RU2625247C1 - Method for reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water in closed circuit in gravity-free environment - Google Patents

Method for reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water in closed circuit in gravity-free environment Download PDF

Info

Publication number
RU2625247C1
RU2625247C1 RU2015137625A RU2015137625A RU2625247C1 RU 2625247 C1 RU2625247 C1 RU 2625247C1 RU 2015137625 A RU2015137625 A RU 2015137625A RU 2015137625 A RU2015137625 A RU 2015137625A RU 2625247 C1 RU2625247 C1 RU 2625247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
reverse osmosis
tank
volume
purified water
Prior art date
Application number
RU2015137625A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Сергеевич Бобе
Алексей Анатольевич Кочетков
Николай Васильевич Рыхлов
Николай Александрович Сальников
Александр Евгеньевич Коробков
Александр Сергеевич Цыганков
Хасяна Шафиулловна Халилуллина
Сергей Николаевич Рукавицин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения" (АО "НИИхиммаш")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения" (АО "НИИхиммаш") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения" (АО "НИИхиммаш")
Priority to RU2015137625A priority Critical patent/RU2625247C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2625247C1 publication Critical patent/RU2625247C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: method of reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water from a detergent and impurities in gravity-free environment is based on the use of membrane technology, in which the source water is supplied to the receiving source water tank, from where it is pumped to the reverse osmosis filter element, wherein it is possible to return the concentrate to the circulation circuit, contaminated water circulating in a circuit with constant volume tank is simultaneously filtered through the reverse osmosis membrane, and circulation circuit of purified water source is made up with gradual increase of concentration up to the maximum allowable degree of purification and providing clean water recovery ratio, determined by the ratio of these concentrations.
EFFECT: increased degree of water extraction during continuous process of regeneration in gravity-free environment, ensuring a long service life.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области систем жизнеобеспечения экипажей космических летательных аппаратов (космических кораблей, орбитальных станций), а также индивидуальных домовладений, а именно к системам регенерационного водообеспечения.The invention 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.

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 vol 2, 21-24 oct. 1991 - P. 649-651 .; Bobe L.S., Sinyak Yu.E., Berlin AA, Soloukhin V.A. et al. Ecological and technical system [Text] / L.S. Bobe // M.: Publisher MAI, 1992, 72 p.).

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.

Наиболее близким аналогом является патент RU2536993 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 прототипа и предыдущего аналога 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 closest analogue is patent RU2536993 for a device for producing ultrapure water according to the reverse osmosis principle, 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 circuit is integrated in the secondary circuit capable of expanding a buffer vessel adapted to perform backwashing of the membrane with a permeate, the device for recording organic and / or inorganic deposits ability to run at the appropriate backwash pollution degree. The essence of the prototype and the previous analogue 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 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.

Задачей изобретения является разработка способа и системы регенерации санитарно-гигиенической воды, позволяющего 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 invention is to develop a method and system for the regeneration of sanitary water, which allows for the reception of contaminated water under 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 заявлен способ обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды от моющего средства и загрязнений в условиях невесомости, основанный на использовании мембранной технологии, при которой исходную воду подают в емкость приема исходной воды, откуда подают насосом в обратноосмотический фильтрующий элемент, причем реализуют возможность возврата концентрата в циркуляционный контур, отличающийся тем, что одновременно производят фильтрование через обратноосмотическую мембрану загрязненной воды, циркулирующей в контуре с емкостью постоянного объема с подпиткой контура циркуляции исходной очищаемой водой с постепенным наращиванием концентрации до предельно допустимой по степени очистки и обеспечением коэффициента извлечения чистой воды, определяемого отношением этих концентраций.The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed method of reverse osmosis cleaning of sanitary water from detergent and contaminants in zero gravity conditions, based on the use of membrane technology, in which the source water is supplied to the source water receiving tank, from where it is pumped to the reverse osmosis filter element moreover, they realize the possibility of returning the concentrate to the circulation circuit, characterized in that they are simultaneously filtered through reverse osmosis m a membrane of contaminated water circulating in a circuit with a constant-volume tank fed with the circulation circuit of the source purified water with a gradual increase in concentration to the maximum permissible degree of purification and providing a clean water recovery coefficient determined by the ratio of these concentrations.

Предпочтительно вводят в циркуляционный контур очистки оборотной воды емкость постоянного объема, которую соединяют с приемной емкостью переменного объема, имеющей в своем составе пакет из полимерного материала, таким образом, что по мере отбора воды через обратноосмотическую мембрану осуществляется подпитка емкости постоянного объема циркуляционного контура исходной водой, а перед приемной емкостью устанавливают блок сепарации газожидкостной смеси с центробежным сепаратором, при этом на линии нагнетания насоса высокого давления устанавливают вихревой сепаратор, кроме того, перед емкостью очищенной воды переменного объема устанавливают ионатор серебра, обеспечивающий консервирование очищенной воды перед ее попаданием в емкость, а кроме того, используют насос выдачи очищенной воды, после которого устанавливают ультрафиолетовый обеззараживатель, обеспечивающий финишное обеззараживание воды перед выдачей ее потребителю.It is preferable to introduce a constant volume tank into the circulating water treatment loop, which is connected to a variable volume receiving tank incorporating a bag of polymer material, so that as water is taken through the reverse osmosis membrane, the constant volume tank of the circulation loop is fed with raw water, and in front of the receiving tank, a gas-liquid mixture separation unit with a centrifugal separator is installed, while on the discharge line of the high pressure pump a vortex separator is installed, in addition, a silver ionizer is installed in front of the tank of purified water of variable volume, which ensures preservation of the purified water before it enters the tank, and in addition, a purified water pump is used, after which an ultraviolet disinfectant is installed, which ensures the final disinfection of water before it is dispensed to the consumer.

Предпочтительно выбирают соотношение количества очищенной воды до смены (опорожнения) концентрационной емкости к объему циркуляционного контура, равное 1/50 (степень концентрирования загрязнений равна 50). Это позволяет обеспечить ресурс работы системы при коэффициенте извлечения воды не менее 98% при минимальной селективности мембраны по моющему средству, равной 99,6%.Preferably, the ratio of the amount of purified water before the change (emptying) of the concentration capacity to the volume of the circulation circuit is selected equal to 1/50 (the degree of concentration of contaminants is 50). This allows you to ensure the life of the system with a coefficient of water extraction of at least 98% with a minimum membrane selectivity for detergent equal to 99.6%.

Для реализации способа, предпочтительно используют устройство обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды, образующейся при санитарно-гигиенических процедурах и стирке, 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 дополнительно содержит концентрационную емкость постоянного объема, имеющую канал подпитки исходной очищаемой водой, функцией которой является концентрирование загрязнений пропорционально объему очищенной воды, при этом емкость постоянного объема соединена с приемной емкостью переменного объема, имеющей в своем составе пакет из полимерного материала, таким образом, что по мере отбора воды через обратноосмотическую мембрану осуществляется подсос исходной воды в емкость постоянного объема, а перед приемной емкостью установлен блок сепарации газожидкостной смеси с центробежным сепаратором, при этом на линии нагнетания насоса высокого давления размещен вихревой сепаратор, а перед емкостью очищенной воды переменного объема установлен ионатор серебра, причем на выходе из насоса, расположенного перед каналом выдачи очищенной воды, установлен ультрафиолетовый обеззараживатель.To implement the method, it is preferable to use a device for reverse osmosis treatment of sanitary water generated during sanitary-hygienic procedures and washing, which includes a receiving tank of variable volume, a coarse pre-filter, reverse osmosis module, a receiving tank of purified water, pumps connected at flexible piping, equipped with shut-off and control valves, moreover, the device is arranged to circulate contaminated water, excellent characterized in that it further comprises a constant-volume concentration tank having a feed channel for the source to be purified water, the function of which is to concentrate the contaminants in proportion to the volume of purified water, while the constant-volume tank is connected to a receiving tank of variable volume having a package of polymer material in its composition, such so that as water is taken through the reverse osmosis membrane, the source water is sucked into a container of constant volume, and in front of the receiving tank a gas-liquid mixture separation unit with a centrifugal separator was installed, while a vortex separator was placed on the discharge line of the high pressure pump, and a silver ionizer was installed in front of the treated water tank of variable volume, and an ultraviolet disinfectant was installed at the outlet of the pump located in front of the purified water delivery channel.

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.Preferably, to ensure a resource of purified water 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 перед приемной емкостью установлен блок сепарации газожидкостной смеси с центробежным сепаратором.Preferably, a gas-liquid mixture separation unit with a centrifugal separator is installed in front of the receiving container.

Предпочтительно на линии нагнетания насоса высокого давления установлен вихревой сепаратор.Preferably, a vortex separator is installed on the discharge line of the high pressure pump.

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 блок 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 изобретения 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 предлагаемого изобретения 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.Preferably, a bypass line with solenoid valves is integrated in the reverse osmosis treatment unit. This allows the return of contaminated due to diffusion of contaminants through the permeate membrane into the circulation circuit. The fundamental difference of the invention is the introduction of a constant volume tank into the circulating circuit for treating 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 of the invention is the connection of the receiving tank of variable volume, which includes a bag of polymer material, with a capacity 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 circulation circuit cleaning up.

Третьим отличием предлагаемого изобретения 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.The third difference of the invention 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 предлагаемого изобретения 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.A fourth feature of the present invention is the introduction of a reverse osmosis system for treating a container of purified water of variable volume, incorporating a bag of polymer material in front of which a silver ionizer is installed, which preserves the 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 показан пример блок-схемы устройства обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды, реализующего способ, 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; 6.1, 6.2, 6.3 - насосы; 7 - ультрафиолетовый обеззараживатель, 8 - вихревой сепаратор, 9 - обратноосмотический фильтр; 10 - манометр; 11 - регулировочный вентиль; 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 - запорные вентили (клапаны); 13 - ионатор серебра; 14 - емкость очищенной воды; 15 - фильтр тонкой предварительной очистки.In FIG. 1 shows an example of a block diagram of a device for reverse osmosis treatment of sanitary water that implements the method, 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; 6.1, 6.2, 6.3 - pumps; 7 - ultraviolet disinfectant, 8 - vortex separator, 9 - reverse osmosis filter; 10 - pressure gauge; 11 - control valve; 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 - shut-off valves (valves); 13 - silver ionizer; 14 - capacity of purified water; 15 - fine pre-filter.

На Фиг. 2 показана принципиальная блок-схема реализации способа 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. 2 shows a schematic flow chart of the implementation of the reverse osmosis method for sanitation water, where 16 - ORP - water treatment compartment, 17 - ultrasonic treatment - contaminated water unit, 18 - UMA - membrane treatment unit, 19 - UOV - water disinfection unit.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

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 cleaning 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, as well as by introducing separators into the water treatment system when receiving contaminated water and in the circulation circuit to ensure Process filtration and reverse osmosis under conditions of weightlessness.

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. 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 system can operate in a combined mode, when water is simultaneously received and dispensed and contaminated water is cleaned. The mode of issuance of purified sanitary water and the intake of contaminated water. Since there is no gravitational deposition mechanism 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 с помощью насоса 6.3 из емкости 14, проходит ультрафиолетовый обеззараживатель воды 7 и выдается на потребление. После использования вода увлекается потоком воздуха в блок сепарации ГЖС поз. 2, отделяется от воздуха и транспортируется в емкость загрязненной воды переменного объема 3.Upon request, from the compartment of water procedures 1, clean water is supplied via pump 6.3 from tank 14, an ultraviolet water disinfectant 7 passes and is given for consumption. After use, the water is carried away by the air flow in the separation unit of the GWS pos. 2, is separated from the air and transported to a container of contaminated water of variable volume 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. Tanks of variable volume 3 and 14 are a metal body, in which there is a polymer tank capable of compression and expansion (the cavity between the polymer tank and the body communicates with the atmosphere) and providing water reception and delivery in zero gravity conditions.

Режим очистки (регенерации) загрязненной водыThe mode of purification (regeneration) of contaminated water

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 water 14. Automatic stopping the regeneration mode when emptying the tank of variable volume 3 or when filling the tank of purified water 14.

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. При опорожнении емкости 4 используют вентиль 12.1, через который ее и опорожняют. 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. When emptying the tank 4, use the valve 12.1, through which it is emptied. 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, при очистке которого перекрывают вентиль 12.2. 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 разделяется 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.In this case, after the coarse filter 5, an additional fine filter 15 can be additionally installed, during the cleaning of which the valve 12.2 is closed. The necessary pressure in the reverse osmosis filter 9 is set using the valve 11 and the pressure gauge 10. When the flow of contaminated water through the reverse osmosis filter 9 is circulated, the initial flow is divided into a concentrate stream and a purified water stream (filtrate, permeate). The purified water enters the silver ionizer 13, where it is canned and transported to a container of purified water of variable volume 14. The canned water can be stored for a long time without losing its quality.

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 vortex separator 8 into the high-pressure pump discharge line.

При осуществлении очистки в концентрационной емкости постоянного объема 4 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 cleaning is carried out in a concentration tank of constant volume 4, the concentration of pollutants is gradually increased to a concentration that is maximum permissible for the degree of purification and provides a given life of the system, after which the tank 3 is replaced with a new one or its emptying followed by refueling with clean water.

Предусмотрена промывка циркуляционного контура системы путем вытеснения концентрата загрязненной воды чистой водой.It is intended to flush the circulation circuit of the system by displacing the contaminated water concentrate with clean water.

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.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 запорные вентили (клапаны) 12.3, 12.4. В режиме ожидания вентили 12.3, 12.4 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. 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%.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 purified water tank 14, a bypass is provided in the claimed water purification system for flushing the purified water channel before starting regeneration. To carry out flushing, shut-off valves (valves) 12.3, 12.4 are provided in the installation. In standby mode, valves 12.3, 12.4 are closed. When the regeneration mode is activated, one valve 12.3 opens and the flushing of the purified water channel with fresh filtrate begins and returns to the circulation circuit. After 15 minutes of flushing, valve 12.3 closes automatically and valve 12.4 opens. Water regeneration begins. When the volume of containers 3, 4 and 14 is 20 liters, the volume of pipelines and filters of the circuit is 4 liters, the flow rate of contaminated water in the circulation circuit is 6 l / min and the concentration of pollutants from C start = 5 g / l to C con = 250 g / l a reverse osmosis system for cleaning sanitary water with a pressure drop across the federal district equal to 1 MPa ensures the purification of at least 1200 liters of contaminated water without replacing (emptying) the concentration capacity of a constant volume of pos. 4. At the same time, the system carries out at least 50 cleaning cycles. The water recovery factor is at least 98%.

Коэффициент извлечения воды рассчитывается по формуле:The coefficient of water extraction is calculated by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где: GО.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.

Figure 00000002
.
Figure 00000002
.

Ресурс работы до смены (опорожнения) емкости 4:Work resource before change (emptying) of tank 4:

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

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:

Figure 00000004
.
Figure 00000004
.

Минимальная селективность мембраны:Minimum membrane selectivity:

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

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 (3)

1. Способ обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды от моющего средства и загрязнений в условиях невесомости, основанный на использовании мембранной технологии, при которой исходную воду подают в емкость приема исходной воды, откуда подают насосом в обратноосмотический фильтрующий элемент, причем реализуют возможность возврата концентрата в циркуляционный контур, отличающийся тем, что одновременно производят фильтрование через обратноосмотическую мембрану загрязненной воды, циркулирующей в контуре с емкостью постоянного объема, и подпитку контура циркуляции исходной очищаемой водой с постепенным наращиванием концентрации до предельно допустимой по степени очистки и обеспечением коэффициента извлечения чистой воды, определяемого отношением этих концентраций.1. A method for reverse osmosis cleaning of sanitary-hygienic water from detergent and contaminants in zero gravity conditions, based on the use of membrane technology, in which the source water is supplied to the source water receiving tank, from where it is pumped into the reverse osmosis filter element, and the concentrate can be returned to the circulation circuit, characterized in that at the same time they filter through the reverse osmosis membrane of contaminated water circulating in the circuit with a standing tank volume of water, and replenishment of the circulation circuit with the source of purified water with a gradual increase in concentration to the maximum permissible degree of purification and ensuring the coefficient of extraction of pure water, determined by the ratio of these concentrations. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вводят в циркуляционный контур очистки оборотной воды емкость постоянного объема, которую соединяют с приемной емкостью переменного объема, имеющей в своем составе пакет из полимерного материала, таким образом, что по мере отбора воды через обратноосмотическую мембрану осуществляется подпитка емкости постоянного объема циркуляционного контура исходной водой, а перед приемной емкостью устанавливают блок сепарации газожидкостной смеси с центробежным сепаратором, при этом на линии нагнетания насоса высокого давления устанавливают вихревой сепаратор, кроме того, перед емкостью очищенной воды переменного объема устанавливают ионатор серебра, обеспечивающий консервирование очищенной воды перед ее попаданием в емкость, а кроме того, используют насос выдачи очищенной воды, после которого устанавливают ультрафиолетовый обеззараживатель, обеспечивающий финишное обеззараживание воды перед выдачей ее потребителю.2. The method according to p. 1, characterized in that a constant-volume tank is introduced into the circulating circuit for circulating water purification, which is connected to a receiving tank of variable volume, which includes a package of polymer material, so that as water is taken through reverse osmosis the membrane is fed with a constant volume tank of the circulation circuit with source water, and a gas-liquid mixture separation unit with a centrifugal separator is installed in front of the receiving tank, while the pump is on the discharge line a high-pressure vortex separator is installed, in addition, a silver ionizer is installed in front of the tank of purified water of variable volume, which ensures the preservation of purified water before it enters the tank, and in addition, a purified water pump is used, after which an ultraviolet disinfectant is installed, which provides final disinfection of water before issuing it to the consumer. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выбирают соотношение количества очищенной воды до смены (опорожнения) концентрационной емкости к объему циркуляционного контура, равное 1/50 (степень концентрирования загрязнений равна 50).3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the ratio of the amount of purified water before changing (emptying) the concentration capacity to the volume of the circulation circuit is selected equal to 1/50 (the degree of concentration of pollution is 50).
RU2015137625A 2015-09-04 2015-09-04 Method for reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water in closed circuit in gravity-free environment RU2625247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137625A RU2625247C1 (en) 2015-09-04 2015-09-04 Method for reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water in closed circuit in gravity-free environment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137625A RU2625247C1 (en) 2015-09-04 2015-09-04 Method for reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water in closed circuit in gravity-free environment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2625247C1 true RU2625247C1 (en) 2017-07-12

Family

ID=59495190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015137625A RU2625247C1 (en) 2015-09-04 2015-09-04 Method for reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water in closed circuit in gravity-free environment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2625247C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0205045A1 (en) * 1985-06-10 1986-12-17 INTERATOM Gesellschaft mit beschränkter Haftung Water desalination apparatus
RU2048453C1 (en) * 1991-12-16 1995-11-20 Научно-производственное объединение "Полимерсинтез" Method for treatment of sewage water to remove heavy metal ions
RU2177453C1 (en) * 2000-08-16 2001-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Промышленно-коммерческое предприятие "ФИЛДИС" Method of desalination of natural water at stage-by-stage settling of admixtures for their utilization and device for realization of this method
AU2007202471B2 (en) * 2006-06-03 2012-11-01 Manfred Volker Device for disinfecting a reverse osmosis system
RU2536993C2 (en) * 2011-09-24 2014-12-27 Манфред ФЁЛЬКЕР Device for production of superpure water

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0205045A1 (en) * 1985-06-10 1986-12-17 INTERATOM Gesellschaft mit beschränkter Haftung Water desalination apparatus
RU2048453C1 (en) * 1991-12-16 1995-11-20 Научно-производственное объединение "Полимерсинтез" Method for treatment of sewage water to remove heavy metal ions
RU2177453C1 (en) * 2000-08-16 2001-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Промышленно-коммерческое предприятие "ФИЛДИС" Method of desalination of natural water at stage-by-stage settling of admixtures for their utilization and device for realization of this method
AU2007202471B2 (en) * 2006-06-03 2012-11-01 Manfred Volker Device for disinfecting a reverse osmosis system
RU2536993C2 (en) * 2011-09-24 2014-12-27 Манфред ФЁЛЬКЕР Device for production of superpure water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5728305A (en) Waste water purification system
US20040168978A1 (en) Method and apparatus for recirculating tangential separation system
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
CA3015264A1 (en) Residential grey water recycling system
JP2010221206A (en) Carried type water-purifying kit
RU2652705C1 (en) Water purification and disinfection unit
JP2022525031A (en) Systems and methods for removing difficult-to-remove organic compounds from water
RU174887U1 (en) DEVICE FOR REVERSE OSMOTIC CLEANING OF SANITARY-HYGIENIC WATER IN A CLOSED CIRCUIT UNDER ZERO
RU2625247C1 (en) Method for reverse osmosis treatment of sanitary and hygienic water in closed circuit in gravity-free environment
RU100070U1 (en) INSTALLATION FOR CLEANING AND DISINFECTION OF DRINKING WATER (OPTIONS)
CN109336305B (en) Time-delay stop type household water purifying device and household water purifier
US4966693A (en) Apparatus for processing coolant
US20210047207A1 (en) Device and method for purifying drinking water
US20090095693A1 (en) Concentrator System and Method of Water Filtration and Recycling to Drive Industrial Fabrication Process
RU2323036C2 (en) Method and device for concentrating water solutions of biology-active agents
US4895649A (en) Apparatus for processing coolant
RU2199377C1 (en) Membrane plant for separation of solutions
US20180022619A1 (en) Systems and methods for reducing membrane creep in water filtration systems
RU139197U1 (en) AUTOMATIC MACHINE FOR PRODUCING PURIFIED DRINKING WATER
JPH09285799A (en) Waste water recycling system and car washing waste water recycling system
RU22434U1 (en) SOLUTION SEPARATION INSTALLATION
RU2434812C1 (en) Membrane water treatment plant
RU2721523C1 (en) Liquid cleaning system