СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ И ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ Российский патент 1994 года по МПК C02F9/00 

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к передвижным средствам для очистки и опреснения природных вод.

Известны устройства для очистки воды, состоящие из фильтров грубой и тонкой очистки воды, сорбционного угольного фильтра, устройств для добавки к воде химических веществ, обратноосмотического аппарата и насоса высокого давления [1] .

Известны также способ и аппарат для очистки воды, содержащий камеру предварительной фильтрации с 15-микронными фильтрами, фильтры с активированным углем, две камеры обратного осмоса с нагнетательными и рециркуляционными насосами, ионообменник, установки электродиализа и ультрафиолетовой стерилизации [2] .

Известная установка предназначена для получения как питьевой воды, так и особо чистой воды для медицинских нужд, при изготовлении гальванических покрытий, в печатном деле и др. , и поэтому имеет очень сложную схему с использованием дополнительных устройств - анионного обмена, электродиализа и др. Она сложна в эксплуатации и обслуживании и имеет относительно короткую продолжительность фильтроциклов отдельных элементов схемы. Кроме того, она позволяет получать опресненную воду с постоянной производительностью вне зависимости от концентрации солей в исходной воде, но с различным солесодержанием опресненной воды, которое изменяется пропорционально солесодержанию исходной воды. По этой причине в случае опреснения слабосоленых вод выдаваемая потребителю вода получается переопресненной и для придания ей необходимых, например, вкусовых качеств такую воду приходится кондиционировать.

Заявляемое изобретение направлено на увеличение продолжительности фильтроцикла станции, а также на повышение ее производительности и улучшение качества воды.

Для достижения этой цели в нее введены четырехходовой кран, к первым входу и выходу которого присоединен циркуляционный насос, выход которого связан с магистралью сброса через расходомер с клапаном, устройство регулирования солесодержания, имеющее бак с первым входом, снабженным распределительным клапаном с регулятором давления, вторым входом, соединенным с регулятором уровня, третьим входом, соединенным через регулирующий клапан с линией возврата фильтрата второй ступени обратноосмотического аппарата и выходом, четыре трехходовых крана, электромагнитные клапаны, первый и второй датчики солесодержания, мутномер и дозатор консерванта, фильтр предварительной очистки выполнен в виде батареи ультрафильтров с полыми волокнами, при этом второй выход фильтра предварительной очистки воды соединен с первым насосом высокого давления через электромагнитные клапаны и стерилизующее устройство, выход первой ступени обратноосмотического аппарата соединен параллельно с первым входом в бак и с выходом второй ступени обратноосмотического аппарата и через вентиль и первый трехходовой кран с входом первого насоса высокого давления, второй трехходовой кран установлен на второй линии отвода концентрата и соединен последовательно с третьим трехходовым краном, четвертым трехходовым краном и вторым входом бака, вторые выходы третьего и четвертого трехходовых кранов объединены и соединены с входом первого насоса высокого давления, вторые вход и выход четырехходового крана соединены с первым выходом и входом фильтра предварительной очистки соответственно, сорбционный фильтр установлен на выходной магистрали, первый датчик солесодержания и мутномер установлены на подводящей магистрали, а второй датчик солесодержания установлен на выходной магистрали, соединенной с выходом дозатора консерванта.

По сравнению с прототипом техническое решение в заявляемом изобретении, характеризующееся такими отличительными признаками, как наличие циркуляционного насоса, четырехходового крана и электромагнитных клапанов в батарее ультрафильтров предварительной очистки воды, и устройства регулирования солесодержания, включающего бак, распределительный, регулирующий и запорный клапаны и два трехходовых крана, позволяет многократно увеличить продолжительность фильтроциклов всех фильтров и увеличить производительность станции при сохранении качества выдаваемой воды.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема станции; на фиг. 2 - устройство регулирования солесодержания; на фиг. 3 - распределительный клапан.

Станция содержит размещенные на транспортном средстве или в контейнере подводящую магистраль с водозаборным устройством 1 и фильтром грубой очистки воды, насосом 2 подачи исходной воды, датчиками 3 и 4 (мутномера и солемера), батарею ультрафильтров, включающую фильтры 5-7 предварительной очистки воды из полых ультрафильтрационных волокон, электромагнитные клапаны 8-10, циркуляционный насос 11, четырехходовой кран 12 с электромагнитным приводом, расходомер 13 с регулирующим клапаном 14, стерилизующее устройство 15 и сорбционный фильтр 16, а также блок опреснения воды, включающий первую 17 и вторую 18 ступени обратноосмотического аппарата с насосами 19 и 20 высокого давления и регулирующими клапанами 21 и 22, трехходовые краны 23, 24, вентиль 25, устройство регулирования солесодержания с баком 26, распределительным клапаном 27, регулирующим клапаном 28 и двумя трехходовыми кранами 29 и 30, а также трубопроводную обвязку. Кроме того, на трубопроводе выхода очищенной и опресненной воды установлены датчик 31 солемера и насос-дозатор 32 с бачком 33 для подачи в выдаваемую потребителю воду консервирующего хлорирующего раствора.

В баке 26 помещены регулятор уровня с запорным клапаном 34, поплавком 35 и рычажной системой 36. На крышке бака установлены распределительный клапан 27, регулирующий клапан 28 и панель 37 с двумя трехходовыми кранами 29 и 30.

Распределительный клапан 27 имеет шпиндель 38 с золотником 39, седло 40 и регулятор давления. Штуцер 41 служит для входа фильтрата из первой ступени 17 обратноосмотического аппарата, а штуцера 42 и 43 - соответственно для выхода его к потребителю и в бак 26. Регулятор давления имеет клапан 44, седло 45 и пружину 46.

Станция работает следующим образом.

Исходная соленая вода насосом 2 через водозаборное устройство 1 с фильтром грубой очистки воды подается на батарею ультрафильтров с фильтрами 5, 6, 7 предварительной очистки воды. При этом в режиме очистки воды работает только часть фильтров, например фильтры 5 и 6. Другая, меньшая часть, например фильтр 7 работает в режиме промывки. В этом случае электромагнитные клапаны 8 и 9 открыты и выпускают из фильтров 5 и 6 очищенную от механических взвесей воды, а клапан 10 закрыт, и через фильтр 7 вода только циркулирует, промывая его полые ультрафильтрационные волокна. В целях продления фильтроцикла через внутреннюю полость волокон циркуляционным насосом 11 прокачивается большее количество воды, чем нужно ее для фильтрации. В процессе работы часть исходной промывочной воды из циркуляционной системы сбрасывается через регулирующий клапан 14 и расходомер 13. Количество сбрасываемой воды зависит от степени загрязнения исходной воды, определяемой мутномером с датчиком 3. Через определенное время также в зависимости от степени загрязнения исходной воды управляющим программным устройством подаются сигналы на электромагнитный привод четырехходового крана 12, который, поворачиваясь на 90^о, меняет на противоположное направление потока воды в фильтрах, и на электромагнитные клапаны 8-10, которые последовательно включают на промывку часть фильтров.

Очищенная и частично обеззараженная на фильтрах 5-7 вода поступает для окончательного обеззараживания на стерилизующее устройство 15 и далее либо на блок опреснения, если требуется ее обессоливание, либо через трехходовой кран 23 и вентиль 25 на сорбционный фильтр 16 для обеззараживания, если опреснение воды не требуется.

Требующая опреснения вода в зависимости от концентрации в ней солей, определяемой солемером с датчиком 4, а также заданной концентрации солей в воде, выдаваемой потребителю, контролируемой солемером с датчиком 31, направляется либо к насосу 19 высокого давления и в первую ступень 17 обратноосмотического аппарата, либо одновременно через трехходовые краны 29, 30, запорный клапан 34 и бак 26 устройства регулирования солесодержания к насосу 20 высокого давления и во вторую ступень 18 обратноосмотического аппарата, либо, наконец, к обоим ступеням обратноосмотического аппарата и через вентиль 25 в трубопровод выдаваемой потребителю воды.

В первом случае (для воды с высоким солесодержанием) фильтрат из первой ступени 17 обратноосмотического аппарата поступает последовательно через распределительный клапан 27 и бак 26 устройства регулирования солесодержания во вторую ступень 18 обратноосмотического аппарата, фильтрат из которой выдается потребителю. При этом производительность станции будет минимальной, а выдаваемая потребителю вода, как правило - переопресненной, требующей в дальнейшем кондиционирования.

Для того, чтобы увеличить производительность станции без превышения предельной концентрации солей в выдаваемой потребителю воде во вторую ступень 18 обратноосмотического аппарата направляют лишь часть фильтрата из первой ступени 17, добавляя к нему в устройстве регулирования солесодержания либо исходную воду через трехходовой кран 30, либо концентрат из второй ступени 18 обратноосмотического аппарата через регулирующий клапан 22 и трехходовые краны 24, 29 и 30. При этом производительность станции увеличивается за счет добавки к фильтрату из обратноосмотического аппарата второй ступени 18 фильтрата из обратноосмотического аппарата первой ступени 17.

В случае, когда в качестве исходной используется солоноватая вода с небольшим превышением допустимой концентрации солей, обе ступени опреснения работают параллельно, и к смеси обоих фильтров, выдаваемых потребителю, добавляют через вентиль 25 исходную очищенную и обеззараженную в блоке фильтрации воду или даже концентрат из обратноосмотического аппарата второй ступени. В результате при сохранении качества выдаваемой потребителю воды производительность станции увеличивается в зависимости от концентрации солей в исходной воде от 20% до двухкратной и более.

Во всех случаях фильтраты обоих ступеней пропускаются через сорбционный фильтр 16, в котором из воды удаляются оставшиеся вредные растворенные органические вещества. Перед выдачей воды потребителю в нее с целью консервации насосом-дозатором 32 из бачка 33 добавляется консервант - хлорирующий раствор. (56) 1. Заявка Великобритании N 2007637, кл. С 02 F 1/00, 1979.

2. Патент США N 4808287, кл. С 02 F 9/00, 1989.

Использование: изобретение направлено на увеличение продолжительности фильтроцикла станции, а также на повышение ее производительности и улучшение качества воды. Сущность изобретения: в станцию введены четырехходовой кран 12, циркуляционный насос 11, расходомер 13 с клапаном 14, включенные в систему фильтров 5 - 7 вместе с электромагнитными клапанами 8 - 10, устройство регулирования солесодержания (У), имеющее бак 26, распределительный клапан 26 с регулятором давления, регулирующий клапан 28 и два трехходовых крана 29 и 30. Кроме того, станция имеет датчики 3 и 4, 31 мутномера и солесодержания исходной и выдаваемой воды соответственно, а также дозатор консерванта с насосом 32 и бачком 33. Исходная вода (В) насосом 2 подается на батарею ультрафильтров 5 - 7 с полыми волокнами, далее через электромагнитные клапаны 8 - 9 и стерилизующее устройство 15 поступает на 1 ступень обратноосмотического аппарата IA, а из него либо в сорбционный фильтр 16, либо через Y во II ступень обратноосмотического аппарата IIA. В зависимости от солесодержания (В) в фильтрат IIA добавляют либо фильтрат IA, либо концентрат (IIA), либо очищенную (В), выдерживая заданную концентрацию солей в выдаваемой потребителю воде. 3 ил.

СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ И ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ, содержащая последовательно соединенные подводящую магистраль, фильтр предварительной очистки, первый насос высокого давления, первую ступень обратноосмотического аппарата, последовательно соединенные второй насос высокого давления, вторую ступень обратноосмотического аппарата с выходной магистралью и стерилизующее устройство, сорбционный фильтр, первую и вторую линии отвода концентрата, подсоединенные к выходам первой и второй ступеней обратноосмотического аппарата соответственно, отличающаяся тем, что она содержит циркуляционный насос, подсоединенный к первому входу и выходу четырехходового крана, магистраль сброса с расходомером и клапаном, соединенная с выходом циркуляционного насоса, устройство регулирования солесодержанием, содержащее бак с первым входом, снабженным распределительным клапаном с регулятором давления, вторым входом, соединенным с регулятором уровня, третьим входом, соединенным через регулирующий клапан с линией возврата фильтрата второй ступени обратноосмотического аппарата и выходом, четыре трехходовых крана, электромагнитные клапаны, первый и второй датчики солесодержания, мутномер и дозатор консерванта, фильтр предварительной очистки выполнен в виде батареи ультрафильтров с полыми волокнами, при этом второй выход фильтра предварительной очистки воды соединен с первым насосом высокого давления через электромагнитные клапаны и стерилизующее устройство, выход первой ступени обратноосмотического аппарата соединен параллельно с первым входом в бак и с выходом второй ступени обратноосмотического аппарата и через вентиль и первый трехходовой кран с входом первого насоса высокого давления, второй трехходовой кран установлен на второй линии отвода концентрата и соединен последовательно с третьим трехходовым краном, четвертым трехходовым краном и вторым входом бака, вторые выходы третьего и четвертого трехходовых кранов объединены и соединены с входом первого насоса высокого давления, вторые вход и выход четырехходового крана соединены с первым выходом и входом фильтра предварительной очистки соответственно, сорбционный фильтр установлен на выходной магистрали, первый датчик солесодержания и мутномер установлены на подводящей магистрали, а второй датчик солесодержания установлен на выходной магистрали, соединенной с выходом дозатора консерванта.