СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА Российский патент 2009 года по МПК E03B1/00 

Изобретение относится к инженерным системам для очистки и обеззараживания воды, а более конкретно - к системам эффективной очистки и обеззараживания природных, преимущественно подземных, вод путем окисления озоном загрязнителей воды и интенсификации процессов очистки и обеззараживания обрабатываемой воды.

Оно может быть использовано, в частности, для повышения санитарно-эпидемиологической надежности систем хозяйственно-питьевого водоснабжения сельских населенных пунктов из водозаборов подземных вод, предприятий различных отраслей промышленности, летних лагерей, туристических баз и дачных поселков.

Известна «Система водоснабжения» (авторское свидетельство СССР на изобретение SU №1.020.529, кл. Е03В 1/02, 1981 г, Санкин Н.Ф. и др.).

Система водоснабжения состоит из водовода, запасно-регулирующего резервуара, водонапорной башни, распределительной сети, гидропневматического водоподъемника, состоящего из двух баков с клапанами, воздухопровода, трубопроводов, циркуляционной трубы и эжектора с клапаном.

В известной системе водоснабжения обеспечивается постоянный отбор воды из запасно-регулирующего резервуара в водонапорную башню, из которой вода поступает в распределительную сеть, и пополнение запасно-регулирующего резервуара водой из водовода под избыточным напором, т.е. происходит постоянная циркуляция воды в резервуаре. Эжектор с клапаном служат для дополнительного подсоса воздуха в систему.

Основным недостатком известной системы водоснабжения является ее недостаточная санитарно-эпидемиологическая надежность из-за отсутствия в ней узлов очистки и обеззараживания исходной воды.

Известна группа технических решений, заключающихся в комплексном использовании эффекта закрутки воды и воздуха для создания глубоко диспергированной эмульсии, имеющей малую плотность по сравнению с плотностью воды, обеспечивающих интенсивное окисление химических загрязнений кислородом воздуха, улучшение показателей качества воды и снижение затрат электроэнергии на подъем воды, а также бесперебойную подачу воды потребителям (патент RU №2.166.029, кл. Е03В 1/02, Е03В 3/04, «Система водоснабжения населенного пункта», 2001 г, Викторов Г.В. и др.; патент RU №2.195.533, кл. Е03В 1/02, Е03В 11/10, «Система водоснабжения», 2002 г, Викторов Г.В. и патент RU №2.195.534, кл. Е03В 1/02, Е03В 3/06, «Система водоснабжения населенных пунктов», 2002 г, Викторов Г.В.).

Основным недостатком вышеупомянутых систем водоснабжения является недостаточная санитарно-эпидемиологическая надежность из-за отсутствия в них узлов очистки и обеззараживания исходной воды.

Известно «Устройство для очистки воды от железа» (авторское свидетельство СССР на изобретение SU №1.502.481, кл. C02F 1/64, 1989 г., Рехтин А.Ф. и др.), состоящее из корпуса, фильтрующей загрузки и кавитатора, выполненного в виде цилиндра, штока и вибратора. С помощью кавитатора создаются низкочастотные колебания, приводящие к возникновению кавитационных пузырьков, которые, схлопываясь, превращают двухвалентное железо в трехвалентное, которое осаждается на фильтрующей загрузке.

Недостатками известного устройства для очистки воды являются низкая эффективность аэрирования и низкая надежность работы кавитатора, т.к. вибраторы часто выходят из строя из-за быстрого износа. Волны сжатия-растяжения возникают в зазоре между стенками корпуса устройства и кавитатора. Этот объем очень мал, количество пузырьков также мало, а значит эффективность обработки воды невысокая. Устройство предназначено для создания кавитационного эффекта и фильтрования, обеспечивающих очистку воды. Совмещение этих двух функций в одном корпусе привлекательно, но одновременно влечет следующие негативные последствия: недостаточное количество кислорода и малое время его контактирования с загрязнителями, содержащимися в воде, а также отсутствие условий для создания мелких пузырьков водных паров и газа приводят к тому, что двухвалентное железо плохо переходит в трехвалентное. Конструкция устройства не позволяет достичь оптимальных размеров корпуса и находящихся в нем узлов для обеспечения эффективной очистки воды.

Известно «Устройство для озонирования воды» (патент RU №2.078.055, кл. C02F 1/78, 1997 г., Волченко Ю.А. и др.).

Устройство содержит горизонтальный герметичный корпус с патрубками ввода и вывода воды, разделенный вертикальной стенкой на контактную камеру и камеру дегазирования. В контактной камере размещены горизонтальные, параллельные, смещенные попеременно перегородки и система диспергирования озоно-воздушной смеси, выполненная из пористых трубок, установленных по направляющим, желобам, расположенных в днище контактной камеры и закрепленных шлицевыми захватами. В камере дегазирования под переливным окном, выполненным в вертикальной стенке, расположен сужающийся, перфорированный лоток, который наклонен в направлении нисходящего потока воды, под лотком расположены по меньшей мере два ряда рассекателей.

Обрабатываемая вода насосом подается в нижнюю часть контактной камеры, где происходит ее смешение с озоно-воздушной смесью, подаваемой системой диспергирования по пористым трубкам, и проходит снизу вверх систему горизонтальных перегородок. Озонирование воды осуществляют в потоке обрабатываемой воды и озоно-воздушной смеси за счет контактирования пузырьков озона с частицами загрязнений. Из контактной камеры поток водо-озоно-воздушной смеси поступает в камеру дегазирования через перфорированный лоток на рассекатели. Воздух, содержащий молекулы непрореагировавшего озона, поднимается в верхнюю часть дополнительной секции, ударяется о тарельчатый отражатель, отражающий молекулы воды. Очищенная вода откачивается из камеры дегазирования насосом.

Горизонтальное расположение перегородок в контактной камере в сочетании с системой диспергирования, выполненной из трубок, установленных перпендикулярно потоку воды и обеспечивающих тонкое диспергирование, позволяет создать наилучший режим перемешивания обрабатываемой воды и озоно-воздушной смеси, обеспечивая турбулентный режим течения из-за многократного поворота потока между перегородками, и увеличить время контакта для обеспечения полного использования озона и повышения степени очистки воды.

Несмотря на применение ряда эффективных технических решений, известное устройство для озонирования воды имеет следующие недостатки:

1. Сложность конструкции (наличие горизонтальных перегородок, пористых трубок и перфорированного лотка и др.), определяющая недоступность ряда узлов для обслуживания и ремонта и, следовательно, ненадежность работы всего устройства для озонирования воды.

2. Нерациональное расходование озоно-воздушной смеси на окисление крупных фракций загрязнителей в контактной камере из-за отсутствия в устройстве для озонирования воды блока предварительной микрофильтрации, вследствие чего происходит снижение эффективности очистки и обеззараживания исходной воды.

3. Недостаточная санитарно-эпидемиологическая надежность устройства для озонирования воды из-за отсутствия в нем выходного сорбционного блока, вследствие чего из обработанной воды не удаляются продукты озонолиза, многие из которых являются канцерогенами.

Известна «Установка для озонирования жидких сред» (патент RU №2.063.377, кл. С01В 13/11. 1996 г., Слюсаренко Е.М. и др.), содержащая источник кислородсодержащей смеси, соединенный последовательно с генератором озона и диспергирующим устройством, которое через насос соединено циркуляционным трубопроводом с резервуаром для озонируемой жидкости, при этом резервуар соединен через фильтр, осушитель и камеру-ресивер, меняющую объем, с генератором озона, диспергирующее устройство инжекционного типа, размещенное на всасывающей части циркуляционного трубопровода, а также пульсатор или кавитатор, размещенные на нагнетательной части циркуляционного трубопровода.

С помощью циркуляционного насоса и двух диспергаторов инжекционного типа в установке осуществляется интенсивное перемешивание озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой. В этом случае степень усвоения озона за цикл увеличивается, так как образующиеся в диспергаторах пузырьки озоно-воздушной смеси дополнительно проходят через циркуляционный насос, работающий как аппарат идеального смешения. Увеличение площади и длительности контакта способствует более эффективному усвоению озона и, как следствие, снижению энергоемкости процесса озонирования. Для повышения эффективности процесса усваивания озона в циркуляционный контур включается пульсатор или кавитатор. Наложение пульсирующих давлений на поток жидкости способствует более интенсивному перемешиванию озоно-воздушной смеси в пузырьках и вызывает кавитационные эффекты, способствующие растворению озона в озонируемой жидкости и, как следствие, его более полному усвоению.

Кроме того, в резервуаре для озонируемой жидкости озоно-воздушная смесь отделяется от жидкости и через фильтр, осушитель и камеру-ресивер попадает в генератор озона, в котором из смеси генерируется озон и смесь вновь диспергируется в озонируемую жидкость. Таким образом, озоносодержащая смесь циркулирует в газовом пространстве установки, которое полностью изолировано от атмосферы. Циркуляция смеси осуществляется до полного израсходования озона. Установка позволяет использовать в качестве источника чистый кислород практически со 100%-ной его конверсией в озон. Кроме того, снимается проблема утилизации озона как экологически опасного продукта.

Недостатками известной установки для озонирования жидких сред являются:

1. Сложность и, следовательно, невысокая надежность формирования газового пространства в установке для озонирования жидких сред, в том числе оборудования для получения озоно-воздушной смеси из чистого кислорода и ее транспортировки (источника кислородсодержащей смеси, генератора озона, трубопровода газового цикла, фильтра, осушителя и камеры-ресивера).

2. Невысокая эффективность очистки жидких сред от загрязнителей из-за отсутствия в установке сорбционных узлов. Вследствие чего из обработанной воды не удаляются продукты озонолиза, многие из которых являются канцерогенами.

3. Отсутствие в установке узлов для удаления пены с поверхности озонируемой жидкости.

Известна также «Система водоснабжения населенного пункта» (патент RU №2.132.910, кл. Е03В 1/02, 1997 г., Лукьянов В.И. и др.), содержащая насосную станцию второго подъема, водоводы, водопроводную сеть, напорно-регулирующую емкость, повысительный, сетевой и промывной насосы, сатуратор, напорный флотатор, озонатор, хлоратор, два эжектора, первый из которых соединен с повысительным насосом, сатуратором и озонатором, второй - с повысительным насосом, напорным флотатором и хлоратором, фильтр, вход которого соединен с выходом напорного флотатора и всасывающим патрубком промывного насоса, а выход соединен со всасывающим патрубком сетевого насоса, датчики давления, запорные клапаны с электромагнитными приводами и датчиками положения, обратный клапан, вентиль и блок управления, с которым связаны датчики давления, запорные клапаны с электромагнитными приводами и датчики положения запорных клапанов.

Обрабатываемая вода с помощью повысительного насоса через первый эжектор, в котором озонированный воздух интенсивно перемешивается с водой, подается в сатуратор и сжимается. При этом происходит растворение озонированного воздуха в воде. Из сатуратора смесь из воды и озонированного воздуха с помощью повысительного насоса подается в напорный флотатор сверху, а обрабатываемая вода - через второй эжектор на вход напорного флотатора снизу. Двигаясь навстречу друг другу, эти потоки интенсивно перемешиваются, скорости их движения резко снижаются, озон взаимодействует с бактериальными загрязнениями, а освободившийся воздух в виде мельчайших пузырьков флотирует побочные загрязнения. Из напорного флотатора обрабатываемая вода поступает на вход фильтра, после которого очищенная вода при помощи сетевого насоса подается в водопроводную сеть потребителям. При прекращении водопотребления населенным пунктом начинается наполнение обработанной водой напорно-регулирующей емкости.

Для профилактической дезинфекции системы водоснабжения населенного пункта используется хлор. Для этого с помощью повысительного насоса обрабатываемая вода подается на напорный вход второго эжектора, на всасывающий вход которого поступает хлор и тщательно смешиваться с водой. Смешанный поток из второго эжектора поступает в напорный флотатор, а из него в фильтр и далее сетевым насосом направляется в водопроводную сеть для ее дезинфекции.

Недостатками известной система водоснабжения населенного пункта являются:

1. Значительное энергопотребление за счет использования 4-х насосов: насосной станции второго подъема, повысительного, промывного и сетевого.

2. Прекращение подачи очищенной воды потребителям во время процесса регенерации фильтрующей загрузки.

3. Сложность и ненадежность процесса регенерации фильтрующей загрузки, осуществляемой за счет многократных включений-выключений клапанов с электромагнитными приводами и промывного насоса, а также периодического воздействия волн упругого сжатия и растяжения жидкости в фильтре.

4. Неэффективное использование эжекторов в связи с тем, что они работают в режиме противодавления (для первого эжектора, соединенного снаружи с донной частью флотатора, - статическое сопротивление столба воды во флотаторе и динамическое противодействие с выхода второго эжектора, а для второго эжектора, соединенного патрубком изнутри с донной частью флотатора, - статическое сопротивление столба воды во флотаторе, столба воды в фильтре и динамическое противодействие с выхода первого эжектора). В этом случае эффективность применения эжекторных смесителей значительно падает.

5. Возможность вторичного бактериального загрязнения напорно-регулирующей емкости после ее заполнения обработанной озоном водой (с учетом отсутствия пролонгированного действия озона) и при прекращении в это время (например, в ночное время) водопотребления населенным пунктом.

6. Возможность вторичного бактериального загрязнения сатуратора во время дезинфекции флотатора, фильтра и водоразводящей сети, т.к. в это время через него прекращается подача обработанной озоном воды.

Наиболее близкой по технической сущности (прототипом) является «Установка для очистки воды озонированием» (патент RU №2.228.916, кл. C02F 9/04, C02F 1/78, 2004 г., Патрушев Е.И. и др.), содержащая узел обработки воды озоном, выполненный в виде цилиндрической камеры окисления с крышкой, снабженный патрубком подачи исходной воды и трубопроводом для отвода очищенной воды, при этом камера окисления снабжена измерителем уровня воды, взаимодействующим с устройством включения/отключения подачи исходной воды при достижении ею соответственно нижнего или верхнего заданных уровней, эжектор, установленный над камерой окисления, и насос, последовательно соединенные трубопроводом в циркуляционный контур, генератор озона, связанный с эжектором, фильтр, выполняющий финишный этап очистки воды, соединенный дополнительным насосом с трубопроводом для отвода очищенной воды, блок разложения остаточного озона, соединенный трубопроводом с камерой окисления, кавитатор гидродинамического типа, размещенный внутри камеры окисления, выполненный в виде двух установленных друг над другом с зазором и жестко скрепленных между собой дисков одинакового диаметра, выполненных в форме тарелок, причем в верхнем диске выполнен центральный сквозной канал, жестко соединенный с трубопроводом, связывающим камеру окисления с эжектором, а на обращенных друг к другу поверхностях дисков выполнены выступы, расположенные концентрично и сужающиеся к зазору.

В установке для очистки воды озонированием исходная вода подается в камеру окисления с помощью циркуляционного насоса и эжектора, в котором поток разгоняется до большой скорости, в результате чего происходит тонкое диспергирование газов и водяного пара и насыщение обрабатываемой воды воздухом и озоном, вырабатываемым в генераторе озона.

Обогащенная озоном вода по трубопроводу циркуляционного контура направляется в кавитатор, расположенный в камере окисления. Благодаря конструктивным особенностям кавитатора обрабатываемая вода многократно последовательно расширяется и сжимается, испытывая механические удары и завихрения, что обеспечивает высокую степень диспергирования воды и газа. Таким образом, за счет повышенного давления поступающей воды, многократного расширения-сжатия при попадании в пространство между выступами, выполненными на дисках кавитатора, механических ударов о них - активизируются кавитационные процессы и благодаря интенсификации окисления загрязнителей повышается эффективность очистки воды.

Турбулентные потоки насыщенной озоном и кислородом воды с большой скоростью вырываются из кавитатора и соединяются с остальной частью воды, находящейся в нижней части камеры окисления, обеспечивая условия для интенсивного смешивания воды с озоно-воздушной смесью. При этом концентрации кислорода и озона, находящихся как в истинно растворенном состоянии, так и в виде мелкодисперсных пузырьков в коллоидном состоянии, достигают максимально высоких значений. В камере окисления происходит многократное обращение воды, диспергирование озоно-воздушно-водяной смеси, активно протекают окислительные процессы. Полученная водогазовая смесь многократно циркулирует через эжектор и кавитатор, что обеспечивает высокую эффективность удаления на фильтре окислившихся и скоагулированных загрязнителей.

В результате в единой системе реализованы преимущества эжекционного диспергирования и кавитации, чем достигается повышение эффективности насыщения воды воздухом и озоном, а вследствие этого увеличивается степень очистки воды.

Однако известной установке для очистки воды озонированием (прототипу) присущи следующие основные недостатки:

1. Повышенный расход озона и увеличение общего времени циркуляции обрабатываемой воды (по контуру: камера окисления - циркуляционный насос - эжекторный смеситель - кавитатор - камера окисления) за счет поступления исходной воды в камеру окисления без предварительной механической фильтрации. Общее время пребывания воды в камере окисления, необходимое для окисления всех форм загрязнителей, составляет 20-30 мин и зависит от химического состава исходной воды, при этом интенсивность воздействия газовой окислительной смеси меняется за счет варьирования производительности циркуляционного насоса.

2. Возможность засорения циркуляционного насоса продуктами окисления и коагуляции загрязнителей, содержащихся в исходной воде, а также снижения срока его службы за счет отсутствия в камере окисления узла удаления шлама окисленных загрязнений.

3. Снижение производительности установки за счет повторной обработки шлама и части уже окисленной и обеззараженной воды, оставшейся в нижней части камеры окисления после периодического ее опорожнения дополнительным насосом, при очередном заполнении камеры окисления исходной водой.

4. Неэффективность использования озона, т.к. значительная часть озона, находящаяся в камере окисления выше рабочего уровня обрабатываемой воды (около 50% от ее общей высоты), поступает на деструкцию в блок разложения остаточного озона.

5. Неэффективность работы циркуляционной системы за счет того, что в течение 20-30 минут осуществляется циркуляция суспензии, состоящей из обработанной воды и продуктов окисления (шлама). Это вызывает дополнительный расход электроэнергии на циркуляцию обрабатываемой воды и ускоренный износ циркуляционного насоса.

6. Невысокая санитарно-эпидемиологическая надежность процесса обработки исходной воды за счет того, что время осуществления циркуляционного процесса (достижения желаемого эффекта очистки и обеззараживания исходной воды) определяется приблизительно на основании имеющегося опыта без выполнения соответствующих измерений.

7. Возможность вторичного бактериального загрязнения загрузки фильтра в периоды прекращения работы дополнительного насоса (при осуществлении процесса циркуляции), а также разводящей сети из-за отсутствия пролонгированного дезинфицирующего действия озона.

Таким образом, вышеприведенные недостатки известной установки, выбранной в качестве прототипа, обуславливают недостаточную эффективность очистки исходной воды в условиях меняющихся концентраций загрязнений в ней и низкую санитарно-эпидемиологическую надежность процессов очистки и обеззараживания питьевой воды.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение санитарно-эпидемиологической надежности процессов очистки и обеззараживания природной воды, а также предотвращение вторичного бактериального загрязнения очищенной и обеззараженной воды в системе водоснабжения населенного пункта.

Поставленная задача решается тем, что система водоснабжения населенного пункта, содержащая цилиндрическую камеру окисления с крышкой, снабженную измерителем уровня воды, взаимодействующим с устройством включения-отключения подачи исходной воды при достижении ею соответственно нижнего или верхнего заданных уровней, патрубком подачи исходной воды, трубопроводом для отвода очищенной воды, блоком разложения остаточного озона, связанным трубопроводом с цилиндрической камерой окисления, и кавитатором, циркуляционный насос, соединенный всасывающим патрубком с цилиндрической камерой окисления, эжектор, связанный трубопроводом с цилиндрической камерой окисления, генератор озона, фильтр и дополнительный насос, дополнительно снабжена первым электромагнитным клапаном, гидравлическим входом соединенным с трубопроводом для отвода очищенной воды, первым многосопловым эжекторным смесителем, напорным входом соединенным с гидравлическим выходом первого электромагнитного клапана, а выходом соединенным с разводящей водопроводной сетью населенного пункта, дозатором дезинфектанта, выходом соединенным трубопроводом со всасывающим входом первого многосоплового эжекторного смесителя, дыхательным клапаном, установленным на крышке цилиндрической камеры окисления и своим входом соединенным с внутренним объемом цилиндрической камеры окисления, переключателем режимов работы, первым гидравлическим входом соединенным с выходным патрубком циркуляционного насоса, вторым гидравлическим входом соединенным с выходным патрубком фильтра, а первым управляющим входом электрически соединенным с первым управляющим выходом устройства включения-отключения подачи исходной воды, вторым электромагнитным клапаном, входом соединенным озонопроводом с выходом генератора озона, датчиком потока, входом соединенным с выходом переключателя режимов работы, а управляющим выходом электрически соединенным с управляющим входом второго электромагнитного клапана, измерителем уровня окислительно-восстановительного потенциала, входом соединенным с обрабатываемой водой внутри цилиндрической камеры окисления, блоком управления, входом электрически соединенным с выходом измерителя уровня окислительно-восстановительного потенциала, первым управляющим выходом электрически соединенным со вторым управляющим входом переключателя режимов работы, а вторым управляющим выходом электрически соединенным с управляющим входом первого электромагнитного клапана, кроме того, эжектор выполнен в виде второго многосоплового эжекторного смесителя, напорным входом соединенного с выходом датчика потока, первым всасывающим входом соединенного озонопроводом с выходом второго электромагнитного клапана, вторым всасывающим входом соединенного озонопроводом с выходом дыхательного клапана, а выходом соединенного со входным отверстием патрубка подачи исходной воды, кавитатор выполнен в виде кольцевого трубного коллектора, расположенного внутри цилиндрической камеры окисления перпендикулярно ее оси симметрии и закрепленного на внутренней стороне крышки цилиндрической камеры окисления, напорным входом соединенного с выходным отверстием патрубка подачи исходной воды, снабженного, по меньшей мере, тремя выходными патрубками, равномерно расположенными и закрепленными на кольцевом трубном коллекторе параллельно оси симметрии цилиндрической камеры окисления, и отражательного перфорированного диска, расположенного перпендикулярно относительно выходных патрубков кавитатора и жестко закрепленного на внутренней боковой поверхности цилиндрической камеры окисления на расстоянии не менее 2/5 высоты цилиндрической камеры окисления от плоскости кольцевого трубного коллектора, дополнительный насос всасывающим входом соединен с источником природной воды, а управляющим входом электрически соединен со вторым управляющим выходом устройства включения-отключения подачи исходной воды, циркуляционный насос управляющим входом электрически соединен с третьим управляющим выходом устройства включения-отключения подачи исходной воды, фильтр своим входным патрубком гидравлически соединен с напорным выходом вспомогательного насоса.

Предпочтительно, что цилиндрическая камера окисления выполнена в виде резервуара водонапорной башни, имеющего высотное расположение и объем, соответствующие нормативам водопотребления населенного пункта.

Предпочтительно, что фильтр выполнен в виде окислительно-сорбционной установки, содержащей узел микрофильтрации, входом соединенный со входным патрубком фильтра, узел смешения озона с обрабатываемой водой, предпочтительно многосопловый эжекторный смеситель, напорным входом соединенный с выходом узла микрофильтрации, реакционную емкость, входом соединенную с выходом узла смешения озона с обрабатываемой водой, узел нанофильтрации, входом соединенный с выходом реакционной емкости, датчик давления, гидравлическим входом соединенный с выходом узла нанофильтрации, сорбционный узел, входом соединенный с гидравлическим выходом датчика давления, а выходом гидравлически соединенный с выходным патрубком фильтра, управляющий клапан, предпочтительно электромагнитный, управляющим входом электрически соединенный с управляющим выходом реле давления, а пневматическим выходом соединенный со всасывающим входом узла смешения озона с обрабатываемой водой, и озоногенератор, выходом соединенный озонопроводом с пневматическим входом управляющего клапана.

Предпочтительно, что каждый из многосопловых эжекторных смесителей выполнен в виде цилиндрической контактной камеры и параллельно расположенных в пространстве эжекторов, напорные входы эжекторов объединены общим коллектором, образуя напорный вход многосоплового эжекторного смесителя, всасывающие входы эжекторов объединены общим коллектором, образуя всасывающий вход многосоплового эжекторного смесителя, выходные параллельно расположенные патрубки эжекторов жестко закреплены на верхнем торце цилиндрической контактной камеры, а нижний торец цилиндрической контактной камеры снабжен выходным патрубком многосоплового эжекторного смесителя.

Таким образом, указанная в формуле изобретения совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает получение предусмотренного технического результата.

Предлагаемое изобретение иллюстрировано чертежом, на котором представлена функциональная схема системы водоснабжения населенного пункта.

Система водоснабжения населенного пункта содержит цилиндрическую камеру окисления 1, измеритель уровня воды 2, устройство включения-отключения подачи исходной воды 3, патрубок подачи воды 4, трубопровод для отвода очищенной воды 5, блок разложения остаточного озона 6, кавитатор 7, циркуляционный насос 8, всасывающий патрубок 9, эжектор 10, генератор озона 11, фильтр (окислительно-сорбционная установка) 12, дополнительный насос 13, первый электромагнитный клапан 14, первый многосопловый эжекторный смеситель 15, дозатор дезинфектанта 16, дыхательный клапан 17, переключатель режимов работы 18, второй электромагнитный клапан 19, датчик потока 20, второй многосопловый эжекторный смеситель 21, кольцевой трубный коллектор (кавитатора) 22, выходные патрубки (кавитатора) 23, отражательный перфорированный диск (кавитатора) 24, источник природной воды 25, выходной напорный патрубок (дополнительного насоса) 26, узел микрофильтрации (фильтра) 27, узел смешения озона с обрабатываемой водой (фильтра) 28, реакционную емкость (фильтра) 29, узел нанофильтрации (фильтра) 30, датчик давления (фильтра) 31, сорбционный узел (фильтра) 32, выходной патрубок (фильтра) 33, управляющий клапан (электромагнитный клапан фильтра) 34, озоногенератор (фильтра) 35, измеритель уровня окислительно-восстановительного потенциала 36 и блок управления 37.

Введем определения.

1. Озонообработка исходной воды - интенсивное насыщение исходной воды озоном, полученным в специальном генераторе озона путем воздействия высоковольтного электрического разряда на кислород окружающей воздушной среды.

2. Эжекторная озонообработка исходной воды - интенсивное насыщение озоном исходной воды, поступающей во внутреннюю полость эжекторного смесителя (устройства, широко используемого в науке и технике), за счет гидродинамических и массообменных процессов.

3. Многосопловый эжекторный смеситель - вариант исполнения эжекторного смесителя, позволяющий за счет увеличения числа сопел значительно уменьшить потери напора на выходе эжекторного смесителя.

4. Реакторно-барботажная озонообработка исходной воды - интенсивное насыщение исходной воды озоном за счет барботажного эффекта в наполненной обрабатываемой исходной водой реакторной емкости (цилиндрической или иной формы), в нижнюю часть которой с выхода эжекторного смесителя подается под избыточным давлением озоно-воздушно-водяная смесь, при этом мелкие пузырьки озоно-воздушной части поступившей смеси барботируют (всплывают) в верхнюю часть реакторной емкости.

5. Циркуляционная обработка озоно-воздушно-водяной смеси - интенсивное насыщение исходной воды озоном за счет многократной циркуляции озоно-воздушно-водяной смеси в замкнутом трубопроводе с помощью циркуляционного (низконапорного) насоса.

6. Уровень окислительно-восстановительного потенциала - это величина редокс-потенциала (Eh), характеризирующая окислительную способность воды по отношению к микробиологическим загрязнителям. Например, при Eh исследуемой воды больше 600 мВ вода считается продезинфицированной, а при Eh больше 800 мВ исследуемая вода считается стерильной.

Функционально система водоснабжения населенного пункта может быть представлена в виде цилиндрической камеры окисления, трех гидравлических магистралей и одиннадцати автономных устройств.

Конструктивно цилиндрическая камера окисления 1 выполнена в виде резервуара водонапорной башни, оснащенного девятью технологическими патрубками:

- патрубком подачи воды 4;

- патрубком (трубопроводом) для отвода очищенной воды 5;

- всасывающим патрубком 9 циркуляционного насоса 8;

- патрубком блока разложения остаточного озона 6;

- патрубком дыхательного клапана 17;

- патрубком измерителя уровня окислительно-восстановительного потенциала 36;

- двумя патрубками (нижнего и верхнего уровней) измерителя уровня воды 2;

- промывочным патрубком (на чертеже не показан) цилиндрической камеры окисления 1.

Магистраль предварительной водоподготовки исходной воды образована вспомогательным насосом 13, фильтром (окислительно-сорбционной установкой) 12, переключателем режимов работы 18, датчиком потока 20, вторым многосопловым эжекторным смесителем 21, патрубком подачи воды 4 в цилиндрическую камеру окисления 1 и выходными патрубками 23 кольцевого трубного коллектора 22.

Циркуляционная магистраль образована всасывающим патрубком 9, циркуляционным насосом 8, переключателем режимов работы 18, датчиком потока 20, вторым многосопловым эжекторным смесителем 21, патрубком подачи воды 4 в цилиндрическую камеру окисления 1 и выходными патрубками 23 кольцевого трубного коллектора 22.

Основная магистраль водоснабжения населенного пункта очищенной и обеззараженной водой образована трубопроводом для отвода очищенной воды 5 из цилиндрической камеры окисления 1, первым электромагнитным клапаном 14, первым многосопловым эжекторным смесителем 15 и разводящей водопроводной сетью населенного пункта.

Кроме того, система водоснабжения населенного пункта снабжена одиннадцатью автономными устройствами, также обеспечивающими решение поставленной задачи: генератором озона 11, озоногенератором (фильтра) 35, дозатором дезинфектанта 16, вторым электромагнитным клапаном 19, управляющим клапаном (электромагнитным клапаном фильтра) 34, блоком разложения остаточного озона 6, дыхательным клапаном 17, измерителем уровня воды (верхнего и нижнего уровней) 2, устройством включения-отключения подачи исходной воды 3, измерителем уровня окислительно-восстановительного потенциала 36 и блоком управления 37.

Работа системы водоснабжения населенного пункта осуществляется следующим образом.

Для первоначального заполнения цилиндрической камеры окисления 1 обработанной водой используется магистраль предварительной водоподготовки исходной воды. При этом исходная вода из природного источника 25, например скважины, подается дополнительным насосом 13 через его выходной напорный патрубок 26 на вход фильтра 12 (окислительно-сорбционной установки), в котором последовательно осуществляются процессы глубокой очистки, кондиционирования и обеззараживания исходной воды:

- очистка исходной воды от микропримесей в узле микрофильтрации 27;

- интенсивное перемешивание обрабатываемой воды в узле смешения озона с обрабатываемой водой 28 с озоно-воздушной смесью, вырабатываемой в озоногенераторе 35;

- окисление содержащихся в обрабатываемой воде загрязнителей и ее обеззараживание в реакционной емкости 29;

- кондиционирование (деминерализация) обрабатываемой воды в узле нанофильтрации 30;

- сорбция окисленных загрязнений (продуктов озонолиза) в сорбционном узле 32.

С целью предупреждения аварийных ситуаций (возможности попадания воды в озоногенератор фильтра 35) фильтр 12 снабжен датчиком давления 31 и управляющим клапаном (электромагнитным клапаном фильтра) 34. При соответствии давления воды, проходящей через фильтр 12, требованиям эксплуатационной документации на эжекторные окислительно-сорбционные фильтры (0,2-0,3 МПа) датчик давления 31 замыкает свои контакты в цепях питания озоногенератора (фильтра) 35 и нормально закрытого управляющего клапана (электромагнитного клапана фильтра) 34, в результате чего включается в работу озоногенератор (фильтра) 35, открывается управляющий клапан (электромагнитный клапан фильтра) 34 и вырабатываемая в озоногенераторе (фильтра) 35 озоно-воздушная смесь начинает поступать через открывшийся управляющий клапан (электромагнитный клапан фильтра) 34 на всасывающий вход узла смешения озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой 28. При падении давления в магистрали предварительной водоподготовки исходной воды (например, за счет увеличения гидравлического сопротивления узлов фильтра 12 при накоплении в них отфильтрованных загрязнителей) датчик давления 31 размыкает свои контакты в цепях питания озоногенератора (фильтра) 35 и нормально закрытого управляющего клапана (электромагнитного клапана фильтра) 34, в результате чего выключается из работы озоногенератор (фильтра) 35 и закрывается управляющий клапан (электромагнитный клапан фильтра) 34.

После осуществления процессов микрофильтрации, кондиционирования и предварительного обеззараживания в фильтре 12 обрабатываемая вода подается с помощью вспомогательного насоса 13 через переключатель режимов работы 18 (выполненный, например, в виде двух электромагнитных клапанов с нормально-разомкнутым контактом и нормально-замкнутым контактом соответственно), датчик потока 20, второй многосопловый эжекторный смеситель 21, кольцевой трубный коллектор (кавитатора) 22 и выходные патрубки (кавитатора) 23 в цилиндрическую камеру окисления 1.

Во втором многосопловом эжекторном смесителе 21 обрабатываемая вода, поступившая на его напорный вход, после интенсивного перемешивания с озоно-воздушной смесью в эжекторах многосоплового эжекторного смесителя 21 поступает под напором, образованным на выходе многосоплового эжекторного смесителя 21, через патрубок подачи воды 4 в кольцевой трубный коллектор (кавитатора) 22 и через выходные патрубки (кавитатора) 23 направляется на отражательный перфорированный диск (кавитатора) 24, создавая кавитационную зону турбулентности, в которой происходит дополнительное перемешивание водно-озоно-воздушной смеси, в процессе которого осуществляется интенсивное окисление загрязнений и эффективное обеззараживание обрабатываемой воды озоном.

Кроме того, для наиболее эффективного использования озона применяется метод обратной связи, для чего непрореагировавшая в цилиндрической камере окисления 1 часть озоно-воздушной смеси поступает через дыхательный клапан 17, установленный на крышке цилиндрической камеры окисления 1 и своим входом соединенный с внутренним объемом цилиндрической камеры окисления 1, на второй всасывающий вход второго многосоплового эжекторного смесителя 21.

С целью предупреждения возможности попадания воды в генератор озона 11 магистраль предварительной водоподготовки исходной воды снабжена датчиком потока 20 и вторым электромагнитным клапаном 19. При непрерывном протекании обрабатываемой воды через датчик потока 20 замыкаются его контакты в цепях питания генератора озона 11 и нормально закрытого второго электромагнитного клапана 19, в результате чего включается в работу генератор озона 11, открывается второй электромагнитный клапан 19 и озоно-воздушная смесь, вырабатываемая в генераторе озона 11, начинает поступать через открывшийся второй электромагнитный клапан 19 на первый всасывающий вход второго многосоплового эжекторного смесителя 21. При прекращении протекания обрабатываемой воды через датчик потока 20 (например, за счет увеличения гидравлического сопротивления узлов фильтра 12 при накоплении в них отфильтрованных загрязнителей) размыкаются контакты датчика потока 20 в цепях питания генератора озона 11 и нормально закрытого второго электромагнитного клапана 19, в результате чего выключается из работы генератор озона 11 и закрывается второй электромагнитный клапан 19, защищая тем самым генератор озона 11 от затопления обрабатываемой водой.

После первичного заполнения цилиндрической камеры окисления 1 до верхнего расчетного уровня срабатывает датчик верхнего уровня (на чертеже не показан) измерителя воды 2, с выхода которого подается соответствующий сигнал на первый вход устройства включения-отключения подачи исходной воды 3. При этом с первого управляющего выхода устройства включения-отключения подачи исходной воды 3 подается электрический сигнал на первый управляющий вход переключателя режимов работы 18 (выполненного, например, в виде двух электромагнитных клапанов с нормально-разомкнутым контактом и нормально-замкнутым контактом соответственно), вызывая срабатывание соответствующих электромагнитных клапанов, в результате чего перекрывается магистраль предварительной водоподготовки исходной воды и открывается циркуляционная магистраль. Кроме того, одновременно со второго управляющего выхода устройства включения-отключения подачи исходной воды 3 подается электрический сигнал на управляющий вход вспомогательного насоса 13 для его отключения, а с третьего управляющего выхода устройства включения-отключения подачи исходной воды 3 подается электрический сигнал на управляющий вход циркуляционного насоса 8 для его включения в работу.

В результате этих переключений предварительно обработанная вода из цилиндрической камеры окисления 1 начнет циркулировать с помощью циркуляционного насоса 8 по циркуляционной магистрали, образованной всасывающим патрубком 9, циркуляционным насосом 8, переключателем режимов работы 18, датчиком потока 20, вторым многосопловым эжекторным смесителем 21, патрубком подачи воды 4, выходными патрубками 23 кольцевого трубного коллектора 22 и цилиндрической камерой окисления 1. В процессе циркуляции исходной воды по циркуляционной магистрали в нее по озонопроводу через первый всасывающий вход второго многосоплового эжекторного смесителя 21 будет поступать озоно-воздушная смесь из генератора озона 11, а через второй всасывающий вход второго многосоплового эжекторного смесителя 21 будет поступать из дыхательного клапана 17 непрореагировавшая часть озоно-воздушной смеси, скопившаяся в потолочной части цилиндрической камеры окисления 1. Для аварийных ситуаций (при повреждении дыхательного клапана 17 или второго многосоплового эжекторного смесителя 21) предусмотрен блок разложения остаточного озона 6, соединенный трубопроводом с цилиндрической камерой окисления 1.

При циркуляции исходной воды, предварительно обработанной в фильтре 12, в кавитационной зоне турбулентности внутри цилиндрической камеры окисления 1 продолжается дополнительное перемешивание водно-озоно-воздушной смеси, в процессе которого осуществляется интенсивное окисление загрязнений и эффективное обеззараживание обрабатываемой воды озоном, поступающим из генератора озона 11 и дыхательного клапана 17.

Степень обеззараживания обрабатываемой воды зависит от концентрации растворенного в обрабатываемой воде озона и времени взаимодействия озона с загрязнителями, содержащимися в обрабатываемой воде. В техническом отношении значительно проще контролировать время взаимодействия озона с загрязнителями, чем определять концентрацию растворенного в обрабатываемой воде озона. Поэтому регулирование продолжительности циркуляционного процесса осуществляется в зависимости от уровня окислительно-восстановительного потенциала (редокс-потенциала Eh) обрабатываемой озоно-воздушно-водяной смеси с помощью измерителя уровня окислительно-восстановительного потенциала 36, конструктивно размещенного в нижней внутренней части цилиндрической камеры окисления 1 и вырабатывающего информационный сигнал о степени обеззараживания обрабатываемой воды, а также блока управления 37 (устройство блока управления на чертеже не показано). По справочным данным дезинфекция обрабатываемой воды, а также инактивация бактерий и вирусов в ней происходят, начиная с Eh=600 мВ, что соответствует концентрации озона в воде С=0,5 мГ/л, а полная стерилизация воды происходит при достижении Eh=800 мВ, что соответствует повышению концентрации озона до величины 0,7-1,0 мГ/л в зависимости от физико-химического состава обрабатываемой воды.

В процессе потребления глубоко очищенной и обеззараженной воды из цилиндрической камеры окисления 1 уровень воды в ней понижается. При достижении расчетного нижнего уровня срабатывает датчик нижнего уровня (на чертеже не показан) измерителя уровня воды 2, подавая соответствующий сигнал на второй вход устройства включения-отключения подачи исходной воды 3. При этом с первого управляющего выхода устройства включения-отключения подачи исходной воды 3 подается электрический сигнал на первый управляющий вход переключателя режимов работы 18, вызывая срабатывание соответствующего электромагнитного клапана, в результате чего открывается магистраль предварительной водоподготовки исходной воды. Кроме того, одновременно со второго управляющего выхода устройства включения-отключения подачи исходной воды 3 подается электрический сигнал на управляющий вход вспомогательного насоса 13 для его включения. После чего по магистрали предварительной водоподготовки исходной воды начинается заполнение цилиндрической камеры окисления 1 водой, очищенной и обеззараженной в фильтре 12. Одновременно по циркуляционной магистрали будет осуществляться и циркуляционная обработка исходной воды в цилиндрической камере окисления 1.

Таким образом, в результате предварительной обработки исходной воды в фильтре 12 и последующей циркуляционной обработки в цилиндрической камере окисления 1, контролируемой по уровню окислительно-восстановительного потенциала, она приобретает свойства глубоко очищенной и обеззараженной воды, пригодной для питьевого водоснабжения населенного пункта.

Учитывая отсутствие пролонгированных дезинфицирующих свойств у озона, применяемого для дезинфекции исходной воды, а также возможность вторичного бактериального и вирусного загрязнений очищенной и обеззараженной воды в разводящей водопроводной сети населенного пункта (за счет износа трубопроводов, перерывов в электроснабжении, аварий на отдельных участках и т.д.), в предложенной системе водоснабжения населенного пункта предусмотрена возможность дополнительной дезинфекции воды в разводящей водопроводной сети, которая осуществляется за счет введения в предварительно очищенную и обеззараженную воду раствора дезинфектанта, например гипохлорита натрия.

Для этого используются первый электромагнитный клапан 14, первый многосопловый эжекторный смеситель 15 и дозатор дезинфектанта 16. При достижении в цилиндрической камере окисления 1 расчетного уровня окислительно-восстановительного потенциала, равного 700 мВ, со второго управляющего выхода блока управления 37 подается на управляющий вход нормально закрытого первого электромагнитного клапана 14 электрический сигнал, разрешающий водоснабжение населенного пункта из патрубка для отвода очищенной воды 5. При этом электромагнитный клапан 14 открывается и предварительно очищенная и обеззараженная вода поступает из цилиндрической камеры окисления 1 (водонапорной башни) на напорный вход первого многосоплового эжекторного смесителя 15 и далее в разводящую водопроводную сеть населенного пункта. При высоте водонапорной башни равной 20 м статический напор в патрубке для отвода очищенной воды 5 составит около 2 техн. атм. При таком давлении на напорном входе многосоплового эжекторного смесителя 15 на его всасывающем входе создается разрежение (вакуум), достаточное для всасывания дезинфицирующего раствора из дозатора дезинфектанта 16 в рабочую полость первого многосоплового эжекторного смесителя 15, где происходит интенсивное перемешивание раствора дезинфектанта (например, гипохлорита натрия) с предварительно очищенной и обеззараженной озоном водой. Конструкция многосоплового эжекторного смесителя, предусматривающая использование нескольких сопел, позволяет при расчетном расходе воды осуществлять эффективное смешение воды и раствора дезинфектанта, а также избегать потерь напора в эжекторном смесителе, что очень важно при эксплуатации водонапорных башен, обладающих незначительным напором (1,5-2,0 техн. атм.).

Существенность отличий и преимущества предложенного изобретения обуславливают нижеследующие технические решения:

1. Снабжение основной гидравлической магистрали фильтром 12 (окислительно-сорбционной установкой глубокой доочистки и обеззараживания воды), непосредственно подсоединенным к напорному выходу дополнительного насоса 13, позволяет повысить санитарно-эпидемиологическую надежность работы всей системы водоснабжения населенного пункта, т.к. в цилиндрическую камеру окисления 1 (накопительную емкость водонапорной башни) поступает уже глубоко очищенная, кондиционированная и обеззараженная вода, что значительно снижает возможность вторичного загрязнения обработанной воды при ее хранении в накопительной емкости водонапорной башни (в течение времени ее опорожнения до расчетного уровня), в то время, как в прототипе циркуляционная обработка исходной загрязненной воды осуществляется в камере окисления и кавитации в течение 25-30 минут, после чего обработанная вода фильтруется на осадочном фильтре, который периодически подвергается регенерации (промывке). При этом качество воды, подаваемой в разводящую сеть, может меняться в зависимости от степени загрязнения фильтра. Кроме того, при значительных загрязнениях фильтра возможен залповый выброс задержанных в течение фильтроцикла ранее окисленных загрязнителей (например, Fe(ОН)₃ - гидроокислов железа).

2. Применение измерителя уровня окислительно-восстановительного потенциала (редокс-потенциала Eh) 36 и блока управления 37 позволяет оптимизировать по времени осуществление процесса реакторно-барботажной озонообработки, а также циркуляционных и кавитационных процессов окисления загрязнителей и обеззараживания исходной воды в цилиндрической камере окисления (накопительной емкости водонапорной башни) 1, гарантируя глубокую очистку и надежное обеззараживание исходной воды.

3. Применение дозатора дезинфектанта 16, оснащенного первым многосопловым эжекторным смесителем 15 и первым электромагнитным клапаном 14, позволяет предотвратить вторичное бактериальное загрязнение очищенной и обеззараженной воды в разводящей сети населенного пункта за счет подачи в нее по основной магистрали водоснабжения необходимого (в зависимости от времени года) количества дезинфектанта, обладающего свойствами пролонгированного действия (например, гипохлорита натрия). Конструктивно дозатор дезинфектанта 16 может быть выполнен в виде последовательно соединенных жидкостного дозатора и емкости для хранения раствора дезинфектанта. Количество и порядок введения дезинфектанта определяются регламентом, разрабатываемым с учетом санитарно-эпидемиологического состояния разводящей сети, конструктивных особенностей цилиндрической камеры окисления 1, а также физико-химических свойств заполняющей ее исходной воды. Учитывая тот факт, что в разводящую сеть подается уже очищенная и обеззараженная вода, концентрация дезинфектанта может быть во много раз меньшей, чем при дезинфекции обычной воды в разводящей сети. Например, при использовании в предложенной системе водоснабжения жидкого хлора необходимая доза вводимого дезинфектанта составляет 0,1 мГ/л (в централизованных водопроводных сетях доза вводимого хлора обычно составляет не менее 1,0-1,5 мГ/л).

4. Применение метода обратной связи, для реализации которого непрореагировавшая в цилиндрической камере окисления 1 часть озоно-воздушной смеси с выхода дыхательного клапана 17 подается на второй всасывающий вход второго многосоплового эжекторного смесителя 21, позволяет эффективнее использовать озон, получаемый в генераторе озона 11, а также уменьшить количество озона, подлежащего разложению в блоке разложения остаточного озона 6.

5. Применение многосопловых эжекторов оригинальной конструкции во втором многосопловом эжекторном смесителе 21 и узле смешения озона с обрабатываемой водой 28 позволяет эффективно осуществлять процесс озонообработки, т.е. смешения озоно-воздушной смеси с исходной обрабатываемой водой, обеспечивая заданную пропускную способность магистрали предварительной водоподготовки исходной воды и циркуляционной магистрали, не вызывая существенных потерь напора в них.

6. Размещение в циркуляционной магистрали датчика потока 20 и в магистрали предварительной водоподготовки исходной воды датчика давления 31, а также использование второго электромагнитного клапана 19 и управляющего клапана 34 позволяют повысить эксплуатационную надежность работы соответственно генератора озона 11 и озоногенератора 35 за счет предотвращения возможности аварийных ситуаций с ними.

При уменьшении в циркуляционной магистрали скорости потока ниже заданной величины датчик потока 20 размыкает свой контакт в цепи питания второго электромагнитного клапана 19, и шток последнего перекрывает озонопровод, соединяющий генератор озона 11 со вторым эжекторным смесителем 21. Таким образом, обеспечивается защита генератора озона 11 от затопления водой: в моменты подключения-отключения фильтра 12 к цилиндрической камере окисления 1 и при увеличении гидравлического сопротивления в циркуляционной магистрали за счет засорения второго многосоплового эжекторного смесителя 21.

При уменьшении в магистрали предварительной водоподготовки исходной воды давления ниже уровня, обеспечивающего эффективный режим работы эжекторных смесителей, равного 0,2 МПа, датчик давления 31 размыкает свой контакт в цепи питания управляющего клапана 34, и шток последнего перекрывает озонопровод, соединяющий озоногенератор 35 с узлом смешения озона с обрабатываемой водой 28. Таким образом, обеспечивается защита озоногенератора 35 от затопления водой: в моменты подключения-отключения фильтра 12 к цилиндрической камере окисления 1, а также при увеличении гидравлического сопротивления в магистрали предварительной водоподготовки исходной воды за счет выработки ресурса картриджей узла микрофильтрации 27 и сорбционного узла 32, а также засорения узла смешения озона с обрабатываемой водой 28 и мембраны узла нанофильтрации 30.

7. Применение кавитатора 7, выполненного в виде кольцевого трубного коллектора 22, расположенного внутри цилиндрической камеры окисления 1 перпендикулярно ее оси симметрии и закрепленного на внутренней стороне крышки цилиндрической камеры окисления 1, напорным входом соединенного с выходным отверстием патрубка подачи исходной воды 4, снабженного, по меньшей мере, тремя выходными патрубками 23, равномерно расположенными и закрепленными на кольцевом трубном коллекторе 22 параллельно оси симметрии цилиндрической камеры окисления 1, и отражательного перфорированного диска 24, расположенного перпендикулярно относительно выходных патрубков 23 кавитатора 7 и жестко закрепленного на внутренней боковой поверхности цилиндрической камеры окисления 1 на расстоянии не менее 2/5 высоты цилиндрической камеры окисления 1 от плоскости кольцевого трубного коллектора 22, позволяет интенсифицировать массообменные процессы в цилиндрической камере окисления 1, а также увеличить общее время взаимодействия озоно-воздушной смеси с обрабатываемой водой и тем самым значительно повысить эффективность перемешивания водно-озоно-воздушной смеси, в процессе которого осуществляется интенсивное окисление загрязнений и эффективное обеззараживание обрабатываемой воды озоном.

Таким образом, использование комплекса вышеупомянутых технических решений позволяет значительно повысить эффективность процессов окисления загрязнений и обеззараживания обрабатываемой воды озоном за счет интенсификации процессов взаимодействия озоно-воздушной смеси с исходной водой, обеспечивая повышение санитарно-эпидемиологической надежности процессов глубокой очистки и обеззараживания природных вод, а также предотвращение возможности вторичного бактериального загрязнения очищенной и обеззараженной воды в разводящей сети населенного пункта.

Производственная апробация основных узлов предлагаемого изобретения была проведена в 2007 г. на объектах образования в Азовском районе Ростовской области (школы и детские сады в с. Александровка, с. Кулешовка, с. Кагальник, с. Пешково, пос. Овощной и пос. Красный Сад) при выполнении 16 муниципальных контрактов №№1360-1375 от 22 июня 2007 г. «Обеспечение МОУ СОШ и МДОУ Азовского района Ростовской области локальными системами питьевого водоснабжения».

Проведенный сопоставительный анализ заявляемой «Системы водоснабжения населенного пункта» с прототипом и с другими решениями в данной области техники показывает, что изложенная в патентной формуле совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о ее соответствии критерию изобретения «новизна».

При этом изложенная в формуле совокупность существенных признаков не следует явным образом для специалиста из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения второму критерию изобретения «изобретательский уровень».

Соответствие предлагаемого решения критерию изобретения «промышленная применимость» очевидно из вышеприведенного описания работы «Системы водоснабжения населенного пункта».

Изобретение относится к области водоснабжения. Система водоснабжения населенного пункта содержит цилиндрическую камеру окисления с крышкой, снабженную измерителем уровня воды, взаимодействующим с устройством включения-отключения подачи исходной воды при достижении ею соответственно нижнего или верхнего заданных уровней. Также камера снабжена патрубком подачи исходной воды, трубопроводом для отвода очищенной воды, блоком разложения остаточного озона, связанным трубопроводом с цилиндрической камерой окисления, и кавитатором, размещенным внутри цилиндрической камеры окисления. Устройство включает циркуляционный насос, соединенный всасывающим патрубком с цилиндрической камерой окисления, и эжектор, связанный трубопроводом с цилиндрической камерой окисления. Система имеет генератор озона, фильтр и дополнительный насос. Кроме того, она снабжена первым электромагнитным клапаном, гидравлическим входом соединенным с трубопроводом для отвода очищенной воды, первым многосопловым эжекторным смесителем, напорным входом соединенным с гидравлическим выходом первого электромагнитного клапана, а выходом соединенным с разводящей водопроводной сетью населенного пункта. Технический результат заключается в повышении качества очистки воды. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система водоснабжения населенного пункта, содержащая цилиндрическую камеру окисления с крышкой, снабженную измерителем уровня воды, взаимодействующим с устройством включения-отключения подачи исходной воды при достижении ею соответственно нижнего или верхнего заданных уровней, патрубком подачи исходной воды, трубопроводом для отвода очищенной воды, блоком разложения остаточного озона, связанным трубопроводом с цилиндрической камерой окисления, и кавитатором, размещенным внутри цилиндрической камеры окисления, циркуляционный насос, соединенный всасывающим патрубком с цилиндрической камерой окисления, эжектор, связанный трубопроводом с цилиндрической камерой окисления, генератор озона, фильтр и дополнительный насос, отличающаяся тем, что она снабжена первым электромагнитным клапаном, гидравлическим входом соединенным с трубопроводом для отвода очищенной воды, первым многосопловым эжекторным смесителем, напорным входом соединенным с гидравлическим выходом первого электромагнитного клапана, а выходом соединенным с разводящей водопроводной сетью населенного пункта, дозатором дезинфектанта, выходом соединенным трубопроводом со всасывающим входом первого многосоплового эжекторного смесителя, дыхательным клапаном, установленным на крышке цилиндрической камеры окисления и своим входом соединенным с внутренним объемом цилиндрической камеры окисления, переключателем режимов работы, первым гидравлическим входом соединенным с выходным патрубком циркуляционного насоса, вторым гидравлическим входом соединенным с выходным патрубком фильтра, а первым управляющим входом электрически соединенным с первым управляющим выходом устройства включения-отключения подачи исходной воды, вторым электромагнитным клапаном, входом соединенным озонопроводом с выходом генератора озона, датчиком потока, входом соединенным с выходом переключателя режимов работы, а управляющим выходом электрически соединенным с управляющим входом второго электромагнитного клапана, измерителем уровня окислительно-восстановительного потенциала, входом соединенным с обрабатываемой водой внутри цилиндрической камеры окисления, блоком управления, входом электрически соединенным с выходом измерителя уровня окислительно-восстановительного потенциала, первым управляющим выходом электрически соединенным со вторым управляющим входом переключателя режимов работы, а вторым управляющим выходом электрически соединенным с управляющим входом первого электромагнитного клапана, кроме того, эжектор выполнен в виде второго многосоплового эжекторного смесителя, напорным входом соединенного с выходом датчика потока, первым всасывающим входом соединенного озонопроводом с выходом второго электромагнитного клапана, вторым всасывающим входом соединенного озонопроводом с выходом дыхательного клапана, а выходом соединенного со входным отверстием патрубка подачи исходной воды, кавитатор выполнен в виде кольцевого трубного коллектора, расположенного внутри цилиндрической камеры окисления перпендикулярно ее оси симметрии и закрепленного на внутренней стороне крышки цилиндрической камеры окисления, напорным входом соединенного с выходным отверстием патрубка подачи исходной воды, снабженного, по меньшей мере, тремя выходными патрубками, равномерно расположенными и закрепленными на кольцевом трубном коллекторе параллельно оси симметрии цилиндрической камеры окисления, и отражательного перфорированного диска, расположенного перпендикулярно относительно выходных патрубков кавитатора и жестко закрепленного на внутренней боковой поверхности цилиндрической камеры окисления на расстоянии не менее 2/5 высоты цилиндрической камеры окисления от плоскости кольцевого трубного коллектора, дополнительный насос всасывающим входом соединен с источником природной воды, а управляющим входом электрически соединен со вторым управляющим выходом устройства включения-отключения подачи исходной воды, циркуляционный насос управляющим входом электрически соединен с третьим управляющим выходом устройства включения-отключения подачи исходной воды, фильтр своим входным патрубком гидравлически соединен с напорным выходом вспомогательного насоса.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая камера окисления выполнена в виде резервуара водонапорной башни, имеющего высотное расположение и объем, соответствующие нормативам водопотребления населенного пункта.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что фильтр выполнен в виде окислительно-сорбционной установки, содержащей узел микрофильтрации, входом соединенный со входным патрубком фильтра, узел смешения озона с обрабатываемой водой, предпочтительно многосопловый эжекторный смеситель, напорным входом соединенный с выходом узла микрофильтрации, реакционную емкость, входом соединенную с выходом узла смешения озона с обрабатываемой водой, узел нанофильтрации, входом соединенный с выходом реакционной емкости, датчик давления, гидравлическим входом соединенный с выходом узла нанофильтрации, сорбционный узел, входом соединенный с гидравлическим выходом датчика давления, а выходом гидравлически соединенный с выходным патрубком фильтра, управляющий клапан, предпочтительно электромагнитный, управляющим входом электрически соединенный с управляющим выходом реле давления, а пневматическим выходом соединенный со всасывающим входом узла смешения озона с обрабатываемой водой, и озоногенератор, выходом соединенный озонопроводом с пневматическим входом управляющего клапана.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из многосопловых эжекторных смесителей выполнен в виде цилиндрической контактной камеры и параллельно расположенных в пространстве эжекторов, напорные входы эжекторов объединены общим коллектором, образуя напорный вход многосоплового эжекторного смесителя, всасывающие входы эжекторов объединены общим коллектором, образуя всасывающий вход многосоплового эжекторного смесителя, выходные параллельно расположенные патрубки эжекторов жестко закреплены на верхнем торце цилиндрической контактной камеры, а нижний торец цилиндрической контактной камеры снабжен выходным патрубком многосоплового эжекторного смесителя.