RU2758751C1

RU2758751C1 - Water decontamination and purification unit

Info

Publication number: RU2758751C1
Application number: RU2021101209A
Authority: RU
Inventors: Леонид Матвеевич Славин; Владимир Борисович Крапухин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «Аквалид»
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-11-01
Also published as: WO2022159000A1

Abstract

FIELD: treatment of water.SUBSTANCE: invention relates to the field of apparatuses for water purification, namely, to the field of purification of river water and natural waters from underground sources for drinking and process water supply. The apparatus comprises a flow hydrodynamic cavitator configured to decontaminate water, a sodium hypochlorite preparation unit configured to supply sodium hypochlorite for additional decontamination, a filtering element with a precoat perlite layer configured to filter and clarify water, and a circulation pump configured to maintain the precoat layer in a static state, additionally introduced is a dosing apparatus configured to constantly supply perlite with water at a ratio from 1:10 to 1:5 and at a supply rate is about 1 l/min, a hydrocyclone configured for coarse filtration of the source water, wherein all elements of the unit are configured to be automatically controlled.EFFECT: increased efficiency of the apparatus during use.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания речной воды и природных вод из подземных источников, в частности к установкам для питьевого и технического водоснабжения.The invention relates to the field of purification and disinfection of river water and natural waters from underground sources, in particular to installations for drinking and technical water supply.

Известна многоступенчатая водоочистная установка типа «Струя», содержащая аэрационный бак, насос исходной воды, тонкослойный отстойник, скорый фильтр, водонапорную башню, блок подщелачивания воды, блок обеззараживания воды, насосы-дозаторы. Очистка воды происходит за счет ее отстоя, связывания примесей реагентами с последующей фильтрацией через фильтры и обеззараживания хлором (см. книгу Минц Д.М. Установки малой производительности для очистки и обеззараживания питьевых и сточных вод. - М.: Стройиздат, 1974, с. 11).Known is a multi-stage water treatment plant of the "Stream" type, containing an aeration tank, a source water pump, a thin-layer settler, a fast filter, a water tower, a water alkalinization unit, a water disinfection unit, and metering pumps. Water purification occurs due to its sludge, binding of impurities with reagents, followed by filtration through filters and disinfection with chlorine (see the book by Mints D.M. eleven).

Основными недостатками известного технического решения является сложность технологического процесса эксплуатации тонкослойных отстойников, громоздкое оборудование, для размещения которого необходимы большие площади, перечень из трех-пяти необходимых для ее работы реагентов, а также наличие водонапорной башни. Все это значительно повышает стоимость очистки питьевой воды.The main disadvantages of the known technical solution are the complexity of the technological process of operating thin-layer sedimentation tanks, bulky equipment, which requires large areas, a list of three to five reagents necessary for its operation, as well as the presence of a water tower. All this significantly increases the cost of drinking water purification.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению, принятому за прототип, является установка для обеззараживания и очистки речной воды и природных вод из подземных источников для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения жилых и производственных объектов, которая состоит из проточного гидродинамического кавитатора для первичного обеззараживания, установки приготовления гипохлорита натрия путем электролиза поваренной соли для окончательного обеззараживания, фильтров-элементов с намывным слоем перлита толщиной 3 мм и циркуляционным насосом для поддержки в статическом состоянии намывного слоя, который обеспечивает непрерывную работу фильтра даже при остановке потока подаваемой речной воды для фильтрации воды от взвесей, в том числе и ее осветления (см. патент № 144686, 2013 г.).The closest analogue to the claimed technical solution, adopted as a prototype, is an installation for disinfection and purification of river water and natural waters from underground sources for the organization of drinking water supply for residential and industrial facilities, which consists of a flow-through hydrodynamic cavitator for primary disinfection, a hypochlorite preparation unit sodium by electrolysis of sodium chloride for final disinfection, filter elements with a precoated layer of perlite 3 mm thick and a circulation pump to maintain the precoated layer in a static state, which ensures continuous operation of the filter even when the flow of the supplied river water is stopped to filter water from suspended matter, including including its clarification (see patent No. 144686, 2013).

Известное решение обладает существенными недостатками: быстрый выход из строя кавитатора и насоса из-за воздействия абразивных грубых примесей, содержащихся в исходной воде. Необходимость частой (раз в 5-10 минут) смены намывного перлитового фильтрующего слоя вручную из-за образования непроходного не фильтруемого слоя из речной илистой органики, в решении отсутствует автоматическое управление. Это устройство усложняет эксплуатацию установки, так как требует многократного увеличения количества фильтрующих элементов и обслуживающего персонала.The known solution has significant drawbacks: rapid failure of the cavitator and pump due to the impact of abrasive coarse impurities contained in the source water. The need for frequent (once every 5-10 minutes) manual change of the alluvial perlite filtering layer due to the formation of a non-permeable non-filtered layer of river silty organic matter, the solution lacks automatic control. This device complicates the operation of the installation, since it requires a manifold increase in the number of filter elements and maintenance personnel.

Технический результат – повышение эффективности устройства при его использовании за счет усовершенствования конструкции.The technical result is an increase in the efficiency of the device when using it by improving the design.

Он достигается тем, что в известное устройство, содержащее проточный гидродинамический кавитатор, выполненный с возможностью обеззараживания воды, соединенным с фильтрующим элементом, установку для приготовления гипохлорита натрия, выполненную с возможностью подачи гипохлорита натрия для дополнительного обеззараживания воды, фильтрующий элемент с намывным слоем перлита, выполненным с возможностью фильтрации и осветления воды, циркуляционный насос, выполненный с возможностью поддержки в статическом состоянии намывного слоя и соединенным с фильтрующим элементом, дополнительно введено дозирующее устройство, выполненное с возможностью постоянной подачи перлита с водой при соотношении от 1:10 до 1:5 и при скорости подачи около 1 л/мин, соединенное с фильтрующим элементом, гидроциклон, выполненный с возможностью грубой фильтрации исходной воды, соединенный с кавитатором и установкой для приготовления гипохлорита натрия, бункер для хранения сухого перлита с дозирующим устройством, соединенный с баком для суспензии перлита, снабженным дозирующим устройством, а краны в системе трубопроводов снабжены электромагнитными приводами, при этом все элементы установки выполнены с возможностью автоматического управления.It is achieved by the fact that in a known device containing a flow-through hydrodynamic cavitator, made with the possibility of water disinfection connected to the filter element, an installation for the preparation of sodium hypochlorite, made with the possibility of supplying sodium hypochlorite for additional disinfection of water, a filter element with a precoated layer of perlite made with the possibility of filtering and clarifying water, a circulation pump made with the possibility of maintaining the reclaimed layer in a static state and connected to the filter element, an additionally introduced dosing device made with the possibility of constant supply of perlite with water at a ratio from 1:10 to 1: 5 and at a feed rate of about 1 l / min, connected to a filter element, a hydrocyclone made with the possibility of coarse filtration of source water, connected to a cavitator and an installation for the preparation of sodium hypochlorite, a storage bin for dry perlite with a dosing device, connected with a tank for a suspension of perlite, equipped with a dosing device, and the valves in the pipeline system are equipped with electromagnetic drives, while all the elements of the installation are made with the possibility of automatic control.

Дозирующее устройство, подающее суспензию перлита в постоянном режиме, позволяет за счет этого, предотвращать образование плотных илистых соединений на фильтрующем элементе. Гидроциклон снижает нагрузку грубых примесей в воде на фильтрующие элементы и повысительный насос. Бункер для хранения сухого перлита, снабженный дозирующим устройством и бак для суспензии перлита с дозирующим устройством необходимы для обеспечения автоматической работы установки. Краны в системе трубопроводов снабжены электромагнитными приводами для их автоматического срабатывания.The dosing device, which supplies the perlite suspension in a constant mode, allows, due to this, to prevent the formation of dense silty compounds on the filter element. The hydrocyclone reduces the load of coarse impurities in the water on the filter elements and the booster pump. A hopper for storing dry perlite equipped with a dosing device and a tank for perlite suspension with a dosing device are necessary to ensure the automatic operation of the installation. The valves in the pipeline system are equipped with electromagnetic drives for their automatic operation.

Заявляемое техническое решение испытано на работающей установке, смонтированной на водозаборе первого подъема п. Караагаш Наримановского района Астраханской области (акт натурных испытаний прилагается).The claimed technical solution has been tested on a working installation mounted at the water intake of the first rise of the Karaagash settlement of the Narimanov district of the Astrakhan region (a full-scale test report is attached).

Предлагаемая установка поясняется чертежом, (фиг. 1 – установка для обеззараживания и очистки воды). Установка состоит из гидроциклона 1 для грубой очистки воды, соединенным с кавитатором 3 и установкой для приготовления гипохлорита натрия 5, повысительного насоса 2 для повышения давления воды, проточного гидродинамического кавитатора 3, выполненного с возможностью обеззараживания воды, соединенным с фильтрующим элементом 4, фильтров тонкой очистки с фильтрующими элементами 4 с намывным слоем перлита, выполненные с возможностью фильтрации воды и ее осветления, установки для производства гипохлорита натрия электролизом из поваренной соли 5, выполненной с возможностью окончательного обеззараживания воды, с струйным дозатором 6 для подачи гипохлорита натрия на вход и выход установки, бункера для хранения сухого перлита 7 с дозирующим устройством для подачи сухого перлита 8, бака для суспензии перлита 9 с дозирующим устройством 10, выполненным с возможностью постоянной подачи перлита с водой при соотношении от 1:10 до 1:5 и при скорости подачи около 1 л/мин, циркуляционного насоса 11 для намывки раствора перлита и поддержки в статическом состоянии намывного слоя, и соединенным с фильтрующим элементом 4, системы трубопроводов с кранами, снабженными электромагнитными приводами 12, электроконтактными манометрами 13, дренажной емкости 14 для накопления отходов и баком чистой воды 15 для накопления воды перед ее подачей потребителю.The proposed installation is illustrated by a drawing (Fig. 1 - installation for disinfection and water purification). The installation consists of a hydrocyclone 1 for coarse water purification connected to a cavitator 3 and an installation for the preparation of sodium hypochlorite 5, a booster pump 2 to increase the water pressure, a flow-through hydrodynamic cavitator 3, made with the possibility of water disinfection connected to a filter element 4, fine filters with filter elements 4 with a precoated layer of perlite, made with the possibility of water filtration and its clarification, installations for the production of sodium hypochlorite by electrolysis from table salt 5, made with the possibility of final disinfection of water, with a jet dispenser 6 for supplying sodium hypochlorite to the inlet and outlet of the installation, hopper for storing dry perlite 7 with a dosing device for feeding dry perlite 8, a tank for a suspension of pearlite 9 with a dosing device 10, made with the possibility of constant supply of perlite with water at a ratio of 1:10 to 1: 5 and at a feed rate of about 1 liter / min, circulation pump 11 for washing the perlite solution and maintaining the precoated layer in a static state, and connected to the filter element 4, a pipeline system with taps equipped with electromagnetic drives 12, electrical contact pressure gauges 13, a drainage tank 14 for accumulating waste and a tank of clean water 15 for accumulating water before supplying it to the consumer ...

Устройство работает следующим образом. Неочищенная вода подвергается грубой очистке гидроциклоном 1, затем повысительным насосом 2 с давлением 0,8-1,2 МПа подается на проточный гидродинамический кавитатор 3. На вход установки одновременно подается водный раствор гипохлорита натрия. Из кавитатора 3 вода поступает на фильтры тонкой очистки 4 с намывным слоем перлита, где вода отфильтровывается до частиц размером до 1-го микрона и поступает в бак с чистой водой 15.The device works as follows. Untreated water is roughly cleaned by a hydrocyclone 1, then a booster pump 2 with a pressure of 0.8-1.2 MPa is fed to a flow-through hydrodynamic cavitator 3. An aqueous solution of sodium hypochlorite is simultaneously fed to the unit inlet. From the cavitator 3, water enters the fine filters 4 with a precoated layer of perlite, where the water is filtered to particles up to 1 micron in size and enters the tank with clean water 15.

Хлорагент (водный раствор гипохлорита натрия) готовится на установке приготовления гипохлорита 5 путем электролиза раствора поваренной соли. Установка 5 подает гипохлорит в непрерывном режиме концентрацией 0,6-0,8%. Раствор через дозирующее устройство 6 поступает на вход и выход установки, где происходит первичное смешение хлорагента с неочищенной водой и обеспечение требуемого содержания остаточного хлора в питьевой воде. Дозирующее устройство 10 подает суспензию перлита из бака приготовления суспензии перлита 9 при соотношении от 1:10 до 1:5 и при скорости подачи около 1 л/мин на фильтр тонкой очистки 4.Chlorine agent (aqueous solution of sodium hypochlorite) is prepared at the hypochlorite preparation unit 5 by electrolysis of sodium chloride solution. Unit 5 supplies hypochlorite in a continuous mode with a concentration of 0.6-0.8%. The solution is fed through the dosing device 6 to the inlet and outlet of the installation, where the primary mixing of the chlorine agent with raw water takes place and the required content of residual chlorine in the drinking water is ensured. The dosing device 10 supplies the perlite suspension from the perlite suspension preparation tank 9 at a ratio of 1:10 to 1: 5 and at a feed rate of about 1 l / min to the fine filter 4.

По мере накопления загрязнения на фильтре 4, определяемого по увеличению перепада давлений на входе и выходе воды из фильтра 4 по электроконтактным манометрам 13, на фильтрах тонкой очистки 4 производится регенерация обратным потоком воды. Грязь и отработанный перлит сбрасываются в дренажную емкость 14. Работа фильтра 4 тонкой очистки с намывным слоем перлита начинается с медленного открытия кранов, снабженных электромагнитными приводами 12 на входе и выходе из фильтра тонкой очистки 4, обеспечивая первичную или последующую намывку перлита, с дальнейшей фильтрацией и осветлением воды. Первичная подача суспензии перлита происходит дозирующим устройством 10 из бака приготовления суспензии перлита 9 при соотношении от 1:10 до 1:5 и при скорости подачи около 1 л/мин на фильтр тонкой очистки 4. Регенерация фильтра 4 проводится путем закрытия кранов, снабженных электромагнитными приводами 12, на входе в фильтр 4, и последующим открытием кранов 12 на выходе из фильтра 4 и сбросом в дренаж. Таким образом, обеспечивается обратный поток воды и регенерация фильтра тонкой очистки 4. После пуска фильтра 4 в работу на его вход постоянно подается суспензия перлита из бака 9 с соотношением от 1:10 до 1:5 и при скорости подачи около 1 л/мин в зависимости от органолептических свойств очищаемой воды дозирующим устройством 10 со скоростью подачи около 1 л/мин. Все краны и дозирующие устройства срабатывают по программе, заложенной в модуле управления системой. Наличие дозирующего устройства приводит к увеличению интервала регенерации фильтрующих элементов не менее двух часов. Конкретное время зависит от органолептических свойств очищаемой воды.As the accumulation of contamination on the filter 4, determined by the increase in the pressure difference at the inlet and outlet of water from the filter 4 according to the electrical contact pressure gauges 13, the fine filters 4 are regenerated by the reverse flow of water. Dirt and spent perlite are discharged into the drainage tank 14. The operation of the fine filter 4 with a precoated layer of perlite begins with a slow opening of the taps equipped with electromagnetic drives 12 at the inlet and outlet of the fine filter 4, providing primary or subsequent washing of perlite, with further filtration and clarification of water. The primary supply of the perlite suspension occurs by the dosing device 10 from the tank for the preparation of the perlite suspension 9 at a ratio of 1:10 to 1: 5 and at a feed rate of about 1 l / min to the fine filter 4. The filter 4 is regenerated by closing the valves equipped with electromagnetic drives 12, at the inlet to the filter 4, and the subsequent opening of the taps 12 at the outlet of the filter 4 and discharge into the drain. Thus, a reverse flow of water and regeneration of the fine filter 4 is ensured. After starting the filter 4 into operation, a suspension of perlite from tank 9 is constantly fed to its inlet with a ratio of 1:10 to 1: 5 and at a feed rate of about 1 l / min. depending on the organoleptic properties of the water to be purified by the dosing device 10 at a feed rate of about 1 l / min. All taps and dosing devices operate according to the program incorporated in the system control module. The presence of a dosing device leads to an increase in the regeneration interval of the filter elements for at least two hours. The specific time depends on the organoleptic properties of the water being purified.

В установке производительностью 30 м /час, предлагаемое техническое решение позволяет улучшить эксплуатацию установки и повысить стабильность потребительских качеств получаемой воды. Положительный эффект – предлагаемая установка позволяет осуществить качественную очистку и обеззараживание воды и модернизировать конструкцию устройства.In an installation with a capacity of 30 m3 / h, the proposed technical solution allows to improve the operation of the installation and increase the stability of the consumer qualities of the water produced. Positive effect - the proposed installation allows for high-quality purification and disinfection of water and modernization of the design of the device.

Claims

An installation for the disinfection and purification of water and natural waters from underground sources, containing a flow-through hydrodynamic cavitator, made with the possibility of water disinfection, connected to a filter element, an installation for the preparation of sodium hypochlorite, made with the possibility of supplying sodium hypochlorite for additional disinfection of water, a filter element with an inwash with a layer of perlite made with the possibility of filtering and clarifying water, a circulation pump made with the possibility of maintaining a precoated layer in a static state and connected to the filter element, characterized in that a dosing device is additionally introduced, made with the possibility of constant supply of perlite with water at a ratio of 1 : 10 to 1: 5 and at a feed rate of about 1 l / min, connected to a filter element, a hydrocyclone made with the possibility of coarse filtration of source water, connected to a cavitator and an installation for the preparation of sodium hypochlorite, a hopper for storage of dry perlite with a dosing device connected to a tank for perlite suspension equipped with a dosing device, and the valves in the pipeline system are equipped with electromagnetic drives, and all the elements of the installation are made with the possibility of automatic control.