СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2011 года по МПК C02F9/12 C02F1/28 C02F1/32 C02F1/36 C02F1/46 C02F1/48 C02F1/72 

Изобретение относится к комплексной, многостадийной очистке промышленных или сточных вод для получения на выходе воды заданного качества.

Известен способ комплексной очистки воды, включающий забор воды насосом, ее очистку от механических примесей, ультразвуковое кавитационное воздействие на нее, разделение в отстойнике на очищенную воду и осадок и последующую обработку очищенной воды ультрафиолетовым излучением (см. патент РФ №20895116, МПК C02F 9/00, опубл. 10.09.1997).

Известна установка для очистки воды, содержащая последовательно соединенные фильтр очистки воды от механических примесей, всасывающий насос, ультразвуковой блок, отстойник, верхняя часть которого соединена с емкостью для очищенной воды, а нижняя - со сборником осадка, и устройство для обработки воды ультрафиолетовым излучением (см. патент РФ №20895116, МПК C02F9/00, опубл. 10.09.1997).

К недостатку указанного способа и устройства следует отнести недостаточно полную очистку воды от вредных примесей, в частности от соединений серы и им подобных. К недостатку прототипа следует также отнести применение в нем озоносодержащих газов.

Задача изобретения - увеличение полноты очистки воды от нежелательных примесей и возможность получения на выходе воды заданного потребителем качества.

Указанная задача достигается тем, что в способе комплексной очистки воды, включающем забор воды насосом, ее очистку от механических примесей, ультразвуковое кавитационное воздействие н нее, разделение в отстойнике на очищенную воду и осадок и последующую обработку очищенной воды ультрафиолетовым излучением, в нем 1-3% воды после насоса отбирают, на отобранную воду осуществляют дополнительное ультразвуковое кавитационное воздействие и направляют ее на вход насоса, перед ультразвуковым кавитационным воздействием воду пропускают через гравийно-песчаный фильтр и насыщают ее ионами железа до получения раствора желто-бурого цвета с рН>6, после ультразвукового кавитационного воздействия на воду воздействуют фотонами света с энергией 60-70 ккал/моль и магнитным полем, а после обработки очищенной воды ультрафиолетовым излучением воздействуют на нее дополнительным магнитным полем.

Кроме того, возможно, что:

- ультразвуковое кавитационное воздействие на воду осуществляют при барботировании в нее CO₂ или воздуха с температурой 75-80°C и избыточным относительно раствора давлением >0,2 ати;

- одновременно с воздействием на раствор фотонами света на него дополнительно воздействуют высокочастотными колебаниями с частотой >60 кГц, для чего последние отбирают из общего частотного спектра кавитационного воздействия;

- осадок из отстойника направляют в фильтр-пресс;

- очищенную воду перед воздействием на нее дополнительным магнитным полем подвергают обессоливанию и дополнительной обработке ультрафиолетовым излучением;

- очищенную воду перед воздействием на нее дополнительным магнитным полем подвергают минерализации и дополнительной обработке ультрафиолетовым излучением.

Указанная задача достигается и тем, что в установке для очистки воды, содержащей последовательно соединенные фильтр очистки воды от механических примесей, всасывающий насос, ультразвуковой блок, отстойник, верхняя часть которого соединена с емкостью для очищенной воды, а нижняя - со сборником осадка, и устройство для обработки воды ультрафиолетовым излучением, в ней выход насоса соединен с его входом через дополнительный ультразвуковой блок, между выходом насоса и ультразвуковым блоком размещены гравийно-песчаный фильтр и электролизер, за ультразвуковым блоком установлен световой модуль, перед отстойником - магнитный модуль, а за устройством для обработки ультрафиолетовым излучением размещен дополнительный магнитный модуль.

Кроме того, возможно, что:

- ультразвуковой блок дополнительно сообщен с емкостью СO₂ или воздуха через нагреватель;

- ультразвуковой блок выполнен в виде емкости с магнитострикционным преобразователем в нем, электрически соединенным с ультразвуковым генератором;

- световой модуль выполнен в виде емкости с электролампой сине-зеленого спектра, отделенной от емкости ультразвукового блока акустическим фильтром;

- на выходе сборника осадка установлен пресс-фильтр;

- после устройства для обработки воды ультрафиолетовым излучением установлены устройство для обессоливания воды и устройство для обработки воды ультрафиолетовым излучением;

- после устройства для обработки воды ультрафиолетовым излучением установлены устройство для минерализации воды и устройство для обработки воды ультрафиолетовым излучением.

Отбор 1-3% воды сразу после насоса и воздействие на отобранную воду ультразвуком в дополнительном ультразвуковом блоке создают зоны кавитации в воде, которые на входе в насос создают очаги коагуляции для органических соединений, находящихся в очищаемой воде.

После насоса вся вода с осадком органических соединений поступает на гравийно-песчаный фильтр, где она очищается от большей части органических соединений.

Насыщение воды ионами железа до получения раствора желто-бурого цвета с pH>6 в электролизере позволяет подавать в блок ультразвукового кавитационного воздействия воду с ионами Fe⁺.

Осуществляя кавитационное воздействие на воду с ионами Fe⁺ ультразвуком в ультразвуковом блоке, выполненном в виде емкости с магнитострикционным преобразователем в ее днище, электрически соединенном с ультразвуковым генератором, обеспечиваем ввод в зону нахождения воды колебательной акустической мощности. В режиме кавитации обеспечивается обработка ударными волнами схлопывания каверн воды, которые имеют на фронте давление до 1000 атмосфер на фоне увеличенных концентраций углерода, положительных ионов железа и отрицательных ионов серы. При этом в растворе теперь появляются соединения типа FeS, забирающие серу из воды.

Воздействие на воду фотонами света с энергией 60-70 ккал/моль в световом модуле, выполненном в виде емкости с электролампой сине-зеленого спектра, отделенной от емкости ультразвукового модуля лишь акустическим фильтром, позволяет существенно повысить эффективность вырыва атомов серы. При этом по причине пристыковки светового модуля к ультразвуковому блоку через акустический фильтр, пропускающий высокочастотные колебания с частотой >60 кГц, отпадает необходимость в высокочастотном ультразвуковом генераторе. Повышенное число соударений в световом модуле из-за действия ультразвукового ветра увеличивает эффективность очистки воды.

Пропуская воду через магнитный модуль, где ее подвергают действию магнитного поля, получаем дополнительные центры коагуляции в воде.

В отстойнике коагулирующий раствор дает ускоренную седиментацию, обусловленную динамикой при переходе неравновесных состояний к равновесным с образованием на дне осадка отстоя.

Обработка очищенной воды ультрафиолетовым светом в устройстве для обработки воды ультрафиолетовым излучением позволяет уничтожить микробы и вирусы, находящиеся в воде.

Воздействие на воду дополнительным магнитным полем в дополнительном магнитном блоке позволяет вернуть структуру воды к природной.

Барботирование в воду CO₂ или воздуха с температурой 75-80°C избыточным относительно раствора давлением >0,2 ати в ультразвуковой блок позволяет избавиться от неприятного запаха воды и необходимо только при наличие такового.

Направляя осадок из отстойника в фильтр-пресс, отделяем в фильтре твердый осадок от воды, которую повторно направляем на вход в насос.

Для воды с большим содержанием солей воду после анализа на наличие таких солей подвергают ее обессоливанию в устройстве для обессоливания.

Для получения воды заданного приятного вкуса очищенную воду перед дополнительным магнитным воздействием подвергают минерализации в устройстве для минерализации и ультрафиолетовому облучению в устройстве для обработки воды ультрафиолетовым излучением.

На фиг.1 показана схема установки, реализующей предлагаемый способ комплексной очистки воды;

на фиг.2 показана схема установки, реализующей предлагаемый способ комплексной очистки воды с устройствами для обессоливания и минерализации и дополнительными устройствами для обработки воды ультрафиолетовым излучением.

Установка для очистки воды содержит последовательно соединенные фильтр очистки воды от механических примесей в виде входной сетки 1, всасывающий насос 2, гравийно-песчаный фильтр 3, электролизер 4, ультразвуковой блок 5, световой модуль 6, магнитный модуль 7, отстойник 8, верхняя часть которого соединена с емкостью для очищенной воды 9 и далее с устройством для обработки воды ультрафиолетовым излучением 10 и дополнительным магнитным модулем 11. Нижняя часть отстойника 8 соединена со сборником осадка 12 и пресс-фильтром 13. Выход насоса 2 соединен с его входом через дополнительный ультразвуковой блок 14. Ультразвуковой блок 5 выполнен в виде емкости 15 с магнитострикционным преобразователем 16 в нижней его части, электрически 17 соединенным с ультразвуковым генератором 18. Световой модуль 6 выполнен в виде емкости 19 с электролампой 20 сине-зеленого спектра, пристыкованной к емкости 15 ультразвукового блока 5 и отделенной от нее акустическим фильтром 21. Ультразвуковой блок 5 может быть дополнительно сообщен с емкостью CO₂ или воздуха 22 через нагреватель 23.

Перед дополнительным магнитным модулем 11 могут быть установлены устройство для обессоливания воды 24 и (или) устройство для минерализации воды 25 и дополнительное устройство для обработки воды ультрафиолетовым излучением 26.

Предлагаемый способ реализуют с помощью предлагаемого устройства следующим образом. Воду из водоема забирают насосом 2 и пропускают ее через фильтр-сетку 1, где вода освобождается от мусора. Часть воды, а именно 1-3% от общего расхода, после насоса 2 отбирают и подвергают эту воду дополнительному ультразвуковому кавитационному воздействию в дополнительном ультразвуковом блоке 14, после чего направляют ее снова на вход насоса 2, при этом на входе в насос 2 создаются очаги коагуляции для органических соединений, находящихся в очищаемой воде. После насоса 2 вся вода с осадком органических соединений поступает на гравийно-песчаный фильтр 3, где большая часть органических примесей остается на фильтре. Далее в электролизере 4 воду насыщают ионами железа до получения раствора желто-бурого цвета с pH>6 и подают в емкость 15, где осуществляют кавитационное воздействие на воду ударными волнами схлопывания каверн воды, получаемыми в емкости 15 с помощью магнитострикционного преобразователя 16, электрически 17 связанного с ультразвуковым генератором 18. Кавитационное воздействие на воду осуществляют в емкости 15 при барботировании в раствор CO₂ или воздуха из емкости 22 через нагреватель 23, в котором поднимают температуру газа до 75-80°C, обеспечивая избыточное относительно раствора давление >0,2 ати. Уже на этой стадии в растворе появляются соединения типа FeS.

Далее вода поступает в емкость 19 светового модуля 6, где на воду воздействуют фотонами света с энергией 60-70 ккал/моль, получаемыми от лампы сине-зеленого спектра 20, размещенной в потоке воды. Одновременно с воздействием на воду фотонами света на него дополнительно воздействуют высокочастотными колебаниями с частотой >60 кГц, для чего последние отбирают из общего кавитационного воздействия путем пристыковки светового модуля 6 к ультразвуковому блоку 5 и установки между ними акустического фильтра 21, пропускающего в световой фильтр высокочастотных колебаний с частотой >60 кГц. Эти колебания и ультразвуковой ветер в световом модуле 6 увеличивают число соударений молекул в воде. Из светового модуля 6 воду подают на магнитный модуль 7 для получения дополнительных центров коагуляции в воде и далее воду подают в отстойник 8. В нем за счет ускоренной седиментации, обусловленной динамикой при переходе из неравновесных состояний в равновесные, происходит разделение очищаемой воды на очищенную воду и осадок. В отстойнике 8 верхний слой очищенной воды снимают и направляют в емкость для очищенной воды 9, а осадок из сборника осадка 12 - в пресс-фильтр 13. Очищенную воду подвергают обработке ультрафиолетовым излучением в устройстве 10, в результате микробы и вирусы, находящиеся в воде, гибнут и направляют в дополнительный магнитный модуль 11, где происходит возврат структуры воды к природному.

Далее проводят анализ воды на содержание в ней солей и ионов и в случае необходимости до воздействия на нее магнитным полем в дополнительном магнитном модуле 11 подвергают обессоливанию в устройстве для обессоливания 24 или в устройстве для минерализации 25 и дополнительно обрабатывают ультрафиолетовым излучением в устройстве для обработки воды ультрафиолетовым излучением 26, после чего эту воду омагничивают в магнитном модуле 11.

Изобретение относится к комплексной, многостадийной очистке промышленных или сточных вод для получения на выходе воды заданного потребителем качества. Комплексная очистка воды включает забор воды насосом 2, ее очистку от механических примесей в фильтре 3, ультразвуковое кавитационное воздействие на нее в ультразвуковом блоке 5, разделение в отстойнике 8 на очищенную воду и осадок и последующую обработку очищенной воды ультрафиолетовым излучением в блоке обработки ультрафиолетовым излучением 10. 1-3% воды после насоса 2 отбирают, на отобранную воду осуществляют дополнительное ультразвуковое кавитационное воздействие в дополнительном ультразвуковом блоке 14 и направляют ее на вход насоса. Перед ультразвуковым кавитационным воздействием в ультразвуковом блоке 5 воду пропускают через гравийно-песчаный фильтр 3 и насыщают ее ионами железа в электролизере 4 до получения раствора желто-бурого цвета с рН>6, после ультразвукового кавитационного воздействия в ультразвуковом блоке на воду в световом модуле 6 воздействуют фотонами света с энергией 60-70 ккал/моль и магнитным полем в магнитном модуле 7, а после обработки очищенной воды ультрафиолетовым излучением в устройстве обработки воды ультрафиолетовым излучением 10 воздействуют на нее дополнительным магнитным полем в дополнительном магнитном модуле 11. Изобретение позволяет увеличить полноту очистки воды от нежелательных примесей и получить воду заданного качества. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ комплексной очистки воды, включающий забор воды насосом, ее очистку от механических примесей, ультразвуковое кавитационное воздействие на нее, разделение в отстойнике на очищенную воду и осадок и последующую обработку очищенной воды ультрафиолетовым излучением, отличающийся тем, что 1-3% воды после насоса отбирают, на отобранную воду осуществляют дополнительное ультразвуковое кавитационное воздействие и направляют ее на вход насоса, перед ультразвуковым кавитационным воздействием воду пропускают через гравийно-песчаный фильтр и насыщают ее ионами железа до получения раствора желто-бурого цвета с рН>6, после ультразвукового кавитационного воздействия на воду воздействуют фотонами света с энергией 60-70 ккал/моль и магнитным полем, а после обработки очищенной воды ультрафиолетовым излучением воздействуют на нее дополнительным магнитным полем.

2. Способ комплексной очистки воды по п.1, отличающийся тем, что ультразвуковое кавитационное воздействие на воду осуществляют при барботировании в нее СО₂ или воздуха с температурой 75-80°С и избыточным относительно раствора давлением больше 0,2 ати.

3. Способ комплексной очистки воды по п.1, отличающийся тем, что одновременно с воздействием на раствор фотонами света на него дополнительно воздействуют высокочастотными колебаниями с частотой больше 60 кГц, для чего последние отбирают из общего частотного спектра кавитационного воздействия.

4. Способ комплексной очистки воды по п.1, отличающийся тем, что осадок из отстойника направляют в фильтр-пресс.

5. Способ комплексной очистки воды по п.1, отличающийся тем, что очищенную воду до воздействия на нее дополнительным магнитным полем подвергают обессоливанию и дополнительно обрабатывают ультрафиолетовым излучением.

6. Способ комплексной очистки воды по п.1, отличающийся тем, что очищенную воду до воздействия на нее дополнительным магнитным полем подвергают минерализации и дополнительно обрабатывают ультрафиолетовым излучением.

7. Установка для очистки воды, содержащая последовательно соединенные фильтр очистки воды от механических примесей, всасывающий насос, ультразвуковой блок, отстойник, верхняя часть которого соединена с емкостью для очищенной воды и устройством для обработки воды ультрафиолетовым излучением, а нижняя - со сборником осадка, отличающаяся тем, что выход насоса соединен с его входом через дополнительный ультразвуковой блок, между выходом насоса и ультразвуковым блоком размещены гравийно-песчаный фильтр и электролизер, за ультразвуковым блоком установлен световой модуль, перед отстойником установлен магнитный модуль, а за устройством для обработки воды ультрафиолетовым излучением размещен дополнительный магнитный модуль.

8. Установка для очистки воды по п.7, отличающаяся тем, что ультразвуковой блок дополнительно сообщен с емкостью CO₂ или воздуха через нагреватель.

9. Установка для очистки воды по п.7, отличающаяся тем, что ультразвуковой блок выполнен в виде емкости с магнитострикционным преобразователем в нем, электрически соединенным с ультразвуковым генератором.

10. Установка для очистки воды по п.7, отличающаяся тем, что световой модуль выполнен в виде емкости с электролампой сине-зеленого спектра, отделенной от емкости ультразвукового блока акустическим фильтром.

11. Установка для очистки воды по п.7, отличающаяся тем, что на выходе сборника осадка установлен пресс-фильтр.

12. Установка для очистки воды по п.7, отличающаяся тем, что перед дополнительным магнитным модулем установлено устройство для обессоливания воды и дополнительное устройство для обработки воды ультрафиолетовым излучением.

13. Установка для очистки воды по п.7, отличающаяся тем, что перед дополнительным магнитным модулем установлено устройство для минерализации воды и дополнительное устройство для обработки воды ультрафиолетовым излучением.