Система вентиляции с очисткой и дезинфекцией воздуха Российский патент 2020 года по МПК A61L9/15 B01D46/00 B01D50/00 

Заявляемое техническое решение предназначено для обеспечения эффективного забора зловонного воздуха, его очистки и дезинфекции, относится к области систем вентиляции с очисткой воздуха методом предварительной очистки, химического окисления и сорбции, и имеет широкий диапазон возможностей использования, в частности, может быть использовано для организации системы вентиляции грабельного отделения канализационной насосной станции, расположенной в черте населённого пункта, здания решёток очистных сооружений, снегоплавильных пунктов, регулирующих резервуаров и др.

Известно техническое решение очистки воздуха от зловонных газов методом сорбции, путём пропускания воздуха через слой сорбента (активированного угля), но при этом сорбент быстро загрязняется и требует частой замены в большом количестве, что является дорогостоящим мероприятием.

Применяется метод очистки воздуха при помощи ультрафиолетовых ламп, но этот метод является энергоёмким и требует регулярной чистки и замены дорогостоящих ламп.

Используют метод очистки при помощи коронного разряда, создаваемого в обрабатываемом воздухе, но при его сильном загрязнении аппаратура быстро выходит из строя и покрывается налётом.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является система дезинфицирования согласно изобретению RU 2682624 C2 (номер патента 2682624, Российская Федерация, дата регистрации 19.03.2019) «Система дезинфицирования канализационных насосных станций и станций очистки сточных вод», в котором предусмотрена система дезинфицирования, предназначенная для установки на канализационных насосных станциях, включающая генератор озона для генерирования озона в целях дезинфицирования воздуха и самих сточных вод на канализационных насосных станциях, детектор озона для измерения концентрации озона на канализационных насосных станциях, детектор скорости воздушного потока, промежуточный контроллер для сбора и передачи данных и центральный контроллер для управления генератором озона, чтобы он генерировал озон в зависимости от измеренной концентрации озона и установленного времени суток.

Общим с данным техническим решением является подача и выработка озона, который вырабатывается генераторами озона, управляемыми контроллером по сигналам датчиков концентрации озона в помещении и на выходе вытяжной вентиляции, а также отключение выработки озона при снижении скорости потока воздуха в вытяжной вентиляции ниже установленного порога.

Однако в данном техническом решении подача озона, который является сильным окислителем и токсичен, осуществляется непосредственно в помещение, где могут находиться люди, даже при наличии работающих датчиков концентрации озона, его распределение в помещении очень не равномерное и вокруг точек его подачи почти всегда наблюдается превышение предельно допустимых концентраций, что является очень опасным, с точки зрения охраны труда и может применяться только на объектах без обслуживающего персонала.

Подача озона также предусматривается в сильно загрязнённую проточную воду, что требует подачи очень большого количества озона и является не оправдано дорогим решением. Выделяющийся из воды не прореагировавший озон и озон, специально подаваемый над водой, может приводить к коррозии не предназначенных для контакта с озоном конструкций, особенно в местах его повышенной концентрации, в местах подачи озона.

Очень важным для удаления зловонного запаха внутри помещений, например грабельного отделения канализационной насосной станции, является место забора воздуха вытяжной вентиляцией. В соответствии с типовыми решениями воздух забирается одновременно из двух основных мест: из-под перекрытия канала (резервуара) со зловонными стоками (или другим источником зловония) и из помещения над ним. Забор воздуха из помещения над каналом со зловонными стоками приводит к тому, что токсичные газы двигаясь от стоков к заборным отверстиям вытяжной вентиляции, через проёмы в перекрытии канала, заполняют всё помещение, где находятся люди, и несмотря на повсеместное применение данного способа, является в корне не правильным! Этот вариант работает только при сплошном перекрытии, без открытых проёмов.

В связи с этим, настоящее изобретение направлено на решение некоторых проблем, возникающих при использовании обычных известных систем устранения неприятного запаха на канализационных насосных станциях, станциях очистки сточных вод и т.п.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - создание способа организации системы вентиляции частично перекрытого канала или резервуара с источником зловонных и токсичных газов органического происхождения с интенсификацией процесса его очистки, повышение качества, надежности и обеспечение безопасности эксплуатации системы очистки воздуха, без существенного удорожания процесса и с применением усовершенствований составляющих систему элементов, а также обеспечение долговечности конструкции и строения.

Задача эффективного способа забора воздуха решается путём минимизации проёмов и отверстий в перекрытии канала или резервуара со зловонными стоками или другим источником зловонных газов (сероводорода, меркаптанов и др.), организация вытяжки воздуха из-под перекрытия, а подача притока чистого воздуха над перекрытием или, при наличии помещения над перекрытием, в верхней части помещения. При этом движение воздуха через не закрытые проёмы (например монтажные проёмы для решёток) и другие отверстия и щели в перекрытии происходит вниз в канал, исключая выход зловонных газов наружу.

Задача интенсификации процесса очистки воздуха, повышение его качества и надежности, заключается в предварительной очистке воздуха от механических примесей, жиров, капельной влаги и паров, контролируемой подаче озона на входе системы очистки воздуха, обеспечение необходимого времени контакта загрязнённого воздуха с озоном, доочистка воздуха в сорбционном фильтре, с одновременным разложением остаточного озона и окислением задержанных сорбционным фильтром загрязнений.

Задача обеспечения безопасности эксплуатации системы очистки воздуха обеспечивается за счёт установки вытяжного вентилятора в конце системы вытяжки воздуха, обеспечивая работу основной части системы с разряжением и исключая утечки озоно-воздушной смеси при разгерметизации соединений, а также прекращение выработки озона при остановке вытяжного вентилятора и контроль концентрации озона в помещении, где могут находиться люди, встроенным дополнительным датчиком и не зависимым газоанализатором, со световым или свето-звуковым оповещателем.

Задача обеспечения долговечности конструкции и строения, обеспечивается за счёт подачи озона не в помещение, а в воздуховод и фильтр системы очистки воздуха, а также изготовление всей системы из озоностойких материалов и удаления токсичных разрушающих газов из помещения.

Технический результат – полное исключение или минимизация зловонных и токсичных газов над частично перекрытым каналом или резервуаром с источником зловонных и токсичных газов и в удаляемом системой вытяжной вентиляции воздухе, интенсификация, повышение качества и надежности процесса очистки воздуха, обеспечение безопасной эксплуатации системы вентиляции с очисткой воздуха и повышение долговечности конструкции и строения.

Краткое описание изобретения

Система вытяжной вентиляции с очисткой и дезинфекцией воздуха (Фиг.1) состоит из одного или нескольких отверстий для забора воздуха (1), одного или нескольких предварительных (механического и коалесцентного) фильтров (2) с патрубком отвода конденсата (3), воздуховода из озоностойкого материала (4), реактора (5) с патрубком отвода конденсата (6), сорбционного фильтра (7), вытяжного вентилятора (8) с шумоглушителем (9) на выходе, генератора озона (10) с системой подготовки воздуха (11) подаваемого воздуховодом (12) с улицы и трубопроводами подачи озона (13) на вход и выход (14) фильтра предварительной очистки (2), контроллера управления (15), датчика концентрации озона на входе сорбционного фильтра (16), датчика концентрации озона (17), датчика скорости протока воздуха (18) и датчика концентрации сероводорода (19) на выходе системы (20), а также датчика концентрации озона в помещении (21) и независимого газоанализатора (22).

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что забор воздуха вытяжной системой вентиляции осуществляется из под перекрытия канала или резервуара с источником зловонных и токсичных газов через заборные отверстия (1), или в максимально приближенном месте к источнику загрязнения воздуха, затем осуществляется очистка воздуха при помощи предварительного фильтра (2) (или нескольких фильтров) от механических примесей, жиров, капельной влаги и паров, что кроме задержания значительной части органических включений, также уменьшает образование липкого слоя загрязнений на внутренних стенках элементов системы, и обеспечивает более длительную её эксплуатацию, осуществляется контролируемая подача озона на вход (13) фильтра предварительной очистки (2) и на его выход (14), при чём на вход фильтра подаётся лишь малая часть озона, с целью дезинфекции и исключения появления запаха от задержанных на предварительном фильтре загрязнений, основная часть озона подаётся после фильтра предварительной очистки и для обеспечения необходимого времени контакта загрязнённого воздуха с озоном, для протекания химической реакции и нейтрализации большей части токсичных и зловонных газов, используются воздуховоды (4) и реактор (5) из озоностойких материалов. В реакторе (5) и предварительном фильтре (2) предусмотрена возможность отвода конденсата (6, 3), который может образовываться при высокой влажности удаляемого воздуха (например, в снегоплавильном пункте). Концентрация озона контролируется датчиком (16) в воздуховоде после реактора или на входе сорбционного фильтра (7), сигнал с датчика (16) управляет производительностью генератора озона (10) с целью поддержания остаточной концентрации озона перед сорбционным фильтром (7) на заданном уровне, при изменении состава и концентрации загрязнений очищаемого воздуха. На сорбционном фильтре (7) происходит дальнейшая очистка воздуха от остаточных загрязнений, а также разложение остаточного озона с одновременным окислением задержанных сорбционным фильтром загрязнений, что в свою очередь продляет в несколько раз срок службы сорбента. Вытяжной вентилятор (8) установлен в конце системы, после сорбционного фильтра (7) и выводит очищенный воздух через шумоглушитель (9) и выходной воздуховод (20) на улицу. Для контроля очищенного воздуха и работы системы, на выходе установлены датчики озона (17), сероводорода (18) и скорости потока воздуха (19). Над перекрытием резервуара (или в помещении) установлен датчик концентрации озона (21) и в случае превышения установленного безопасного уровня, выработка озона прекращается и выдаётся сигнал аварии. Для этой же цели установлен газоанализатор (22) со световыми и звуковыми оповещателями, с подключенными датчиками концентрации озона, которые устанавливаются в местах наиболее вероятного нахождения людей.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ГРАБЕЛЬНОГО ОТДЕЛЕНИЯ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Система вентиляции грабельного отделения канализационной насосной станции (Фиг.2) состоит из:

системы приточной вентиляции;

системы вытяжной вентиляции с очисткой воздуха.

Система приточной вентиляции (23) подаёт очищенный от пыли и подогретый в зимнее время воздух с улицы в верхней части помещения. Производительность приточной вентиляции составляет около 90% от производительности вытяжной вентиляции.

Система вытяжной вентиляции с очисткой воздуха состоит из фильтра предварительной механической очистки (2) со сменным фильтрующим материалом (класса G3), расположенным непосредственно над заборным отверстием (1) в перекрытии (25) с проёмами (26) для монтажа оборудования, канала со сточными водами (24), площадь фильтра не менее 0,25 м² на каждые 1000м³/ч очищаемого воздуха, смена фильтрующего материала осуществляется в ручную, каждые 10-14 дней или автоматически. Как показала практика, этот фильтр весьма эффективно задерживает органические загрязнения и значительно уменьшает требуемое количество озона для окисления оставшихся газов и значительно уменьшает отложения загрязнений на внутренних стенках воздуховодов, продляя срок их эксплуатации в несколько раз. Корпус фильтра выполнен из нержавеющей стали стойкой к озону, фильтрующий материал расположен на удерживающей наклонной решётке и сверху прижимается откидной решёткой. Выход воздуха из предварительного фильтра (2) осуществляется в бок, сверху имеется крышка для смены фильтрующего материала, что очень удобно при обслуживании. На вход фильтра подаётся озон (13) для исключения запаха от задержанных на фильтре органических частиц, жиров, сернистых соединений и пр., подаётся не более 20% от общего количества озона, основная часть озона подаётся в воздуховод, подключенный к выходу (14) фильтра. Воздуховод (4) выполнен также из нержавеющей стали, по нему озоно-воздушная смесь подаётся в реактор (5). В воздуховоде (4) и реакторе (5) происходит нейтрализация большей части зловонных и токсичных газов, время нахождения смеси в воздуховоде и реакторе не менее 10 секунд. Далее воздух подаётся на вход сорбционного фильтра (7), в качестве сорбента используется активированный уголь импрегнированный щелочью. Площадь фильтра не менее 0,52м² на 1000 м³/ч очищаемого воздуха, толщина слоя зависит от фракции сорбента и составляет от 26 до 60мм. На входе сорбционного фильтра установлен датчик концентрации озона (16), сигнал от которого подаётся на контроллер (15) и управляет производительностью генератора озона (10), таким образом количество подаваемого озона зависит от загрязнения очищаемого воздуха и поддерживается заданное остаточное количество озона на входе сорбционного фильтра. В большинстве случаев максимальная производительность работающего генератора (генераторов) озона, при очистке воздуха грабельного отделения канализационной насосной станции, выбирается из расчёта 10-15 г озона на 1000м³ очищаемого воздуха, при такой концентрации происходит качественная очистка воздуха и обеспечивается безопасная эксплуатация системы даже при неисправном или отключенном датчике озона в воздуховоде, при концентрациях загрязнений превышающих типовые, может потребоваться больше озона, но в связи со сложным составом загрязнений на каждой конкретной станции, количество требуемого озона подбирается экспериментальным путём. Воздух на генератор озона подаётся с улицы через заборную решётку (12) и систему подготовки воздуха (11). На сорбционном фильтре (7) задерживаются оставшиеся загрязнения и происходит деструкция не вступившего в реакцию озона, который также окисляет задержанные загрязнения, увеличивая тем самым срок службы сорбента в несколько раз. Совместное использование предварительного фильтра, озона и сорбента сокращает необходимое количество озона, требуемое для очистки воздуха, и позволяет исключить выброс неочищенного воздуха при отключении генератора озона на сервисное обслуживание или при его аварийном отключении, на время проведения ремонта. После сорбционного фильтра (7) расположен вытяжной вентилятор (8), работающий на всасывание и создающий разряжение в предварительном фильтре, воздуховоде, реакторе и сорбционном фильтре, что исключает выход озона при нарушении герметичности соединений, а также расположение вентилятора в конце системы (после фильтров) исключает обрастание лопаток и продлевает срок его эксплуатации. На выходе вытяжного вентилятора (8) установлен шумоглушитель (9) для снижения шума от работы системы вентиляции. Далее очищенный воздух выводится на улицу через трубу (20) на крыше, с факельным выбросом вверх. Для контроля работы системы вытяжной вентиляции, на выходном воздуховоде очищенного воздуха установлены датчики озона (17) и сероводорода (18), по показаниям которых можно определить необходимость замены сорбента, а также датчик скорости потока воздуха (19), который контролирует работу вытяжного вентилятора (8) и определяет необходимость замены фильтрующего материала фильтра предварительной очистки (2). При неисправности или отключении вытяжного вентилятора выработка озона прекращается. В помещении установлен датчик концентрации озона (21), который отключает выработку озона при превышении заданного безопасного значения. Для повышения безопасности обслуживающего персонала установлен независимый газоанализатор (22) с датчиками озона, установленными в местах наиболее вероятного нахождения людей, сигнализирующий в случае, если концентрация озона в помещении превысит установленный безопасный уровень.

Изобретение предназначено для обеспечения эффективного забора зловонного воздуха, его очистки и дезинфекции, относится к области систем вентиляции с очисткой воздуха методом предварительной очистки, химического окисления и сорбции и имеет широкий диапазон возможностей использования, в частности, может быть использовано для организации системы вентиляции грабельного отделения канализационной насосной станции, расположенной в черте населённого пункта, здания решёток очистных сооружений, снегоплавильных пунктов, регулирующих резервуаров и др. Способ включает принудительную или естественную подачу свежего воздуха над перекрытием или, при наличии помещения, в верхней части помещения и забор воздуха системой вытяжной вентиляции из под пола помещения, перекрытия канала или резервуара, где непосредственно находится источник зловонных и токсичных газов, организуя направленный поток воздуха через проёмы в полу или перекрытии вниз. Далее удаляемый зловонный воздух очищают при помощи системы. Система очистки состоит из одного или нескольких предварительных фильтров, воздуховода из озоностойкого материала, реактора, сорбционного фильтра, вытяжного вентилятора с шумоглушителем на выходе, по меньшей мере одного генератора озона с системой подготовки воздуха, контроллера управления, датчика концентрации озона на входе сорбционного фильтра, датчика концентрации озона, датчика концентрации сероводорода и датчика скорости потока воздуха на выходе системы, а также датчика концентрации озона над перекрытием или в помещении и независимого газоанализатора с датчиками озона, расположенными в местах наиболее вероятного нахождения людей. Технический результат: полное исключение или минимизация зловонных и токсичных газов над частично перекрытым каналом или резервуаром с источником зловонных и токсичных газов и в удаляемом системой вытяжной вентиляции воздухе, интенсификация, повышение качества и надежности процесса очистки воздуха, обеспечение безопасной эксплуатации системы вентиляции с очисткой воздуха и повышение долговечности конструкции и строения. 2 ил.

Способ организации вентиляции для устранения запаха над частично перекрытым каналом или резервуаром с источником зловонных и токсичных газов, включающий принудительную или естественную подачу свежего воздуха над перекрытием или, при наличии помещения, в верхней части помещения и забор воздуха системой вытяжной вентиляции из под пола помещения, перекрытия канала или резервуара, где непосредственно находится источник зловонных и токсичных газов, организуя направленный поток воздуха через проёмы в полу или перекрытии вниз, с дальнейшей очисткой удаляемого зловонного воздуха при помощи системы, состоящей из одного или нескольких предварительных фильтров, воздуховода из озоностойкого материала, реактора, сорбционного фильтра, вытяжного вентилятора с шумоглушителем на выходе, по меньшей мере одного генератора озона с системой подготовки воздуха, контроллера управления, датчика концентрации озона на входе сорбционного фильтра, датчика концентрации озона, датчика концентрации сероводорода и датчика скорости потока воздуха на выходе системы, а также датчика концентрации озона над перекрытием или в помещении и независимого газоанализатора с датчиками озона, расположенными в местах наиболее вероятного нахождения людей.