УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ И УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ

Предложение относится к очистке природных вод до питьевого качества и сточных вод до требований предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ.
Известен «Способ умягчения природных вод» (патент RU №2373158, C02F 5/00, 1/46, 1/48, опубл. 20.11.2009), включающий установку для реализации способа содержащую последовательно соединенных фильтров: ферромагнитного, состоящего из корпуса с соленоидом, заполненного гранулированным ферритом с высоким значением магнитной проницаемости, и электрического, состоящего из корпуса, внутри которого размещен алюминиевый перфорированный анод и графитовый перфорированный катод, пространство между которыми заполнено минеральным зернистым материалом.
Недостатками установки является то, что фильтры имеют разные скорости очистки и используют различные источники питания, так как электромагнитные характеристики фильтров различны, что приводит к необоснованным материальным затратам из-за неэффективного использования и низкого коэффициента полезного действия (КПД) наиболее производительного - ферромагнитного фильтра и из-за необходимости наличия двух дорогостоящих постоянно работающих источников питания, к которым необходим подвод питания по дорогостоящему кабелю, при этом необходимы постоянные технологические не производственные перерывы для обслуживания электрического фильтра и очистки зернистого материала (при постоянной работе, примерно, раз в месяц на одну рабочую смену).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ очистки природный и сточных вод и устройство для его осуществления (патент RU №2373158, C02F 5/00, 9/12, 1/48, 103/04, опубл. 27.10.2008), включающее устройство для очистки природных и сточных вод, содержащее цилиндроконический корпус, патрубки подачи и отвода воды, генератор импульсов напряжения, компрессор, высоковольтные электроды и гранулированную фильтрующую и сорбционную загрузку, при этом корпус аппарата разделен высоковольтным лучевым катодом на две камеры, верхняя из которых представляет собой камеру для обработки воды высоковольтным многоканальным разрядом, в которой размещены полусферически с аноды в количестве от 1 до n, причем
,
где D - диаметр корпуса фильтра,
d - диаметр анода,
а пространство между высоковольтными анодом и катодом заполнено гранулами металла фракцией 1…5 мм, при этом нижняя камера содержит три слоя фильтрующего материала, верхний из которых электропроводный и электроотрицательный, образующий при растворении в воде коагулянт, средний слой выполнен неэлектропроводным, а нижний выполнен электропроводным и электроположительным, обладающим сорбционными свойствами, фильтрующие слои отделены друг от друга неэлектропроводными сетками, отношение высоты среднего слоя к высоте нижнего слоя равно (3…5):1.
Недостатками устройства являются низкая надежность, связанная необходимостью взаимодействия контактов с водой при высоковольтных разрядам с энергией импульса 0,3-0,7 кДж/дм частотой 0,5…2,0 Гц, что приводит их к быстрой коррозии и выходу из строя (на практике: работали не более 1 года), сложность дороговизна в обслуживании и ремонте, так как все элементы расположены в одном корпусе без возможности блочной замены при выходе из строя одного из элементов и очистки в процессе работы при засорении зернистого фильтра.
Технической задачей полезной модели создание эффективного, простого и дешевого в изготовлении и обслуживании устройства.
Техническая задача решается установкой для очистки и умягчения воды, содержащей блок электромагнитной обработки воды, блок предварительной фильтрации и блок реагентной обработки.
Новым является то, что на выходе размещен блок тонкой фильтрации, а все блоки выполнены в виде отдельных устройств, последовательно соединенных проточными патрубками длиной не более 0,25 м, причем в качестве блока электромагнитной обработки используется радиочастотная установка, блока реагентной обработки - фильтр с наполнителем в виде полифосфата натрия (пищевого), блока предварительной фильтрации - фильтр с фильтрующими элементами, пропускающими до 1 мкм, а блока тонкой фильтрации - фильтр с фильтрующими элементами, пропускающими до 0,1 мкм.
Новым является также то, что для пищевых целей в блоке реагентной обработки применен фильтр с наполнителем в виде полифосфата натрия (пищевого) в смеси с гранулированным углем импрегнированным серебром в соотношении 1:4.
Новым является также то, что в качестве блоков для предварительной и тонкой фильтрации применены фильтры с проточной очисткой фильтрующих элементов (на черт. не показаны).
На чертеже изображена схема установки.
3
6
Установка для очистки и умягчения воды содержит блок электромагнитной обработки 1 воды, блок предварительной фильтрации 2 и блок реагентной обработки 3. На выходе размещен блок тонкой фильтрации 4. Все блоки выполнены в виде отдельных устройств 1, 2, 3 и 4 последовательно соединенных проточными патрубками 5 длиной не более 0,25 м. В качестве блока электромагнитной обработки 1 используется радиочастотная установка (например, прибор «Термит» модели Т-60, ТЛ-60 или Т-М-120), блока реагентной обработки 3 - фильтр с наполнителем в виде полифосфата натрия (пищевого) - класса (NaPO), блока предварительной фильтрации 2 - фильтр с фильтрующими элементами, пропускающими до 1 мкм, а блока тонкой фильтрации - фильтр с фильтрующими элементами, пропускающими до 0,1 мкм. Для пищевых целях в блоке реагентной обработки 3 используется фильтр с наполнителем в виде полифосфата натрия (пищевого) в смеси с гранулированным углем импрегнированным серебром в соотношении 1:4 (согласно требования JSO9002) для дополнительных очистки, обеззараживания и дезинфекции воды. Для упрощения обслуживания в качестве блоков для предварительной 2 и тонкой 4 фильтрации используют фильтры с проточной очисткой фильтрующих элементов (например, Aquaphor АКВАБОСС-1-01 и UF NFY-4021S соответственно).
Установка работает следующим образом.
3
Ее подключили через входной патрубок 6, оснащенный счетчиком объема используемой воды 7 и краном 8, к системе водоснабжения (на черт. не показана), через выходной патрубок 9 соединили с потребителем (на черт. не показан): с котельной, жилой квартирой, столовой и т.п.. Воду подают на установку через входной патрубок 6 при открытом кране 8 со скоростью от 0,1 до 10 м/час, которая проходя через блок электромагнитной обработки 1, подвергается воздействию электромагнитных волн диапазоне звуковой частоты без непосредственного взаимодействия с электродами и излучателем, при этом растворенные соли, находящиеся в воде переходят в нерастворимые, например для кальция:
При этом высвобожденные таким образом положительные и отрицательные ионы (кальция и магния - соответственно Са и Mg), соединяются в результате взаимного при-тяжения и образуются арагонитовые кристаллы (высокодисперсная взвесь) габаритными размерами, равными 0,5-3,5 мкм.
При этом надо учитывать, что процесс перехода солей из растворимых в воде в нерастворимые обратим и наиболее эффективно проявляется по направлению потока воды в 0,7 м после блока 1. Поэтому для наибольшей эффективности работы установки блоки 1, 2 и 3 должны размещаться в пределах этих параметров, исходя из этого для гарантированного соблюдения данного требования с учетом габаритов блоков 1, 2 и 3, длина патрубков 5 между ними не должна превосходить 0,25 м.
Далее арагонитовые кристаллы и прочие нерастворимые вещества, находящиеся в воде, величиной более 1 мкм отфильтровываются на блоке предварительной фильтрации 2.
После чего вода поступает на блок реагентной обработки 3, где вода очищается, дезинфицируется и растворяет полифосфат, который не имеет цвета, запаха, привкуса и создает подвижную пленку от 0,3 до 1,2 мкм, обладающую свойством изолировать ионы Са и Mg в виде оставшихся арагонитовых кристаллов для исключения их осаждения и обратного перехода в растворимое в воде состояние.
Свойство обволакивать ионы Са и Mg и удерживать их в виде взвеси наиболее эффективно проявляется по направлению потока воды в 0,4 м после блока 3. Поэтому для наибольшей эффективности работы установки блоки 3 и 4 должны размещаться в пределах этих параметров, исходя из этого для гарантированного соблюдения данного требования с учетом габаритов блоков 3 и 4 для унификации деталей установки, длина патрубка 5 между блоками 3 и 4 не должна превосходить 0,25 м.
Далее арагонитовые кристаллы и прочие нерастворимые вещества, находящиеся в воде, величиной более 0,1 мкм отфильтровываются на блоке тонкой фильтрации 4, и очищенная вода, пригодная для питья, по выходному патрубку 9 подается потребителям.
При использовании в качестве блоков для предварительной 2 и тонкой 4 фильтрации фильтров с проточной очисткой фильтрующих элементов, при необходимости очистки открывают соответствующие сливные вентили 10 и/или 11, смытые водой (достаточно 5 л) вещества, засоряющие фильтрующие элементы, по водоводам 12 сбрасываются в сливную систему (канализацию).
В ходе исследований предлагаемую установку испытывали в различных условиях и сравнивали с типовыми схемами. Для чего к входному 6 и выходному 9 патрубкам подсоединяли различные компоновки предлагаемой установки и типовые устройства фильтрации и умягчении воды, пропускали 100 л воды (контролировалось по счетчику 7) с одинаковыми свойствами.
Все выходные параметры очистки по требованиям ПДК были аналогичны прототипу, а содержание растворимых и нерастворимых солей кальция и магния, определяющих жесткость воды, было меньше до двух раз.
При испытании с увеличением длины патрубков 5 в установке на 0,05 и 0,1 м в выходных параметрах соответственно увеличилось количество примесей на 10 и 20%, а содержание солей Са и Mg - в 1,5 и 2 раза. При исключении блоке тонкой фильтрации 4 из установки в выходных параметрах увеличилось количество примесей 20%, а содержание солей Са и Mg - в 1,2 раза.
3
При этом установка для очистки и умягчения воды (при расходе 0,1 до 10 м/час природной воды жесткостью 7,5 мг-экв/л и при максимальном превышении норм ПДК веществ до 5 раз) содержит блок электромагнитной обработки 1 воды (например, прибор «Термит» модели Т-60, ТЛ-60 или Т-М-120), не требующий обслуживания за весь срок службы, блок предварительной 2 и тонкой 4 фильтрации, которые при данной схеме требуют очистки или замены раз в 1-3 года, и блок реагентной обработки 3, требующей замены в фильтре фильтрующих элементов (исходя из анализа загрязнения и выработки полифосфата натрия в фильтрующем элементе) раз в 4-5 лет. Все параметры превосходят аналогичные фильтры по периоду между обслуживаниями как минимум в 2 раза, а по расходным материалам - меньше в 3 раза, При чем при использовании в качестве блоков для предварительной 2 и тонкой 4 фильтрации фильтров с проточной очисткой фильтрующих элементов затраты на обслуживания снижаются в 4-5 раз. При этом для сбора установки возможно использование изготавливаемых массово и соответствующих параметрам очистки блоков 1, 2, 3 и 4, что значительно снижает стоимость установки в целом.
Предлагаемая установка для очистки и умягчения воды эффективна, проста и дешева в изготовлении и обслуживании.