УСТАНОВКА ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ Российский патент 2018 года по МПК C02F1/44 C02F1/78 C02F9/08 C02F103/00 

Изобретение относится к технике очистки и обеззараживания воды из природных сильно загрязненных источников и может быть использовано для очистки и обеззараживания для получения питьевой воды и для других целей, где необходимо использовать очищенную от примесей воду.

Известна установка для очистки воды, содержащая реакционную камеру озона, подключенную выходом к установке аэрации воздухом очищаемой воды, которая выходом подключена к биологическому фильтру, а последний выходом подключен к ультрафильтрационному устройству, которое выходом очищенной воды подключено к фильтровальному устройству обратного осмоса (см. патент JP №7-185546, кл. C02F 1/44, опубл. 25.07.1995).

Однако данная установка не обеспечивает требуемую глубину очистки, что сужает область ее использования.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка очистки и обеззараживания воды, содержащая фильтр предварительной очистки воды, подключенный входом к источнику исходной воды и выходом к контактной емкости, к которой подключен источник озона, а выходом обработанной озоном воды контактная емкость сообщена с ультрафильтрационным модулем с установленной в нем ультрафильтрационной мембраной, а выходом очищенной воды ультрафильтрационный модуль сообщен с модулем обратного осмоса (см. патент RU №2404140, кл. C02F 9/04, опубл. 20.11.2010).

Однако данная установка предназначена для обработки оборотной воды для последующего ее использования в технологическом цикле на предприятиях цветной металлургии или для сброса использованной воды на рельеф, что сужает возможности использования данной установки.

Технической проблемой является расширение возможностей использования установки для очистки и обеззараживания воды.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность увеличения глубины очистки воды с возможностью получения на выходе установки воды, которая удовлетворяет требованиям предъявляемым к питьевой воде.

Указанная проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что установка очистки и обеззараживания воды содержит фильтр предварительной очистки воды, подключенный входом к источнику исходной воды и выходом к контактной емкости, к которой подключен источник озона, а выходом обработанной озоном воды контактная емкость сообщена с ультрафильтрационным модулем с установленной в нем ультрафильтрационной мембраной, а выходом очищенной воды ультрафильтрационный модуль сообщен с модулем обратного осмоса, при этом контактная емкость снабжена насосом подачи обработанной озоном воды и эжектором, сопло которого подключено к выходу насоса подачи обработанной озоном воды, выходом эжектор подключен к контактной емкости в зоне уровня воды в последней под уровнем воды, причем контактная емкость подключена к источнику озона через эжектор, который сообщен с источником озона входом в его камеру смешения, ультрафильтрационный модуль подключен входом к выходу насоса подачи обработанной озоном воды из контактной емкости посредством трубопровода подачи обработанной озоном воды, причем на последнем последовательно по ходу обработанной озоном воды установлены обратный клапан и регулировочный клапан подачи обработанной озоном воды, полость ультрафильтровочного модуля перед ультрафильтрационной мембраной через сбросной кран сообщена с канализацией, а полость после ультрафильтрационной мембраны подключена через второй обратный клапан и регулятор соотношения обессоленной и не обессоленной воды к накопительной емкости и через угольный фильтр и перепускной кран к входу насоса подачи очищенной воды, последний выходом подключен к модулю обратного осмоса, который выходом пермеата подключен к накопительной емкости и выходом воды, составляющей от 38 до 42% (объемн.) от поступившей на обратный осмос воды и не прошедшей через мембрану обратного осмоса с концентрированными в ней примесями, сообщен через сбросной кран с канализацией, через третий обратный клапан - с входом в модуль обратного осмоса и через запорный кран - с емкостью реагентов для промывки мембраны обратного осмоса, которая посредством насоса для промывки подключена к входу в модуль обратного осмоса, а ультрафильтрационный модуль выходом очищенной воды подключен к гидроаккумулятору.

На чертеже представлена принципиальная схема установки для очистки и обеззараживания воды.

Установка очистки и обеззараживания воды содержит фильтр предварительной очистки воды 1, подключенный входом к источнику исходной воды и выходом через электромагнитный клапан 2 к контактной емкости 3, к которой подключен источник озона (на чертеже не показан). Выходом обработанной озоном воды контактная емкость 3 сообщена с ультрафильтрационным модулем 4 с установленной в нем ультрафильтрационной мембраной (не показана на чертеже), а выходом очищенной воды ультрафильтрационный модуль 4 сообщен с модулем обратного осмоса 5 (модуль RO на чертеже).

Контактная емкость 3 снабжена насосом 6 подачи обработанной озоном воды и эжектором 7, сопло которого подключено к выходу насоса 6 подачи обработанной озоном воды, выходом эжектор 7 подключен к контактной емкости 3 в зоне уровня воды в последней, но под уровнем воды. Контактная емкость 3 подключена источнику озона через эжектор 7, который сообщен с источником озона входом в его камеру смешения (не показана на чертеже).

Ультрафильтрационный модуль 4 подключен входом к выходу насоса 6 подачи обработанной озоном воды из контактной емкости 3 посредством трубопровода 8 подачи обработанной озоном воды, причем на последнем последовательно по ходу обработанной озоном воды установлены обратный клапан 9 и регулировочный клапан 10 подачи обработанной озоном воды.

Полость ультрафильтровочного модуля 4 перед ультрафильтрационной мембраной через сбросной кран 11 сообщена с канализацией, а полость после ультрафильтрационной мембраны подключена через второй обратный клапан 12 и регулятор 13 соотношения обессоленной и не обессоленной воды к накопительной емкости 14 и через угольный фильтр 15 и перепускной кран 16 к входу насоса 17 подачи очищенной воды, последний выходом подключен к модулю обратного осмоса 5, который выходом пермеата подключен к накопительной емкости 14 и выходом воды, составляющей около 40% от поступившей на обратный осмос воды и не прошедшей через мембрану обратного осмоса с концентрированными в ней примесями, сообщен через сбросной кран 18 с канализацией, через третий обратный клапан 19 - с входом в модуль обратного осмоса 5 и через запорный кран 20 - с емкостью реагентов 21 для промывки мембраны обратного осмоса, которая посредством насоса 22 для промывки подключена к входу в модуль обратного осмоса 5, а ультрафильтрационный модуль 4 выходом очищенной воды подключен к гидроаккумулятору 23 (на чертеже обозначен ГА).

Установка работает следующим образом.

Исходная вода проходит через фильтр предварительной очистки воды 1, например сетчатый фильтр и поступает через электромагнитный клапан 2 в контактную емкость 3. Объем контактной емкости 3 рассчитывают таким образом, чтобы в ней контакт с озоном был не менее 20 минут. Заданный уровень воды в контактной емкости 3 поддерживают при помощи пьеза датчика, блока управления (не показаны на чертеже) и электромагнитного клапана 2. Когда уровень воды в контактной емкости 3 поднимается выше эжектора 7, включают насос 6 подачи обработанной озоном воды, забирающий воду из контактной емкости 3 и подающий ее в сопло эжектора 7 и таким образом формируют циркуляцию исходной воды через эжектор 7. В эжекторе 7 вода смешивается с озоно-воздушной или озоно-кислородной смесью, которая окисляет все поддающиеся окислению примеси исходной воды. Таким образом, после эжектора 7 исходная вода возвращается в контактную емкость 7, завершая циркуляционный контур. Посредством трубопровода 8 подачи обработанной озоном воды часть обработанной озоном воды из контура ее циркуляции отбирается через обратный клапан 9 и регулировочный клапан 10 подачи обработанной озоном воды на ультрафильтрационную мембрану ультрафильтрационного модуля 4. Обратный клапан 9 служит для исключения попадания воды в контактную емкость 3 во время промывки ультрафильтрационной мембраны, а посредством регулировочного клапана 10 регулируют соотношение количества воды, подающейся на ультрафильтрационную мембрану к количеству воды, идущей на повторную обработку озоном в контактной емкости 3, при этом регулировочный клапан 10 отрегулирован таким образом, чтобы на ультрафильтрационную мембрану поступала вода с полностью окисленными веществами, растворенными в воде. В ультрафильтрационном модуле 4 задерживают все коллоидные частицы размером более 0,01 мкм, в результате чего достигается глубокая очистка исходной обработанной озоном воды от растворенных и взвешенных, органических и неорганических веществ. В связи с тем, что на ультрафильтрационную мембрану поступает вода, насыщенная озоном, на ней не образуется органическая слизь и не происходит ее заиливание.

В процессе работы установки проводят периодическую импульсную обратную промывку ультрафильтрационной мембраны чистой водой, которую осуществляют следующим образом.

Насос 6 подачи обработанной озоном воды выключают и открывают сбросной кран 11 ультрафильтрационной мембраны, а затем из гидроаккумулятора 23 под избыточным давлением подают чистую воду, которая проходит через поры ультрафильтрационной мембраны и все коллоидные частицы размером более 0,01 мкм сбрасываются в канализацию через сбросной кран 11. Промывка проходит после 2-10 минут работы установки во время ее работы в течение 10-25 секунд. Концентрат примесей, не прошедший через мембрану ультрофильтрации в количестве 0,6-20% (данный процент зависит от химического состава исходной воды) от потока очищаемой воды, уходит в канализацию при промывке.

После проведения промывки часть очищенной воды подают в гидроаккумулятор 23, который хранит запас обеззараженной чистой воды под необходимым давлением и за счет которого осуществляют следующую обратную промывку ультрафильтрационной мембраны ультрафильтрационного модуля 4.

Далее для уменьшения солесодержания воды, после озоно - ультрафильтрационной очистки и обеззараживания воду подают через угольный фильтр 15 на модуль обратного осмоса 5. Угольный фильтр 15 позволяет удалить из воды остаточный озон, который растворился в воде. Далее поток воды разделяют на два потока. Первый поток воды подают в накопительную емкость 14, минуя модуль обратного осмоса 5, а второй поток воды подают на модуль обратного осмоса 5.

После модуля обратного осмоса 5, пермеат, составляющий порядка 60% от количества поступившей воды подают в накопительную емкость 14, а воду с концентрированными примесями (порядка 40% от поступившего количества воды), которая не прошла через мембрану модуля обратного осмоса 5, сбрасывают в канализацию через сбросной кран 18, а количество обессоленной воды к общему количеству очищенной воды регулируется регулятором 13 соотношения обессоленной и не обессоленной воды.

Промывку мембран модуля обратного осмоса 5 осуществляют в ручном режиме, при падении производительности более чем на 10%. Промывка состоит из двух стадий:

1. Режим мойки мембран лимонной кислотой, когда из емкости реагентов 21 раствор лимонной кислоты подают для промывки мембраны модуля обратного осмоса 5 посредством насоса 22 в модуль обратного осмоса 5.

2. Режим промывки мембран от кислоты, который осуществляют очищенной от примесей водой.

После промывки лимонная кислота подается обратно в емкость реагента 21.

Когда отсутствует потребление очищенной воды и накопительная емкость заполнена, установка переходит в ждущий режим.

Изобретение может быть использовано для очистки и обеззараживания воды из природных сильно загрязненных источников. Установка очистки и обеззараживания воды содержит фильтр 1 предварительной очистки воды, подключенный входом к источнику исходной воды, а выходом - к контактной ёмкости 3, к которой подключен источник озона. Выход обработанной озоном воды ёмкости 3 сообщён с ультрафильтрационным модулем 4. Выход очищенной воды ультрафильтрационного модуля 4 сообщён с модулем обратного осмоса 5. Контактная ёмкость 3 снабжена насосом 6 подачи обработанной озоном воды и эжектором 7, сообщённым с источником озона. Ультрафильтрационный модуль 4 подключён входом к выходу насоса 6 посредством трубопровода, на котором последовательно по ходу обработанной озоном воды установлены обратный клапан 9 и регулировочный клапан 10. Полость ультрафильтрационного модуля 4 перед ультрафильтрационной мембраной через сбросной кран 11 сообщена с канализацией, а полость после ультрафильтрационной мембраны подключена через второй обратный клапан 12 и регулятор 13 соотношения обессоленной и не обессоленной воды к накопительной емкости 14 и через угольный фильтр 15 и перепускной кран 16 - к входу насоса 17 подачи очищенной воды, выход которого подключен к модулю обратного осмоса 5. Выход пермеата модуля 5 подключен к накопительной ёмкости 14, а выход воды, составляющей от 38 до 42 об.% от поступившей на обратный осмос воды и не прошедшей через мембрану обратного осмоса с концентрированными в ней примесями, сообщён через сбросной кран 18 с канализацией, через третий обратный клапан 19 - с входом в модуль 5 и через запорный кран 20 - с ёмкостью 21 реагентов для промывки мембраны обратного осмоса. Ёмкость 21 посредством насоса 22 подключена к входу в модуль 5. Выход очищенной воды ультрафильтрационного модуля 4 подключён к гидроаккумулятору 23. Изобретение обеспечивает повышение степени очистки воды и позволяет получить питьевую воду. 1 ил.

Установка очистки и обеззараживания воды, содержащая фильтр предварительной очистки воды, подключенный входом к источнику исходной воды и выходом к контактной емкости, к которой подключен источник озона, а выходом обработанной озоном воды контактная емкость сообщена с ультрафильтрационным модулем с установленной в нем ультрафильтрационной мембраной, а выходом очищенной воды ультрафильтрационный модуль сообщен с модулем обратного осмоса, отличающаяся тем, что контактная емкость снабжена насосом подачи обработанной озоном воды и эжектором, сопло которого подключено к выходу насоса подачи обработанной озоном воды, выходом эжектор подключен к контактной емкости в зоне уровня воды в последней под уровнем воды, причем контактная емкость подключена к источнику озона через эжектор, который сообщен с источником озона входом в его камеру смешения, ультрафильтрационный модуль подключен входом к выходу насоса подачи обработанной озоном воды из контактной емкости посредством трубопровода подачи обработанной озоном воды, причем на последнем последовательно по ходу обработанной озоном воды установлены обратный клапан и регулировочный клапан подачи обработанной озоном воды, полость ультрафильтровочного модуля перед ультрафильтрационной мембраной через сбросной кран сообщена с канализацией, а полость после ультрафильтрационной мембраны подключена через второй обратный клапан и регулятор соотношения обессоленной и не обессоленной воды к накопительной емкости и через угольный фильтр и перепускной кран к входу насоса подачи очищенной воды, последний выходом подключен к модулю обратного осмоса, который выходом пермеата подключен к накопительной емкости и выходом воды, составляющей от 38 до 42% (объемн.) от поступившей на обратный осмос воды и не прошедшей через мембрану обратного осмоса с концентрированными в ней примесями, сообщен через сбросной кран с канализацией, через третий обратный клапан - с входом в модуль обратного осмоса и через запорный кран - с емкостью реагентов для промывки мембраны обратного осмоса, которая посредством насоса для промывки подключена к входу в модуль обратного осмоса, а ультрафильтрационный модуль выходом очищенной воды подключен к гидроаккумулятору.