ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2162447

УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

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.

УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

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