ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2162447

УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Имя изобретателя:
Имя патентообладателя: Закрытое акционерное общество "Алмазъ"
Адрес для переписки: 123368, Москва, а/я 84, Дульневой Е.Б.
Дата начала действия патента: 2000.05.15
Изобретение относится к очистке воды, а именно, к безреагентной водоподготовке,
и может быть использовано при снабжении питьевой водой потребителей, расположенных в
местах временного пребывания или не требующих значительного расхода воды, в частности,
объектов малого градостроительства, а также изобретение может быть использовано в
экстремальных условиях, в частности при внезапном отключении потребителя от сети
водоснабжения. Установка содержит последовательно установленные блок
предварительной очистки, колонну озонирования с генератором озона, блок
электрокоагуляции, камеру хлопьеобразования, фильтр с плавающей загрузкой, блок
тонкой очистки, а также силовой блок, к которому подключены генератор озона и блок
электрокоагуляции, причем установка дополнительно содержит камеру хлопьеобразования,
установленную между блоком электрокоагуляции и фильтром с плавающей загрузкой.
Площадь электродов электрокоагулятора составляет 1 м2 на расход очищаемой воды
от 0,5 до 1,5 м3/ч. Время нахождения воды в камере хлопьеобразования составляет не
менее 4 мин. Установка обеспечивает возможность очистки сильнозагрязненной воды до
квалификации "питьевая" при снижении себестоимости процесса очистки.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области очистки воды, а именно к области безреагентной
водоподготовки, и может быть использовано при снабжении питьевой водой потребителей,
расположенных в местах временного пребывания, или не требующих значительного расхода
воды, в частности объектов малого градостроительства, а также изобретение может быть
использовано в экстремальных условиях, в частности при внезапном отключении
потребителя от сети водоснабжения.
В настоящее время практически вся технология очистки воды до классификации "питьевая"
включает следующие операции: отбор воды из природных водоемов (рек, озер), отстаивание
ее с пропусканием через песчаные намывные фильтры, пропускание через различные узлы,
очищающие воду от органических и неорганических примесей, а также болезнетворных
микроорганизмов. При этом достаточно широко используют различные химические реагенты,
в частности хлор или фтор. При использовании в качестве источника воды артезианских
скважин также необходимо очищать воду от органических и неорганических примесей. При
использовании в качестве исходной морской воды дополнительно к расходу реактивов
расходуют значительное количество энергии на опреснение воды.
Известна, в частности, блочная установка для очистки воды (RU, патент 2096342, С 02 F 1/78, 1997),
содержащая блок (модуль) предварительной очистки, блок (модуль) озонирования,
выполненный в виде первой и второй колонн озонирования, блок (модуль)
электрокоагуляции, подключенный между колоннами озонирования, блок (модуль) финишной
очистки, содержащий узел тонкой фильтрации и УФ - реактор, и силовой блок (модуль). При
использовании установки исходную воду предварительно очищают с использованием блока
предварительной очистки, обычно содержащем гидроциклон и/или фильтр грубой очистки.
Предварительно очищенную воду озонируют в два этапа, между которыми проводят
обработку воды электрокоагуляцией, после второго этапа озонирования из воды удаляют
соли с последующей финишной очисткой и УФ - обеззараживанием. Хотя в результате и
получается вода, пригодная для питья, все же процесс нельзя признать оптимальным,
поскольку практически полностью исключена очистка воды микроорганизмами, приводящая
к улучшению качества получаемой воды. Использование двух стадий озонирования без
ограничения количества генерируемого озона и без учета состава и количества
загрязнений приводит к повышению содержания озона в очищаемой среде после колонн
озонирования и соответственно к гибели микроорганизмов в оборудовании, в том числе и
фильтре тонкой очистки. Хотя в тексте описания и в зависимых пунктах формулы
изобретения указано на границы использованных концентраций озона в обеих колоннах
озонирования, а также на операцию разрушения не прореагировавшего озона после второй
стадии озонирования, а также на участие микроорганизмов в процессе очистки воды, все же
в процессе эксплуатации было выяснено, что при незначительном количестве загрязнений,
и вызванном им малом расходе озона, микроорганизмы в блоках оборудования погибают
практически полностью и не участвуют в очистке воды. Кроме того, при этом происходит
значительное воздействие озона на оборудование, что сокращает время работы
оборудования и, следовательно, себестоимость очищаемой воды.
Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке
безреагентного установки очистки воды, позволяющего повысить качество получаемой
воды.
Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в
обеспечении возможности очистки значительно загрязненной воды до квалификации "питьевая"
при снижении ее себестоимости.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать установку,
содержащую последовательно расположенные блок предварительной очистки, колонну
озонирования с генератором озона, электрокоагулятор, камеру хлопьеобразования, фильтр
с плавающей загрузкой, блок тонкой очистки и силовой блок, к которому подключены
генератор колонны озонирования и электрокоагулятор. Блок предварительной очистки
выполнен с возможностью удаления механических частиц размером, по меньшей мере, свыше
20 мкм, высота столба воды в колонне озонирования составляет не менее 4 метров, площадь
электродов электрокоагулятора составляет 1 м2 на расход очищаемой воды от 0,5 до 1,5
м3/час, камера хлопьеобразования выполнена таким образом, что время нахождения в
ней воды составляет не менее 4 минут, а блок тонкой очистки выполнен с возможностью
отделения механический частиц, по меньшей мере, свыше 5 мкм. Установка может
дополнительно содержать блок обессоливания, установленный между блоком
предварительной очистки и колонной озонирования и соединенный, в случае выполнения
его в виде электролизера с силовым блоком. Дополнительно до и/или после фильтра с
плавающей загрузкой могут быть установлены аналогичные колонны озонирования,
генераторы озона которых также подключены к силовому блоку. Также дополнительно перед
входом в блок тонкой очистки может быть установлен бак-отстойник с тангенциальным
вводом воды, а на выходе блока тонкой очистки может быть дополнительно установлен блок
УФ-обработки, подключенный к силовому блоку. Предпочтительно, мощность блока УФ -
обработки составляет до 20 Вт на 1 м3/час. Преимущественно, время нахождения воды в
баке - отстойника составляет не менее 20 мин. Блок предварительной очистки может
содержать гидроциклон и/или фильтр грубой очистки, предпочтительно патронного типа
или в виде набора сеток, и/или маслоотделитель. Преимущественно, блок тонкой очистки
выполнен в виде намотанного патронного фильтра или в виде модуля полых волокон. На
выходе установки может быть установлен узел дополнительного обеззараживания,
предпочтительно в виде блока хлорирования или фторирования. Необходимость введения
дополнительных блоков в установку определяется качеством исходной воды и условиями ее
эксплуатации.
Установка работает следующим образом. В процессе очистки вода поступает на стадию
предварительной очистки, на которой происходит отделение грубодисперсных примесей и
взвешенных частиц размером свыше 20 мкм. Затем при озонировании происходит уничтожение
микроводорослей, частичное окисление органических загрязнений и окисление ионов
металлов переменной валентности до высших степеней окисления. Озонированная вода
поступает на стадию электрокоагуляции, где происходит электрокоагуляция органических
примесей. После этого вода поступает в камеру хлопьеобразования, в которой происходит
окончательная коагуляции и отделение органических примесей, а также соединений
алюминия и группы железа. При использовании фильтрации с плавающей загрузкой отделяют
скоагулированные органические примеси, а также производят дополнительную очистку
воды консорциумом микроорганизмов. Тонкая фильтрация удаляет все загрязнения,
перешедшие на предыдущих стадиях в нерастворимое состояние, а также производит
дополнительную очистку воды от взвешенных частиц размером более 5 мкм и остаточных
неорганических и органических примесей посредством консорциума микроорганизмов.
На стадии предварительной очистки возможно проведение отделения органических
гидрофобных загрязнений типа масел. При значительной минерализации исходной воды,
предпочтительно после блока предварительной очистки использовать блок обессоливания.
В случае значительных органических загрязнений до и/или после фильтра с плавающей
загрузкой установить дополнительные колонны озонирования. При значительном
микробиологическом загрязнении желательно на выходе установки после блока тонкой
очистки установить блок УФ - обработки. Забор воды на очистку, а также движение воды по
системе очистки предпочтительно осуществляют посредством насосов.
|
На чертеже приведена схема установки, преимущественно используемой при реализации
способа.
Установка содержит погружной насос 1, гидроциклон 2, фильтр 3 грубой очистки, колонну 4
озонирования с генератором 5 озона, блок 6 электрокоагуляции, камеру 7
хлопьеобразования, фильтр 8 с плавающей загрузкой, бак-накопитель 9, блок 10 тонкой
очистки, блок УФ - очистки 11 и силовой модуль 12.
|
В качестве модуля электрокоагуляции и модуля обессоливания предпочтительно
использовать электролизеры, преимущественно с инертными электродами. В качестве
силового модуля может быть использована дизель-генераторная установка или линия
электропитания. Предпочтительно использовать электролизеры и УФ - реактор,
выполненные с возможностью изменения режимов работы.
УСТАНОВКА РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Очищаемую воду из источника (открытый водоем или артезианская скважина) посредством
насоса 1 подают в гидроциклон 2 и фильтр 3 грубой очистки, где происходит отделение
нерастворимых примесей свыше 20 мкм, а также возможно масел. В очищенную подобным
образом воду в колонне 4 озонирования вводят озон с концентрацией, примерно 0,001 кг/м3.
Происходит уничтожение болезнетворных микроорганизмов и микроводорослей, окисление
ионов металлов в высшие степени окисления и частичное окисление органических
соединений, присутствующих в воде. Вода из колонны 4 озонирования поступает в модуль 6
электрокоагуляции, в котором происходит начальная коагуляция коллоидных органических
соединений. Затем вода поступает в камеру хлопьеобразования 7, в которой происходит
окончательное образование хлопьев указанных загрязнений. При перемещении очищаемой
воды от колонны 4 к камере 7 происходит самопроизвольное распадение озона, и вода,
поступившая в камеру 7, практически озона не содержит. Это приводит к появлению на
плавающей загрузке в фильтре 8, в качестве которой использован, предпочтительно,
активированный уголь, консорциума микроорганизмов. Консорциум может быть внесен на
плавающую загрузку искусственно или быть выделен в ходе работы установки. Плавающая
загрузка практически полностью задерживает коагулированные органические соединения.
После фильтра 8 вода поступает в бак - отстойник 9 и в блок 10 тонкой очистки, в котором
механически и под действием консорциума микроорганизмов происходит окончательное
выделение нерастворимых и растворимых примесей до уровня, соответствующего питьевой
воде. Блок 11 УФ - очистки, расположенный на выходе блока 10, очищает воду от
микроорганизмов, входящих в консорциум.
Использование установки позволяет производить питьевую воду без больших капитальных
затрат и с низкой себестоимостью.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Установка получения питьевой воды, содержащая последовательно установленные блок
предварительной очистки, колонну озонирования с генератором озона, блок
электрокоагуляции, фильтр с плавающей загрузкой, блок тонкой очистки, а также силовой
блок, к которому подключены генератор озона и блок электрокоагуляции, отличающаяся тем,
что она дополнительно содержит камеру хлопьеобразования, установленную между блоком
электрокоагуляции и фильтром с плавающей загрузкой, причем блок предварительной
очистки выполнен с возможностью, по меньшей мере, удаления механических частиц
размером свыше 20 мкм, высота столба воды в колонне озонирования составляет не менее 4 м,
площадь электродов электрокоагулятора составляет 1 м2 на расход очищаемой воды
от 0,5 до 1,5 м3/ч, камера хлопьеобразования выполнена таким образом, что время
нахождения в ней воды составляет не менее 4 мин, а блок тонкой очистки выполнен с
возможностью отделения механических частиц свыше 5 мкм.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок обессоливания,
установленный между блоком предварительной очистки и колонной озонирования.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что блок обессоливания выполнен в виде
электролизера и соединен с силовым блоком.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит перед и/или после
фильтра с плавающей загрузкой аналогичные колонны озонирования, генераторы озона
которых подключены к силовому блоку.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно перед входов в блок тонкой
очистки установлен бак-отстойник с тангенциальным вводом воды.
6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что бак-отстойник выполнен таким образом, что время
нахождения воды в баке-отстойнике составляет не менее 20 мин.
7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно на выходе блока тонкой очистки
установлен блок УФ-обработки, подключенный к силовому блоку.
8. Установка по п.4, отличающаяся тем, что мощность блока УФ-обработки составляет до 20 Вт
на 1 м3/ч.
9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок предварительной очистки содержит
гидроциклон, и/или фильтр грубой очистки, и/или маслоотделитель.
10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок тонкой очистки выполнен в виде
намотанного патронного фильтра или в виде модуля полых волокон.
11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на выходе установки установлен узел
дополнительного обеззараживания.
12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что узел обеззараживания выполнен в виде блока
хлорирования или фторирования.
Версия для печати
Дата публикации 22.02.2007гг

вверх
|