RU92656U1 - Установка для подготовки питьевой воды - Google Patents

Abstract

1. Установка для подготовки питьевой воды, включающая камеру коагуляции с комплектом растворимых электродов, снабженную штуцером для ввода воды, и камеру флотации с комплектом нерастворимых электродов, снабженную штуцером для вывода воды, пеносборник с штуцером отвода пены, фильтр тонкой очистки, входной штуцер которого соединен с выходным штуцером камеры флотационной обработки, отличающаяся тем, что камера коагуляции и камера флотации расположены коаксиально друг к другу, вводной штуцер в камере коагуляции расположен ниже растворимых электродов, под которыми установлен генератор ультразвуковых колебаний, выводной штуцер в камере флотации расположен ниже нерастворимых электродов, штуцер отвода пены расположен в пеносборнике ниже уровня перелива водного потока из камеры коагуляции в камеру флотации, при этом анод камеры флотации выполнен из электропроводного фильтрующего материала, выходной штуцер фильтра тонкой очистки соединен с входным штуцером дополнительно установленного блока ультрафиолетового обеззараживания и стабилизации, на внутренней поверхности рабочей камеры которого коаксиально защитному кожуху размещена на изолирующих прокладках сетка или пластина из серебра, а между кожухом и входным штуцером расположен комплект нерастворимых рабочих электродов. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в блоке ультрафиолетового обеззараживания и стабилизации ниже комплекта рабочих электродов размещен генератор ультразвуковых колебаний. ! 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок электродов коагулятора, блок электродов флотатора, питание ультрафиолетовой лампы, блок электродов обеззар

Description

Изобретение относится к области обработки воды с целью ее очистки и обеззараживания и может быть использовано для получения качественной питьевой воды из подземных и поверхностных источников водоснабжения.

Известно устройство для электрохимической очистки питьевой воды, содержащее источник питания, емкость реактора с расположенным в ней пакетом растворимых электродов и емкость фильтра с фильтровальным элементом. (Свидетельство на ПМ RU 36824 U1 C02F 1/46).

К недостаткам этого устройства относится отсутствие в нем элементов, обеспечивающих обеззараживание обрабатываемой воды.

Известны устройства для обеззараживания воды и водных растворов с помощью ультрафиолетового облучения (патент РФ 2019529 C02F 9/00, C02F 1/32). Принцип работы УФ-устройств основан на использовании жесткого ультрафиолетового излучения УФ-лампы, которое при попадании на микробные клетки разрушают белковые коллоиды и ферменты их протоплазмы. Устройство состоит из корпуса, выполненного из нержавеющей стали, с двумя патрубками для выхода и входа воды. Внутри корпуса расположена кварцевая защитная колба, куда помещена УФ-лампа. Устройство снабжено блоком питания. Световая и звуковая сигнализация предупреждает о необходимости чистить кварцевую колбу от налета или заменить УФ-лампу.

Известны устройства обеззараживания воды и водных растворов озоном. (RU 2118297 C02F 1/78, B01F 3/04; RU 2210534 C1 7 C01B 13/11). Они основаны на способности озона дезинфецировать и стерилизовать воду за счет окисления и разрушения белков бактерий и вирусов. Практически не известны микроорганизмы, бактерии, споры и вирусы, стойкие к озону. Устройства состоят из концентратора кислорода, генератора озона, включающего корпус с диэлектрическими перегородками, электроды высокого напряжения (9-12 киловольт) и реакционной камеры смешения водогазовой смеси с диспергатором газового потока.

К недостаткам устройств можно отнести высокую энергоемкость процесса получения озона и наличие в системе элементов высокого напряжения, что ухудшает безопасность эксплуатационных параметров установок озонирования.

Известны устройства обеззараживания водных сред методом фотолитического озонирования в которых обработка озоном производится в потоке ультрафиолетового излучения. (RU 2109690 C1 C02F 1/32, C02F 1/78, C01B 13/11), Устройства включают в себя блок генерации озона с электродами высокого напряжения, реакционную камеру смешения с входным и выходным патрубками подачи и отвода обрабатываемой воды, диспергатор водо-газо-озонового потока и лампу ультрафиолетового излучения, расположенную в чехле из прозрачного для ультафиолетового излучения материала.

Известна установка с использованием способа очистки природной пресной воды от микроорганизмов, ионов тяжелых металлов, токсичных органических соединений и коллоидных взвесей. (Патент RU 2207982 С2 C02F 1/46), наиболее близкая по технической сущности к заявляемому изобретению.

Установка состоит из диафрагменного электрохимического реактора, герметичного флотационного реактора, фильтра-реактора с каталитической загрузкой и еще одного или нескольких диафрагменных электролизеров и дехлоратора.

К недостатком этого устройства можно отнести конструктивную сложность и отсутствие элементов, обеспечивающих устойчивое обеззараживание воды, прошедшей обработку.

Техническим результатом, на решение которого направлена заявляемое изобретение, является создание простой конструктивно и в эксплуатации установки для подготовки питьевой воды, которая помимо очистки воды от загрязнений обеспечивает обеззараживание водного потока, сохраняющееся продолжительное время.

Технический результат в заявляемой полезной модели достигается за счет электрохимической обработки потока обрабатываемой воды электрофлотокоагуляционным методом с доочисткой на фильтре и обработкой очищенной воды ультрафиолетовым излучением, в зоне действия которого располагается элемент (сетка или пластина) из серебра и комплект нерастворимых электродов.

Установка для подготовки питьевой воды, включает камеру коагуляции с комплектом растворимых электродов и генератором ультразвуковых колебаний, снабженную штуцером для ввода воды, камеру флотации с комплектом нерастворимых электродов, снабженную штуцером для вывода воды, пеносборник, снабженный штуцером отвода пены, фильтр тонкой очистки, входной штуцер которого соединен с выходным штуцером камеры флотационной обработки и блок обеззараживания и стабилизации, включающий источник УФ излучения с кварцевым кожухом, блок нерастворимых электродов и элемент из серебра. Установка выполнена таким образом, что камера коагуляции и камера флотации расположены коаксиально друг к другу, вводной штуцер в камере коагуляции расположен ниже растворимых электродов а между входным штуцером и растворимыми электродами размещен генератор ультразвуковых колебаний, выводной штуцер в камере флотации расположен ниже нерастворимых электродов. Штуцер отвода пены расположен в пеносборнике ниже уровня перелива водного потока из камеры коагуляции в камеру флотации, при этом, анод камеры флотации выполнен из электропроводного фильтрующего материала. Выходной штуцер фильтра тонкой очистки соединен с входным штуцером дополнительно установленного блока ультрафиолетового (УФ) обеззараживания и стабилизации, на внутренней поверхности рабочей камеры которого коаксиально защитному кожуху размещена на изолирующих прокладках сетка или пластина из серебра.

Между входным патрубком и рабочими электродами может быть дополнительно размещен генератор ультразвуковых колебаний.

Блок электродов коагулятора, блок электродов флотатора, питание УФ лампы, блок электродов обеззараживателя и генераторы ультразвуковых колебаний подсоединены к единому источнику питания

Виды основных элементов заявляемой установки представлены на рисунке 1.

Полезная модель состоит из трех основных блоков: блока электрообработки, блока фильтрации (фильтр тонкой очистки) и блока обеззараживания и стабилизации.

Блок электрообработки: 1 - корпус, 2 - входной штуцер, 3 - камера коагуляции, 4 - растворимые электроды, 5 - пеносборник, 6 - камера флотации, 7 - нерастворимые электроды, 8 - выходной штуцер, 9 - штуцер отвода пены, 10₁, 10₂ - источники питания, 22 - герметизирующая прокладка, 25 - генератор ультразвука;

Фильтр: 11 - корпус, 12 - фильтрующая загрузка, 13 - входной штуцер, 14 - выходной штуцер, 22 - герметизирующая прокладка;

Блок обеззараживания и стабилизации: 15 - корпус, 16 - входной штуцер, 17 - выходной штуцер, 18 - изолирующий экран, 19 - УФ лампа, 20 - серебряная сетка (пластина), 21 - вставка изолирующая, 22 - герметизирующая прокладка, 25 - генератор ультразвука, 10₃ - источник питания.

Установка работает следующим образом. Очищаемая вода через входной штуцер (2) блока электрообработки (1) подается в камеру коагуляции (3) с растворимыми электродами (4), выполненными, например, из алюминия. Вода подается в камеру ниже уровня расположения электродов (4) и поток воды проходит в камеру коагуляции по межэлектродным зазорам. На электроды от источника постоянного тока (10₁) подается электропитание. Под действием электрического тока аноды растворяются, образуя хлопья гидроксидов, на которых адсорбируются мелкодисперсные примеси, органические вещества природного и техногенного происхождения, микроорганизмы, ионы тяжелых металлов и другие загрязняющие компоненты. Потоком газа, выделяющегося на противоэлектроде, хлопья поднимаются в пеносборник (5), образуя пену. Стабильность работы электродов во времени обеспечивается генератором ультразвука, включение которого производится одновременно с подачей электропитания на рабочие электроды.

Из камеры электрокоагуляции вода самотеком поступает в камеру элктрофлотации (6) с нерастворимыми электродами (7), выполненными, например, катод из медной сетки, анод из пористого графитизированного войлока. На электроды (7) от источника постоянного тока (10₂) подается электропитание. Под действием электрического тока на катоде происходит выделение мелкодисперсных газовых пузырьков, которые, поднимаясь через слой обрабатываемой воды, образуют пену с хлопьями гидроксидов, попадающих в поток при переливе из камеры коагуляции. Пена камеры флотации поступает в пеносборник (5), где смешивается с пеной из камеры коагуляции и через отводной штуцер (9), расположенный ниже уровня перелива водного потока из камеры коагуляции в камеру флотации, суммарный пенный поток отводится на сброс.

В электродной паре камеры флотации анод, выполненный из пористого электропроводного материала, помимо электротехнических функций, выполняет функции первичного самоочищающегося фильтра, который удаляет из потока обрабатываемой воды мелкодисперсные включения.

Вода, прошедшая через блок электрообработки, отводится из корпуса электрообработки через отводной штуцер (8), расположенный в камере флотации ниже уровня размещения электродов.

Выходной штуцер камеры электрообработки (8) соединен с входным штуцером (13) блока фильтрации, содержащей один или несколько фильтров (11) с фильтрующей загрузкой (12). Выходной штуцер (14) фильтра соединен с входным штуцером (16) блока обеззараживания и стабилизации. Обработка на фильтре полностью очищает воду от мелкодисперсных и растворенных примесей.

Для обеспечения параметров обеззараживания обрабатываемого водного потока вода из финишного фильтра через входной штуцер (16) поступает в камеру обеззараживания (15) с лампой УФ излучения (19), расположенной за изолирующим экраном (18). С целью сохранения достигнутого обеззараживающего эффекта во времени, в камере обеззараживания (15) коаксиально защитному кожуху (18) размещена на изолирующих вставках (21) сетка или пластина из серебра (20). Консервация обеззараживающего эффекта достигается за счет интенсификации процессов растворения серебра в поле УФ излучения. Микроколичества серебра, поступающие в воду в процессе ее обработки, обеспечивают предотвращение бактериального заражения обработанной воды в процессе ее хранения.

Установка снабжена автоматизированной системой управления (БУ).

Проведенная проверка показала, что качество и эффект обеззараживания воды в предлагаемой установке обеспечивает требования к качеству питьевой воды, предъявляемые действующей нормативной документацией. Результаты проверки приведены в таблицах 1 и 2. (Протоколы Химических исследований №8451, 8452 и бактериологических исследований №№90-92, ЦГСН г.СПб)

Бактерицидные свойства обработанной воды сохраняются не менее 6 недель.

Таким образом, технический результат, на решение которого направлена заявляемая полезная модель, - создание простой конструктивно и в эксплуатации установки для подготовки питьевой воды, которая помимо очистки воды от загрязнений обеспечивает обеззараживание водного потока, сохраняющееся продолжительное время, - можно считать достигнутым.

Табл.1
№ п/п	Определяемые показатели	Результаты исследований		Нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01	Погрешность, %	НД на методы исследований
	1	проба 1 - до установки	проба 2 - после установки
1.	рН, ед. рН	6,8	7,7	6-9	0,1 ед. pH	ПНДФ 14.1:2:3:4, 127-97
2.	Мутность, мг/дм3	12,0	0	1,5	20	ГОСТ 3351-74
3.	Цветность, градусы	14	0	20	20	ГОСТ 3351-74
4.	Жесткость, моль/м3	6,2	1,7	7,0	20	ПНДФ 14,1:2.98-97
5.	Аммиак, мг/дм3	1,38	0,35	2,2 (по N)	25	ПНДФ 14,1.1.-95
6.	Алюминий, мг/дм3	0,03	0,02	0,5	20	ГОСТ 18165-89
7.	Нитриты, мг/дм3	0,012	0,010	3,3	25	ПНДФ 14,1:2.3.-95
8.	Нитраты,, мг/дм3	1,5	1,0	45	20	ПНДФ 14,1:2.4.-95
9.	Бихроматная окисляемость, мгО/дм3	54,8	15,3	30	39	ПНДФ 14,1:2.100-97
10.	Хлориды, мг/дм3	7,1	7,1	350	5	ПНДФ 14,1:2.96-97
11.	Сульфаты, мг/дм3	30,4	15,6	500,0	10	РД 118.02.10-88
12.	Железо +2, мг/дм3	0,09	0,05	0,3	20	ГОСТ 4011-72
13.	Железо +3, мг/дм3	0,3	0,12		10	ПНДФ 14,1:2.4.139-98
14.	Марганец, мг/дм3	0,016	0,011	0,1	20	ПНДФ 14,1:2.4.139-98
15.	Медь, мг/дм3	0,002	0,002	1,0	20	ПНДФ 14,1:2.4.139-98
16.	Цинк, мг/дм3	0,002	0,002	1,0	10	ПНДФ 14,1:2.22-95
17.	Сухой остаток, мг/дм3	122,8	98,5	1000	5	ПНДФ 14,1:2.114-97

Табл.2
№ п/п	№ анализа	ОМЧ		Общие колиформные бактерии в 100,0	Термотолерантные колиформные бактерии в 100,0	КОЛИФАГИ БОЕ в 100,0
		37°	22°
1	90	1,7*102	1,4*102	2,4*103	2,3*102	16 БОЕ в 100
2	91	<101	1*101	<50,0	<50,0	0 БОЕ в 100
3	92	<101	1*101	<50,0	<50,0	0 БОЕ в 100

Claims (3)

1. Установка для подготовки питьевой воды, включающая камеру коагуляции с комплектом растворимых электродов, снабженную штуцером для ввода воды, и камеру флотации с комплектом нерастворимых электродов, снабженную штуцером для вывода воды, пеносборник с штуцером отвода пены, фильтр тонкой очистки, входной штуцер которого соединен с выходным штуцером камеры флотационной обработки, отличающаяся тем, что камера коагуляции и камера флотации расположены коаксиально друг к другу, вводной штуцер в камере коагуляции расположен ниже растворимых электродов, под которыми установлен генератор ультразвуковых колебаний, выводной штуцер в камере флотации расположен ниже нерастворимых электродов, штуцер отвода пены расположен в пеносборнике ниже уровня перелива водного потока из камеры коагуляции в камеру флотации, при этом анод камеры флотации выполнен из электропроводного фильтрующего материала, выходной штуцер фильтра тонкой очистки соединен с входным штуцером дополнительно установленного блока ультрафиолетового обеззараживания и стабилизации, на внутренней поверхности рабочей камеры которого коаксиально защитному кожуху размещена на изолирующих прокладках сетка или пластина из серебра, а между кожухом и входным штуцером расположен комплект нерастворимых рабочих электродов.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в блоке ультрафиолетового обеззараживания и стабилизации ниже комплекта рабочих электродов размещен генератор ультразвуковых колебаний.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок электродов коагулятора, блок электродов флотатора, питание ультрафиолетовой лампы, блок электродов обеззараживателя и генераторы ультразвуковых колебаний подсоединены к единому источнику питания.