RU174887U1 - DEVICE FOR REVERSE OSMOTIC CLEANING OF SANITARY-HYGIENIC WATER IN A CLOSED CIRCUIT UNDER ZERO - Google Patents
DEVICE FOR REVERSE OSMOTIC CLEANING OF SANITARY-HYGIENIC WATER IN A CLOSED CIRCUIT UNDER ZERO Download PDFInfo
- Publication number
- RU174887U1 RU174887U1 RU2016134638U RU2016134638U RU174887U1 RU 174887 U1 RU174887 U1 RU 174887U1 RU 2016134638 U RU2016134638 U RU 2016134638U RU 2016134638 U RU2016134638 U RU 2016134638U RU 174887 U1 RU174887 U1 RU 174887U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- output
- input
- reverse osmosis
- tank
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 138
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 title 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 9
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 19
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 19
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 17
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 10
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 7
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000005486 microgravity Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/38—Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
- C02F1/505—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment by oligodynamic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области систем жизнеобеспечения экипажей космических летательных аппаратов (космических кораблей, орбитальных станций), а также индивидуальных домовладений, а именно к системам регенерационного водообеспечения.Технический результат: обеспечивается увеличение степени извлечения воды при проведении непрерывного процесса регенерации в условиях невесомости, обеспечение продолжительного ресурса работы.Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлено устройство обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды, образующейся в отсеке водных процедур или стирки, в состав которого входит приемная емкость переменного объема, фильтр грубой предварительной очистки, модуль обратноосмотической очистки, приемная емкость очищенной воды, насосы, соединенные при помощи гибких трубопроводов, снабженные запорными и регулировочными вентилями, причем устройство выполнено с возможностью циркуляции загрязненной воды, отличающееся тем, что подвод для подачи воздуха из окружающей среды соединен с отсеком водных процедур или стирки, выходной канал которого соединен со входом блока сепарации газожидкостной смеси с центробежным сепаратором, выход которого соединен со входом приемной емкости переменного объема, имеющей в своем составе пакет из полимерного материала, выход которой соединен со входом концентрационной емкости постоянного объема, выход которой через фильтры грубой предварительной очистки и тонкой предварительной очистки на линии нагнетания насоса высокого давления подведен к вихревому сепаратору, выход которого подключен ко входу обратноосмотического фильтра, выходы которого имеют подключения к входу концентрационной емкости постоянного объема и ко входу ионатора серебра, выход которого подведен к емкости очищенной воды, в которой установлен отвод с насосом, выход которого подведен ко входу ультрафиолетового обеззараживателя, выход которого соединен с отсеком водных процедур или стирки.The utility model relates to the field of life support systems for crews of spacecraft (spacecraft, orbital stations), as well as individual households, namely, regenerative water supply systems. Technical result: an increase in the degree of water extraction during the continuous regeneration process in zero gravity conditions, ensuring a long resource of work. The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed device reverse osmosis about sources of sanitary water generated in the water treatment or washing compartment, which includes a variable capacity receiving tank, rough pre-filter, reverse osmosis module, purified water receiving tank, pumps connected by flexible piping, equipped with shut-off and control valves moreover, the device is configured to circulate contaminated water, characterized in that the inlet for supplying air from the environment is connected to the compartment of water procedures or and washing, the output channel of which is connected to the input of the gas-liquid mixture separation unit with a centrifugal separator, the output of which is connected to the input of the receiving tank of variable volume, which includes a package of polymer material, the output of which is connected to the input of the concentration tank of constant volume, the output of which is through filters coarse pre-cleaning and fine pre-cleaning on the discharge line of the high-pressure pump is connected to a vortex separator, the output of which is connected to the inlet filter, the outputs of which are connected to the input of the concentration tank of constant volume and to the input of the silver ionizer, the output of which is connected to the tank of purified water, in which there is a tap with a pump, the output of which is connected to the input of an ultraviolet disinfectant, the output of which is connected to the water treatment compartment or washing.
Description
Полезная модель относится к области систем жизнеобеспечения экипажей космических летательных аппаратов (космических кораблей, орбитальных станций).The utility model relates to the field of life support systems for crews of spacecraft (spacecraft, orbital stations).
Известен способ регенерации санитарно-гигиенической воды, основанный на фильтрации с последующей сорбционной очисткой ионообменными смолами и активным углем (Samsonov, N.S., Farafonov, N.S., Abramov, L.Kh. Hygiene water recovery aboard the space station / N.S. Samsonov // 4th European Symposium on Space environmental control systems ESA SP-324 vol 2, 21-24 oct. 1991 - P. 649-651.; Бобе, Л.С., Синяк, Ю.Е., Берлин A.A., Солоухин, В.А. и др. Эколого-технические системы [Текст] / Л.С. Бобе // М.: Издательство МАИ, 1992 - 72 с.).A known method of regeneration of sanitary water, based on filtration followed by sorption treatment with ion-exchange resins and activated carbon (Samsonov, NS, Farafonov, NS, Abramov, L.Kh. Hygiene water recovery aboard the space station / NS Samsonov // 4 th European Symposium on Space environmental control systems ESA SP-324
К недостаткам вышеназванного способа относится неудовлетворительное качество очищенной воды при использовании моющих средств общего применения, которые не диссоциируют на ионы. Необходимая степень очистки воды может быть достигнута только при использовании диссоциирующих на ионы моющих средств. Так как для очистки используются активные угли и ионообменные смолы, ресурс установки ограничивается относительно небольшой емкостью сорбционного фильтра. Известен способ регенерации санитарно-гигиенической воды, при котором загрязненную воду очищают баромембранными методами, а именно ультрафильтрацией с последующей очисткой методом обратного осмоса. На ступени ультрафильтрации производится осветление санитарно-гигиенической воды; на ступени обратноосмотической очистки производится доочистка воды от солей и других загрязнителей с малой молекулярной массой (Стариков С.Е. Регенерация санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных методов для условий длительных космических экспедиций / дис. на соискание уч. степ. к.т.н. - Москва, 2009, с. 68). К недостаткам вышеназванного способа относится периодичность процесса регенерации воды с необходимостью обратной промывки фильтра на основе ультрафильтрационной мембраны пермеатом обратноосмотического фильтра, а также относительно невысокая степень извлечения воды (80%). При этом не указано, как осуществляется прием (сбор) загрязненной воды в условиях микрогравитации.The disadvantages of the above method include the unsatisfactory quality of purified water when using detergents of general use that do not dissociate into ions. The necessary degree of water purification can be achieved only with the use of detergents dissociating to ions. Since activated carbons and ion-exchange resins are used for cleaning, the installation life is limited by the relatively small capacity of the sorption filter. A known method of regeneration of sanitary water, in which contaminated water is purified by baromembrane methods, namely ultrafiltration, followed by purification by reverse osmosis. At the ultrafiltration stage, clarification of sanitary water is performed; at the stage of reverse osmosis purification, water is purged from salts and other low molecular weight pollutants (Starikov S.E. Regeneration of sanitary-hygienic water based on baromembrane methods for long-term space expeditions / dissertation for the study of academic degree. . - Moscow, 2009, p. 68). The disadvantages of the above method include the frequency of the water regeneration process with the need to backwash the filter based on the ultrafiltration membrane with a permeate reverse osmosis filter, as well as the relatively low degree of water extraction (80%). It is not indicated how the reception (collection) of contaminated water in microgravity is carried out.
Известно решение AU 2007202471, в котором описано устройство для дезинфекции обратноосмотической системы, включающее насос, транспортирующий дезинфектант из специальной емкости в трубопроводы системы обратноосмотической очистки, причем линия подачи дезинфектанта соединена с трубопроводом обратноосмотической системы, оборудованным запорным устройством, которое перекрывает поток воды при подаче дезинфектанта и открывается во время функционирования обратноосмотической системы.The solution AU 2007202471 is known in which a device for disinfecting a reverse osmosis system is described, including a pump transporting a disinfectant from a special tank to pipelines of a reverse osmosis cleaning system, the disinfectant supply line being connected to a reverse osmosis system pipeline equipped with a shut-off device that shuts off the water flow when disinfectant is supplied and opens during the operation of the reverse osmosis system.
В данном устройстве осуществляется очистка проточной воды и отсутствует аппаратура, обеспечивающая многократную очистку одной и той же воды с высоким коэффициентом извлечения.This device purifies running water and there is no equipment that provides multiple purification of the same water with a high recovery ratio.
Известен патент RU 2536993 на устройство для выработки сверхчистой воды по принципу обратного осмоса, в первичном и (или) вторичном контуре которого расположено устройство для регистрации органических и (или) неорганических отложений, соединенное с устройством обработки данных, а во вторичный контур встроен эластичный, способный расширяться буферный сосуд, приспособленный для выполнения обратной промывки мембраны пермеатом, причем устройство для регистрации органических и/или неорганических отложений выполнено с возможностью запуска обратной промывки при соответствующей степени загрязнения. Сущностью известных аналогов является то, что исходная вода поступает в емкость приема исходной воды, откуда подается насосом в обратноосмотический фильтрующий элемент. Поток воды проходит вдоль поверхности мембраны под давлением и разделяется на поток очищенной воды, который затем раздается потребителям, и поток концентрата, который выходит из обратноосмотического элемента и отводится в канализацию или дренаж. Предусмотрена возможность возврата воды в емкость приема в случае недостатка в ней воды.The patent RU 2536993 for a device for producing ultrapure water according to the reverse osmosis principle is known, in the primary and (or) secondary circuit of which there is a device for recording organic and (or) inorganic deposits connected to a data processing device, and an elastic, capable expand the buffer vessel, adapted to perform backwash of the membrane with a permeate, and the device for recording organic and / or inorganic deposits is configured to trigger washing with an appropriate degree of contamination. The essence of the known analogues is that the source water enters the receiving tank of the source water, from where it is pumped into the reverse osmosis filter element. The flow of water passes along the surface of the membrane under pressure and is divided into a stream of purified water, which is then distributed to consumers, and a stream of concentrate that leaves the reverse osmosis element and is diverted to the sewer or drainage. It is possible to return water to the receiving tank in case of lack of water in it.
В заявленном устройстве осуществляется очистка проточной воды и отсутствует аппаратура, обеспечивающая многократную очистку одной и той же воды с высоким коэффициентом извлечения.In the claimed device purification of running water is carried out and there is no equipment that provides multiple purification of the same water with a high recovery ratio.
Наиболее близким аналогом является устройство обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической очистки воды в условиях невесомости, раскрытое в Автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Старикова С.Е., Регенерация санитарно-гигиенической воды на основе бароллеллбранных методов при условии длительных космических экспедиций, Москва 2009, с. 3-5, 9-10, Д1. Известное устройство выполнено с возможностью циркуляции загрязненной воды, включает приемную емкость переменного объема, фильтр грубой предварительной очистки, модуль обратноосмотической очистки, приемную емкость очищенной воды, насосы, трубопроводы, снабженные регулировочными вентилями. Технической проблемой известного решения является то, что оно не обеспечивает многократную очистку одной и той же воды с высоким коэффициентом извлечения.The closest analogue is a device for reverse osmosis purification of sanitary-hygienic water purification under zero gravity conditions, disclosed in the Abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences Starikov S.E., Regeneration of sanitary-hygienic water on the basis of barollelbrannyh methods provided long-term space expeditions, Moscow 2009 , from. 3-5, 9-10, D1. The known device is configured to circulate contaminated water, includes a receiving tank of variable volume, a coarse pre-filter, reverse osmosis module, a receiving tank of purified water, pumps, pipelines equipped with control valves. The technical problem of the known solution is that it does not provide multiple purification of the same water with a high recovery ratio.
Задачей полезной модели является разработка системы регенерации санитарно-гигиенической воды, позволяющей обеспечить прием загрязненной воды в условиях невесомости, ее очистку до требуемого качества, хранение и выдачу чистой воды, а также продолжительный ресурс по очистке.The objective of the utility model is to develop a system for the regeneration of sanitary-hygienic water, which allows for the reception of contaminated water in zero gravity conditions, its purification to the required quality, storage and delivery of clean water, as well as a long cleaning resource.
Технический результат: обеспечивается увеличение степени извлечения воды при проведении непрерывного процесса регенерации в условиях невесомости, обеспечение продолжительного ресурса работы.Effect: provides an increase in the degree of water extraction during the continuous regeneration process in zero gravity, ensuring a long service life.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлено устройство обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды в условиях невесомости, в состав которого входит приемная емкость переменного объема, фильтр грубой предварительной очистки, модуль обратноосмотической очистки, приемная емкость очищенной воды, насосы, трубопроводы, снабженные регулировочными вентилями, причем устройство содержит циркуляционный контур, отличающееся тем, что насосы соединены при помощи гибких трубопроводов, подвод для подачи воздуха из окружающей среды соединен с отсеком водных процедур или стирки, выходной канал которого соединен со входом блока сепарации газожидкостной смеси с центробежным сепаратором, выход которого соединен со входом приемной емкости переменного объема, имеющей в своем составе пакет из полимерного материала, выход которой соединен со входом концентрационной емкости постоянного объема, выход которой через фильтры грубой предварительной очистки и тонкой предварительной очистки на линии нагнетания насоса высокого давления подведен к вихревому сепаратору, выход которого подключен ко входу обратноосмотического фильтра, выходы которого имеют подключения к входу концентрационной емкости постоянного объема и ко входу ионатора серебра, выход которого подведен к емкости очищенной воды, в которой установлен отвод с насосом, выход которого подведен ко входу ультрафиолетового обеззараживателя, выход которого соединен с отсеком водных процедур или стирки. Предпочтительно, для обеспечения ресурса по очищенной воде при коэффициенте извлечения воды не менее 98%, устройство имеет объем циркуляционного контура 24 л, расход воды в циркуляционном контуре 6 л/мин и выполнено с возможностью промывки контура циркуляции с вытеснением загрязненной воды.The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed device for reverse osmosis treatment of sanitary water in zero gravity, which includes a receiving tank of variable volume, rough pre-filter, reverse osmosis module, receiving tank of purified water, pumps, pipelines equipped with adjusting valves, and the device contains a circulation circuit, characterized in that the pumps are connected using flexible pipelines, a supply for supplying environment from the environment is connected to the water treatment or washing compartment, the outlet channel of which is connected to the inlet of the gas-liquid mixture separation unit with a centrifugal separator, the outlet of which is connected to the inlet of the receiving tank of variable volume, which includes a package of polymer material, the outlet of which is connected to the inlet concentration capacity of constant volume, the output of which through coarse pre-filters and fine pre-filters on the discharge line of the high-pressure pump is connected to a separator, the output of which is connected to the input of the reverse osmosis filter, the outputs of which are connected to the input of the concentration tank of constant volume and to the input of the silver ionizer, the output of which is connected to the tank of purified water, in which there is a tap with a pump, the output of which is connected to the input of the ultraviolet disinfectant, the outlet of which is connected to the water treatment or washing compartment. Preferably, in order to provide a purified water resource with a water recovery factor of at least 98%, the device has a circulation volume of 24 l, a water flow rate of 6 l / min in the circulation circuit, and is capable of flushing the circulation circuit with the displacement of contaminated water.
Предпочтительно после фильтра грубой очистки дополнительно установлен фильтр тонкой очистки.Preferably, after the coarse filter, a fine filter is additionally installed.
Предпочтительно устройство содержит двухступенчатую систему обеззараживания очищенной воды с использованием ионатора серебра и ультрафиолетового обеззараживателя.Preferably, the device comprises a two-stage disinfection system for purified water using a silver ionizer and an ultraviolet disinfectant.
Предпочтительно в модуль обратноосмотической очистки встроена байпасная линия с электромагнитными клапанами. Это позволяет осуществлять возврат загрязненного за счет диффузии загрязнений через мембрану пермеата в циркуляционный контур. Принципиальным отличием предлагаемого решения является введение в циркуляционный контур очистки оборотной воды емкости постоянного объема. Данная емкость в прототипах отсутствует. Введение данной емкости позволяет осуществлять концентрирование загрязнителей в замкнутом оборотном циркуляционном контуре в 50 раз с обеспечением высокого коэффициента извлечения чистой воды (до 98%). Вторым отличием является соединение приемной емкости переменного объема, имеющей в своем составе пакет из полимерного материала, с емкостью постоянного объема таким образом, что по мере отбора воды через обратноосмотическую мембрану осуществляется подсос исходной воды в емкость постоянного объема, чем обеспечивается постоянный объем циркуляционного контура очистки. Третьим отличием является то, что перед приемной емкостью установлен блок сепарации газожидкостной смеси с центробежным сепаратором, а на линии нагнетания насоса высокого давления установлен вихревой сепаратор. Данные блоки обеспечивают функционирование предлагаемой системы в условиях невесомости. Представленные прототипы в своем составе подобных блоков не имеют и не могут функционировать в условиях невесомости.Preferably, a bypass line with solenoid valves is integrated in the reverse osmosis cleaning module. This allows the return of contaminated due to diffusion of contaminants through the permeate membrane into the circulation circuit. The principal difference of the proposed solution is the introduction of a constant volume tank into the circulating circuit for the treatment of recycled water. This capacity in the prototypes is missing. The introduction of this tank allows the concentration of pollutants in a closed circulating circulation loop up to 50 times with a high recovery rate of pure water (up to 98%). The second difference is the connection of the receiving tank of variable volume, which includes a package of polymer material, with a tank of constant volume so that as water is taken through the reverse osmosis membrane, the source water is sucked into the tank of constant volume, which ensures a constant volume of the cleaning circuit. The third difference is that a gas-liquid mixture separation unit with a centrifugal separator is installed in front of the receiving tank, and a vortex separator is installed on the discharge line of the high-pressure pump. These blocks ensure the functioning of the proposed system in zero gravity. The prototypes presented in their composition do not have and cannot function in zero gravity.
Четвертым отличием является введение в состав системы обратноосмотической очистки емкости очищенной воды переменного объема, имеющей в своем составе пакет из полимерного материала, перед которой установлен ионатор серебра, обеспечивающий консервирование очищенной воды перед ее попаданием в емкость. Система обратноосмотической очистки также имеет в своем составе насос выдачи очищенной воды, после которого установлен ультрафиолетовый обеззараживатель, обеспечивающий финишное обеззараживание воды перед выдачей ее потребителю. В представленных прототипах возможности консервирования, хранения, выдачи и финишного обеззараживания очищенной воды не предусмотрено.The fourth difference is the introduction into the composition of the reverse osmosis system for treating a tank of purified water of variable volume, which includes a package of polymer material in front of which a silver ionizer is installed, which ensures the preservation of purified water before it enters the tank. The reverse osmosis treatment system also includes a pump for the release of purified water, after which an ultraviolet disinfectant is installed, which provides a final disinfection of water before it is dispensed to the consumer. In the presented prototypes, the possibilities of preserving, storing, dispensing and finishing disinfecting purified water are not provided.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
На фиг. 1 показана блок-схема устройства обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды, где 1 - отсек водных процедур или стирки; 2 - блок сепарации газожидкостной смеси с центробежной сепарацией; 3 - приемная емкость переменного объема; 4 - концентрационная емкость постоянного объема; 5 - фильтр грубой предварительной очистки; 6 - насос; 7 - ультрафиолетовый обеззараживатель, 8 - вихревой сепаратор, 9 - обратноосмотический фильтр; 10 - манометр; 11 - регулировочный вентиль; 12 - запорный вентиль (клапан); 13 - ионатор серебра; 14 - емкость очищенной воды; 15 - фильтр тонкой предварительной очистки.In FIG. 1 shows a block diagram of a device for reverse osmosis treatment of sanitary water, where 1 is a compartment for water procedures or washing; 2 - gas-liquid mixture separation unit with centrifugal separation; 3 - receiving capacity of variable volume; 4 - concentration capacity of constant volume; 5 - coarse pre-filter; 6 - pump; 7 - ultraviolet disinfectant, 8 - vortex separator, 9 - reverse osmosis filter; 10 - pressure gauge; 11 - control valve; 12 - shutoff valve (valve); 13 - silver ionizer; 14 - capacity of purified water; 15 - fine pre-filter.
На Фиг. 2 показана принципиальная блок-схема принципа работы устройства обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды, где 16 - ОВП - отсек водных процедур, 17 - УЗВ - узел загрязненной воды, 18 - УМО - узел мембранной очистки, 19 - УОВ - узел обеззараживания воды.In FIG. Figure 2 shows a basic block diagram of the principle of operation of the reverse osmosis device for sanitary water, where 16 - ORP - water treatment compartment, 17 - ultrasonic treatment - contaminated water unit, 18 - UMA - membrane treatment unit, 19 - UOV - water disinfection unit.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Заявленный технический результат достигается путем осуществления предварительной механической очистки и подготовки воды с последующей очисткой методом обратного осмоса путем осуществления тангенциальной фильтрации с циркуляцией загрязненной воды в замкнутом контуре и концентрированием загрязнителей в заменяемой (опорожняемой) циркуляционной емкости постоянного объема с подпиткой исходной очищаемой водой, а также, путем введения в систему очистки воды сепараторов при приеме загрязненной воды и в контуре циркуляции для обеспечения процессов фильтрования и обратного осмоса в условиях невесомости.The claimed technical result is achieved by preliminary mechanical treatment and water treatment followed by reverse osmosis by tangential filtration with the circulation of contaminated water in a closed circuit and the concentration of pollutants in a replaceable (emptied) circulation tank of constant volume fed with the source of purified water, and also, by introducing separators into the water treatment system when receiving contaminated water and in the circulation circuit to ensure I have filtration and reverse osmosis processes in zero gravity.
Система обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды работает в двух режимах:The reverse osmosis system for sanitary water works in two modes:
1) в режиме выдачи очищенной санитарно-гигиенической воды и приема загрязненной воды;1) in the mode of issuing purified sanitary water and receiving contaminated water;
2) в режиме очистки (регенерации) загрязненной воды.2) in the mode of purification (regeneration) of contaminated water.
Система может работать в совмещенном режиме, когда одновременно осуществляется прием и выдача воды и производится очистка загрязненной воды.The system can operate in a combined mode, when water is simultaneously received and dispensed and contaminated water is cleaned.
Режим выдачи очищенной санитарно-гигиенической воды и приема загрязненной воды Так как в условиях невесомости отсутствует гравитационный механизм осаждения, необходимо применять специальные методы транспортирования загрязненной воды из отсека водных процедур. Данная задача решается путем введения в состав системы обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды блока сепарации газожидкостной смеси (ГЖС) поз. 2 (фиг. 1), в состав которого входит вентилятор для транспортирования жидкости с потоком воздуха в данный блок и центробежный насос-сепаратор для разделения фаз «газ-жидкость» и транспортирования жидкости в емкость для хранения.The mode of issuing purified sanitary water and receiving contaminated water Since gravity deposition is absent under zero gravity conditions, it is necessary to use special methods for transporting contaminated water from the water treatment compartment. This problem is solved by introducing into the composition of the reverse osmosis system of sanitary-hygienic water a gas-liquid mixture separation unit (GHS) pos. 2 (Fig. 1), which includes a fan for transporting liquid with an air stream into this unit and a centrifugal pump-separator for separating gas-liquid phases and transporting liquid to a storage tank.
При приведении установки в режим готовности к выдаче воды автоматически включается режим приема воды. При этом запускается блок сепарации ГЖС поз. 2 (фиг. 1) (подается питание на вентилятор и сепаратор ГЖС блока). Установка готова к приему загрязненной воды.When the unit is put into standby mode, water intake mode is automatically activated. When this starts the separation unit GZhS pos. 2 (Fig. 1) (power is supplied to the fan and the separator of the GHS unit). The unit is ready to receive contaminated water.
По запросу из отсека водных процедур 1 чистая вода подается из емкости 14 проходит ультрафиолетовый обеззараживатель воды 7 и выдается на потребление. После использования вода увлекается потоком воздуха в блок сепарации ГЖС 2, отделяется от воздуха и транспортируется в емкость загрязненной воды переменного объема 3. Емкости переменного объема 3 и 14 представляют собой металлический корпус, в котором находится полимерная емкость, способная к сжатию и расправлению (полость между полимерной емкостью и корпусом сообщается с атмосферой) и обеспечивающая прием и выдачу воды в условиях невесомости. Режим очистки (регенерации) загрязненной водыUpon request, from the compartment of
Режим очистки (регенерации) загрязненной воды запускается и останавливается по команде с пульта управления или автоматически. Запуск режима регенерации в автоматическом режиме происходит при заполнении емкости переменного объема 3 (фиг. 1) или при опорожнении емкости очищенной воды 14. Автоматическая остановка режима регенерации происходит при опорожнении емкости переменного объема 3 или при заполнении емкости очищенной воды 14.The mode of purification (regeneration) of contaminated water starts and stops on command from the control panel or automatically. The start of the regeneration mode in automatic mode occurs when filling the tank of variable volume 3 (Fig. 1) or when emptying the tank of purified
В режиме регенерации запускаются насосы 6.1 и 6.2. Загрязненная вода начинает циркулировать по циркуляционному контуру, тангенциально проходя через обратноосмотический элемент. Циркуляция производится через емкость постоянного объема 4, в которой происходит концентрирование загрязнений. Концентрационная емкость постоянного объема 4 представляет собой металлический корпус, в котором находится полимерная емкость, способная к сжатию и расправлению, причем из полости между полимерной емкостью и корпусом откачен воздух. Полимерная емкость прижата к стенкам корпуса и имеет постоянный объем. Имеется возможность опорожнения данной емкости без демонтажа путем подачи давления в полость между полимерной емкостью и корпусом, а также возможность ее последующего заполнения. По мере прохождения воды через мембрану обратноосмотического фильтра 9 осуществляется подпитка циркуляционной емкости постоянного объема исходной очищаемой водой. Таким образом, решается проблема поддержания постоянного объема циркуляционного контура.In regeneration mode, pumps 6.1 and 6.2 are started. Contaminated water begins to circulate through the circulation circuit, tangentially passing through the reverse osmosis element. Circulation is carried out through a constant volume tank 4, in which the concentration of contaminants occurs. The concentration tank of constant volume 4 is a metal body in which there is a polymer tank capable of compression and expansion, and air is pumped out from the cavity between the polymer tank and the body. The polymer container is pressed against the walls of the housing and has a constant volume. It is possible to empty this tank without dismantling by applying pressure to the cavity between the polymer tank and the housing, as well as the possibility of its subsequent filling. As water passes through the membrane of the reverse osmosis filter 9, the circulation capacity of the constant volume is fed with the source of purified water. Thus, the problem of maintaining a constant volume of the circulation circuit is solved.
При этом после фильтра грубой очистки 5 дополнительно может быть установлен фильтр тонкой очистки 15.In this case, after the
Необходимое давление в обратноосмотическом фильтре 9 выставляется при помощи вентиля 11 и манометра 10. При циркуляции потока загрязненной воды через обратноосмотический фильтр 9 исходный поток разделятся на поток концентрата и поток очищенной воды (фильтрат, пермеат). Очищенная вода поступает в ионатор серебра 13, где консервируется и транспортируется на хранение в емкость очищенной воды переменного объема 14. Законсервированная вода может храниться продолжительное время, не теряя своего качества.The necessary pressure in the reverse osmosis filter 9 is set using the
При осуществлении обратноосмотической очистки в условиях невесомости недопустимо попадание воздуха в обратноосмотический фильтр 9. Задача отделения воздуха на входе в обратноосмотический фильтр решается путем введения в линию нагнетания насоса высокого давления вихревого сепаратора 8.When carrying out reverse osmosis cleaning under zero gravity, air cannot enter the reverse osmosis filter 9. The task of separating air at the inlet of the reverse osmosis filter is solved by introducing a
При осуществлении очистки, в концентрационной емкости постоянного объема 3 производится постепенное наращивание концентрации загрязнителей до концентрации, предельно допустимой по степени очистки и обеспечивающей заданный ресурс работы системы, после чего осуществляется замена емкости 3 на новую или ее опорожнение с последующей заправкой чистой водой.When carrying out cleaning, a concentration of pollutants is gradually increased in the concentration tank of
Предусмотрена промывка циркуляционного контура системы путем включения насоса 6.1 и вытеснения концентрата загрязненной воды через вентиль 12.2 чистой водой. Для обеспечения надежности и безопасности системы обратноосмотической очистки воды для человека при ее использовании в гермообъекте в состав системы введена двухступенчатая системы обеззараживания очищенной воды с использованием ионатора серебра и ультрафиолетового обеззараживателя.The system circulation loop is flushed by turning on the 6.1 pump and displacing the contaminated water concentrate through valve 12.2 with clean water. To ensure the reliability and safety of the reverse osmosis water treatment system for humans when it is used in a pressurized object, the system includes a two-stage disinfection system for purified water using a silver ionizer and an ultraviolet disinfectant.
При продолжительных простоях между регенерациями загрязнения, находящиеся в циркуляционном контуре, посредством диффузии проходят через обратноосмотическую мембрану и оказываются в канале очищенной воды. Для решения проблемы попадания воды ненадлежащего качества в емкость для очищенной воды 14 в заявленной системе очистки воды предусмотрен байпас для промывки канала очищенной воды перед началом регенерации. Для осуществления промывки в установке предусмотрены вентили (клапаны) 12. В режиме ожидания вентили 12 закрыты. При включении режима регенерации открывается один вентиль 12.3 и начинается промывка канала очищенной воды свежим фильтратом с возвратом его в циркуляционный контур. По истечении 15 минут промывки вентиль 12.3 автоматически закрывается, а вентиль 12.4 открывается. Начинается регенерация воды.During prolonged shutdowns between regenerations, the contaminants in the circulation circuit pass through the reverse osmosis membrane through diffusion and end up in the channel of purified water. To solve the problem of water of inadequate quality entering the
При объеме емкостей 3, 4 и 14, равном 20 литров, объеме трубопроводов и фильтров контура 4 литра, расходе загрязненной воды в циркуляционном контуре 6 л/мин и концентрировании загрязнителей от Снач = 5 г/л до Скон = 250 г/л система обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды при перепаде давления на ФО, равном 1 МПа, обеспечивает очистку не менее 1200 литров загрязненной воды без замены (опорожнения) концентрационной емкости постоянного объема поз. 4. При этом система осуществляет не менее 50 циклов очистки. Коэффициент извлечения воды составляет не менее 98%.When the volume of
Коэффициент извлечения воды рассчитывается по формуле:The coefficient of water extraction is calculated by the formula:
где: GO.В. - количество очищенной воды;where: G O.V. - amount of purified water;
GЗ.В. - количество поступившей загрязненной воды;G Z.V. - the amount of contaminated water received;
Снач - начальная концентрация загрязнителей;From the beginning - the initial concentration of pollutants;
Скон - конечная концентрация загрязнителей.C con - final concentration of pollutants.
Ресурс работы до смены (опорожнения) емкости 4:Work resource before change (emptying) of tank 4:
где: V - объем концентрирования:where: V is the concentration volume:
V=V4+Vк=20+4=24 лV = V 4 + V k = 20 + 4 = 24 l
V4 - объем концентрационной емкости постоянного объема 4 (фиг. 1);V 4 - the volume of the concentration tank of constant volume 4 (Fig. 1);
Vк - объем циркуляционного контура.V to - the volume of the circulation circuit.
Степень концентрирования загрязнений:The degree of concentration of pollution:
Минимальная селективность мембраны:Minimum membrane selectivity:
где Сф - концентрация моющего средства в фильтрате (Сф = 1 г/л при максимально допустимом значении ХПК(б) фильтрата, равном 150 мг О2/л, в соответствии с ГОСТ Р 50804-95).where C f is the concentration of detergent in the filtrate (C f = 1 g / l at the maximum allowable COD (b) of the filtrate equal to 150 mg O 2 / l, in accordance with GOST R 50804-95).
Очистка загрязненной санитарно-гигиенической воды производится следующим образом (см. схему фиг. 2). Вода из отсека водных процедур ОВП 16 (душевой кабины, помещения для помывки, стиральной машины) поступает в узел загрязненной воды УЗВ 17, где происходит ее накопление. После накопления нужного количества загрязненной воды автоматически запускается режим очистки (регенерации). Вода подается в узел мембранной очистки УМО 18, где исходный поток делится на поток очищенной воды и поток концентрата, который возвращается в узел загрязненной воды. Очищенная вода поступает в узел очищенной воды (УОВ) 19, где происходит ее накопление и выдача в отсек водных процедур.Purification of contaminated sanitary water is as follows (see diagram of Fig. 2). Water from the compartment of water procedures OVP 16 (shower, washing room, washing machine) enters the site of contaminated water UZV 17, where it accumulates. After the accumulation of the required amount of contaminated water, the treatment (regeneration) mode automatically starts. Water is supplied to the membrane treatment unit UMO 18, where the initial stream is divided into a stream of purified water and a stream of concentrate, which returns to the site of contaminated water. The purified water enters the purified water unit (WWW) 19, where it accumulates and is discharged into the water treatment compartment.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016134638U RU174887U1 (en) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | DEVICE FOR REVERSE OSMOTIC CLEANING OF SANITARY-HYGIENIC WATER IN A CLOSED CIRCUIT UNDER ZERO |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016134638U RU174887U1 (en) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | DEVICE FOR REVERSE OSMOTIC CLEANING OF SANITARY-HYGIENIC WATER IN A CLOSED CIRCUIT UNDER ZERO |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU174887U1 true RU174887U1 (en) | 2017-11-09 |
Family
ID=60263370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016134638U RU174887U1 (en) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | DEVICE FOR REVERSE OSMOTIC CLEANING OF SANITARY-HYGIENIC WATER IN A CLOSED CIRCUIT UNDER ZERO |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU174887U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113003623A (en) * | 2021-02-24 | 2021-06-22 | 王默默 | Mobile domestic sewage treatment device capable of preventing blockage |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3268441A (en) * | 1963-05-21 | 1966-08-23 | Ionics | Water recovery by electrodialysis |
| US3405454A (en) * | 1965-12-06 | 1968-10-15 | Arde Inc | Waste management system |
| US6258215B1 (en) * | 1998-07-21 | 2001-07-10 | Otkrytoe aktsionernoe obschestvo “Nauchno-Issledovatelsky I Konstruktosky Institut Kkhimicheskogo Mashinostroenia (A. O. Neikhimmash”) | System and a rotary vacuum distiller for water recovery from aqueous solutions, preferably from urine aboard spacecraft |
| RU2360870C1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инженерная фирма "ПИНОТЕХ" | Method of water (versions) purification and disinfection and plant for water (versions) purification and disinfection |
| RU2478538C1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИДРОТЕХ" | Urine intake and preservation assembly with static gas-fluid separator aboard spacecraft |
| RU2525350C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-08-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Spacecraft onboard electrolysis unit |
| RU2536993C2 (en) * | 2011-09-24 | 2014-12-27 | Манфред ФЁЛЬКЕР | Device for production of superpure water |
-
2016
- 2016-08-25 RU RU2016134638U patent/RU174887U1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3268441A (en) * | 1963-05-21 | 1966-08-23 | Ionics | Water recovery by electrodialysis |
| US3405454A (en) * | 1965-12-06 | 1968-10-15 | Arde Inc | Waste management system |
| US6258215B1 (en) * | 1998-07-21 | 2001-07-10 | Otkrytoe aktsionernoe obschestvo “Nauchno-Issledovatelsky I Konstruktosky Institut Kkhimicheskogo Mashinostroenia (A. O. Neikhimmash”) | System and a rotary vacuum distiller for water recovery from aqueous solutions, preferably from urine aboard spacecraft |
| RU2360870C1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-инженерная фирма "ПИНОТЕХ" | Method of water (versions) purification and disinfection and plant for water (versions) purification and disinfection |
| RU2478538C1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИДРОТЕХ" | Urine intake and preservation assembly with static gas-fluid separator aboard spacecraft |
| RU2536993C2 (en) * | 2011-09-24 | 2014-12-27 | Манфред ФЁЛЬКЕР | Device for production of superpure water |
| RU2525350C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-08-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Spacecraft onboard electrolysis unit |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| СТАРИКОВ С.Е., Регенерация санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных методов при условии длительных космических экспедиций, Авто диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 2009, с. 3-5, 9-10. * |
| СТАРИКОВ С.Е., Регенерация санитарно-гигиенической воды на основе баромембранных методов при условии длительных космических экспедиций, Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 2009, с. 3-5, 9-10. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113003623A (en) * | 2021-02-24 | 2021-06-22 | 王默默 | Mobile domestic sewage treatment device capable of preventing blockage |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040168978A1 (en) | Method and apparatus for recirculating tangential separation system | |
| JP4363703B2 (en) | Fresh water generation method | |
| IL157581A (en) | Direct osmosis membrane cleaning | |
| KR102439657B1 (en) | A scrubber drainage purifying device and method, and a salinity difference power generation system | |
| RU2410336C2 (en) | Apparatus for purifying liquid, method of washing hollow-fibre filter and application of method of washing hollow-fibre filter | |
| EP2371445B1 (en) | Reverse osmosis plant for the treatment of water | |
| BRPI0806204A2 (en) | Mobile milk concentration system, method for collecting and concentrating milk from the mobile concentration system and method for operating the mobile concentration system | |
| RU2652705C1 (en) | Water purification and disinfection unit | |
| RU174887U1 (en) | DEVICE FOR REVERSE OSMOTIC CLEANING OF SANITARY-HYGIENIC WATER IN A CLOSED CIRCUIT UNDER ZERO | |
| JP2000189964A (en) | Fresh water maker and production of fresh water | |
| CN205398178U (en) | Automatic positive back flush ultrafiltration reverse osmosis water purification system with water storage diaphragm overhead tank | |
| RU2625247C1 (en) | Method for reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water in closed circuit in gravity-free environment | |
| CN109336305B (en) | Time-delay stop type household water purifying device and household water purifier | |
| RU2323036C2 (en) | Method and device for concentrating water solutions of biology-active agents | |
| US20210047207A1 (en) | Device and method for purifying drinking water | |
| US4966693A (en) | Apparatus for processing coolant | |
| RU2199377C1 (en) | Membrane plant for separation of solutions | |
| US20090095693A1 (en) | Concentrator System and Method of Water Filtration and Recycling to Drive Industrial Fabrication Process | |
| US4895649A (en) | Apparatus for processing coolant | |
| KR20040024777A (en) | Water purified system for wastewater saving | |
| RU2434812C1 (en) | Membrane water treatment plant | |
| RU131713U1 (en) | DEVICE FOR PURIFICATION OF WATER FOR MEDICAL PURPOSES BY THE REVERSE OSMOSIS METHOD | |
| RU22434U1 (en) | SOLUTION SEPARATION INSTALLATION | |
| JPH03161088A (en) | Reverse osmosis film type water purifier and its operation | |
| RU2721523C1 (en) | Liquid cleaning system |