МОБИЛЬНАЯ СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к области очистки воды из различных источников до питьевой, соответствующей по качеству СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода.
Из уровня техники известен ряд мобильных (передвижных) установок, предназначенных для очистки воды.
Так, известна установка комплексной водоочистки универсальная мобильная автоматизированная УМКВА-1, смонтированная внутри утепленного обогреваемого обитаемого кузова-фургона, установленного на автошасси высокой проходимости, и состоящая из модулей водоподготовки, водоочистки и модуля автоматического управления и контроля (патент РФ 2656049, МПК C02F 9/12, G05B 13/00, G05D 11/08, опубл. 20.02.2018) [1].Модуль водоподготовки известного решения включает два насоса, соединенные по воде с колонной аэрации, работающей на озоне, дозируемом системой Вентури, соединенной с системой мембранной фильтрации, оснащенной половолоконными микрофильтрами и ультрафильтрационными мембранами, и затем с накопительным баком. Модуль водоочистки содержит установленные последовательно накопительный бак с добавлением ингибитора и биоцида, систему очистки обратного осмоса, минерализатор и ультрафиолетовую лампу. Модуль управления и контроля содержит систему самоподстройки программ по управлению оборудованием, а также установленные последовательно системы контроля за забором, переработкой, производством питьевой воды. Отсутствие в известном решении конструктивных элементов, отвечающих за стадию отстаивания исходных вод приводит к тому, что очистка воды из поверхностных источников становится крайне затруднительной по причине содержания в воде большого количества ила, который засоряет фильтры и мембраны, что делает функционирование установки при очистке поверхностных вод фактически невозможным.
Наиболее близкой к заявляемой является мобильная станция комплексной очистки воды, содержащая средство для забора воды, блок мембранной фильтрации, оснащенный половолоконными ультрафильтрами и стерилизующими микрофильтрами, блок сорбции, блок санитарной обработки воды, емкости исходной и фильтрованной воды, насосы для напорной подачи воды из емкостей. При этом блоки, насосы и емкости станции смонтированы внутри утепленного обогреваемого обитаемого кузова-фургона, установленного на автошасси высокой проходимости, причем средство для забора воды соединено последовательно по воде с емкостью исходной воды, блоком мембранной фильтрации, емкостью фильтрованной воды, блоком сорбции, блоком санитарной обработки воды, ультрафильтры равномерно размещены на боковых поверхностях емкостей исходной и фильтрованной воды, установленных вдоль продольной оси кузова-фургона так, что между емкостями и между емкостями и стенками кузова-фургона обеспечены проходы, при этом задерживаемая молекулярная масса ультрафильтров не превышает 30000 Да, а стерилизующие микрофильтры выполнены на основе положительно заряженной мембраны с модифицированным зарядом для удаления из воды вирусов и эндотоксинов (Патент РФ 94570, МПК C02F 9/00, опубл. 27.05.2010) [2]. Процесс очистки воды в известном решении также не включает стадию отстаивания, что не позволяет использовать установку для очистки воды из поверхностных источников. Такая вода характеризуется высокой цветностью, низкой щелочностью, большим количеством взвешенных веществ, в том числе ила, наличием различных ядохимикатов (в результате смыва с полей), бактериальной загрязненностью, наличием привкусов и запахов. При этом ил и мельчайшие ракушки, приникающие в составе исходных вод в элементы конструкции, засоряют их и не позволяют получить воду требуемого качества.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка мобильной станции очистки воды до уровня питьевой, позволяющей очищать воду как из подземного, так и поверхностного источника водоснабжения.
Поставленная задача решатся тем, что мобильная станция очистки воды, смонтированная внутри обогреваемого кузова-фургона, установленного на автошасси высокой проходимости, содержит последовательно соединенные средство для забора воды, блок реагентной обработки, блок сепарации, систему мембранной фильтрации, ультрафиолетовую установку и емкость очищенной воды, при этом станция дополнительно включает блок тонкослойного отстаивания, установленный последовательно за средством забора воды.
Блок реагентной обработки заявляемой модели включает установки дозирования флокулянтом, коагулянтом, средством обеззараживания воды (гипохлорит натрия, перекись водорода и др.) и реагентом, предотвращающего отложение солей (антискалант, ингибитор).
Обработка исходной воды коагулянтом способствует понижению степени окисляемости обрабатываемых водных масс, уменьшению содержания в них взвешенных частиц. Применение флокулянта приводит к слипанию неустойчивых агрессивных частичек и тем самым интенсифицируют процесс образования хлопьев. Таким образом, данные вещества осветляют исходные водные массы и улучшают их качество. Обработка водных масс средством обеззараживания воды (гипохлоритом натрия, перекисью водорода) необходима для обеззараживания воды, окисления растворенного железа, марганца, остаточных органических соединений и продления срока службы фильтрующей загрузки напорных фильтров. Использование в заявленном устройстве установки дозирования реагентом, предотвращающим отложение солей - ингибитором, (антискалантом) позволяет получать воду требуемого качества при повышенной минерализации исходных вод (до 5000 мг/л), при этом предотвращает отложение солей в мембранах обратного осмоса и как следствие продлевает срок службы мембран.
Заявляемая полезная модель включает блок тонкослойного отстаивания. Именно здесь происходит очистка исходных вод от содержащегося в них ила, водорослей, и другой органики, что обеспечивает возможность функционирования всех элементов установки без засорения и обрастания органическим содержимым исходной воды. Под действием реагентов в тонкослойном отстойнике происходит первичное обеззараживание и осветление воды и отстаивание.
Первая секция блока тонкослойного отстаивания - камера тонкослойного отстаивания - необходима для интенсивного отделения основной массы взвешенных веществ, ила и нефтепродуктов. Введение параллельных пластин в живое сечение данной камеры позволяет эффективно использовать ее объем путем равномерного распределения потока воды, что уменьшает время отстаивания на 60%. При этом во второй секции - камере фильтрования, состоящей из инертной загрузки разной фракции и поддерживающего слоя кварцевого гравия, происходит более глубокое осветление воды. Здесь же применяют дозирование средства для обеззараживания воды, окисляющего растворенное железо, марганец, остаточные органические соединения и продлевающий срок службы фильтрующей загрузки напорных фильтров.
Заявляемое решение также содержит блок сорбции, обеспечивающий удаление из воды остаточного содержания взвешенных веществ, трудно растворимых гидроксидов и комплексных соединений металлов, образовавшихся в результате обработки осветленной воды средством для обеззараживания воды.
Использование в заявляемой полезной модели систему мембранной фильтрации - в виде установки обратного осмоса - необходимо для максимальной очистки воды от солей, ионов тяжелых металлов, а также удаления органических молекул. Под действием давления, большего чем осмотическое, приложенного со стороны разделяемого раствора, через полупроницаемые мембраны проходит только вода и образуется фильтрат или пермеат, а 95-99% ионов и других растворенных веществ задерживаются мембраной и образуют концентрат, отводящийся из установки.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в очистке исходной воды, взятой из любого источника водоснабжения, до уровня, соответствующего санитарным нормам.
Предлагаемое решение иллюстрируется фиг. 1, на которой изображена схема установки очистки воды, а также таблицей, отражающей получение искомого результата - очищенной исходной воды до уровня питьевой.
Мобильная станция очистки воды, смонтированная внутри обогреваемого кузова-фургона (не показано на рис. ), установленного на автошасси высокой проходимости, содержит насос для забора воды 1, соединенный с трубопроводом подачи исходной воды 2 с установками дозирования коагулянта 3, флокулянта 4, средства обеззараживания воды 5 и реагента, предотвращающего отложение солей 6. Указанный трубопровод соединен с блоком тонкослойного отстаивания 7, а также насосным оборудованием 8, подающем воду в блок сорбции, включающий песчаные фильтры 9 и угольный фильтр 10. Указанные фильтры соединены с установкой обратного осмоса 11, ультрафиолетовой установкой 12 и емкостью очищенной воды 13.
Заявленная мобильная станция очистки воды работает следующим образом. Для забора воды используют насос 1 - дренажный или самовсасывающий центробежный. При этом при поверхностном открытом источнике на плавающий понтон устанавливают дренажный насос с сеткой задерживающей крупные механические включения. При заборе воды из подземного источника использует центробежный самовсасывающий насос, при этом производительность насосов составляет 3 куб. м/ч, давление воды в системе составляет 3 бара.
Извлеченная посредством насоса 1 исходная вода по трубопроводу подачи исходной воды 2 поступает в блок тонкослойного отстаивания 7, где обрабатывается посредством установок дозирования коагулянта 3, флокулянта 4, средства обеззараживания воды 5, например, гипохлорита натрия, реагента, предотвращающего отложение солей 6, например, антискаланта. При этом блок тонкослойного отстаивания 7 содержит три секции: камеру тонкослойного отстаивания, камеру фильтрования, состоящей из инертной загрузки разной фракции и поддерживающего слоя кварцевого гравия и камеру перекачивания, в которой установлен погружной насос, подающий воду на напорные фильтры (на рис. не показано).
После обработки и отстаивания воды в блоке тонкослойного отстаивания 7 вода посредством насосного оборудования 8 подается в блок сорбции, включающий песчаные фильтры 9 и угольный фильтр 10. Периодически проводится водная промывка фильтрующего материала из резервуара чистой воды. При промывке фильтров 9 и 10 восходящее движении воды создает псевдоожиженный слой, зерна расширившегося фильтрующего материала соударяются друг с другом, задержанные ими загрязнения оттираются и попадают в промывную воду, которая удаляется за пределы установки очистки воды. После этого вода подается в установку обратного осмоса 11, где максимально очищается от солей, ионов тяжелых металлов и органических молекул. После этого вода подается на обеззараживание посредством ультрафиолетовой установки 12, после чего поступает в емкость чистой воды 13 и далее в самотечном режиме -потребителю.
Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что заявленное решение обладает высокой эффективностью очистки вод от различных загрязнений.
Таким образом, заявленная полезная модель позволяет очищать исходную воду, взятую из любого вида источника до уровня, соответствующего санитарным нормам.