УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ

Область техники
Полезная модель относится к хозяйственно-питьевому и производственному водоснабжению, а именно к установкам для кондиционирования и очистки воды от механических, химических и бактериальных загрязнений посредством последовательной обработка на различных модулях с использованием физических и химических процессов. Установка может быть использована как для подачи питьевой воды в индивидуальные строения и на производство, так и для обеспечения населения питьевой водой при чрезвычайных ситуациях в случае необходимости быстрого разворачивания комплекса жизнеобеспечения.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известна мобильная установка для очистки воды (http://www.mrt1.ru). Водоочистное оборудование установки смонтировано на металлической раме. Фильтры размешены в непосредственной близости от вертикальной части рамы, к которой крепятся соединительные трубопроводы. Установка позволяет снижать до нормативов СанПиН 2.1.4.1074-01 показатели мутности (с 30 мг/л), цветности (с 200 мг/л), железа (с 12 мг/л), марганца (с 5 мг/л).
3
2
Недостатками установки являются отсутствие возможности кондиционирования воды, то есть снижения ее жесткости до физиологических норм (1,5-3,0 мг-экв/л), а также значительные габаритные размеры. Например, установка производительностью 2,0 м/час имеет размеры 2,5×1,0×1,6 м и занимает площадь 2,5 м.
Известно также устройство для очистки воды из открытых водоемов патенту RU 2155165, опубликованному 27.08.2000, включающее насос подачи воды, фильтры предварительной очистки воды, ультрафильтрационные модули, озонатор и сорбционные фильтры с загрузкой из минералов из шунгита и цеолита. Недостатками данного устройства являются высокая себестоимость и сложность обслуживания, которые объясняются наличием дорогостоящих и технически сложных ступеней очистки и оборудования - керамических ультрафильтрационных модулей и озонатора, позволяющих обеспечить получение питьевой воды гарантированного качества из открытых водоемов при жесткости воды, не превышающей питьевых норм по СанПиН 2.1.4.1074-01. Кроме того, высокая насыщенность системами автоматики снижает надежность системы, что немаловажно в чрезвычайных ситуациях, а эксплуатация такого устройства возможна только обученным персоналом.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является установка для очистки и кондиционирования воды по патенту на полезную модель RU 67465, опубликованному 27.10.2007. Установка включает закрепленный на подвижном основании объемный рамный модуль с размещенным внутри него комплектом технологического оборудования для очистки воды, включающим фильтр грубой очистки, аэратор, безреагентный фильтр, реагентный фильтр (умягчитель), фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания.
Недостатками установки по патенту RU 67465 являются ограниченность диапазона обрабатываемых вод, сложность переналадки на иной состав очищаемых вод, значительное увеличение габаритов установки при расширении диапазона обрабатываемых вод, а также сложность обслуживания при эксплуатации, обусловленные размещением всего комплекта технологического оборудования внутри рамного модуля. В результате подобной компоновки установки ограничивается свободный доступ к различным модулям технологического оборудования, что оказывается существенным при ремонтных работах и в случае необходимости быстрого разворачивания комплекса жизнеобеспечения, а при необходимости расширения или изменения диапазона обрабатываемых вод, требующего использования дополнительного оборудования, приводит к увеличению габаритов установки, и, как следствие, значительно снижает не только ее мобильность, но и возможность использования при чрезвычайных ситуациях.
Раскрытие полезной модели
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание установки для очистки и кондиционирования воды повышенной мобильности с широкой областью применения.
При решении указанной технической задачи достигается технический результат, заключающийся в уменьшении габаритных размеров установки, обеспечении возможности изменения состава комплекта технологического оборудования без увеличения габаритных размеров установки в целом, повышении удобства эксплуатации установки как при переналадке, так и при проведении ремонтных работ.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для очистки и кондиционирования воды, содержащей установленный на подвижном основании объемный рамный модуль с размещенным на нем комплектом технологического оборудования в виде унифицированных модулей, включающим, по крайней мере, один безреагентный фильтр, по крайней мере, один реагентный фильтр, фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания, рамный модуль выполнен, по крайней мере, трех вертикальных, рам, соединенных между собой с образованием в плане разомкнутой конструкции, при этом, по крайней мере, одна вертикальная рама установлена на подвижном основании на расстоянии от края основания, достаточном для обеспечения возможности размещения унифицированных модулей с обеих сторон рамы. Рамный модуль в плане может быть выполнен в виде разомкнутой конструкции П-образной, -образной, Т-образной или крестообразной формы. При выполнении рамного модуля П-образной формы фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания закрепляются на вертикальной раме внутри П-образной полости, а безреагентный и реагентный фильтры - снаружи. Кроме того, установка может быть снабжена съемной площадкой для установки реагентного бака.
Указанный технический результат достигается также тем, что установка для очистки воды может быть дополнительно снабжена, по крайней мере, одним модулем дозирования, включающим в себя измеритель потока, дозирующий насос и расходную емкость; модулем аэрации, который может быть выполнен как безнапорным, включающим фильтр грубой очистки, емкость с системой контроля уровня и повысительный насос, так и напорным, включающим фильтр грубой очистки, компрессор и аэрационную колонну; и обратноосмотическим модулем.
В случае использования дополнительного оборудования установка для очистки воды может быть дополнительно снабжена, по крайней мере, одним объемным рамным модулем для установки модуля дозирования, объемным рамным модулем для установки модуля аэрации и объемным рамным модулем для установки обратноосмотического модуля.
Уменьшение габаритных размеров установки в целом и повышение удобства обслуживания при эксплуатации осуществляется за счет более рационального размещения оборудования относительно рамного модуля, вынесения дополнительного оборудования из состава основного комплекта технологического оборудования и использования съемной площадки для реагентного бака реагентного фильтра.
Возможность очистки исходной воды заданного качества без использования аэрации обусловлена применением высокоэффективной загрузки безреагентного фильтра, способной обеспечить работу установки в таком режиме до трех месяцев, что достаточно при использовании установки в чрезвычайных ситуациях.
Обеспечение высокой мобильности осуществляется за счет жесткого закрепления фильтров к вертикальной части рамного модуля и, соответственно, возможности перевозки установки в снаряженном состоянии, т.е. с засыпанными фильтрами. Перемещение основного блока установки от места доставки к месту эксплуатации осуществляется с использованием элементов перемещения, расположенных на основании, а перенос дополнительных блоков, имеющих меньшую массу, может осуществляться вручную.
Расширение диапазона обрабатываемых вод осуществляется за счет использования различных дополнительных модулей или их комбинаций.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен общий вид установки для очистки и кондиционирования воды в аксонометрии.
Установка для очистки и кондиционирования воды включает основание 1 с элементами перемещения, на котором смонтирован объемный рамный модуль 2 с закрепленным на нем комплектом оборудования. Объемный рамный модуль выполняется, как минимум, из трех вертикальных рам, соединенных между собой с образованием в плане разомкнутой конструкции. Одна вертикальная рама устанавливается на подвижном основании перпендикулярно продольной или поперечной оси основания таким образом, чтобы расстояние от рамы до края основания было достаточным для размещения унифицированных модулей с обеих сторон рамы. Данное расстояние в каждом конкретном случае определяется в зависимости от количества и габаритных размеров унифицированных модулей, входящих в состав комплекта технологического оборудования. К вертикальной раме прикрепляются две или три вертикальных рамы, число которых зависит от требуемого вида в плане разомкнутой рамной конструкции. В случае, если объемная рамная конструкция выполняется их трех вертикальных рам, в плане она может быть выполнена в виде разомкнутой конструкции П-образной, -образной или Т-образной формы. В случае, если объемная рамная конструкция выполняется их четырех вертикальных рам, в плане она может быть выполнена в виде разомкнутой конструкции крестообразной формы. Технологическое оборудование может быть закреплено на одной раме с ее двух сторон. При необходимости, технологическое оборудование может быть закреплено на двух, трех или четырех рамах объемного рамного модуля в зависимости от количества и габаритных размеров унифицированных модулей, входящих в состав комплекта технологического оборудования. Выбор компоновки технологического оборудования определяется особенностями технологического процесса очистки и кондиционирования воды в зависимости от химического состава исходной воды с учетом обеспечения свободного доступа к каждому из унифицированных модулей при эксплуатации установки.
Как правило, комплект технологического оборудования состоит из соединенных последовательно безреагентного фильтра 3, реагентного фильтра 4, фильтра тонкой очистки 5 и блока ультрафиолетового обеззараживания 6. Все оборудование жестко крепится к вертикальной части объемного рамного модуля 2, в свою очередь жестко присоединенного к основанию 1. Для уменьшения габаритных размеров установки и обеспечения большей мобильности реагентный бак 7 реагентного фильтра 4 устанавливается на съемной полке 8, которая закрепляется на основании в процессе подготовки к эксплуатации на месте.
Для расширения диапазона обрабатываемых вод и обеспечения возможности обработки воды с худшими физико-химическими показателями в зависимости от состава исходной воды используются разные дополнительные модули или их комбинация.
В частности, установка может содержать модуль напорной аэрации, включающий фильтр грубой очистки, компрессор и аэрационную колонну. Модуль такого состава используется при исходной воде достаточно хорошего качества. Дополнительный модуль безнапорной аэрации, включающий фильтр грубой очистки, контактную емкость, систему контроля уровня и повысительный насос используется при исходной воде плохого качества. Каждый из этих модулей может быть закреплен как на общем, так и на отдельном рамном модуле.
Дополнительный модуль дозирования, включающий насос-дозатор, емкость для дозирования и водосчетчик используется при исходной воде с высокой микробной обсемененностью, цветностью, мутностью. Данный модуль также может быть закреплен как на общем, так и на отдельном рамном модуле.
Дополнительный обратноосмотический (нанофильтрационный) модуль, включающий раму, мембранные корпуса с мембранными элементами, повысительный насос, приборы устройства и регулирования, используется для кондиционирования воды с повышенным солесодержанием.
Использование двух или более дополнительных модулей осуществляется при еще более худших показателях исходной воды.
Принципиальным отличием предлагаемой мобильной установки для очистки и кондиционирования воды от прототипа и аналогов является возможность обработки вод с худшими физико-химическими свойствами и повышенная мобильность.
Осуществление полезной модели
Установку согласно заявленной полезной модели иллюстрируют следующие примеры.
Пример 1.
3
Комплект технологического оборудования установки для очистки и кондиционирования воды включает безреагентный фильтр с фильтрующей загрузкой (Активированный уголь 207С), реагентный фильтр с синтетическим неорганическим ионообменником (Cristal Right CR 100), фильтр тонкой очистки (Колба 20"×4", картридж с гранулированным активированным углем GAC-20BB) и блок ультрафиолетового обеззараживания (6GPM AquaPro). В зависимости от габаритных размеров безреагентного и реагентного фильтров определяют расстояние от края основания, на котором закрепляют одну из вертикальных рам объемного рамного модуля, к которой присоединяют еще две вертикальные рамы, закрепляя их на основании, таким образом, чтобы в плане была образована разомкнутая конструкция П-образной формы. Внутри образовавшейся П-образной полости на объемном рамном модуле закрепляют фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания, а снаружи - безреагентный и реагентный фильтры. Собранную таким образом конструкцию транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. На месте закрепляют на объемном рамном модуле съемную площадку, на которую устанавливают реагентный бак и подключают к фильтру. После подключения к водопроводу через установку пропускают воду с производительностью 1,5 м/ч и с содержанием примесей, указанным в таблице. На выходе из установки отбирают пробу воды и проводят ее анализ по представленным в таблице показателям. На выходе из установки показатели очищенной воды не превышают допустимые (см. таблицу).
Пример 2.
3
Комплект технологического оборудования установки для очистки и кондиционирования воды включает безреагентный фильтр с фильтрующей загрузкой (активированным углем 207 С), реагентный фильтр с ионообменной смолой (С-100 Purolite), фильтр тонкой очистки (Колба 20"×4", картридж со вспененным ПП 20 мкм ЭФГ 63/508-10) и блок ультрафиолетового обеззараживания (24GPM AquaPro). В зависимости от габаритных размеров безреагентного и реагентного фильтров определяют расстояние от края основания, на котором закрепляют одну из вертикальных рам объемного рамного модуля, к которой присоединяют еще две вертикальные рамы, закрепляя их на основании, таким образом, чтобы в плане была образована разомкнутая конструкция Т-образной формы. Снаружи образовавшейся Т-образной в плане формы на объемном рамном модуле закрепляют безреагентный и реагентный фильтры, а внутри - фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания. Собранную таким образом конструкцию транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. Модуль напорной аэрации, включающий датчик потока, аэрационную колонну и компрессор, закрепляют на отдельном металлическом рамном модуле и также транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. На месте оба модуля (объемный рамный модуль и модуль напорной аэрации) в случае необходимости скрепляют между собой. На объемном рамном модуле закрепляют съемную площадку, на которую устанавливают реагентный бак и подключают к фильтру. Выходной патрубок дополнительного модуля напорной аэрации подключают к входу установки, входной - к подводящему трубопроводу. После подключения к водопроводу через установку пропускают воду с производительностью 3,5 м/ч и с содержанием примесей, указанным в таблице. На выходе из установки отбирают пробу воды и проводят ее анализ по представленным в таблице показателям. На выходе из установки показатели очищенной воды не превышают допустимые (см. таблицу).
Пример 3.
3
Комплект технологического оборудования установки для очистки и кондиционирования воды включает два безреагентных фильтра с фильтрующей загрузкой (Birm), два фильтра с ионообменной смолой (Lewatit S 1467), фильтр тонкой очистки (Колба 20"×4", картридж с гранулированным активированным углем GAC-20BB), блок ультрафиолетового обеззараживания (24GPM AquaPro) и модуль безнапорной аэрации, включающий фильтр грубой очистки, пластиковую емкость 2000 л. и насосную станцию ВСН 4-60 (Grundfos). В зависимости от габаритных размеров безреагентных фильтров и фильтров с ионообменной смолой определяют расстояние от края основания, на котором закрепляют одну из вертикальных рам объемного рамного модуля, к которой присоединяют еще две вертикальные рамы, закрепляя их на основании, таким образом, чтобы в плане была образована разомкнутая конструкция -образной формы. С одной стороны средней вертикальной рамы закрепляют безреагентные фильтры, с другой - фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания. На боковой вертикальной раме со стороны закрепления безреагентных фильтров закрепляют фильтры с ионообменной смолой. Собранную таким образом конструкцию транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. На месте закрепляют на объемном рамном модуле съемную площадку, на которую устанавливают реагентный бак и подключают к фильтрам. Модуль напорной аэрации также транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. Выходной патрубок дополнительного модуля безнапорной аэрации подключают к входу установки, входной - к подводящему трубопроводу. После подключения к водопроводу через установку пропускают воду с производительностью 3,5 м/ч и с содержанием примесей, указанным в таблице. На выходе из установки отбирают пробу воды и проводят ее анализ по представленным в таблице показателям. На выходе из установки показатели очищенной воды не превышают допустимые (см. таблицу).
Пример 4.
3
Комплект технологического оборудования установки для очистки и кондиционирования воды, включающий безреагентный фильтр с фильтрующей загрузкой (Сорбент АС, ЗАО «Алсис»), реагентный фильтр с ионообменной смолой (Lewatit S 1467), фильтр тонкой очистки (Колба 20"×4", картридж со вспененным ПП 20 мкм ЭФГ 63/508-10) и блок ультрафиолетового обеззараживания (УДВ 1А «НПО ЛИТ») и модуль дозирования, включающий расходную пластиковую емкость 60 л и дозирующий насос (Tehna TPG 603) и водосчетчик с импульсным выходом закрепляют на металлическом объемном рамном модуле, выполненном из четырех вертикальных рам с образованием в плане разомкнутой конструкции крестообразной формы, и транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. При этом две рамы устанавливаются на подвижном основании на расстоянии от края основания, достаточном для обеспечения возможности размещения безреагентного и реагентного фильтров. На месте закрепляют на объемном рамном модуле съемную площадку, на которую устанавливают реагентный бак и подключают к фильтру. Выходной патрубок дополнительного модуля дозирования подключают к входу установки, входной - к подводящему трубопроводу. После подключения к водопроводу через установку пропускают воду с производительностью 2,5 м/ч и с содержанием примесей, указанным в таблице. На выходе из установки отбирают пробу воды и проводят ее анализ по представленным в таблице показателям. На выходе из установки показатели очищенной воды не превышают допустимые (см. таблицу).
Пример 5.
3
Комплект технологического оборудования установки для очистки и кондиционирования воды, включающий безреагентный фильтр с фильтрующей загрузкой (активированным углем), реагентный фильтр с ионообменной смолой, фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания (см. Пример 2) и модули безнапорной аэрации (см. Пример 3) и дозирования (см. Пример 4) закрепляют на металлическом рамном модуле и транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. На месте закрепляют на объемном рамном модуле съемную площадку, на которую устанавливают реагентный бак и подключают к фильтру. Входной патрубок модуля дозирования подключают к подводящему трубопроводу, выходной патрубок - к модулю безнапорной аэрации. Выходной патрубок дополнительного модуля напорной аэрации подключают к входу установки. С помощью модуля дозирования в исходную воду подают раствор гипохлорита натрия. После подключения к водопроводу через установку пропускают воду с производительностью 2,5 м/ч и с содержанием примесей, указанным в таблице. На выходе из установки отбирают пробу воды и проводят ее анализ по представленным в таблице показателям. На выходе из установки показатели очищенной воды не превышают допустимые (см. таблицу).
Пример 6.
3
Комплект технологического оборудования установки для очистки и кондиционирования воды, включающий безреагентный фильтр с фильтрующей загрузкой (активированным углем), реагентный фильтр с ионообменной смолой, фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания и модуль дозирования гипохлорита натрия (см. Пример 4), модуль дозирования коагулянта (оксихлорид алюминия) и модуль безнапорной аэрации (см. Пример 3) закрепляют на объемном рамном модуле и транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. На месте закрепляют на объемном рамном модуле съемную площадку, на которую устанавливают реагентный бак и подключают к фильтру. Входной патрубок модуля дозирования раствора гипохлорита натрия подключают к подводящему трубопроводу, выходной патрубок к входному патрубку модуля безнапорной аэрации. Выходной патрубок модуля безнапорной аэрации к входному патрубку модуля дозирования раствора коагулянта. Выходной патрубок модуля дозирования раствора коагулянта подключают к входу установки. После подключения к водопроводу через установку пропускают воду с производительностью 2,5 м/ч и с содержанием примесей, указанным в таблице. На выходе из установки отбирают пробу воды и проводят ее анализ по представленным в таблице показателям. На выходе из установки показатели очищенной воды не превышают допустимые (см. таблицу).
Пример 7.
Комплект технологического оборудования установки для очистки и кондиционирования воды, включающий два безреагентных фильтра с фильтрующей загрузкой (Birm), два реагентных фильтра с ионообменной смолой (С-100 Purolite), фильтр тонкой очистки и блок ультрафиолетового обеззараживания, модуль безнапорной аэрации и обратноосмотический модуль, включающий в себя насос повышения давления и шесть мембранных обратноосмотических элементов типа 4040, закрепляют на металлическом объемном рамном модуле и транспортируют автомобильным транспортом к месту эксплуатации. На месте закрепляют на объемном рамном модуле съемную площадку, на которую устанавливают реагентный бак и подключают к фильтрам. Входной патрубок модуля безнапорной аэрации подключают к подводящему трубопроводу. Выходной патрубок модуля безнапорной аэрации к входному патрубку установки. Выходной патрубок установки подключается к обратноосмотическому модулю. После подключения к водопроводу через установку пропускают воду с содержанием примесей, указанным в таблице. На выходе из обратноосмотического модуля отбирают пробу воды и проводят ее анализ по представленным в таблице показателям. Показатели очищенной воды на выходе не превышают допустимые (см. таблицу).
Таблица
Показатели
Допустимое содержание в исходной воде, не более
Требования к очищенной воде, не более
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Пример 7
прототип
Общая жесткость, мг-экв/л
10
10
10
10
10
10
10
10
1,5-3,0
Железо, мг/л
10
10
10
10
20
50
10
10
0,3
Марганец, мг/л
0,2
0,2
0,2
5,0
5,0
5,0
0,2
0,2
0,1
Мутность, MTU
5
10
20
20
20
80
10
-
2,6
Цветность, град
30
30
30
80
80
200
30
-
20
ОМЧ, КОЕ/мл
50
50
50
100
100
100
50
-
50
0
0
0
Окисляемость перманганатная, мг/л
5
5
5
10
10
30
5
5
5
Сероводород, мг/л
0,03
0,03
0,03
0,1
0,1
0,1
0,03
0,03
0,003
Общее солесодержание (по NaCl), мг/л
-
-
-
-
-
-
3000
-
1000
Представленные примеры не ограничивают всех вариантов технических решений.
При стационарном размещении установки после монтажа элементы перемещения основания металлической рамы могут быть заменены на стационарные неподвижные стойки.