ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2114790
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХЧИСТОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И УСТАНОВКА
ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА
Имя изобретателя: Гринман Л.В.; Домнинский О.А.; Панченко Р.К.; Смирнов А.Д.; Флоровский К.Л.; Чернов В.Е.
Имя патентообладателя: Государственный космический научно-производственный центр им.М.В.Хруничева
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1996.09.19
Изобретение может быть использовано при обработке воды окислением с помощью
озонирования. Перед синтезом озона воздух предварительно охлаждают и сушат, а после -
распыляют и пропускают через слой воды, нерастворившийся озон разлагают за счет
нагрева и последующего прохождения через катализатор, фильтрацию проводят в три этапа,
после чего воду деминерализуют. В установку для получения сверхчистой воды входит
система подготовки воздуха к синтезу озона, состоящая из компрессора, блока осушки,
воздушного редуктора, соединенного с генератором озона, система обработки избыточного
озона, оснащенная нагревательным прибором и катализатором, система фильтрации,
состоящая из последовательно соединенных механического, сорбционных и мембранного
фильтров, причем сорбционные фильтры имеют многослойную конструкцию и заполнены
сорбентами различной структуры и плотности. Это позволяет осуществить достижение
высокой эффективности обезвреживания питьевой воды от химических загрязнений без
токсичных производных.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к обработке воды окислением с помощью озонирования.
Из патентной литературы известно большое количество способов и устройств для
получения чистой питьевой воды методом озонирования, например [1], содержащий генератор
озона, устройство подачи воды через фильтр, устройство для инжекции озона в воду [2] "Способ
и установка для очистки циркулирующей фильтруемой воды", в которой часть воды из
циркулирующей системы отводят, смешивают с озоном, проводят процесс разложения озоном
загрязнений, пропускают через фильтр с активированным углем, "Устройство и способ
обработки воды озонированием" [3] , заключающийся в том, что вода, циркулирующая в
трубопроводе, образует замкнутый контур, в который вводят озон.
Все существующие способы и устройства очищают воду, используя метод - озонирование. Он
универсален, т.к. действует одновременно в бактериологическом, физическом и
органическом отношении. Но все они имеют один существенный недостаток: отклонение от
нормативов, предъявляемых к чистой питьевой воде, значительные колебания уровней
загрязненности и состава примесей.
Эти недостатки частично устранены в [4], являющемся наиболее близким к предлагаемому
способу. Известный способ основан на применении озона и отличается тем, что воду,
предварительно очищенную, подвергают: а) озонированию при такой концентрации озона,
при которой происходит только окисление; б) механической фильтрации; в) биологическому
окислению с использованием активированного угля, содержащего микроорганизмы.
Наиболее близким к предлагаемой установке является устройство для обработки озоном [5]
, содержащее генератор озона, бак-реактор с перегородкой, блок подачи обрабатываемой
воды, систему обработки избыточного озона, систему фильтрации и контроля.
Цель предлагаемого изобретения - обеспечение высокой степени очистки питьевой воды в
условиях возрастания нагрузки на поверхностные и подземные водоисточники в отношении
суперэкотоксикантов и других антропогенных загрязнителей химического и
биологического характера.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения сверхчистой
питьевой воды, основанном на применении озона с последующей механической фильтрацией,
воздух перед синтезом озона предварительно охлаждают и сушат, а после - распыляют и
пропускают через слой воды, нерастворившийся озон разлагают путем нагрева и
последующего прохождения через катализатор, а фильтрация проходит в три этапа, после
чего воду деминерализуют.
Кроме того, поставленная цель в предлагаемой установке для получения сверхчистой воды,
содержащей генератор озона, бак-реактор с продольной перегородкой, блок подачи
обрабатываемой воды, систему обработки избыточного озона, систему фильтрации и
контроля, достигается тем, что она снабжена системой подготовки воздуха для синтеза
озона, состоящей из компрессора, блока осушки, воздушного редуктора, соединенного с
генератором озона, система обработки избытка озона оснащена нагревательным элементом
и катализатором, система фильтрации состоит из последовательно соединенных
механического, сорбционных и мембранного фильтров, сорбционные фильтры выполнены
многослойными и заполнены сорбентами разной структуры и плотности.
На чертеже представлена блок-схема установки для получения сверхчистой воды.
|
Для лучшего понимания существа способа рассмотрим его осуществление на примере
очистки воды, информация о качестве которой указывает на постоянно существующие
отклонения ее качества от нормативов, значительные колебания уровней загрязненности и
состава примесей трех типов:
- микробиологические загрязнения,
- органические соединения,
- неорганические соединения солевого типа и железо.
Процесс очистки воды методом озонирования начинается с подготовки воздуха перед
синтезом озона, т.к. известно, насколько чувствителен к присутствию влаги этот процесс.
Атмосферному воздуху придаются следующие параметры: давление P = 0,6 + 0,1 кгс/см2 ,
точка росы не более минус 55oC и расход Q = 2,5 м3/ч. Это обеспечивает
бесперебойную работу генератора озона и положительно влияет на эффективность
процесса синтеза озона. Очищаемая вода подается в бак-реактор. Одновременно туда же
подается предварительно распыленный озон. Проходя через слой очищаемой воды, озон
вступает в химическую реакцию с растворенными в воде веществами. Распыление озона
позволяет увеличить площадь обрабатываемой воды, что увеличивает выход озонированной
воды. В результате реакции в воде образуются осадки в виде различных окислов.
Нерастворившийся озон разлагают в два этапа: I - нагрев до температуры не менее 80o;
II - разложение на поверхности катализатора. Обработанная озоном вода подается на
трехступенчатую фильтрацию. Для снижения солености после трехступенчатой фильтрации
воду деминерализуют.
|
Сочетание озонирования с фильтрацией и сорбцией на активированных углях дает
возможность разрушить сложные органоминеральные комплексы, окисляет и удаляет
металлы, ускоряет процесс нитрификации аммонийного азота, а также служит для окисления
и сорбции различных растворенных органических веществ, придающих воде привкус и запах,
и для других целей.
Фильтры, загруженные активированным углем, независимо от колебания уровня
загрязненности воды служат постоянно действующим барьером по отношению к сорбируемым
веществам.
Таким образом сочетание озонирования и фильтрации на фильтрах с различной загрузкой
является оптимальным технологическим решением проблем улучшения качества питьевой
воды.
Для подтверждения вышеизложенного предлагаем следующую таблицу, в которую сведены
результаты исследования качества питьевой воды, полученной предлагаемым способом.
|
|
Для осуществления предлагаемого способа получения сверхчистой воды предлагается
установка, содержащая систему подготовки воздуха для синтеза озона, состоящую из
компрессора 1, ресивера 2, блока 3 осушки, воздушного редуктора 4, соединенного с
генератором 5 озона. На ресивере 2 установлены датчики-сигнализаторы 6 крайних давлений.
Генератор 5 озона, датчик 7 контроля озона в воздухе соединен с баком-реактором 8,
который представляет собой емкость, разделенную вдоль оси перегородкой 9 на две
сообщающиеся части. Очищаемая вода 10 насосом подается в бак-реактор 8, проходя через
сетчатый фильтр 11, а озон - через диспергирующее устройство 12. Бак-реактор 8 соединен с
нейтрализатором 13 озона, состоящим из электронагревателя и каталитической камеры. За
баком-реактором 8 насос подачи озонированной воды 14 подает ее в систему фильтрации,
которая состоит из механического 15, двух сорбционных 16, 17 и мембранного 18 фильтров. На
выходе из мембранного фильтра 18 установлен датчик 19 контроля озона в воде. Вся
очищенная вода поступает в бак-накопитель 20, откуда попадает к потребителю.
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХЧИСТОЙ ВОДЫ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Очищаемая вода забирается из водовода, прокачивается через сетчатый фильтр 11 и
подается в бак-реактор 8. Одновременно через диспергирующее устройство 12 в бак-реактор 8
подается озон, распыленный на очень мелкие пузырьки, которые, проходя через слой
очищаемой воды, вступают в химическую реакцию с растворенными в ней веществами. В
результате реакции образуются осадки в виде различных окислов, которые осаждаются на
фильтрах: первая ступень - фильтр 15 с кварцевым песком, вторая и третья - сорбционные
фильтры 16, 17 с активированным гранулированным углем различной структуры и плотности,
уложенные в несколько слоев.
Для снижения солености и коррекции ионного состава воды после трехступенчатой
фильтрации вода направляется в мембранный фильтр 18.
Подача деминерализованной воды потребителям осуществляется из бака-накопителя 20
чистой воды.
Кроме того, вода из бака-накопителя 20 подается на промывку фильтров и на охлаждение
генератора 5 озона.
Атмосферный воздух перед попаданием в генератор озона проходит предварительную
подготовку: компрессором 1 он сжимается до P = 0,75 МПа, после открытия запорного вентиля (на
чертеже не показан) воздух попадает в ресивер 2.
Затем воздух попадает в осушитель 3 воздуха и приобретает параметры: T = 25oC, точка
росы не выше -55oC. Проходя через воздушный редуктор 4, воздух приобретает параметры:
P = 0,06 + 1 МПа; T = 25oC; Q = 2,5 м3/ч; точка росы - 55oC.
Нейтрализатор 13 озона предназначен для разложения непрореагировавшего озона после
прохождения через слой очищаемой воды до санитарных норм перед выбором в атмосферу.
Это происходит в два этапа: а) газ нагревается до температуры не менее 80oC; б)
проходит через катализатор.
Система контроля, состоящая из датчиков-сигнализаторов 6 крайних давлений, датчика 7
контроля воздуха, датчика 19 контроля озона в воде и многих других блоков (на схеме не
показаны), обеспечивает бесперебойную подачу воды, управление комплексом ее очистки,
контроль параметров и блокировку от нештатных ситуаций.
В настоящее время в мире наблюдается повышенное внимание методам и средствам
получения чистой питьевой воды. Предлагаемые способ и установка позволяют достичь
высокой эффективности обезвреживания воды от химических загрязнений, позволяют
избежать образования токсичных производных и перейти непосредственно к фильтрации на
фильтрах с активной загрузкой.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения сверхчистой питьевой воды, включающий синтез озона из воздуха,
пропускание его через слой обрабатываемой воды, обработку избыточного озона и
фильтрацию воды, отличающийся тем, что перед синтезом озона воздух предварительно
охлаждают и сушат, перед пропусканием через слой воды озон распыляют, обработку
избыточного озона осуществляют путем его разложения ха счет нагрева и последующего
прохождения через катализатор, а фильтрацию проводят в три этапа, после чего воду
деминерализуют.
2. Установка для получения сверхчистой питьевой воды, содержащая генератор озона, бак-реактор
с продольной перегородкой, блок подачи обрабатываемой воды, систему обработки
избыточного озона, систему фильтрации и контроля, отличающаяся тем, что она снабжена
системой подготовки воздуха для синтеза озона, состоящей из компрессора, блока осушки,
воздушного редуктора, соединенного с генератором озона, система обработки избыточного
озона оснащена нагревательным элементом и катализатором, система фильтрации состоит
из последовательно соединенных механического, сорбционных и мембранного фильтров,
причем сорбционные фильтры имеют многослойную конструкцию и заполнены сорбентами
различной структуры и плотности.
Версия для печати
Дата публикации 22.02.2007гг
вверх
|
