RU2162448C1

RU2162448C1 - Modular device of water purification

Info

Publication number: RU2162448C1
Application number: RU2000119381A
Authority: RU
Inventors: К.Г. Боголицын; А.М. Айзенштадт; М.В. Богданов; С.И. Ларионов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "БАРЕНЦ-ФИШ"
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2001-01-27

Abstract

FIELD: water purification, particularly, reagent-free water treatment. SUBSTANCE: device may be used in supply of potable water to users located in regions of temporary residence of people or in objects of minor town construction, or in cases of disconnection of users from water supply systems. The device has process series of modules of reagent-free water purification: module of preliminary purification of water; ozonization module; electrocoagulation module; filtering module with floating media; final purification module and power supply module. Installed at each module outlet is means for control over water quality and means ensuring return of treated water for final purification. EFFECT: higher quality of purified water and reduced its cost price. 10 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области коммунального хозяйства, а именно к области безреагентной водоподготовки, и может быть использовано для снабжения питьевой водой потребителей, расположенных в местах временного пребывания людей, или в объектах малого градостроительства, или при отключении потребителей от сети водоснабжения. The invention relates to the field of public utilities, namely to the field of non-reagent water treatment, and can be used to supply drinking water to consumers located in places of temporary residence of people, or in objects of small town planning, or when disconnecting consumers from the water supply network.

Известна модульная установка для очистки воды (RU, патент 2096342, C 02 F 1/78, 1997), содержащая модуль предварительной очистки, модуль озонирования, выполненный в виде последовательно установленных первой и второй колонн озонирования, модуль электрокоагуляции, подключенный между колоннами озонирования, модуль финишной очистки, содержащий узел тонкой фильтрации и УФ-реактор, и силовой модуль. Known modular installation for water purification (RU, patent 2096342, C 02 F 1/78, 1997), containing a pre-treatment module, an ozonation module made in the form of sequentially installed first and second ozonation columns, an electrocoagulation module connected between the ozonation columns, a module a finish treatment containing a fine filtration unit and a UV reactor, and a power module.

При использовании установки исходную воду предварительно очищают с использованием модуля предварительной очистки, затем озонируют в два этапа, между которыми проводят электрокоагуляционную обработку воды, затем из воды удаляют примеси действием узла тонкой очистки и обрабатывают воду УФ-излучением. When using the installation, the source water is pre-purified using a pre-treatment module, then ozonized in two stages, between which electrocoagulation treatment of water is carried out, then impurities are removed from the water by the action of a fine-purification unit and the water is treated with UV radiation.

К недостаткам известной установки следует отнести неконтролируемое генерирование озона в колоннах, не согласованное с содержанием разрушаемых озоном загрязнений в воде. Избыточное количество озона разрушает оборудование, расположенное после колонн озонирования, а также практически полностью исключает возможность микробиологической очистки воды из-за гибели микроорганизмов. The disadvantages of the known installation should include the uncontrolled generation of ozone in the columns, not consistent with the content of ozone depleted pollution in the water. Excessive amount of ozone destroys the equipment located after the columns of ozonation, and also almost completely eliminates the possibility of microbiological treatment of water due to the death of microorganisms.

Известно модульное устройство очистки воды (RU, патент 2151106, C 02 F 9/14, 2000), содержащее модуль предварительной очистки воды, модуль озонирования, модуль электрокоагуляции, модуль фильтрации с плавающей загрузкой, модуль обессоливания, модуль финишной очистки и силовой модуль, причем модуль предварительной очистки расположен между источником исходной воды и входом модуля озонирования, содержащего последовательно расположенные первую и вторую колонны озонирования, к которым подключены соответственно первый и второй генератор озона. Между колоннами озонирования последовательно подключены модуль электрокоагуляции и модуль фильтрации с плавающей загрузкой. Выход модуля озонирования соединен с входом модуля обессоливания, выход которого соединен с входом модуля финишной очистки. Модуль финишной очистки содержит последовательно соединенные фильтр тонкой очистки и УФ-реактор. Силовой модуль электрически соединен с генераторами озона, модулем обессоливания, модулем электрокоагуляции и модулем финишной очистки. Колонны озонирования и генераторы озона выполнены с возможностью регулирования подачи озона в колонны, модуль фильтрации с плавающей загрузкой выполнен с возможностью перемешивания очищаемой воды вместе с плавающей загрузкой, а электроды блока электрокоагуляции выполнены из алюминия или алюминиевого сплава и подключены с возможностью изменения полярности подключения. Known modular water purification device (RU, patent 2151106, C 02 F 9/14, 2000), containing a module for preliminary water purification, an ozonation module, an electrocoagulation module, a filter module with a floating load, a desalination module, a finishing module and a power module, a pre-treatment module is located between the source of the source water and the input of the ozonation module containing the first and second ozonation columns arranged in series, to which the first and second ozone generator are connected respectively. An electrocoagulation module and a floating loading filtration module are connected in series between the ozonation columns. The output of the ozonation module is connected to the input of the desalination module, the output of which is connected to the input of the finishing module. The finishing module contains a series-connected fine filter and a UV reactor. The power module is electrically connected to ozone generators, a desalination module, an electrocoagulation module, and a finishing module. The ozonation columns and ozone generators are configured to control the supply of ozone to the columns, the floating loading filtration module is configured to mix the purified water together with the floating loading, and the electrocoagulation unit electrodes are made of aluminum or aluminum alloy and are connected with the possibility of changing the polarity of the connection.

Недостатком известного технического решения следует признать невозможность оперативного контроля качества очищаемой воды в процессе очистки и оперативного вмешательства в процесс очистки воды на стадии, не обеспечивающей необходимое качество очистки воды устройством. A disadvantage of the known technical solution should be recognized as the impossibility of operational quality control of the treated water in the cleaning process and surgical intervention in the water treatment process at a stage that does not provide the required quality of water treatment by the device.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке конструкции устройства очистки воды, обеспечивающей ее эффективное использование вне зависимости от качества исходной воды. The technical problem solved by the present invention is to develop a design of a water purification device that ensures its effective use regardless of the quality of the source water.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в повышении качества очищаемой воды при одновременном снижении ее себестоимости. The technical result obtained by the implementation of the invention is to improve the quality of the purified water while reducing its cost.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать модульное устройство, содержащее модуль предварительной очистки воды, модуль озонирования, модуль электрокоагуляции, модуль фильтрации с плавающей загрузкой, модуль финишной очистки и силовой модуль. Модуль предварительной очистки расположен между источником исходной воды и входом модуля озонирования, содержащего последовательно расположенные первую и вторую колонны озонирования, к которым подключены соответственно первый и второй генераторы озона. Между колоннами озонирования последовательно подключены модуль электрокоагуляции и модуль фильтрации с плавающей загрузкой. Выход модуля озонирования соединен с входом модуля финишной очистки, содержащего последовательно соединенные фильтр тонкой очистки и УФ-реактор. Силовой модуль электрически соединен с генераторами озона, модулем электрокоагуляции и модулем финишной очистки. Колонны озонирования и генераторы озона выполнены с возможностью регулирования подачи озона в колонны. Модуль фильтрации с плавающей загрузкой выполнен с возможностью перемешивания очищаемой воды вместе с плавающей загрузкой. Электроды блока электрокоагуляции выполнены из алюминия или алюминиевого сплава и подключены с возможностью изменения полярности подключения. На выходе каждого модуля последовательно установлены средство контроля качества выходящей воды и средство, позволяющее подачу выходящей из модуля воды на дополнительную очистку в любой из предшествующих модулей. Модуль электрокоагуляции выполнен с возможностью полного коагулирования содержащихся в очищаемой воде органических примесей, а также гидроксидов металлов при прохождении очищаемой воды через модуль электрокоагуляции. Предпочтительно указанное средство контроля качества воды выполнено в виде пробоотборника или в виде датчиков, определяющих состав примесей в воде. В качестве указанных датчиков могут быть использованы ионселективные электроды и/или инертные электроды, используемые для определения сопротивления воды или потенциометричеекого анализа. Преимущественно указанное средство, позволяющее подачу выходящей из модуля воды на дополнительную очистку в любой из предшествующих модулей, представляет собой трубопровод, проходящий параллельно технологической цепочке водоочистки, состоящей из указанных модулей, причем указанный трубопровод соединен с входом и выходом каждого модуля управляемым клапаном. Однако возможно и другое техническое решение указанного средства. В случае использования в качестве средства контроля качества воды датчиков, генерирующих электрический сигнал, а также электроуправляемых указанных клапанов клапаны и электроды могут быть подключены к процессору, содержащему программу, определяющую порядок включения и выключения указанных клапанов в зависимости от информации, поступающей от датчиков. Для перемещения очищаемой воды по технологической цепочке предпочтительно используют не менее одного насоса, подключенного к силовому модулю. Полнота коагуляции органических примесей и гидроксидов металлов определяется временем нахождения очищаемой воды в модуле электрокоагуляции, а также режимами работы указанного модуля. Устройство может дополнительно содержать бак-накопитель, предпочтительно установленный после модуля электрокоагуляции. Модуль предварительной очистки предпочтительно содержит гидроциклон и/или фильтр грубой очистки, способный отсекать взвешенные частицы размером более 10 мкм. Модуль финишной очистки содержит фильтр тонкой очистки, предпочтительно способный отсекать взвешенные частицы, размер которых превышает 5 мкм. To achieve the technical result, it is proposed to use a modular device containing a module for pre-treatment of water, an ozonation module, an electrocoagulation module, a floating filter module, a finishing module, and a power module. The pre-treatment module is located between the source of the source water and the input of the ozonation module, containing the first and second ozonation columns arranged in series, to which the first and second ozone generators are connected respectively. An electrocoagulation module and a floating loading filtration module are connected in series between the ozonation columns. The output of the ozonation module is connected to the input of the finishing module containing a fine filter and a UV reactor connected in series. The power module is electrically connected to ozone generators, an electrocoagulation module, and a finishing module. Ozonation columns and ozone generators are configured to control the supply of ozone to the columns. The floating loading filtration module is configured to mix the purified water along with the floating loading. The electrodes of the electrocoagulation unit are made of aluminum or an aluminum alloy and are connected with the possibility of changing the polarity of the connection. At the output of each module, a means for controlling the quality of the outgoing water and a means for supplying the water leaving the module for additional purification to any of the previous modules are sequentially installed. The electrocoagulation module is configured to completely coagulate the organic impurities contained in the purified water, as well as metal hydroxides, when the purified water passes through the electrocoagulation module. Preferably, said water quality control means is made in the form of a sampler or in the form of sensors that determine the composition of impurities in water. As these sensors can be used ion-selective electrodes and / or inert electrodes used to determine the resistance of water or potentiometric analysis. Advantageously, said means allowing the water leaving the module for additional purification to any of the preceding modules is a pipeline running parallel to the water treatment process chain consisting of said modules, said pipeline being connected to the input and output of each module by a controlled valve. However, another technical solution of the indicated means is also possible. In the case of using sensors generating an electrical signal as well as electrically controlled said valves as a means of water quality control, the valves and electrodes can be connected to a processor containing a program that determines the procedure for turning on and off these valves depending on the information received from the sensors. Preferably, at least one pump connected to the power module is used to move the water to be cleaned along the process chain. The completeness of coagulation of organic impurities and metal hydroxides is determined by the residence time of the treated water in the electrocoagulation module, as well as the operating modes of the specified module. The device may further comprise a storage tank, preferably installed after the electrocoagulation module. The pre-treatment module preferably comprises a hydrocyclone and / or a coarse filter capable of cutting off suspended particles larger than 10 microns. The finishing module contains a fine filter, preferably capable of cutting off suspended particles whose size exceeds 5 microns.

В дальнейшем изобретение будет раскрыто со ссылками на блок-схему (см. чертеж), на которой приведена технологическая цепочка указанных модулей. In the future, the invention will be disclosed with reference to the block diagram (see drawing), which shows the technological chain of these modules.

В предпочтительном варианте реализации модульное устройство содержит погружной насос 1, гидроциклон 2, фильтр 3 грубой очистки, колонну 4 первого озонирования с генератором 5 озона, модуль 6 электрокоагуляции, модуль 7 фильтрации с плавающей загрузкой, вторую колонну 8 озонирования с генератором 9 озона, бак-накопитель 10, насос 11, фильтр 12 тонкой очистки, УФ-реактор 13, силовой модуль 14. Погружной насос 1, гидроциклон 2 и фильтр 3 грубой очистки образуют модуль предварительной очистки 15. Колонна 4 первого озонирования с генератором 5 озона, вторая колонна 8 озонирования с генератором 9 озона составляют модуль 16 озонирования. Фильтр 12 тонкой очистки и УФ-реактор 13 составляют модуль 17 тонкой очистки. На выходах модулей 15, 6, 7, 16 и 17 установлены соответственно средства 18-22 контроля качества выходящей воды и средства 23-27, позволяющие осуществить подачу выходящей из данного модуля воды в трубопровод 28. Трубопровод 28 соединен управляемыми клапанами 29-33 с входами в модули 6, 7, 16 и 17, а также с входом в фильтр 2 грубой очистки. In a preferred embodiment, the modular device comprises a submersible pump 1, a hydrocyclone 2, a coarse filter 3, a first ozonation column 4 with an ozone generator 5, an electrocoagulation module 6, a floating filtration module 7, a second ozonation column 8 with an ozone generator 9, the tank drive 10, pump 11, fine filter 12, UV reactor 13, power module 14. Submersible pump 1, hydrocyclone 2 and coarse filter 3 form a pre-treatment module 15. Column 4 of the first ozonation with an ozone generator 5, the second to Lonna 8 ozonation with ozone generator 9 constitute a module 16 of ozonation. The fine filter 12 and the UV reactor 13 comprise a fine filter module 17. At the outputs of the modules 15, 6, 7, 16 and 17, respectively, means 18-22 for controlling the quality of the outgoing water and means 23-27 are installed, which allow the supply of water leaving this module to the pipeline 28. The pipeline 28 is connected by controlled valves 29-33 to the inputs into modules 6, 7, 16 and 17, as well as with the entrance to the filter 2 of rough cleaning.

Модульное устройство, приведенное на блок-схеме, работает следующим образом. The modular device shown in the block diagram works as follows.

Предварительно оценивают содержание примесей в очищаемой воде и необходимое для очистки количество озона. Очищаемую воду из источника посредством насоса 1 подают последовательно в гидроциклон 2, в котором происходит отделение грубодисперсных примесей, и в фильтр 3 грубой очистки, в котором происходит отделение взвешенных частиц размером свыше 10 мкм. В грубо очищенную воду в колонне 4 вводят озон, генерированный с использованием генератора озона 5, в количестве, определенном ранее. При озонировании в колонне 4 происходит уничтожение болезнетворных микроорганизмов, микроводорослей, доокисление ионов металлов переменной валентности до высших степеней окисления, а также частичное окисление органических загрязнений. Обработанная подобным образом вода, содержащая остаточные количества озона, поступает в модуль 6 электрокоагуляции, в котором происходит коагуляции органических загрязнений. Затем воду перекачивают в модуль 7 фильтрации с плавающей загрузкой. Поступившая в модуль 7 вода не содержит озона. Это приводит к появлению на плавающей загрузке модуля 7 консорциума микроорганизмов, дополнительно очищающего воду. Кроме того, в модуле 7 происходит формирование хлопьев после модуля 6 электрокоагуляции. После модуля 7 очищаемая вода практически не содержит коагулированных органических загрязнений. Во второй колонне озонирования 8 подают в очищаемую воду дополнительно озон в количестве, необходимом для доокисления органических примесей и окончательном удалении болезнетворных микроорганизмов. В баке-накопителе 9 происходит обработка органических примесей остаточным озоном. Затем вода поступает в фильтр 12 тонкой очистки и УФ-реактор 13. На всех стадиях очистки непрерывно или периодически посредством средств 18-22 осуществляют контроль качества воды, выходящей из модулей. В случае неудовлетворительного качества выходящей воды посредством соответствующего средства, выбранного из набора 23-27, трубопровода 28 и одного из управляемых клапанов 29-33 очищаемую воду возвращают в соответствующий модуль на доочистку. Preliminarily evaluate the content of impurities in the treated water and the amount of ozone required for purification. The purified water from the source through the pump 1 is fed sequentially to the hydrocyclone 2, in which the separation of coarse impurities takes place, and to the coarse filter 3, in which the separation of suspended particles larger than 10 μm takes place. The ozone generated using the ozone generator 5 is added to the crudely purified water in column 4 in an amount determined previously. During ozonation in column 4, the destruction of pathogens, microalgae, the oxidation of metal ions of variable valency to higher oxidation states, as well as the partial oxidation of organic pollution occurs. Water treated in this way, containing residual amounts of ozone, enters the module 6 electrocoagulation, in which coagulation of organic contaminants occurs. Then the water is pumped into the module 7 filtering with a floating charge. The water received in module 7 does not contain ozone. This leads to the appearance on a floating load module 7 of a consortium of microorganisms, additionally purifying water. In addition, in module 7, the formation of flakes after module 6 electrocoagulation. After module 7, the treated water contains virtually no coagulated organic contaminants. In the second ozonation column 8, additional ozone is added to the water to be purified in an amount necessary for the oxidation of organic impurities and the final removal of pathogens. In the storage tank 9, the processing of organic impurities by residual ozone. Then the water enters the fine filter 12 and the UV reactor 13. At all stages of the purification, the quality of the water leaving the modules is continuously or periodically controlled by means of 18-22. In case of unsatisfactory quality of the outgoing water by means of an appropriate means selected from a set of 23-27, a pipeline 28 and one of the controlled valves 29-33, the purified water is returned to the corresponding module for further treatment.

Использование изобретения позволяет повысить качество очищаемой воды при одновременном снижении ее себестоимости. Указанный технический результат достигается обеспечением возможности доочистки воды любым из имеющихся модулей без использования дублирующих модулей в установке. The use of the invention allows to improve the quality of the purified water while reducing its cost. The specified technical result is achieved by providing the possibility of post-treatment of water with any of the available modules without using duplicate modules in the installation.

Claims

1. A modular water purification device comprising a water pre-treatment module, an ozonation module, an electrocoagulation module, a floating filter module, a finishing module, and a power module, the pre-treatment module being located between the source of water and the input of the ozonation module containing the first and second ozonation columns located, to which the first and second ozone generators are connected respectively, between the ozonation columns are connected in series We have an electrocoagulation module and a filter with a floating charge, the output of an ozonation module is connected to the input of a finishing module containing a fine filter and a UV reactor connected in series, the power module is electrically connected to ozone generators, an electrocoagulation module and a finishing module, ozonation columns and generators ozone made with the possibility of regulating the supply of ozone to the columns, the filter module with a floating charge is made with the possibility of mixing the purified water along with pl self-loading, and the electrodes of the electro-coagulation unit are made of aluminum or aluminum alloy and are connected with the possibility of changing the polarity of the connection, characterized in that at the output of each module, a means for controlling the quality of the outgoing water and a means for supplying the water leaving the module for additional purification are installed in any of the preceding modules, and the electrocoagulation module is configured to completely coagulate the organic substances contained in the treated water RIMES, and metal hydroxides to be cleaned by passing water through an electrocoagulation unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that said means of controlling water quality is made in the form of a sampler or in the form of sensors that determine the composition of impurities in water.

3. The device according to claim 2, characterized in that ion-selective electrodes and / or inert electrodes used to determine water resistance or potentiometric analysis are used as said sensors.

4. The device according to claim 1, characterized in that said means for supplying water leaving the module for additional purification to any of the preceding modules is a pipeline running parallel to said modules, said pipeline being connected to the input and output of each module controlled valves.

5. The device according to claim 3 or 4, characterized in that in the case of using sensors generating an electrical signal as well as electrically controlled said valves as a means of monitoring the quality of water, the valves and electrodes are connected to a processor containing a program that determines the order of switching on and off these valves depending on the information received from the sensors.

6. The device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least one pump connected to the power module is used to move the water to be purified.

7. The device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it further comprises a storage tank.

8. The device according to claim 7, characterized in that said storage tank is installed after the electrocoagulation module.

9. A device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the preliminary cleaning module comprises a hydrocyclone and / or a coarse filter configured to cut off suspended particles whose size exceeds 10 microns.

10. The device according to any one of paragraphs. 1 to 9, characterized in that the fine filter of the finishing module is configured to cut off suspended particles whose size exceeds 5 microns.