RU2180324C2

RU2180324C2 - Circulating water purifying station

Info

Publication number: RU2180324C2
Application number: RU2000106674A
Authority: RU
Inventors: В.И. Лукьянов; В.Н. Тюкин; Е.А. Мезенева; Е.В. Лукьянов; А.В. Тюкин
Original assignee: Вологодский государственный технический университет
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2002-03-10

Abstract

FIELD: purifying water for swimming pools primarily used for medical purposes. SUBSTANCE: station is provided with ejector, saturator, delivery flotation device, washing pump, washing water storage tank, float-actuated cock, concentrator of residual ozone dissolved in circulating water, pressure sensors, shut-off valves with electromagnetic actuators, shut-off valve position detectors with electromagnetic actuators, nozzle, valve, valve displacement actuating mechanism, regulator, comparison device, setting device, and control device with relevant connections. Operating conditions of station are automatically controlled and corrected when purifying circulating water with input characteristics varying with time. EFFECT: enhanced efficiency of circulating water purification. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к очистке оборотной воды и может быть использовано при устройстве плавательных бассейнов, преимущественно медицинских, для лечения больных. The invention relates to the purification of recycled water and can be used in the construction of swimming pools, mainly medical, for the treatment of patients.

Известна станция, осуществляющая способ очистки оборотной воды спортивного плавательного бассейна, включающая бассейн, волосоуловитель, дозатор реагента, повысительный и промывной насосы, фильтр и теплообменник [Ясный Г.В. Спортивные бассейны. - М.: Стройиздат, 1988, с. 234, рис. 152]. A known station that implements a method for cleaning the circulating water of a sports swimming pool, including a pool, a hair trap, a reagent dispenser, booster and flush pumps, a filter and a heat exchanger [Yasny G.V. Sports pools. - M.: Stroyizdat, 1988, p. 234, fig. 152].

Недостатком известной станции очистки оборотной воды является низкое качество очищенной воды, обусловленное малоэффективным воздействием на загрязнения применяемых реагентов. Кроме того, регенерация фильтрующей загрузки фильтра требует больших затрат воды и воздуха, что снижает экономичность станции. A disadvantage of the known recycling water treatment plant is the low quality of the purified water, due to the ineffective effect on the pollution of the reagents used. In addition, the regeneration of the filter load of the filter requires large expenditures of water and air, which reduces the efficiency of the station.

Известна станция очистки оборотной воды общественного плавательного бассейна, выбранная в качестве прототипа, включающая бассейн, волосоуловитель, повысительный насос, трехслойный фильтр, дозатор реагента, озонатор и теплообменник (Орлов В. А. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1984, с. 54, рис. 31). A well-known recycling water treatment station for a public swimming pool, selected as a prototype, including a pool, a hair trap, a booster pump, a three-layer filter, a reagent dispenser, an ozonizer and a heat exchanger (Orlov V. A. Ozonation of water. - M.: Stroyizdat, 1984, p. 54, fig. 31).

Недостатками известной станции очистки оборотной воды являются низкая эффективность очистки в условиях, когда входные характеристики обрабатываемой оборотной воды изменяются во времени, сложность процесса корректировки и управления технологическими параметрами, а также низкая экономичность процесса очистки. The disadvantages of the known recycling water treatment plant are the low cleaning efficiency under conditions when the input characteristics of the treated recycled water change over time, the complexity of the process of adjusting and controlling process parameters, and the low cost of the cleaning process.

Задача изобретения - стабилизация эффективности очистки оборотной воды и автоматизация процесса корректировки режима работы станции при очистке оборотной воды с изменяющимися во времени входными характеристиками. The objective of the invention is the stabilization of the efficiency of the treatment of circulating water and the automation of the process of adjusting the mode of operation of the station during the purification of circulating water with time-varying input characteristics.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: станция очистки оборотной воды, содержащая бассейн, волосоуловитель, повысительный насос, дозатор реагента, фильтр, озонатор и теплообменник, дополнительно снабжена эжектором, сатуратором, напорным флотатором, промывным насосом, емкостью для хранения промывной воды, краном с поплавковым приводом, концентратомером остаточного растворенного озона в оборотной воде, датчиками давления, запорными клапанами с электромагнитными приводами, датчиками положения запорных клапанов с электромагнитными приводами, соплом, заслонкой, исполнительным механизмом перемещения заслонки, регулирующим прибором, сравнивающим устройством, задающим устройством и устройством управления, причем вход фильтра соединен через волосоуловитель с бассейном и канализацией, выход фильтра соединен с всасывающим патрубком повысительного насоса и с напорным патрубком промывного насоса, всасывающий патрубок которого соединен с емкостью для хранения промывной воды, эжектор соединен с напорным патрубком повысительного насоса, сатуратором и выходом сопла, вход которого соединен с озонатором, концентратомер остаточного растворенного озона в оборотной воде соединен с устройством управления и вычитающим входом сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с задающим устройством, выход сравнивающего устройства соединен с входом регулирующего прибора, выход которого соединен с исполнительным механизмом перемещения заслонки, а датчики давления, запорные клапаны с электромагнитными приводами и датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами соединены с устройством управления. The proposed technical solution consists in the following: a recycling water purification station containing a pool, a hair trap, a booster pump, a reagent dispenser, a filter, an ozonizer and a heat exchanger are additionally equipped with an ejector, a saturator, a pressure flotator, a washing pump, a washing water storage tank, and a float valve actuator, residual dissolved ozone concentration meter in circulating water, pressure sensors, shut-off valves with electromagnetic actuators, shut-off valve position sensors with electric electromagnetic actuators, nozzle, damper, actuator for moving the damper, regulating device, comparing device, master device and control device, the filter input being connected through a hair trap to the pool and sewage system, the filter output is connected to the suction pipe of the booster pump and to the pressure pipe of the washing pump, the suction pipe of which is connected to the washing water storage tank, the ejector is connected to the pressure pipe of the booster pump, the saturator and you the nozzle is connected to the ozonizer, the residual dissolved ozone concentrator in the circulating water is connected to the control device and the subtracting input of the comparator, the summing input of which is connected to the driver, the output of the comparator is connected to the input of the control device, the output of which is connected to the actuator dampers, and pressure sensors, shut-off valves with electromagnetic actuators and position sensors of shut-off valves with electromagnetic actuators with connected to the control unit.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими стабилизировать эффективность очистки оборотной воды и автоматизировать процесс корректировки режима работы станции при очистке оборотной воды с изменяющимися во времени входными характеристиками. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that it contains new nodes with its connections, allowing to stabilize the efficiency of the treatment of circulating water and to automate the process of adjusting the operating mode of the station when cleaning circulating water with time-varying input characteristics.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

На чертеже представлена схема станции очистки оборотной воды. Заявляемый способ реализован с помощью станции очистки оборотной воды, содержащей бассейн 1, волосоуловитель 2, фильтр 3, повысительный насос 4, эжектор 5, сатуратор 6, напорный флотатор 7, дозатор флокулянта 8, дозатор угольной пульпы 9, теплообменник 10, озонатор 11, сопло 12, заслонку 13, исполнительный механизм перемещения заслонки 14, регулирующий прибор 15, сравнивающее устройство 16, задающее устройство 17, устройство управления 18, концентратомер остаточного растворенного озона в оборотной воде 19, запорные клапаны с электромагнитными приводами 20-28, датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 29-37, датчики давления 38-41, лоток для отвода пены 42, промывной насос 43, емкость для хранения промывной воды 44, кран с поплавковым приводом 45, трубопроводы 46-55. The drawing shows a diagram of a recycling water treatment plant. The inventive method is implemented using a recycling water purification station comprising a pool 1, a trap 2, a filter 3, a boost pump 4, an ejector 5, a saturator 6, a pressure flotator 7, a flocculant dispenser 8, a coal pulp dispenser 9, a heat exchanger 10, an ozonizer 11, a nozzle 12, a shutter 13, an actuating mechanism for moving the shutter 14, a regulating device 15, a comparing device 16, a setting device 17, a control device 18, a concentrator of residual dissolved ozone in recycled water 19, shut-off valves with electromagnetic actuators 20 -28, shut-off valve position sensors with electromagnetic actuators 29-37, pressure sensors 38-41, foam drain tray 42, wash pump 43, wash water storage tank 44, float-operated valve 45, pipelines 46-55.

Станция очистки оборотной воды работает следующим образом. The treatment plant for recycled water is as follows.

Вода, вытекающая из верхних бортовых отводов бассейна 1, проходит через волосоуловитель 2, а затем по трубопроводу 46 через открытый запорный клапан с электромагнитным приводом 20 поступает на вход фильтра 3, например, с плавающей фильтрующей загрузкой. Пройдя через фильтр 3, вода освобождается от сравнительно крупных загрязнений и через открытый запорный клапан с электромагнитным приводом 21 по трубопроводу 47 поступает на вход повысительного насоса 4. Электродвигатель повысительного насоса 4 запускается в работу. Как только повысительный насос 4 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 39 на устройство управления 18 поступает сигнал на открывание запорных клапанов с электромагнитными приводами 22 и 23. При разрешающих сигналах от датчиков положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 31 и 32 запорные клапаны с электромагнитными приводами 22 и 23 открываются и вода повысительным насосом 4 по трубопроводу 48 подается в эжектор 5. От озонатора 11 через сопло 12 в эжектор 5 поступает озонированный воздух и тщательно перемешивается с водой, после чего образовавшаяся смесь поступает в сатуратор 6 и сжимается. При этом происходит растворение озонированного воздуха в воде и активное воздействие озона на бактериальные загрязнения воды. При достижении в сатураторе 6 расчетного давления от датчика давления 40 на устройство управления 18 поступает сигнал на открывание запорных клапанов с электромагнитными приводами 24-26. При разрешающих сигналах от датчиков положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 33-35 запорные клапаны с электромагнитными приводами 24-26 открываются, по трубопроводу 40 сверху в напорный флотатор 7 подается смесь из воды и озонированного воздуха, а по трубопроводам 50 и 51 от дозаторов флокулянта 8 и угольной пульпы 9 поступают соответственно флокулянт и угольная пульпа. Water flowing from the upper side outlets of the pool 1 passes through a hair trap 2, and then through a pipe 46 through an open shut-off valve with an electromagnetic actuator 20 enters the input of the filter 3, for example, with a floating filter load. After passing through the filter 3, the water is freed from relatively large contaminants and through the open shut-off valve with an electromagnetic actuator 21 through the pipe 47 enters the inlet of the boost pump 4. The electric motor of the boost pump 4 starts up. As soon as the booster pump 4 enters normal operation, a pressure signal is sent to the control device 18 to open the shut-off valves with electromagnetic actuators 22 and 23. With enable signals from the position sensors of the shut-off valves with electromagnetic actuators 31 and 32, the shut-off valves with electromagnetic the actuators 22 and 23 are opened and the water is boosted by a pump 4 through a pipe 48 to the ejector 5. From the ozonator 11 through the nozzle 12, ozonized air enters the ejector 5 and mixes thoroughly with water oh, after which the resulting mixture enters the saturator 6 and is compressed. In this case, the ozonized air dissolves in the water and the active effect of ozone on bacterial pollution of the water. When the saturator 6 reaches the calculated pressure from the pressure sensor 40, the control device 18 receives a signal to open the shut-off valves with electromagnetic actuators 24-26. With enable signals from the position sensors of the shut-off valves with electromagnetic actuators 33-35, the shut-off valves with electromagnetic actuators 24-26 open, through a pipe 40 a mixture of water and ozonized air is supplied to the pressure flotator 7 from above, and flocculant batchers 8 through pipelines 50 and 51 and coal pulp 9 receive respectively a flocculant and coal pulp.

В напорном флотаторе 7 активно протекает химический процесс обработки воды, в результате которого растворенные органические загрязнения воды адсорбируются активированным углем и образуются хлопья коагулированной взвеси, скорость восходящего потока воды благодаря расширяющемуся кверху дну напорного флотатора 7 плавно снижается, а освободившийся воздух в виде мельчайших пузырьков флотирует коагулированную взвесь. Образовавшаяся пена на свободной поверхности воды в напорном флотаторе 7 по лотку 42 отводится в канализацию. Очищенная вода из напорного флотатора 7 по трубопроводу 52 подается в нижнюю часть бассейна 1, а по трубопроводу 53 через открытый кран с поплавковым приводом 45 она поступает в емкость для хранения промывной воды 44. In the pressure flotator 7, a chemical process of water treatment is actively proceeding, as a result of which dissolved organic contaminants of the water are adsorbed by activated carbon and flakes of coagulated suspension are formed, the speed of the ascending water flow gradually decreases due to the expanding bottom of the pressure flotator 7, and the released air in the form of tiny bubbles floats the coagulated suspension. The resulting foam on the free surface of the water in the pressure flotator 7 through the tray 42 is discharged into the sewer. Purified water from the pressure flotator 7 is fed through a pipe 52 to the lower part of the pool 1, and through a pipe 53 through an open valve with a float actuator 45 it enters the tank for storing washing water 44.

Перед поступлением в бассейн 1 воду подогревают до расчетной температуры, пропуская ее через теплообменник 10. Одновременно с этим при установившемся режиме обработки с задающего устройства 17 на суммирующий вход сравнивающего устройства 16 поступает сигнал, соответствующий заданному (пороговому) значению концентрации остаточного растворенного озона в оборотной воде К_З, а на его вычитающий вход подается сигнал от концентратомера остаточного растворенного озона в оборотной воде 19, соответствующий действительному значению концентрации остаточного растворенного озона в оборотной воде К_В. В сравнивающем устройстве 16 происходит арифметическое вычитание (К_З-К_В), и на выходе его образуется сигнал рассогласования, пропорциональный отклонению действительного значения концентрации остаточного растворенного озона в оборотной воде от ее заданного значения (К_З-К_В). Этот сигнал рассогласования поступает на вход регулирующего прибора 15, например, типа РПИБ, выход которого соединен с управляющим входом исполнительного механизма перемещения заслонки 14. Исполнительный механизм перемещения заслонки 14 воздействует на заслонку 13 так, что положение ее изменяется, а вместе с этим изменяется и подача озонированного воздуха. Перемещение заслонки 13 продолжается до тех пор, пока действительное значение концентрации остаточного растворенного озона в оборотной воде К_В не сравняется с заданным (пороговым) значением К_З. Таким образом достигается стабилизация эффективности очистки оборотной воды. Если бактериальная загрязненность оборотной воды в бассейне 1 увеличится настолько, что концентрация остаточного растворенного озона в оборотной воде К_В снизится до критического значения, то устройство управления 18, на вход которого поступает сигнал от концентратомера остаточного растворенного озона в оборотной воде 19, сработает и через заданное время выключит станцию очистки оборотной воды. Запорные клапаны с электромагнитными приводами 20-26 при этом закрываются.Before entering the pool 1, the water is heated to the calculated temperature, passing it through the heat exchanger 10. At the same time, when the processing mode is established, a signal corresponding to the specified (threshold) value of the concentration of residual dissolved ozone in the circulating water is supplied from the master device 17 to the summing input of the comparative device 16 To _Z , and on its subtracting input, a signal is supplied from a concentrator of residual dissolved ozone in recycled water 19, corresponding to the actual concentration value residual ozone dissolved in the recirculating water _in K. An arithmetic subtraction (К _З -К _В ) takes place in the comparison device 16, and a mismatch signal is generated at its output, which is proportional to the deviation of the actual value of the concentration of residual dissolved ozone in the circulating water from its predetermined value (К _З -К _В ). This mismatch signal is fed to the input of the control device 15, for example, an RPIB type, the output of which is connected to the control input of the actuator for moving the shutter 14. The actuator for moving the shutter 14 acts on the shutter 13 so that its position changes, and with it the feed ozonized air. The movement of the shutter 13 continues until the actual value of the concentration of residual dissolved ozone in the circulating water K _B is equal to the specified (threshold) value K _C. Thus, stabilization of the efficiency of the circulating water treatment is achieved. If the bacterial contamination of the circulating water in pool 1 increases so much that the concentration of residual dissolved ozone in the circulating water K _B decreases to a critical value, then the control device 18, to the input of which the signal from the concentrator of the residual dissolved ozone in circulating water 19 will come in, will also work through the preset time will turn off the recycling water treatment plant. Shut-off valves with electromagnetic actuators 20-26 are thus closed.

При работе фильтр 3 засоряется, его гидравлическое сопротивление увеличивается. Как только гидравлическое сопротивление увеличится до предельной величины, от датчика давления 38 на устройство управления 18 поступает сигнал и фильтр 3 переводится в режим регенерации фильтрующей загрузки. По команде от устройства управления 18 запорные клапаны с электромагнитными приводами 20-26 закрываются, отключается электродвигатель повысительного насоса 4 и при разрешающих сигналах от датчиков положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 29-35 запускается в работу электродвигатель промывного насоса 43. Когда промывной насос 43 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 41 на устройство управления 18 поступит сигнал на открывание запорных клапанов с электромагнитными приводами 27 и 28. Запорные клапаны с электромагнитными приводами 27 и 28 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 36 и 37 промывной насос 43 забирает воду из емкости для хранения промывной воды 44 и по трубопроводу 54 подает ее на фильтр 3, производя тем самым регенерацию фильтрующей загрузки фильтра 3. Загрязненная промывная вода из фильтра 3 по трубопроводу 55 отводится в канализацию. Через расчетное время, задаваемое на пульте устройства управления 18, фильтр 3 переводится в режим фильтрования оборотной воды. По команде от устройства управления 18 выключается электродвигатель промывного насоса 43, закрываются запорные клапаны с электромагнитными приводами 27 и 28, открываются запорные клапаны с электромагнитными приводами 20 и 21 и при разрешающих сигналах от датчиков положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 36, 37, 29 и 30 включается в работу электродвигатель повысительного насоса 4. Дальнейший процесс очистки оборотной воды продолжается аналогично вышеописанному. During operation, the filter 3 is clogged, its hydraulic resistance increases. As soon as the hydraulic resistance increases to the maximum value, a signal is supplied from the pressure sensor 38 to the control device 18 and the filter 3 is transferred to the regeneration mode of the filter load. Upon a command from the control device 18, the shut-off valves with electromagnetic drives 20-26 are closed, the booster pump motor 4 is turned off, and with enable signals from the position sensors of the shut-off valves with electromagnetic drives 29-35, the wash pump motor 43 is started. When the wash pump 43 enters normal operation, from the pressure sensor 41 to the control device 18 will receive a signal to open the shut-off valves with electromagnetic actuators 27 and 28. Shut-off valves with electromagnet by means of the actual actuators 27 and 28, they open and, with enable signals from the position sensors of the shut-off valves with electromagnetic actuators 36 and 37, the washing pump 43 draws water from the washing water storage tank 44 and feeds it through the pipe 54 to the filter 3, thereby regenerating the filter load of the filter 3. Contaminated rinsing water from the filter 3 through the pipe 55 is discharged into the sewer. After the estimated time specified on the remote control 18, the filter 3 is transferred to the filtering mode of circulating water. At the command of the control device 18, the electric motor of the washing pump 43 is turned off, the shut-off valves with electromagnetic actuators 27 and 28 are closed, the shut-off valves with electromagnetic actuators 20 and 21 are opened, and with enabling signals from the position sensors of the shut-off valves with electromagnetic actuators 36, 37, 29 and 30 the electric motor of the booster pump 4 is switched on. The further process of purification of the circulating water continues as described above.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Очищаемая оборотная вода из плавательного бассейна 1 объемом 33,5 м³ поступает на фильтр 3 с плавающей фильтрующей загрузкой, фильтруется, а затем повысительным насосом 4 марки ХО 8/90 подается в эжектор 5. Подача насоса Q= 10,8 м³/ч, напор насоса Н=85 м. От озонатора 11 во всасывающий патрубок эжектора 5 поступает озонированный воздух с концентрацией озона К=16 г/м³. Коэффициент инжекции эжектора 5 u₀=0,3, а абсолютное давление в сатураторе 6 составляет 0,45 МПа.The purified circulating water from the swimming pool 1 with a volume of 33.5 m ³ enters the filter 3 with a floating filter load, is filtered, and then fed with a booster pump 4 of the ХО 8/90 grade to the ejector 5. Pump supply Q = 10.8 m ³ / h , pump head N = 85 m. From the ozonizer 11, ozonated air with an ozone concentration of K = 16 g / m ³ enters the suction pipe of the ejector 5. The injection coefficient of the ejector 5 is u ₀ = 0.3, and the absolute pressure in the saturator 6 is 0.45 MPa.

Концентрация озона К_В в оборотной воде определяется по формуле
K_B=K•Q_H/Q,
где Q_H - подача озонированного воздуха эжектором 5, м³/ч;
Q - подача воды повысительным насосом 4, м³/ч. _The ozone concentration of K in the recirculating water is determined by the formula
K _B = K • Q _H / Q,
where Q _H is the supply of ozonized air by the ejector 5, m ³ / h;
Q - water supply by booster pump 4, m ³ / h.

Результаты расчетов представлены в таблице. The calculation results are presented in the table.

Из таблицы видно, что путем плавного изменения положения заслонки 13 можно также плавно регулировать подачу озонированного воздуха Q_H эжектором 5, а следовательно, и концентрацию озона К_B в оборотной воде, добиваясь постоянства остаточной концентрации растворенного озона в оборотной воде при изменяющихся во времени ее входных характеристиках.The table shows that by smoothly changing the position of the shutter 13, it is also possible to smoothly control the supply of ozonized air Q _{H with the} ejector 5, and therefore the concentration of ozone K _B in the circulating water, achieving a constant residual concentration of dissolved ozone in the circulating water with its input varying with time characteristics.

Из вышеизложенного следует, что предлагаемое техническое решение позволяет получить экономический эффект за счет рационального расходования озона и других реагентов и высокого качества обработанной воды, что очень важно для медицинских плавательных бассейнов при лечении больных. From the above it follows that the proposed technical solution allows to obtain an economic effect due to the rational use of ozone and other reagents and high quality treated water, which is very important for medical swimming pools in the treatment of patients.

Claims

A recycling water treatment station comprising a pool, a hair trap, a booster pump, a reagent dispenser, a filter, an ozonizer and a heat exchanger, characterized in that it is additionally equipped with an ejector, a saturator, a pressure flotator, a washing pump, a storage tank for washing water, a float operated crane, a residual dissolved ozone concentration meter in circulating water, pressure sensors, shut-off valves with electromagnetic actuators, shut-off valve position sensors with electromagnetic actuators, a nozzle, a shutter, an actuating mechanism for moving the shutter, a regulating device, a comparator, a setting device and a control device, the filter inlet being connected through a scavenger to the pool and the sewer, the filter outlet is connected to the suction port of the booster pump and to the discharge port of the washing pump, the suction port of which is connected to a washing water storage tank, the ejector is connected to the pressure pipe of the booster pump, a saturator and the nozzle exit, the input of which is connected n with an ozonizer, the residual dissolved ozone concentrate meter in circulating water is connected to the control device and the subtracting input of the comparator, the summing input of which is connected to the driver, the output of the comparator is connected to the input of the control device, the output of which is connected to the actuator for moving the damper, and pressure sensors , shut-off valves with electromagnetic actuators and position sensors of shut-off valves with electromagnetic actuators are connected to the control device .