АВТОМАТИЧЕСКАЯ ХЛОРАТОРНАЯ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ГАЗООБРАЗНЫМ ХЛОРОМ

Полезная модель относится к устройствам для обеззараживания воды газообразным хлором и может быть использована на водопроводных станциях для обеззараживания питьевых, промышленных и сточных вод.
Так как газообразный хлор, используемый для обеззараживания воды, является особо токсичным веществом, а аварии, случающиеся на водоканалах, в основном связаны с человеческим фактором, то для повышения безопасности работы обслуживающего персонала с газообразным хлором, управление технологическим процессом с особо токсичной средой желательно вести на расстоянии, в автоматическом режиме, контролируя работу автоматической системы с пульта управления без присутствия человека в опасной зоне.
Автоматизированные станции хлорирования воды широко применяются на водоканалах наших городов. На таких станциях многие процессы, такие как подача газообразного хлора, дозирование и регулирование, контроль остаточного хлора в воде обычно автоматизированы.
В качестве аналога такой станции хлорирования взята хлораторная станция Киевского днепровского водопровода (Л.А.Кульский Теоретические основы и технология кондиционирования. Процессы и аппараты. 4 перераб. и доп. изд. Киев, Наукова думка, 1983, стр.253-257). Хлораторы этой станции оснащены регистрирующими приборами, позволяющими определять содержание остаточного хлора в воде и корректировать его дозу. Однако приборы, обеспечивающие работу в автоматическом режиме, не отвечают современным требованиям и не позволяют полностью исключить присутствие человека в рабочей зоне, так как целый ряд операций выполняется вручную.
Из зарубежных автоматизированных станций хлорирования воды наиболее известна станция фирмы «Wallace & Tiernan» (Geo. Clifford White, Handbook of chlorination and alternative disinfectants.4 th ed. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1999, p.374-377).
Устройство этой станции хлорирования, модель А-255, изобретенная C.F. Wallace и приведенная на стр.374 (фиг.6-3), является первой автоматизированной станцией хлорирования. Применение амперометрического метода измерения концентрации хлора в воде позволило автоматизировать процесс хлорирования и вести подачу и регулирование расхода хлора в автоматическом режиме. Основным недостатком этой станции является то, что все регистрирующие приборы находятся в рабочей зоне, где установлены баллоны с хлором, и присутствие обслуживающего персонала в опасной зоне неизбежно.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков среди известных аналогов известна станция хлорирования воды с автоматизированным регулированием расхода газообразного хлора (Патент 87161 С02F 1/76).
Устройство такой станции хлорирования состоит из линии подготовки газообразного хлора, включающей контейнер (баллон) или группу баллонов с жидким хлором, уловитель-испаритель жидкого хлора с фильтром механической очистки газообразного хлора, дозатор хлора, автоматический переключатель; из линии подачи хлора в воду, которая содержит электромеханический дозирующий вентиль с ротаметром, эжектор, анализатор содержания хлора в воде, который связан автоматически с электромеханическим дозирующим вентилем, что обеспечивает вывод необходимой информации на пульт диспетчера и обеспечивает возможность диспетчеру осуществлять контроль и регулирование содержания хлора в воде с помощью ручного управления.
Однако автоматическое регулирование и управление процессом обеспечивается лишь частично, т.к. отсутствует система дистанционного и автоматического управления технологическим процессом, а также отсутствует кабинет диспетчера с пультом управления, изолированный от возможного попадания токсичной среды.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение функционирования технологического процесса обеззараживания воды газообразным хлором в автоматическом режиме для повышения точности регулирования расхода хлора и обеспечения безопасности работы обслуживающего персонала с газообразным хлором.
Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, достигается тем, что в данной полезной модели, автоматическая хлораторная для обеззараживания воды газообразным хлором представляет собой комплекс, состоящий из системы подготовки и подачи газообразного хлора в обеззараживаемую воду, включающей баллоны с гребенкой (при расходе хлора до 5 кг/час) или контейнер на тензометрических весах (при расходе хлора свыше 5 кг/час) с жидким хлором, уловитель-испаритель (при расходе хлора до 5 кг/час) или испаритель (при расходе хлора свыше 5 кг/час) жидкого хлора, дозатор хлора, фильтр механической очистки газообразного хлора, автоматический переключатель, ротаметр и эжектор; из системы автоматического регулирования расхода газообразного хлора, включающей анализатор содержания хлора в воде, который связан с электромеханическим дозирующим вентилем; из системы нейтрализации газообразного хлора, включающей емкость для нейтрализующей жидкости, нейтрализующую жидкость, линию циркуляции нейтрализующей жидкости, в которую встроен блок приготовления, замены и утилизации нейтрализующего раствора, при этом система автоматического регулирования расхода хлора дополнительно содержит аквапроцессор, расходомер воды, автоматику сигнализации, нейтрализации аварийного выброса хлора и локализации аварии, состоящую из датчика хлора, детектора хлора в воздухе и сигнализатора аварийных ситуаций, замкнутых программно на аквапроцессор. А комплекс размещен в отдельном помещении с замкнутым объемом, состоящим из трех помещений: кабинета управления, хлораторной и секции нейтрализации аварийных выбросов газообразного хлора, причем хлораторная и секция нейтрализации изолированы от других помещений, но соединены между собой окном с вентиляционным клапаном, расположенным в верхней части перегородки.
Технический результат достигается благодаря тому, что система автоматического регулирования расхода газообразного хлора дополнительно содержит аквапроцессор, который программно связан со всеми приборами системы автоматического регулирования, в том числе с расходомером на водоводе, автоматически корректирует все изменения технологического процесса, а также точность регулирования расхода хлора с учетом колебаний расхода воды в водоводе и позволяет управление технологическим процессом вести дистанционно.
Это позволило управление технологическим процессом хлорирования вынести из рабочей зоны хлораторной в отдельный кабинет и исключить присутствие человека в рабочей зоне с токсичной средой в течение всего технологического процесса. В момент аварийного выброса хлора система автоматического управления работает без присутствия обслуживающего персонала в рабочей зоне следующим образом: датчик хлора, имея чувствительный элемент и обнаружив хлор в воздухе, подает сигнал на детектор хлора для регистрации наличия хлора в воздухе. Затем сигнал с детектора напрямую подается на следующие устройства: аварийная сирена, световая индикация и через аквапроцессор на систему нейтрализации аварийных выбросов хлора. Автоматически включается система нейтрализации аварийных выбросов хлора и хлоровоздушная среда засасывается из рабочей зоны хлораторной непосредственно в поток нейтрализующего раствора, а очищенный воздух снова возвращается в рабочее помещение. Окно с вентиляционным клапаном в перегородке между хлораторной и секцией нейтрализации предотвращает создания вакуума в хлораторной при отсасывании хлоровоздушной среды в момент нейтрализации. Окно выполнено в верхней части перегородки для исключения попадания газообразного хлора из хлораторной в секцию нейтрализации, так как хлор намного тяжелее воздуха. Вентиляционный клапан, встроенный в окно, обеспечивает пропускание воздуха, но не пропускает хлор из зоны аварийного выброса хлора. Аквапроцессор дополнительно начинает подавать команды на блок приготовления нейтрализующего раствора для замены в случае его старения и утилизации.
В результате ручной труд обслуживающего персонала в рабочей зоне с токсичной средой на всех операциях технологического процесса обеззараживания воды газообразным хлором (и в момент аварийного выброса) заменен на дистанционное автоматическое регулирование и управление процессом из отдельного кабинета с пульта управления. Это позволяет повысить безопасность работы обслуживающего персонала с газообразным хлором, особенно в момент аварийной ситуации.
На фиг.1 изображена автоматическая хлораторная для обеззараживания воды газообразным хлором с расходом хлора до 5 кг/час и на фиг.2 изображена автоматическая хлораторная с расходом хлора свыше 5 кг/час, общий вид.
Устройство автоматической хлораторной представляет собой комплекс, размещенный в отдельном помещении с замкнутым объемом 1, состоящим из трех помещений: кабинета управления 2, хлораторной 3 и секции нейтрализации аварийных выбросов хлора 4. Причем хлораторная 3 и секция нейтрализации 4 изолированы от других помещений, но соединены между собой окном с вентиляционным клапаном 5, расположенным в верхней части перегородки. При этом комплекс состоит из системы подготовки и подачи газообразного хлора в обеззараживаемую воду, включающей баллон или группу баллонов с гребенкой (при расходе хлора до 5 кг/час) или контейнер (при расходе хлора свыше 5 кг/час) с жидким хлором 6, уловитель- испаритель (при расходе хлора до 5 кг/час) или испаритель (при расходе хлора свыше 5 кг/час) жидкого хлора 7, фильтр механической очистки газообразного хлора 8, дозатор хлора 9, автоматический переключатель 10, ротаметр 11 и эжектор 12; из системы автоматического регулирования, включающей электромеханический дозирующий вентиль (с ротаметром) 11, анализатор содержания хлора в воде 13, аквапроцессор 14, расходомер воды 15, датчик хлора 17, детектор хлора в воздухе 18, аварийной сирены 19 и световой индикации 20, замкнутых программно на аквапроцессор 14; из системы нейтрализации газообразного хлора 16, включающей емкость для нейтрализующей жидкости, нейтрализующую жидкость, линию циркуляции нейтрализующей жидкости, в которую встроен блок приготовления, замены и утилизации нейтрализующего раствора.
Автоматическая хлораторная для обеззараживания воды газообразным хлором работает следующим образом.
Для управления работой хлораторной анализатор содержания хлора в воде 13, установленный на линии исходной воды, с помощью блоков дистанционного управления аквапроцессора 14 выдают управляющие сигналы в зависимости от содержания хлора в воде на электромеханический дозирующий вентиль 11, который в автоматическом режиме производит высокоточное дозирование хлора. Аквапроцессор 14, который программно связан со всеми приборами системы автоматического регулирования, в том числе с расходомером 15 на водоводе 21, автоматически корректирует все изменения технологического процесса, а также точность регулирования расхода хлора с учетом фактического расхода воды в водоводе, измеряемого расходомером, и позволяет управление технологическим процессом вести дистанционно.
Для этого жидкий хлор из баллона (при расходе хлора до 5 кг/час) или из контейнера 6 (при расходе хлора свыше 5 кг/час) поступает в уловитель  - испаритель (при расходе хлора до 5 кг/час) или в испаритель жидкого хлора 7 (при расходе свыше 5 кг/час), преобразуется в нем в газообразный хлор. Газообразный хлор проходит фильтр механической очистки 8, поступает в дозатор хлора 9, затем поступает в автоматический переключатель 10, в электромеханический дозирующий вентиль (с ротаметром) 11 и эжектор 12. В эжекторе 12 газообразный хлор смешивается с водой и происходит ее обеззараживание.
В случае аварийного выброса газообразного хлора в рабочее помещение датчик хлора 17 обнаруживает хлор в воздухе и подает сигнал на детектор хлора в воздухе 18 для регистрации наличия хлора в воздухе. Затем сигнал с детектора напрямую подается на аварийную сирену 19 и световую индикацию 20. С детектора 18 сигнал также подается через аквапроцессор 14 на систему нейтрализации аварийных выбросов газообразного хлора 16. Включается аварийная сигнализация и автоматически включается система нейтрализации 16 и хлоровоздушная среда засасывается из рабочего помещения непосредственно в поток нейтрализующего раствора. Очищенный от хлора воздух снова возвращается в рабочее помещение. Для этого все помещение хлораторной выполнено в виде замкнутого пространства, а в перегородке между хлораторной 3 и секцией нейтрализации 4 имеется окно с вентиляционным клапаном 5 для выравнивания давления воздуха в этих помещениях и предотвращения попадания хлора из зоны аварийного выброса хлора. Автоматическая система нейтрализации будет работать до тех пор, пока концентрация газообразного хлора в воздухе не достигнет санитарных норм. А отработанный нейтрализующий раствор в автоматическом режиме подается в растворный блок на утилизацию.
Благодаря заявляемому решению автоматизированная станция хлорирования превратилась в автоматическую хлораторную, где управление всеми технологическими процессами обеззараживания воды газообразным хлором производится дистанционно с пульта управления в автоматическом режиме или с экрана персонального компьютера и вынесено за пределы рабочее зоны. Это позволило повысить безопасность работы обслуживающего персонала с особо токсичной средой, особенно в момент аварийной ситуации.