Автоматическая станция по очистке воды
AUTOMATIC WATER PURIFICATION STATION

Техническое решение относится к системе обработке воды посредством озона.
Из уровня техники известна установка для очистки воды, включающая контактно-фильтровальную емкость, с размещенным в ее нижней части насыпным фильтром и датчиками уровней. Установка оснащена системой трубопроводов подвода и отвода воды. Подача озона осуществляется от генератора озона, соединенного с эжектором, управляемого блоком управления. Обработка воды озоном осуществляется в момент ее прохода через эжектор, после чего она выдерживается в контактно - фильтровальной емкости. В установке также предусмотрены промывка контактно - фильтровальной емкости сначала исходной водой, затем рецикл в замкнутом объеме этой емкости с одновременной генерацией озона без сброса в канализацию. Патент РФ на изобретение № 2498945, МПК C02F 1/78; B82B 1/00, опубликован 20.11.2013.
Главными недостатками данного технического решения являются осуществления процесса окисления воды посредством ее прохождения через эжектор. При таком исполнении, в зависимости от мощности генератора, возможны как наличие избыточного озона в воде, так и недостаточная ее обработка озоном. Не эффективна и система промывки установки, характеризующаяся не качественной очисткой фильтра при высоких энергозатратах на осуществление процесса промывки в виду его многостадийности.
Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой установку для очистки воды озоном, включающую две емкости - реактор и накопитель. Управление генерацией озона производится контроллером и зависимости от показаний датчиков озона. Установка оснащена средствами подачи исходной воды в реактор, очищенной воды пользователю, а также системой рециркуляции воды между емкостями для более эффективной очистки воды.  Международная заявка на патент №1999014163, МПК: C02F 1/36; C02F 1/78; C02F 9/00, опубликована 25.03.1999.
Существенными отличительными признаками заявляемого решения являются наличие системы промывки реактора, выполнение генератора озона с возможностью ручной регулировки времени генерирования озона, наличие насосной станции для подачи очищенной воды в трубопровод и т. д.
В известном техническом решении невозможно контролировать время подачи озона вручную, а также отсутствует возможность промывки емкости - реактора.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в увеличении эффективности очистки воды.
Технический результат достигается тем, что автоматическая станция по очистке воды, включающая камеру - реактор, соединенную с емкостью для очищенной воды трубопроводом для подачи воды из камеры - реактора в емкость, систему подачи исходной воды, включающую трубку, подключенную к камере - реактору, с установленным на ней регулятором скорости подачи воды в камеру - реактор, датчики нижнего и верхнего уровня воды, установленные в камере - реакторе, систему подачи озона, включающую генератор озона, с подключенным к нему осушителем воздуха, таймер подачи озона в камеру - реактор, трубопровод, соединяющий генератор озона с распылителем, расположенным в камере - реакторе, фильтр - деструктуризатор озона, закрепленный в верхней части камеры - реактора, систему подачи очищенной воды, включающую трубопровод системы подачи очищенной воды, выполненный с возможностью подключения к трубопроводу подачи очищенной воды пользователю, связанный с емкостью для очищенной воды, фильтры тонкой очистки воды и деструктуризатор, расположенные в трубопроводе системы подачи очищенной воды, центральный блок управления, функционально подключенный к генератору озона, согласно заявляемому решению также содержит насосную станцию, подключенную к емкости для очищенной воды и к трубопроводу системы подачи очищенной воды, выполненную с возможностью подключения к внешней сети электропитания, на дне камеры - реактора расположен фильтр, емкость для очищенной воды содержит дренажный клапан, трубка, подключенная к камере-реактору, выполнена с возможностью подключения к источнику исходной воды, к генератору озона подключено средство для подачи и отключения электропитания, центральный блок управления выполнен с возможностью управления средством контроля подачи исходной воды, центральный блок управления объединен с генератором озона и выполнен с возможностью ручной регулировки времени генерирования озона с помощью таймера, а также содержит систему промывки камеры - реактора, содержащую трубопровод подачи очищенной воды в камеру - реактор, связанный с емкостью для очищенной воды и подключенный к камере - реактору, содержащий клапан для подачи и прекращения подачи воды в камеру - реактор, клапан, установленный в трубопроводе системы подачи очищенной воды, для подачи и прекращения подачи воды пользователю, клапан, установленный в трубопроводе системы подачи очищенной воды для подачи воды из камеры - реактора в емкость для очищенной воды и прекращения подачи воды из камеры - реактора в емкость, таймер начала и окончания промывки, выводной патрубок, установленный в камере - реакторе, выполненный с возможностью подключения к канализации, при этом, центральный блок управления функционально подключен к клапану для подачи и прекращения подачи воды в емкость, к клапану для подачи и прекращения подачи воды пользователю, к клапану для подачи и прекращения подачи воды в камеру - реактор. Средство контроля подачи исходной воды может выполнено в виде клапана или в виде источника электропитания внешнего насоса.
Система промывки камеры - реактора необходима для удаления продуктов окисления, образующихся во время воздействия озона на воду. Все элементы, входящие в систему, и их взаимосвязи важны для качественной очистки камеры, и, как следствие, для эффективной очистки воды.
Трубопровод подачи очищенной воды в камеру - реактор, связанный с емкостью для очищенной воды и подключенный к камере - реактору, необходим для того, чтобы осуществить промывку камеры - реактора уже очищенной водой.
Закрытие клапана, установленного в трубопроводе системы подачи очищенной воды, для подачи и прекращения подачи воды пользователю, клапана, установленного в трубопроводе системы подачи очищенной воды для подачи воды из камеры - реактора в емкость для очищенной воды и прекращения подачи воды из камеры - реактора в емкость и открытие клапана для подачи и прекращения подачи воды в камеру - реактор позволяет очищенной воде течь по трубопроводу подачи очищенной воды в камеру - реактор, минуя трубопровод подачи очищенной воды пользователю. Обратное действие возвращает автоматическую станцую к обычному режиму очистки воды и подачи ее пользователю.
Таймер начала и окончания промывки позволяет автономно и регулярно запускать систему промывки камеры реактора.
Выводной патрубок, установленный в камере - реакторе, выполненный с возможностью подключения к канализации, необходим для осуществления вывода продуктов окисления из камеры - реактора вместе с водой.
Функциональное подключение центрального блока управления к клапану для подачи и прекращения подачи воды в емкость, к клапану для подачи и прекращения подачи воды пользователю, к клапану для подачи и прекращения подачи воды в камеру - реактор, необходимо для осуществления работы системы промывки камеры - реактора.
В качестве источника исходной воды могут быть использованы, в частности, скважина или центральный водопровод. При этом, подключение к скважине может осуществлять как насосной станцией с реле отключения по давлению, так и посредством насоса, не оборудованного данным реле. Для контроля подачи исходной воды центральный блок управления выполнен с возможностью управления средством контроля подачи исходной воды, в качестве которого может использоваться клапан, например, при подключении к внешней насосной станции и к центральному водопроводу или источник электропитания насоса. При этом следует отметить, что центральный блок управления может управлять указанными средствами как напрямую, так и опосредованно, например, путем передачи управляющего сигнала на другой элемент станции или источника исходной воды, непосредственно подключенный к средству контроля подачи исходной воды.
Для эффективной работы станции важна гибкость настройки обработки воды по времени, то есть, времени генерации озона, в зависимости от первоначального состава воды по загрязнителям. В заявляемом техническом решении, центральный блок управления объединен с генератором 1 озона и выполнен с возможностью ручной регулировки времени генерирования озона с помощью таймера. Это позволяет достигать максимальной очистки воды независимо от ее загрязнения, посредством уменьшения или увеличения времени генерации озона. Это преимущество также позволяет использовать генератор озона только одного вида, одинаковой мощности.
Насосная станция, подключенная к емкости для очищенной воды и к трубопроводу системы подачи очищенной воды, выполненная с возможностью подключения к внешней сети электропитания, позволяет автономно закачивать воду в водопровод, отключаясь, при достижении заданного давления, и включаясь при снижения давления в системе, то есть, при потреблении очищенной воды. Кроме того, насосная станция задействована в системе промывки камеры - реактора, осуществляя подачу воды по трубопроводу подачи очищенной воды из емкости в камеру - реактор.
Каждая из систем автоматической станции по очистке воды необходима для ее эффективной реализации по назначению.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигуры, на которой условно представлен один из возможных вариантов исполнения автоматической станции по очистке воды.
На фиг. 1 изображена схема, демонстрирующая элементы автоматической станции по очистке воды, где:
1 - центральный блок управления (ЦБУ), объединенный с генератором озона;
2 - внешняя розетка с автоматической подачей и отключением электропитания;
3 - внешняя розетка для питания насосной станции 18;
4 - трубопровод, соединяющий генератор 1 озона с распылителем 12;
5 - электромагнитный клапан;
6 - трубка;
7 - датчик верхнего уровня воды;
8 -датчик нижнего уровня воды;
9 - камера - реактор;
10 - фильтр - деструктуризатор озона;
11 - выводной патрубок системы промывки;
12 - распылитель озона;
13 - фильтр;
14 - клапан для подачи воды из камеры - реактора 9 в емкость 17 и прекращения подачи воды из камеры - реактора 9 в емкость 17;
15 - клапан для подачи и прекращения подачи воды в камеру - реактор 9 из емкости 17;
16 - клапан для подачи и прекращения подачи воды пользователю;
17 - емкость для очищенной воды;
18 - насосная станция;
19 - фильтр тонкой очистки воды;
20 - фильтр деструктуризатор;
21 - дренажный клапан;
22 - регулятор скорости подачи воды;
23 - осушитель воздуха;
24 - средство для подачи и отключения электропитания.
Далее со ссылками на фигуру описана конструкция автоматической станции по очистке воды.
Автоматическая станция по очистке воды представляет собой устройство, состоящее из четырех основных систем, преимущественно, смонтированных на едином жестком каркасе, обеспечивающих ее работу: система подачи исходной воды, система подачи озона, система подачи очищенной воды, система промывки камеры - реактора (9). Системы подачи исходной воды, подачи озона и промывки управляется ЦБУ, смонтированным, например, в герметичном, водостойком корпусе. ЦБУ выполнен с возможностью управления средством контроля подачи исходной воды и функционально подключен к генератору (1) озона, к клапану (14) для подачи и прекращения подачи воды в емкость (17), к клапану (16) для подачи и прекращения подачи воды пользователю, к клапану (15) для подачи и прекращения подачи воды в камеру - реактор (9), а также к датчику верхнего (7) и нижнего (8) уровня воды, электромагнитному клапану 5. Клапаны могут представлять собой электрические клапаны.
Управление подачей очищенной воды осуществляется насосной станцией (18), которая может быть также смонтирована на общем каркасе.
Автоматическая станция по очистке воды включает камеру - реактор (9), соединенную с емкостью (17) для очищенной воды трубопроводом, для подачи воды из камеры - реактора (9) в емкость (17). Камера - реактор (9) и емкость (17) преимущественно выполнены с объемом по 120 л.
Система подачи исходной воды включает трубку (6), преимущественно, полипропиленовую, подключенную к камере - реактору (9), с установленным на ней регулятором (22) скорости подачи воды в камеру - реактор (9), выполненным, например, в виде шарового крана. Трубка (6) выполнена с возможностью подключения к источнику исходной воды, например, насосу, насосной станции или центральному водопроводу. В камере - реакторе (9) установлены датчики нижнего (8) и верхнего (7) уровня воды и фильтр (13), представляющий собой, например, щебень и мелкодисперсный песок. Система подачи исходной воды может быть реализована двух видов: система подачи исходной воды поверхностным насосом, не оборудованным реле выключения по давлению (источник - скважина) и система подачи исходной воды под давлением (источник - насосная станция (скважина) или центральный водопровод). Для каждого из видов подачи исходной воды предусмотрено средство контроля подачи исходной воды.
Система подачи озона включает генератор (1) озона, который может быть выполнен в виде кварцевой трубки. К генератору (1) озона подключен осушитель (23) воздуха, например, трубка - осушитель с силикагелем, и трубопровод (4), соединяющий генератор (1) озона с распылителем (12), расположенным в камере - реакторе (9). В камере реакторе (9), в верхней ее части, закреплен фильтр - деструктуризатор (10) озона.
Система подачи озона также включает таймер подачи озона в камеру - реактор (9).
К генератору (1) озона подключено средство (24) для подачи и отключения электропитания, в частном случае, внешняя розетка с автоматической подачей и отключением электропитания, запитанная от цепи подачи/отключения озона.
Система подачи очищенной воды включает трубопровод, выполненный с возможностью подключения к трубопроводу подачи очищенной воды пользователю, связанный с емкостью (17) для очищенной воды. Емкость (17) для очищенной воды содержит дренажный клапан (21).
В трубопроводе системы подачи очищенной воды расположены фильтры тонкой очистки воды (19) и угольный деструктуризатор (20).
Автоматическая станция по очистке воды включает насосную станцию (18), подключенную к емкости (17) для очищенной воды и к трубопроводу системы подачи очищенной воды, выполненную с возможностью подключения к внешней сети электропитания, настроенную на поддержание в системе определенного давления.
Система промывки камеры - реактора (9) включает трубопровод подачи очищенной воды в камеру - реактор (9), связанный с емкостью (17) для очищенной воды и подключенный к камере - реактору (9). В этом же трубопроводе установлен клапан (15) для подачи и прекращения подачи воды в камеру - реактор (9).
Система промывки камеры - реактора (9) также включает клапан (16), установленный в трубопроводе системы подачи очищенной воды, для подачи и прекращения подачи воды пользователю и клапан (14), установленный в трубопроводе системы подачи очищенной воды для подачи воды из камеры - реактора (9) в емкость (17) и прекращения подачи воды из камеры - реактора (9) в емкость (17).
В данной системе предусмотрен таймер начала и окончания промывки.
Для вывода продуктов окисления в камере - реакторе (9) установлен выводной патрубок (11), выполненный с возможностью подключения к канализации.
Один из предпочтительных вариантов использования заявленной автоматической станции по очистке воды продемонстрирован далее на примере.
При подключении к скважине в качестве источника исходной воды и подаче воды поверхностным насосом, не оборудованным реле отключения по давлению, автоматическая станция по очистке воды оборудуется внешней розеткой (2), к которой подключается насос. При этом подача воды от насоса осуществляется через входную трубку (6). Вода наполняет камеру - реактор (9) до тех пор, пока не будет замкнут верхний датчик уровня воды (7). При его замыкании, ЦБУ подает сигнал на отключение напряжения в розетке (2), к которой подключен насос, подающий воду из скважины и насос прекращает работу. При опускании уровня воды в камере - реакторе (9) ниже датчика уровня воды (8), ЦБУ подает сигнал на подачу напряжения к внешней розетке (2) и насос снова включается для подачи исходной воды из скважины.
При подключении автоматической станции по очистке воды к источнику исходной воды под давлением (насосная станция - источник скважина или система центрального водоснабжения), может использоваться, например, электромагнитный клапан (5), который позволяет подключать станцию к насосной станции с реле отключения по давлению и центральному водопроводу с постоянным давлением. При включении системы подачи исходной воды, вода через электромагнитный клапан (5) начинает поступать в камеру - реактор (9). Наполнение водой происходит до тех пор, пока не будет замкнут верхний датчик уровня воды (7). При его замыкании ЦБУ подает сигнал на электромагнитный клапан (5) и он закрывается, подача воды прекращается. При опускании уровня воды в камере - реакторе (9) ниже датчика уровня воды (8), ЦБУ подает сигнал и электромагнитный клапан (5) снова открывается и подает новую порцию воды для очистки.
Скорость подачи исходной воды в камеру - реактор (9) в обоих вариантах контролируется регулятором (22). Данные процессы подачи воды цикличны.
Одновременно с началом подачи исходной воды, ЦБУ подключает подачу озона в камеру - реактор (9). Воздух, проходя через трубку осушитель (23) «подсушивается», из него убирается излишняя влага, после чего этот воздух подается к генератору (1) озона. От генератора (1) озона через тефлоновый трубопровод (4) озон подается на распылитель (12), который обеспечивает глубокое насыщение воды озоном, ее аэрацию. В этот момент происходит обеззараживание воды от бактерий, нейтрализация железа, марганца, сероводорода с выпадением их в осадок. Время подачи озона регулируется таймером, который установлен также в ЦБУ и его можно перепрограммировать на необходимое время обработки (на лицевой панели центрального блока для этой цели может быть установлен дисплей). По истечении заданного времени, цепь подачи озона отключается. Очередное ее подключение будет только в момент начала подачи в камеру - реактор (9) новой порции исходной воды для обработки.
К средству (24) для подачи и отключения электропитания, может быть подключена вытяжка, в случае если система будет устанавливаться в жилом помещении для исключения образования излишней концентрации озона.
Работа средства (24) для подачи и отключения электропитания синхронизирована с работой цепи подачи озона.
Газообразный озон, образующийся в камере - реакторе (9) в процессе распыления удаляется через фильтр деструктуризатор (10) озона, установленный на крышке камеры - реактора (9). При прохождении через данный фильтр (10), озон преобразуется в обычный кислород. Камера - реактор (9) обязательно соединяется с накопительной емкостью (17), количество которых может варьироваться в зависимости от суточной потребности в воде и количества потребителей.
Вода из камеры - реактора (9), проходя фильтр (13), постепенно перетекает в накопительную емкость (17). Фильтр (13) задерживает продукты окисления, препятствуя их попаданию в накопительную емкость (17). Для промывки накопительной емкости (17) предусмотрен дренажный клапан (21), с помощью, например, откручивания которого, можно промыть емкость (17) путем «пролива» водой.
Водозабор очищенной воды происходит только из накопительной емкости (17). Выход трубопровода системы подачи очищенной воды подсоединяется к водопроводной системе помещения. Насосная станция (18) настроена на поддержание в системе определенного давления, при первом включении она закачает воду в трубопровод подачи очищенной воды пользователю, предварительно пропустив ее через фильтр тонкой очистки (19) и фильтр деструктуризатор (20) и при достижении заданного давления отключится. Насосная станция (18) подключена к внешней розетке (3) с постоянным электропитанием, так же размещенной на каркасе автоматической станции.
При потреблении очищенной воды, давление в системе будет снижаться, насосная станция (18) в этом случае автоматически включится и будет производить «дозакачку» очищенной воды в трубопровод подачи очищенной воды пользователю. При достижении заданного параметра по давлению она снова отключится.
Фильтр тонкой очистки (19) улавливает продукты окисления и другие мелкие частицы, которые образуются в процессе обработки озоном. Фильтр деструктуризатор (20) дополнительно очищает воду и служит дополнительным средством безопасности для нейтрализации озона.
Промывка камеры - реактора (9) осуществляется через 72 часа после первого запуска автоматической станции очистки и контролируется ЦБУ. При срабатывании таймера начала и окончания промывки, например, через 72 часа после первого запуска системы, ЦБУ закроет клапаны (14) и (16) и откроет клапан (15), одновременно с этим запускается насосная станция (18) и вода по трубопроводу подачи очищенной воды в камеру - реактор (9), минуя трубопровод подачи очищенной воды пользователю, подается в камеру - реактор (9), выше уровня фильтра (13), в результате чего все продукты окисления переводятся во взвешенное состояние. В течение, например, 30 секунд, насосная станция (18) осуществляет подачу воды из накопительной емкости (17), увеличивая уровень воды в камере - реакторе (9). Достигнув уровня выводного патрубка (11), вода вместе с продуктами окисления перетекает в канализацию. По истечении заданного времени, ЦБУ закрывает клапан (15) и открывает клапаны (14) и (16), насосная станция (18) при этом, создав давление в трубопроводе подачи очищенной воды пользователю, отключится.
Преимущественно, повторение данной процедуры через 72 часа. Данный процесс цикличен.
Представленные фигуры, описание конструкции и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы. Следует отметить, что для реализации заявленной автоматической станции по очистке воды могут быть использованы множество аппаратных и программных средств и различных структурных компонентов. Приведенный пример реализации автоматической станции по очистке воды и его использования не ограничивает объем заявленного решения представленными частными формами исполнения отдельных компонентов или этапов.
Автоматическая станция по очистке воды характеризуется исполнением, способствующем эффективной очистки воды, в частности, посредством уникальной системы промывки камеры - реактора, возможности ручной регулировки времени генерирования озона с помощью таймера, автономного закачивания очищенной воды в водопровод.