Устройство очистки артезианских вод Российский патент 2023 года по МПК C02F9/00 B01D61/14 

Изобретение относится к водоснабжению населенных пунктов и экологической защите окружающей среды и может быть использовано для очистки артезианских вод и получения питьевой воды.

Известно устройство для активизации процессов (УАП) имеющей цилиндрический корпус с внешними электромагнитными индукторами (Патент РФ 2049563). В корпусе находятся металлические иголки. Под действием магнитного поля создаваемого электромагнитными индукторами, иголки вращаются с высокими скоростями. При этом в прокачиваемых через УАП жидких средах происходит многократное увеличение скорости физико-химических и механо-физических реакций и образование из содержащихся в жидкости растворенных веществ различных нерастворимых соединении, далее удаляемых из обработанных сред в механических фильтрах. Эффективно применение установок УАП для очистки сточных вод.

Нами проведено исследование по оценке эффективности обработки артезианской воды в устройстве активизации процессов. В таблице приведены данные сравнительного анализа исходной артезианской воды и воды обработанной в УАП.

Показатель Исходная
артезианская вода Вода обработанная
в УАП Щелочность, мг-экв/л 8,2 0,3 Жесткость, мг-экв/л 26 15,8 Солесодержание, мг/л 1594 1275 Железо, мкг/л 960 140 Окисляемость, мг/л 2,2 3,04

Недостатком известного устройства является отсутствие в нем аэрации обрабатываемой жидкости атмосферным воздухом.

По технической сущности наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство, в котором производится активация атмосферным воздухом скважинных артезианских вод / патент РФ №2466941 «Активатор жидкости»/. В этом устройстве между входным трубопроводом жидкости и установкой активизации процессов размещен тангенциально-осевой жидкостно-воздушный аэратор, внутренняя полость которого связана тангенциальными соплами с входным трубопроводом жидкости, а также с атмосферой - через тангенциальные и осевые воздушные отверстия. Положительными качествами этой установки, принятой в качестве прототипа предполагаемого изобретения, является улучшение процесса активации жидкостей за счет применения в ней тангенциального жидкостно-воздушного аэратора и установки активизации процессов. Недостатком прототипа является отсутствие улавливания образующихся в обработанной воде осадков окислов железа и их удаление из обработанной воды.

Целью предлагаемого технического решения является создание установки для очистки артезианских вод от растворенных в них соединений и загрязняющих компонентов за счет аэрации, активации и каскадной очистки артезианских вод.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение степени очистки артезианских вод, снижение в артезианской воде содержания соединений железа, уменьшение щелочности и жесткости воды, снижение концентрации органических включений, а также возможность получения питьевой воды в небольших населенных пунктах без использования дорогих химических реагентов.

Указанный результат достигается тем, что устройство очистки артезианской воды, содержащее: трубопровод артезианской воды, тангенциально-осевой жидкостно-воздушный аэратор, соединенный с трубопроводом артезианской воды и с атмосферой, установку активизации процессов, трубопровод обработанной воды, причем оно дополнительно снабжено насосом артезианской воды на трубопроводе артезианской воды, фильтром микрофильтрации, емкостью очищенной воды, промывочным насосом, трубопроводом промывочной воды, трубопроводом слива загрязненной воды; емкость очищенной воды связана через промывочный насос и фильтр микрофильтрации с трубопроводом слива загрязненной воды; трубопровод обработанной воды, трубопровод промывочной воды, трубопровод очищенной воды и трубопровод слива загрязненной воды снабжены запорными задвижками.

Предложенное устройство для очистки артезианской воды позволяет осуществить гидродинамическую аэрацию артезианской воды атмосферным воздухом, перевод части содержащихся в ней веществ в нерастворимую форму, путем разрушения молекулярных соединений содержащихся веществ путем ударных воздействий на них магнитными доменами, вращающимися в электромагнитном поле. В результате этого в обрабатываемой воде образуется окислительно-восстановительная среда, и создаются условия для воссоединения атомов с открытыми ковалентными связями и быстрым расслоением образовавшейся эмульсии с выделением из нее нерастворимых соединений. Обрабатываемая вода пропускается через установку микрофильтрации, которая периодически промывается частью очищенной воды. Смытые обратной водой нерастворимые соединения удаляются через трубопровод слива загрязненной воды.

Предложенное устройство для очистки артезианской воды путем ее обработки в тангенциальном жидкостно-воздушном аэраторе, в установке активизации процессов, микрофильтрации обработанной воды с периодической промывкой микрофильтра обратным потоком очищенной воды позволяет снизить в обработанной воде содержание соединений железа, с уменьшением ее щелочности и жесткости, снижением концентрации различных органических включений. Устройство может быть использовано для получения питьевой воды, прежде всего в небольших населенных пунктах.

На фиг.1 показана принципиальная схема установки очистки артезианской воды. Здесь 1 - насос артезианской воды, 2 - тангенциально-осевой жидкостно-воздушный аэратор, 3 - установка активизации процессов, 4 - фильтр микрофильтрации, 5 - промывочный насос, 6 - емкость очищенной воды, 7 - трубопровод обработанной воды с запорной задвижкой, 8 - трубопровод очищенной воды с запорной задвижкой, 9 -трубопровод промывочной воды с запорной задвижкой, 10 - трубопровод слива загрязненной воды с запорной задвижкой, 11 - трубопроводе чистой воды для потребителя с запорной задвижкой.

Установка очистки артезианской воды работает следующим образом. Артезианская вода насосом артезианской воды 1 подается в тангенциально-осевой жидкостно-воздушный аэратор 2, закручивается с созданием разрежения в его осевой части и подсосом атмосферного воздуха. При этом производится аэрация артезианской воды. Движущийся вращательно обогащенный воздухом поток артезианской воды поступает в рабочую трубу установки активизации процессов 3, где за счет вращающихся в электромагнитном поле магнитных доменов и многократного ускорения процессов окисления, содержащихся в воде растворенных соединений металлов, сероводорода, происходит их переход в нерастворимую форму. После выхода из установки активизации процессов 3 обработанная вода по трубопроводу обработанной воды с запорной задвижкой 7 подается в фильтр микрофильтрации 4 с картриджами тонкой доочистки. На них оседают легкие нерастворимые частицы, ионы металлов и другие отложения. Из фильтра микрофильтрации 4 по трубопроводу очищенной воды с запорной задвижкой 8 через открытую задвижку в емкость очищенной воды 6 поступает очищенная вода и далее по трубопроводу чистой воды для потребителя с запорной задвижкой 11 вода подается потребителю. При этом на трубопроводе промывочной воды с запорной задвижкой 9 и трубопроводе слива загрязненной воды с запорной задвижкой 10 задвижки закрыты. При значительном увеличении гидравлического сопротивления фильтра микрофильтрации 4 на трубопроводе очищенной воды с запорной задвижкой 8 и трубопроводе чистой воды для потребителя с запорной задвижкой 11 закрывают задвижки, на трубопроводе промывочной воды с запорной задвижкой 9 и трубопроводе слива загрязненной воды с запорной задвижкой 10, открывают задвижки и воду из емкости очищенной воды 6 с помощью промывочного насоса 5 через фильтр микрофильтрации 4 направляют в трубопровод слива загрязненной воды с запорной задвижкой 10.

Результаты исследований по оценке эффективности обработки артезианской воды

№ Показатель Исходная
артезианская
вода Вода обработанная
устройством прототипа (пат.№2466941) Вода обработанная
предложенным устройством 1 Щелочность, мг-экв/л 7,9 0,4 0,3 2 Жесткость, мг-экв/л 35,0 2,4 1,6 3 Минерализация, г/л 2,38 0,78 0,73 4 Железо, мг/л 6,80 0,28 0,14 5 Мутность, НЕФ 35,00 0,55 0,34 6 Цветность, 48,0 1,0 0,8 7 Биохимическое потребление О₂ за 5 суток - БПК5, мг О₂/л 2,40 0,92 0,86

Сравнительный анализ результатов исследования по оценке эффективности обработки артезианской воды заявленным устройством и известным устройством - прототипом показал, что в артезианской воде почти в два раза снизилась жесткость и содержание соединений железа, на четверть снизилась щелочность и на 5% снижена концентрация органических включений.

Применение в предлагаемой установке дополнительных фильтра микрофильтрации 4, емкости очищенной воды 6, промывочного насоса 5, трубопровода промывочной воды с запорной задвижкой 9 и трубопровода слива загрязненной воды с запорной задвижкой 10 и дополнительной установки запорных задвижек на трубопровод обработанной воды с запорной задвижкой 7 и трубопровод очищенной воды с запорной задвижкой 8 позволяет уменьшить содержание в артезианской воде соединений железа, щелочности и жесткости воды и концентрации органических включений.

Изобретение относится к водоснабжению населенных пунктов и экологической защите окружающей среды и может быть использовано для очистки артезианских вод и получения питьевой воды. Устройство содержит трубопровод артезианской воды, тангенциально-осевой жидкостно-воздушный аэратор, соединенный с трубопроводом артезианской воды и с атмосферой, установку активизации процессов, трубопровод обработанной воды. Устройство дополнительно снабжено насосом артезианской воды на трубопроводе артезианской воды, фильтром микрофильтрации, емкостью очищенной воды, промывочным насосом, трубопроводом промывочной воды, трубопроводом слива загрязненной воды. Емкость очищенной воды связана через промывочный насос и фильтр микрофильтрации с трубопроводом слива загрязненной воды. Трубопровод обработанной воды, трубопровод промывочной воды, трубопровод очищенной воды и трубопровод слива загрязненной воды снабжены запорными задвижками. Технический результат: повышение степени очистки артезианских вод, снижение в артезианской воде содержания соединений железа, уменьшение щелочности и жесткости воды, снижение концентрации органических включений, а также возможность получения питьевой воды в небольших населенных пунктах без использования дорогих химических реагентов. 2 табл., 1 ил.

Устройство очистки артезианской воды, содержащее: трубопровод артезианской воды, тангенциально-осевой жидкостно-воздушный аэратор, соединенный с трубопроводом артезианской воды и с атмосферой, установку активизации процессов, трубопровод обработанной воды, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено насосом артезианской воды на трубопроводе артезианской воды, фильтром микрофильтрации, емкостью очищенной воды, промывочным насосом, трубопроводом промывочной воды, трубопроводом слива загрязненной воды; емкость очищенной воды связана через промывочный насос и фильтр микрофильтрации с трубопроводом слива загрязненной воды; трубопровод обработанной воды, трубопровод промывочной воды, трубопровод очищенной воды и трубопровод слива загрязненной воды снабжены запорными задвижками.