой самотеком через очистной узел, для осуществления контакта протекающей текучей среды с применяемыми веществами для обработки текучей среды. Существует потребность в регулировании самотеком в таких системах для достижения эффективной обработки и очистки.
В патенте США №4584106 описана система хлорирования, осуществляющая раздачу хлора в качестве активного вещества в горячей кадке или бадье с минеральной водой. Эта система регулирует поток воды через смесительную камеру с помощью клапана или запорного крана для регулирования скорости раздачи хлора. Узел трубок Вентури и отклоняющих пластин также регулирует поток воды через смесительную камеру и регулирует размер частиц таблеток для хлорирования, которые будут выходить из системы для хлорирования.
В патенте США №5089127 описан дозатор для подачи химических реагентов, включающий в себя цилиндр для заключения в нем канистры, хранящей совокупность кумулятивных твердых дезинфицирующих элементов в форме гранул или таблеток, например гипохлорита кальция или хлоризоцианурата. Дно и нижний конец боковой стенки канистры перфорированы, а нижняя концевая часть канистры находится внутри верхней части открытого верхнего впускного или эрозионного резервуара. Вода в форме струи попадает в нижний конец эрозионного резервуара через впускное отверстие и проходит вверх, вступая в контакт с твердыми дезинфицирующими элементами в нижней концевой части канистры и осуществляя постепенную эрозию и растворение твердых дезинфицирующих элементов в нижней концевой части канистры. Количеством химических реагентов, подаваемых в воду, проходящую через дозатор, регулируют путем изменения впускного расхода воды, падающей на элементы в нижней концевой части канистры. В этой системе во впускной трубе установлен впускной регулирующий клапан для регулирования расхода впускаемой воды в резервуар с дезинфицирующими элементами.
В патенте США №6298871 В1 описан дозатор для подачи химических реагентов, который выдает раствор химического очищающего вещества, такого как гипохлорит натрия. Дозатор содержит корпус и удлиненный вертикальный полый контейнер, расположенный по центру внутри полости. Нижняя стенка боковой стенки контейнера находится рядом с основанием и содержит совокупность перфорационных отверстий в нижней части боковой стенки, которая отделена от внутренней стенки корпуса. Внутри контейнера заключена, по меньшей мере, одна полая канистра, имеющая совокупность перфорационных отверстий в своем основании, а нижняя часть ее боковой стенки заключена с возможностью скольжения внутри контейнера.
Для подачи жидкости, в которой химическое очищающее вещество подают в канистру, и для удаления потока упомянутой жидкости, содержащего химическое очищающее вещество, из дозатора предусмотрены трубы.
Проблема, связанная с такой оснасткой, как трубки Вентури и отклоняющие пластины, заключается в том, что они требуют регулярного ручного вмешательства и не обеспечивают равномерное регулирование расхода. С другой стороны, более сложные регулирующие механизмы, такие как системы с электронным, электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом, могут оказаться более надежными, но они дороги в изготовлении и техническом обслуживании.
Задача изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать водоочистную систему с регулятором расхода для обеспечения регулируемого выпуска жидкостей самотеком - безотносительно высоты или объема источника, которая проста и эффективна, и регулятор расхода, и не страдает неравномерным регулированием, резкими изменениями характеристик потока или турбулентностью, а также не создает сложности при монтаже и техническом обслуживании.
Регулятор расхода согласно изобретению можно выполнить с возможностью удобного крепления или монтажа на любое средство подачи или источник, например на емкости, подающие воду самотеком.
Регулятор расхода согласно изобретению обеспечивает регулируемый выпуск текучей среды самотеком и может быть выполнен с возможностью использования совместно с любыми обычными системами очистки на основе самотека, особенно теми, которые требуют регулируемого контакта или времени пребывания в них воды с целью очистки и фильтрации, например с биоцидными выпускными узлами. Это гарантирует регулирование контакта с очищающими активными веществами или выпуск таких веществ, например биоцидов для поддержания равномерной очистки воды и предотвращения проблем недостаточной очистки или избыточной загрузки активного вещества в очищаемую воду.
Регулятор расхода согласно изобретению не требует сложных регулируемых клапанов или запорных кранов с электрическим, электронным, пневматическим или гидравлическим приводом, а также не требует повторяющегося ручного вмешательства.
Регулятор расхода согласно изобретению прост и компактен, обеспечивая готовность к сборке в любых системах, предусматривающих самотек, и при этом не страдает проблемами засорения или прерывания потока текучей среды либо сложности технического обслуживания.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предложена водоочистная система с регулятором расхода для создания регулируемого самотека текучей среды, содержащая
регулирующий расход резервуар, выполненный с возможностью слива требуемого объема текучей среды и содержащий, по меньшей мере, одно впускное отверстие для поступления воды из источника,
один сифонный слив, связанный с регулирующим расход резервуаром, выполненный с возможностью регулирования расхода текучей среды из этого резервуара и имеющий выпускное отверстие для воды, которое связано с очистным узлом.
В регуляторе расхода согласно изобретению скорость потока регулируется, прежде всего, посредством выбираемого размера регулирующего резервуара, который обеспечивает достижение первой стадии регулирования расхода независимо от расхода или объема источника текучей среды. Кроме того, управление расходом достигается посредством сифонного слива, который предпочтительно содержит трубчатый элемент заранее выбранных размеров для облегчения регулирования расхода воды из резервуара.
В более предпочтительном варианте сифонный слив представляет собой трубчатый элемент в форме перевернутой буквы "U" или "V", имеющий два плеча, один конец которого представляет собой впускной конец, а другой конец представляет собой выпускной конец, причем впускной конец расположен на более высоком уровне и выступает в регулирующий резервуар у дна этого резервуара, а выпускной конец расположен ниже, чем впускной конец, чтобы поддержать разницу по высоте между впускным и выпускным концами трубчатого элемента.
Регулируя размеры внутреннего диаметра трубчатого элемента, а также разность высот его впускного и выпускного концов, можно регулировать расход текучей среды через сифонный слив. Этого можно достичь, пользуясь трубчатым элементом в форме перевернутой буквы "U" или "V", при этом впускной и выпускные концы находятся на соответствующих концах трубчатого элемента, а плечо трубчатого элемента, имеющее впускной конец, короче, чем длина плеча, имеющего выпускной конец.
Чтобы добиться регулируемого расхода величиной 10-200 мл/мин, вместимость регулирующего резервуара можно выбрать составляющей 50-500 мл, а трубчатый сифонный слив может иметь диаметр в диапазоне 0,5-50 мм при разности по высоте между впускным и выпускным концами трубчатого сифонного слива, составляющей от 1 до 200 мм.
Кроме того, учитывая, что сопротивление, вносимое трубчатым сифонным сливом, также имеет отношение к расходу, материал трубчатого сифонного слива следует выбирать на основании желаемого расхода. Предпочтительными материалами являются стекло, пластик, полимер, керамика или металл.
Регулятор расхода согласно изобретению может представлять собой совокупность отдельных регулирующих резервуаров. В этом случае каждый резервуар снабжен независимым сифонным сливом для обеспечения регулируемого расхода текучей среды из соответствующих резервуаров для управления.
В предпочтительном варианте единственный или каждый регулирующий резервуар оснащен вентиляционным отверстием, выполненным с возможностью выравнивания давления воздуха внутри и снаружи резервуара после каждого выпуска текучей среды, а также с гарантией надежной работы сифонного регулируемого слива. Соответственно, такое вентилирование можно обеспечить в отверстии впуска резервуара, в которое попадает текучая среда.
Регулятор расхода согласно изобретению можно встраивать в системы подачи самотеком, такие как системы очистки воды, пропускаемой самотеком, в которых для эффективной очистки воды желателен регулируемый поток воды через различные вещества.
Соответственно, в настоящем изобретении также предложена водоочистная система, содержащая источник необработанной воды,
систему регулятора расхода, связанную с источником, содержащую регулирующий расход резервуар, выполненный с возможностью слива требуемого объема текучей среды, и содержащую, по меньшей мере, одно впускное отверстие для поступления воды из источника в резервуар и один сифонный слив, связанный с регулирующим расход резервуаром и выполненный с обеспечением возможности регулирования расхода текучей среды из резервуара, и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для выпуска воды из сифонного слива и
очистной узел для текучей среды, который связан с выпускным отверстием.
Очистной узел в типичном случае содержит любое обычное очищающее вещество в форме порошка, гранул, смолы или таблеток. Предпочтительные очищающие вещества включают в себя пентайодидную смолу и трихлорциануровую кислоту (ТХЦА). Можно также использовать другие распространенные соединения, выделяющие хлор, такие как дихлоризоцианурат калия, дихлоризоцианурат натрия, хлортринатрийфосфат, гипохлорит кальция, гипохлорит лития, мнохлорамин, дихлорамин, [(монотрихлор)-тетра(монокакалыщйдихлор)] пентаизоцианурат, 1,3 дихлор-5,5-диметилиданотон, сульфодихлорамид паратолуола, трихлормеламин, N-хлорамин, N-хлорсукцинимид, N,N'-дихлоразодиакарбонамид, N'-хлорацетил-мочевина, N'-дихлоразодиакарбонамид, N-хлорацетил-мочевина, N,N-дихлорбиурил, хлордициандиамид и их смеси.
В предпочтительном варианте очистной узел содержит узел подачи биоцида, связанный с выпускным отверстием сифонного слива, так что регулируемый поток текучей среды вступает в контакт с биоцидом для осуществления регулируемой очистки.
В предпочтительном варианте очистной узел также содержит механизм для регулируемого выпуска текучей среды, обработанной биоцидом, а в более предпочтительном варианте - для регулируемого выпуска текучей среды, обработанной биоцидом, в расположенную ниже по течению задерживающую камеру и далее через систему поглощения отходов (для удаления остаточных загрязняющих примесей) для заключительного сбора в нижней камере в качестве обработанной текучей среды, которую можно сливать из выпускного отверстия нижней камеры.
Регулятор расхода согласно изобретению прост, но эффективен при осуществлении регулирования расхода текучей среды. Для установки и крепления регулятора расхода его можно снабдить простыми крепежными средствами, чтобы можно было осуществить его сборку в единое целое с любым обычным очистным узлом. Можно также крепить регулятор расхода с возможностью отсоединения относительно внутренности очистного узла.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение пригодно для обеспечения управления расходом воды в водоочистных системах, особенно в устройствах водоочистки самотеком, предназначенных для очистки воды в целях бытового потребления. Такие устройства обычно включают в себя различные компоненты и, как правило, имеют пять основных узлов, в которые входят:
(а) верхняя камера, которую используют для хранения воды, подлежащей обработке; в этой камере обычно установлен предварительный фильтр, как правило - угольный блок для удаления осадков, органических загрязняющих веществ и цист;
(б) система подачи биоцида, которая обычно переносит хлорные таблетки, содержащие такие вещества, как натриевая соль дихлорциануровой кислоты (ДХЦА), трихлорциануровая кислота (ТХЦА), иодированная смола или другие биоциды; система подачи биоцида получает воду, поступающую самотеком из верхней камеры;
(в) задерживающая камера или отстойная камера с определенным временем пребывания, обеспечивающая время совместного пребывания в ней патогенов и биоцида, необходимое для достижения цели - уничтожение патогенов;
(г) система поглощения отходов (обычно содержащая гранулированный активированный уголь), которая получает воду из задерживающей камеры и удаляет остаточные загрязняющие примеси, такие как йод, хлор, тригалометаны (ТГМ) и т.п.;
(д) нижняя камера, которая получает очищенную воду для потребления из камеры задержки.
Важным фактором для таких устройств очистки самотеком является переменный расход впускаемой воды, с которой имеют дело такие системы. Учитывая, что к различным компонентам предъявляются разные требования для эффективной очистки, основанные на времени контакта и времени пребывания воды, проходящей через них, важно, чтобы расход воды в таких устройствах оказался эффективно регулируемым для достижения эффективной очистки воды. В частности, биоцидная очистка в таких системах имеет основополагающую связь с расходом воды через упомянутую систему подачи биоцида, поскольку при этом важно, что если вода должна вступать в контакт с биоцидом для желательного уничтожения патогенов, то нежелательно, чтобы вода, проходящая через систему подачи биоцида, содержала биоцид в пропорциях, выходящих за оговоренный безопасный предел для бытового потребления.
Регулятор расхода согласно изобретению гарантирует эффективное управление расходом воды, обеспечивающее более безопасную очистку воды, подлежащей очистке.
Ниже приводится более подробное описание регулятора расхода на следующих примерах, не носящих ограничительный характер и иллюстрируемых прилагаемыми чертежами, при этом:
на фиг.1 представлено сечение бадейного фильтра для очистки питьевой воды, включающего в себя регулятор расхода согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 представлено сечение, иллюстрирующее регулятор расхода в бадейном фильтре, показанном на фиг.1.
На фиг.1 показан бадейный фильтр, содержащий верхнюю камеру 1 для хранения воды, подлежащей обработке. В верхней камере 1 также заключен предварительный фильтр (ПФ), который представляет собой угольный блок, используемый для удаления осадков и органических загрязняющих примесей, а также циста. Вода имеет возможность самотеком попадать из ПФ в дополнительную камеру 2, где заключен регулятор расхода (РР). Регулятор расхода выполнен таким образом, что, независимо от объема воды в верхней камере 1 и скорости течения воды через ПФ, вода из РР выпускается в регулируемых количествах и с регулируемой скоростью. Регулятор расхода содержит регулирующий резервуар, размеры которого обеспечивают регулируемый объемный расход воды из регулирующего резервуара. Регулятор расхода дополнительно содержит сифонный сливной элемент (ССЭ), который представляет собой трубчатый элемент в форме перевернутой буквы U, имеющий впускное отверстие (ВпО), которое находится на более высоком уровне, чем выпускное отверстие (ВыО). Разность высот между ВпО и ВыО можно корректировать по желанию в зависимости от требуемого расхода. Вода из РР вытекает из выпускного отверстия с регулируемым расходом и проходит через биоцидный узел 3, который выделяет заранее выбранную дозу биоцида в воду. После этого обработанная биоцидом вода получает возможность самотеком попадать в нижнюю камеру 5 через узел 4 поглощения отходов. Обработанная вода собирается в нижней камере 5 для окончательного слива так и тогда, как и когда потребуется, из ВКС в нижней камере (5).
Фиг.2 подробнее иллюстрирует регулятор расхода (РР). Он содержит регулирующий резервуар (РеР), в котором хранится регулируемый объем воды, не зависящий от объема источника, из которого осуществляется подача в резервуар. Трубчатый сифонный сливной элемент (трубчатый ССЭ) обеспечивает выход регулируемых количеств воды. Размеры РеР, а также диаметры и высоты впускного и выпускного отверстий трубчатого ССЭ выбирают с обеспечением возможности достижения желаемого регулирования расхода. Регулятор расхода РР может быть также выполнен таким образом, что регулируемый расход воды из РеР через трубчатый трубчатый ССЭ имеет место лишь тогда, когда (РеР) заполнен до желательной высоты.
Пример
Демонстрация регулирования расхода
Для демонстрации регулирования расхода воды независимо от напора в верхней камере 1, использовали фильтр, показанный на фиг.1. Обеспечивали в верхней камере 1 различные уровни, находящиеся в диапазоне от 170 до 55 мм, и определяли расход воды через выпускное отверстие (ВыО) (пример 1). Эксперимент повторяли с использованием фильтра, показанного на фиг.1, за исключением того, что РР в нем отсутствовал (сравнительный пример А). Результаты показаны в таблице 1.
Таблица 1
Напор (мм)
Средний расход (мл/мин)Пример 1
Сравнительный пример А
170
81
162
110
86
106
55
89
27
Результаты показывают, что в присутствии РР расход воды не зависит от напора в верхней камере. Этого не происходит в случае сравнительного примера А. Следовательно, регулятор расхода согласно изобретению эффективен при устранении зависимости изменения расхода, имеющего место выше по течению, от подачи в дозатор биоцида, что приводит к равномерной подаче биоцида.