Мобильная водоочистная установка
MOBILE WATER TREATMENT PLANT

Изобретение относится к области водоочистки и, в частности, к техническому оборудованию, обеспечивающему возможность получать питьевую воду, добываемую из природных источников, содержащих загрязнения всех видов, встречающихся в поверхностных и подземных (артезианских) водах и попадающих в эти источники в результате природных и техногенных катаклизмов.
Известен способ очистки природных вод и установка для его осуществления, заключающийся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающий обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, отличающийся тем, что промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный дополнительный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию и осветление проводят в выделенном из блока основных сооружений горизонтальном отстойнике, далее промывную воду фильтруют на скорых фильтрах основных сооружений и чистую воду направляют потребителю. По второму варианту исполнения способ очистки природных вод, заключающийся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, отличающийся тем, что промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный дополнительный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию, осветление и фильтрацию промывной воды проводят на выделенном горизонтальном отстойнике и выделенном скором фильтре основных сооружений, а очищенную промывную воду направляют потребителю, вторичные промывные воды после промывки выделенного скорого фильтра направляют в резервуар-усреднитель промывных вод.
По третьему варианту исполнения способ очистки природных вод, заключающийся в обработке исходной воды на основных сооружениях, включающей обработку воды реагентом, объемную коагуляцию, осветление, фильтрование, подачу чистой воды потребителю, подачу промывной воды в резервуар-усреднитель, удаление осадка по мере его накопления из резервуара-усреднителя, отличающийся тем, что промывную воду из резервуара-усреднителя направляют в специальный дополнительный смеситель для обработки оксихлоридом алюминия, а объемную коагуляцию, осветление и фильтрование промывной воды проводят на выделенном горизонтальном отстойнике и выделенном скором фильтре основных сооружений, очищенную промывную воду направляют в резервуар очищенных промывных вод и далее на промывку скорых фильтров основных и выделенных сооружений, вторичные промывные воды после промывки выделенного скорого фильтра направляют в резервуар-усреднитель промывных вод (пат. РФ №232054, кл. C02F 1/00, 27.03.2008). Недостаток предложенного технического решения заключается в том, что конструктивное исполнение оборудования для осуществления предложенного способа является излишне материаллоемким.
Известен способ активации жидкости, включающий воздействие на воду физическим фактором, в качестве физического фактора используют продольные электромагнитные волны, акустические волны доультразвуковой и ультразвуковой частоты, возникающие при гидродинамической кавитации в условиях турбулентного движения масс воды или растворов по одному или нескольким кругам относительно активируемой жидкости, которая может быть расположена в сосуде (периодическая активация) или трубопроводе (непрерывная активация), (RU №2333155, кл. C02F 1/36, 10.09.2008).
Недостатками данного способа являются низкие производительность (высота жидкости в сосуде должна равняться 1 см) и эффективность процесса активации вследствие их конструктивных и технологических недостатков, не учитывающих особенности процесса бесконтактной активации.
Известен способ водоподготовки, включающий очистку воды от механических примесей и растворенных загрязнителей, ее облучение светом в ультрафиолетовой области спектра, отличающийся тем, что для насыщения воды активным растворенным кислородом ее облучение светом в ультрафиолетовой области - спектра производят порциями, затем облученную воду пропускают через дезинтегрированный неклассифицированный минеральный материал, состоящий из кварцевого песка и глиносодержащего минерального комплекса, и обеспечивают гидрогеологический режим миграции воды, соответствующий условиям формирования родниковых вод, причем облучение светом в ультрафиолетовой области спектра и пропускание через дезинтегрированный неклассифицированный минеральный материал каждой порции осуществляют многократно (RU №2278830, кл. C02F 9/04, 27.06.2008). Недостатки этого способа: воспроизводится только один из комплекса процессов образования подземных вод - инфильтрация через почвы, содержащие растворимые компоненты (хлориды, сульфаты, карбонаты). В природе же вода предварительно (в виде капель выпадающих осадков) облучается ультрафиолетовыми лучами и насыщается активным кислородом. Вода не активируется в этом способе как в природном источнике, когда попадает из почвенного слоя в водоносный пласт, состоящий из малорастворимого обломочного материала. Мигрируя в этом пласту длительное время, вода разделяется на неравные микроструи, образуя кластеры из молекул воды в поверхностном слое, и насыщается в микродозах кремнием, йодом, селеном и др. Пройдя через почву, вода частично растворяет не только минеральные комплексы, но и органические, которые в природных условиях сорбируются глинистыми минералами в почве и кровле водоносного пласта. В этом же способе такая защита от органики не предусмотрена.
2
3
Известен водоочиститель, содержащий средство подвода очищаемой воды, блок электрической очистки и средство вывода очищенной воды, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок грубой очистки, выполненный с возможностью задерживания механических загрязнений размером более 20 мкм, блок тонкой очистки, выполненный с возможностью задерживания механических и коллоидных загрязнений размером более 5 мкм, камеру хлопьеобразования, выполненную с возможностью пребывания в ней очищаемой воды в течение не менее 4 мин, блок УФ-обработки и электрический блок, причем блок электрической очистки выполнен в виде блока электрокоагуляции с пластинчатыми электродами, изготовленными из алюминия и/или его сплавов и имеющими общую площадь контакта с очищаемой водой 1 м на расход 0,5-1,5 м/ч, выход электрического блока подключен к клеммам блока УФ-обработки и к электродам блока электрокоагуляции с возможностью подачи на электроды блока электрокоагулятора напряжения до 20 В при обеспечении смены полярности электродов в течение не менее 30 с, выход средства подачи очищаемой воды соединен с входом блока грубой очистки, выход блока грубой очистки соединен с входом блока электрокоагуляции, выход блока электрокоагуляции соединен с входом камеры хлопьеобразования, выход камеры хлопьеобразования соединен с входом блока тонкой очистки, выход блока тонкой очистки соединен с входом блока УФ-обработки, выход блока УФ-обработки соединен со средством вывода очищаемой воды. Блоки грубой очистки, электрокоагулятора, тонкой очистки и УФ-обработки, а также камера хлопьеобразования установлены в едином корпусе. Средства подачи очищаемой воды и отвода очищенной воды выполнены в виде штуцеров, установленных на корпусе, каждое из указанных средств содержит средство регулирования расхода воды. Электрический блок содержит понижающий трансформатор, выпрямитель переменного напряжения и средство переключения полярности на электродах блока электрокоагулятора. Средство подвода очищаемой воды выполнено с возможностью подачи воды со скоростью 200-400 л/ч, в нижней части блока электрокоагулятора и/или в камере хлопьеобразования установлены управляемые сливы для удаления загрязнений, в качестве фильтра грубой очистки использованы набор сеток и/или объемный фильтр, в качестве фильтра тонкой очистки использован патронный фильтровальный элемент.
В блоке УФ использован источник УФ-излучения мощностью 6-20 Вт (RU №2171787, кл. C02F 1/18, 10.08.2001). Недостаток предложенного изобретения заключается в том, что используемое в нем оборудование излишне сложно в конструктивном исполнении и недостаточно эффективно в работе.
Наиболее близким техническим решением является способ подготовки питьевой воды и установка для его осуществления, включающий электрохимическое анодное окисление, каталитическое доокисление органических примесей и катодное восстановление, в качестве катализатора используют двуокись титана, процесс ведут при плотности тока на аноде, большей, чем плотность тока на катоде, а воду при перекачке из анодной камеры в катодную подвергают воздействию магнитного поля. Установка подготовки питьевой воды, содержащая механический фильтр, электролизер, состоящий из анодной и катодной камер, разделенных наноселективной мембраной и соединенных трубопроводом для перекачки воды из анодной камеры в катодную, источник постоянного тока и сорбционный фильтр, при этом установка снабжена кольцевым магнитом, установленным концентрично трубопроводу, трубопровод выполнен из немагнитного материала, анод и катод выполнены из титана, часть поверхности анода имеет электропроводящее антикоррозионное покрытие, причем площадь участка анода, имеющего это покрытие, меньше площади катода, электропроводящее антикоррозионное покрытие анода выполнено из окиси кобальта и двуокиси марганца, электропроводящее антикоррозионное покрытие анода имеет форму спирали, причем установка снабжена кольцевым постоянным магнитом с магнитной индукцией 100 200 мТл (RU №2104959, кл. C02F 1/46, 20.02.1998). Недостаток предложенного технического решения - недостаточная эффективность работы и ограниченная функциональная возможность водоочистки.
Техническая задача предложенного изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение эффективности очистки, прежде всего за счет того, что установка компактна, изготавливается в виде отдельных совмещаемых модулей, а также в контейнерном исполнении, удобном для транспортирования различными видами транспорта, и предназначена для получения питьевой воды из природных поверхностных и подземных источников в зонах чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий, связанных с природными катаклизмами, она предназначена для доочистки воды от твердых, растворенных органических соединений (включая нефтепродукты), минеральных веществ (в т.ч. радионуклидов тяжелых металлов), микроорганизмов. Одновременно производится обеззараживание очищаемой воды сначала через керамические мембраны, задерживающие патогенную микрофлору, включая кишечную палочку, а затем контрольным ультрафиолетовым облучением, уничтожающим все виды микроорганизмов - как вегетативных, так и спорообразующих.
Техническая задача обеспечивается тем, что мобильная водоочистная установка содержит установленное в технологической последовательности и сообщенное между собой трубопроводами рабочее оборудование, содержащее центробежный многоступенчатый насос, блок механической очистки воды, блок аппаратов ультрафильтрации, фильтр адсорбционной очистки воды, емкость фильтрата и блок ультрафиолетового обеззараживания, при этом блок механической очистки воды снабжен обратной связью с блоком аппаратов ультрафильтрации и для непрерывности работы выполнен с двумя параллельно установленными фильтрами механической очистки, а для очистки керамических мембран блока аппаратов ультрафильтрации емкость фильтрата обратной связью с дополнительным центробежным многоступенчатым насосом сообщена с выводом фильтрата блока аппаратов ультрафильтрации, причем в трубопровод связи фильтра адсорбционной очистки с емкостью фильтрата подключен расходомер, а блок ультрафиолетового обеззараживания снабжен кварцевой лампой.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 - план-схема мобильной водоочистной установки.
Мобильная водоочистная установка содержит установленное в технологической последовательности и сообщенное между собой трубопроводами 1 рабочее оборудование, содержащее центробежный многоступенчатый насос 2, блок механической очистки воды 3, блок аппаратов ультрафильтрации 4, фильтр адсорбционной очистки воды 5, емкость фильтрата 6 и блок ультрафиолетового обеззараживания 7, при этом блок механической очистки воды 3 снабжен обратной связью 8 с блоком аппаратов ультрафильтрации 4 и для непрерывности работы выполнен с двумя параллельно установленными фильтрами механической очистки 9, 10, а для очистки керамических мембран блока аппаратов ультрафильтрации 4 емкость фильтрата 6 обратной связью 11 с дополнительным центробежным многоступенчатым насосом 12 сообщена с выводом фильтрата блока аппаратов ультрафильтрации 4, причем в трубопровод связи фильтра адсорбционной очистки 5 с емкостью фильтрата 6 подключен расходомер 13, а блок ультрафиолетового обеззараживания 7 снабжен кварцевой лампой 14.
Установка скомплектована таким образом, чтобы, используя трехступенчатую схему очистки и узел обеззараживания, получать питьевую воду из природных источников, содержащих загрязнения всех видов, встречающихся в поверхностных и подземных (артезианских) водах и попадающих в эти источники в результате природных и техногенных катаклизмов.
Вода насосом 2 последовательно прокачивается через один из фильтров механической очистки 9 или 10, аппараты с керамическими мембранами блока ультрафильтрации 4 (БУФ), фильтр адсорбционный 5 и ультрафиолетовый обеззараживатель 7.
Во время работы установки образующийся в аппаратах БУФ концентрат возвращается на повторную очистку от механических примесей в фильтр 9 или 10, а фильтрат направляется в адсорбционный фильтр 5, на доочистку от органических примесей.
Контрольная защита от вирусного и бактериального заражения очищенной воды, работающего длительное время без разборки адсорбционного фильтра, проводится ультрафиолетовым обеззараживателем 7. В нем используется кварцевая лампа с длиной волны 253,7 нм, губительно воздействующей на все виды микроорганизмов, включая спорообразующие. Обеззараженная вода направляется в расходные емкости 6 (2 шт. ).
Для обеспечения непрерывности в работе установлены два параллельных фильтра механической очистки 9 и 10: при выработке ресурса одного фильтра производится переключение на работу второго фильтра. Загрязненный картридж промывается, либо заменяется новым.
Производительность по очищенной воде замеряется расходомером (ротаметром 13). Очистка керамических мембран БУФ от осадка производится автоматически (с учетом загрязненности исходной воды) потоком фильтрата в обратном направлении. Фильтрат из емкостей 6 под необходимым напором, контролируемым манометром, подается в штуцер вывода фильтрата БУФ насосом 12 без выключения насоса 2 при открытом электромагнитном клапане на слив промывной воды.
В зависимости от свойств загрязненной воды ее очистка может производиться при работе БУФ как в проточном, так и в «тупиковом» режиме (при отсутствии возврата концентрата). Во втором случае снижается нагрузка по загрязнению картриджа фильтра. Основным режимом работы является проточный режим.