ВОДООЧИСТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И ОЧИСТКИ ВОДЫ

Настоящее устройство относится к области очистки воды, а именно к области многоступенчатой водоподготовки для питьевого и технического водоснабжения.
Из предшествующего уровня техники известна установка безреагентной подготовки воды для питьевого и технического водоснабжения. Установка содержит гидроциклон, осветлительный фильтр, насос, гидродинамический импульсный генератор роторного типа с электроприводом, кавитационный реактор-циклон (КРЦ), два эжектора и проскоковый фильтр. Гидродинамический импульсный генератор содержит горизонтально расположенный цилиндрический полый корпус, который имеет диаметрально расположенные два отверстия со вставленными в них разгонными форсунками. Цилиндрический корпус также содержит цилиндрический полый ротор с двумя диаметрально расположенными одинаковыми отверстиями. Причем отверстия разгонных форсунок и отверстия ротора расположены на одной диаметральной оси. При входе воды в разгонные форсунки при среднем давлении 0,15 МПа давление на встречных импульсных струях достигается 3,2 МПа. После гидродинамического импульсного генератора обрабатываемая вода поступает в эжекторы, где интенсивно смешивается с кислородом воздуха или озоном, окисляется и поступает по тангенциальным патрубкам в КРЦ. КРЦ представляет собой вертикально расположенный полый корпус, выполненный в виде усеченного конуса, наибольшим диаметром установленного вверх. Внутри этого корпуса на одной вертикальной оси расположен разгонный конус и совмещенный с ним разгонный цилиндр. Очищаемая вода, вращаясь вокруг разгонного цилиндра, поднимается вверх в коллектор отвода очищенной воды, далее в резервуар чистой воды и к потребителю. Твердые частицы отбрасываются от центра к периферии корпуса КРЦ и по сливной трубе удаляются в канализацию. RU 2305073 C02F 9/00 C02F 9/04 C02F 9/08 04.07.2005
Недостатками аналога являются низкая производительность установки, отсутствие гарантии полного обеззараживания воды, сложная процедура очистки осветлительного фильтра, невозможность существенного снижения содержания железа и высокая стоимость установки.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип является водоочистная установка типа "Струя", включающая аэрационный бак, насос исходной воды, тонкослойный отстойник, скорый фильтр, водонапорную башню, блок подщелачивания воды, блок обеззараживания воды, насосы-дозаторы. Очистка воды происходит за счет ее отстоя, связывания примесей реагентами с последующей фильтрацией через фильтра и обеззараживанием хлором (Минц Д.М. Установки малой производительности для очистки и обеззараживания питьевых и сточных вод. - М.: Стройиздат, 1974, с.11).
Недостатком данной установки является сложность технологического процесса эксплуатации тонкослойных отстойников, громоздкое оборудование, для размещения которого необходимы большие площади, перечень из трех-пяти необходимых для ее работы реагентов, а также наличие водонапорной башни. Все это, к тому же, значительно удорожает процесс очистки питьевой воды.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в повышении производительности установки при уменьшении ее габаритов, достижении полного обеззараживания воды, снижения содержания железа в очищенной воде, очистке воды от взвесей до 1 мкм, а также снижения стоимости установки.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является полное уничтожение колиформных бактерий, снижение до нуля общего микробного числа при возможности регулирования дозатором в очищенной воде остаточного хлора, фильтрация от взвесей до 1 мкм, в том числе оксида железа, за счет намывного слоя перлита, поддерживаемого при любом давлении воды в сети.
Предлагается новое техническое решение, которое, как и установка «Струя» обеспечивает очистку и обеззараживание воды, но при значительном уменьшении габаритов установки, отсутствии водонапорной башни, повышении производительности, возможности очистки воды от железа, возможности регулировать количество остаточного хлора в очищенной воде и использовании в качестве реагента только гипохлорита натрия.
Данная задача достигается за счет того, что водоочистная установка состоит из двух ступеней обеззараживания исходной воды с дополнительными фильтрами от взвесей. На первой ступени используется высокопроизводительный проточный гидродинамический кавитатор (ПГК), который представляет собой стальной кавитационный нож, заточенный под определенным углом, и установленный в цилиндрическом корпусе, через который проходит вода. Его производительность ограничивается только производительностью насоса, который осуществляет забор исходной воды. ПГК прямым механическим воздействием при кавитации уничтожает до 80-90% бактерий и активирует молекулы двухвалентного железа для перевода его в трехвалентное. На второй стадии обеззараживание обеспечивается электролизной установкой, вырабатывающей гипохлорит натрия из поваренной соли. Дозировка гипохлорита осуществляется струйным дозатором. Кроме того, при электролизе хлорида натрия кроме гипохлорита образуются перокисные соединения, которые окисляют активированное на предыдущей стадии двухвалентное железо до трехвалентного. Фильтрация воды от взвесей и трехвалентного железа в виде оксида происходит на фильтрах, с пористостью элементов от 25 до 170 мкм. Для гарантированной очистки воды от взвесей и железа до 1 мкм, дополнительно используется намывной слой из перлита толщиной около 3 мм. Регенерация фильтров производится неограниченное количество раз. При фильтровании поток жидкость, подаваемый снаружи элемента, сжимает витки фильтрующей перегородки из тонкой и упругой нержавеющей проволоки, а при регенерации - растягивает их, что способствует разрушению слоя частиц и доступу жидкости ко всей поверхности фильтрующей перегородки.
Работа устройства поясняется схемами, изображенными на фиг.1, 2 и 3. Фиг.1 - План расстановки оборудования водоочистной установки. Вид сверху Фиг.2 - План расстановки оборудования водоочистной установки. Вид спереди. Фиг.3 - Работа фильтра тонкой очистки воды.
На фиг.1, 2 и 3 видно, что водоочистная установка состоит из насоса 1 в герметичной капсуле 2, кавитатора 3, фильтров тонкой очистки 4, установки производства гипохлорита натрия электролизом из поваренной соли 5, бака-коллектора для чистой воды 6, баков для гипохлорита 7 и суспензии перлита 8, насоса для циркуляции раствора перлита (на Фиг. не показан), ротаметра 9, струйного дозатора 10 и системы трубопроводов с кранами 13-21, манометрами 11 и дренажной емкостью 12 (Показаны на Фиг.3).
Не очищенная вода насосом 1 с давлением 8-12 ати подается на проточный гидродинамический кавитатор 3. На всас насоса 1 одновременно подается водный раствор гипохлорита натрия. В активной зоне кавитатора происходит полное обеззараживание воды. Одновременно перокисные соединения кислорода, содержащиеся в водном растворе гипохлорита натрия, получаемого тут же на установке 5 электролизом раствора поваренной соли, окисляют двухвалентное железо до трехвалентного. После кавитатора 3 вода поступает на спиральные фильтры 4 с намывным слоем перлита, где вода отфильтровывается до частиц размером до 1-го микрона и поступает в напорный коллектор (бак) очищенной воды 6.
Хлорагент (водный раствор гипохлорита натрия) готовится на месте. Установка приготовления гипохлорита 5 путем электролиза раствора поваренной соли выдает гипохлорит с концентрацией 6-7%. Затем он поступает в емкость 7, где разбавляется до концентрации 0,6% - 3,5% в зависимости от требуемого содержания остаточного хлора в очищенной воде. Разбавленный раствор через ротаметр 9 и струйный дозатор 10 поступает на всас насоса 1, где происходит первичное смешение хлорагента с неочищенной водой.
По мере накопления загрязнения на фильтрах 4 (определяется визуально или по увеличению перепада давлений воды по манометрам 11 на Фиг.3) на фильтрах 4 производится регенерация, для чего организуется поток воды обратных ходом. Грязь и отработанный перлит сбрасываются в дренаж. Работа фильтров 4 тонкой очистки с намывным слоем перлита поясняется на фиг.3
Перед пуском фильтра в работу требуется приготовить суспензию перлита в воде. Для этого порошок перлита и вода в определенных количествах для каждой модификации фильтра загружаются в емкость для суспензии перлита 8, перемешиваются и через кран 19 (расположение и нумерация кранов смотри Фиг.3) заливаются в полость фильтра 4. В это время все краны 13-18 закрыты, краны 20, 21 открыты.
При закрытых кранах 17-20, необходимо медленно открыть краны 13, 14, а затем также медленно открыть краны 15, 16, организовав прямой поток фильтруемой воды.
Регенерация фильтра производится следующим образом. Фильтр следует промыть обратным потоком воды. При этом должны быть закрыты краны 14, 16, 19, 20, а открыты: 13, 17, 15, 18. После того, как пойдет светлая вода без видимых признаков перлита промывку можно будет завершить. Скорость подачи воды на промывку следует регулировать краном 13. По завершению регенерации фильтра можно повторить операцию формирования намывного слоя и запустить его в работу. Для поддержки намывного слоя на спиралях фильтра в систему может быть введен циркуляционный насос, который не позволяет перлиту оседать на днище фильтра при остановке основного потока воды.
3
2
2
3
3
3
3
3
Пример конкретного осуществления полезной модели - изготовленная авторами по схеме, изображенной на Фиг.1-3, установка производительностью 250 м/cyтки, которая размещена на площади всего 12 м (Установка «Струя» той же производительности размещается на площади 150-200 м), обеспечивает полное обеззараживание воды (Снижение колиформных бактерий с 620 в 100 мл в речной воде до 0 в очищенной; Общее микробное число- ОМЧ доведено с 50 до 0 КОЕ в 1 мл), снизилось в 1,7 раза уровень железа: с 0,42 мг/дм в речной воде до 0,25 мг/дм в очищенной; осветление воды произошло от 36,4 градусов в речной воде до 18,4 в очищенной и мутность (наличие взвесей) снизилось от 1,81 мг/дм в речной воде до 1,28 в очищенной. Содержание остаточного хлора при этом менее 0,05 мг/дм. Данные результаты подтверждаются протоколами лаборатории центра гигиены и эпидемиологии Астраханской области (см. Приложения 4,5). Проведенные эксперименты на установке показали, что увеличение концентрации гипохлорита в 5 раз с 0,7% до 3,5% позволяет довести содержание остаточного хлора в очищенной воде до 0,3 мг/дм, что является нормой СанПин 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»
Настоящее устройство испытано и предполагается к внедрению в Камызякском. Приволжском и Красноярском районах Астраханской области.
Перечень прилагаемых документов:
1. Фиг.1 на 1 л
2. Фиг.2 на 1 л
3. Фиг.3 на 1 л
4. Протокол лабораторных исследований №Э 1299 от 16.09.2013 г. Испытательного лабораторного центра на 4 л в 1 экз.
5. Протокол лабораторных исследований №Э 1364 от 23.09.2013 г. Испытательного лабораторного центра на 3 л в 1 экз.