Способ очистки подземных вод при водоподготовке и устройство для его осуществления Российский патент 2023 года по МПК C02F1/72 B01F25/30 

Изобретение относится к очистке подземных вод от железа, марганца, с одновременным удалением сероводорода и других вредных газов с помощью использования струйных насосов, предназначенных для смешивания жидкости и газа, и может быть использовано в системах водоподготовки для водоснабжения населенных пунктов, отдельных объектов и сельскохозяйственных комплексов.

Заявляемый способ очистки подземных вод при водоподготовке реализуется при введении в схему водоподготовки эжектора. Конструкция эжектора (фиг. 1, 2) позволяет реализовать технологию обработки (обезжелезивания-деманганации) подземных вод - «аэрация-фильтрование» в закрытой системе водоснабжения, не требующей открытых водонапорных баков, брызгальных бассейнов или иных специальных устройств, предназначенных для аэрирования сырой воды из подземных скважин, и управлять включением-отключением скважинного насоса и установки получения озоно-воздушной смеси (при наличии).

Известно устройство «Пульсирующий эжектор» RU 2 097 606 С1 (Заявка: 94009704/06, 15.03.1994). Сущность изобретения: к входному патрубку при помощи резьбового соединения прикреплен прерывающий механизм, состоящий из цилиндрической гильзы, в которой выполнены каналы для прохода высоконапорной среды (воды), причем внутри цилиндрической гильзы размещены шарик и пружина, регулировку упругости которой осуществляют путем навинчивания гильзы на входной патрубок с последующей фиксацией.

Недостатком данного устройства является то, что для подачи воды в эжектор требуется преодолевать сопротивление пружины. Также при длительной эксплуатации пружина теряет свою первоначальную жесткость и возможны утечки воды. Кроме того, предложенная конструкция не позволяет автоматизировать подачу от внешней установки озоно-воздушной смеси в эжектор.

Известен способ очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения и устройство для его осуществления (выбран в качестве прототипа) RU 2282594 С2, заявка 2004120763/15, 07.07.2004. Способ включает вакуумирование и смешение потока очищаемой воды с воздухом путем диспергирования воды с воздухом, подачу водогазовой смеси в корпус с незатопленной фильтрующей загрузкой и последующий раздельный отвод очищенной воды и воздуха. Вакуумирование ведут путем подачи потока жидкости под давлением в конфузор с насадками Вентури. В конфузоре поток разделяют и направляют через насадки Вентури, после чего непрерывно эжектируют воздух из окружающей среды и осуществляют фильтрование очищенной воды при ее свободном движении. При этом концентрично с внешней стороны конфузора расположен смеситель с отверстиями для подсоса воздуха.

Недостатком данного способа является то, он позволяет очищать сырую воду только на открытых фильтрах, не позволяя внедрять в схему водоподготовки скорые напорные фильтры, скорость фильтрования в которых (и, как следствие, производительность) больше в 1,5-2 раза.

Аэрирование подземных вод при водоподготовке с применением эжектора позволяет реализовать следующие задачи: (в зависимости от конструктивного оформления технологической схемы):

1) аэрацию подземных вод, подаваемых от скважины на скорых напорных фильтрах при изменении расхода очищаемой воды от нуля до максимального расчетного значения;

2) пуск и остановка электродвигателя скважинного насоса;

3) пуск и остановка установки получения озоно-воздушной смеси (при наличии). Технический результат заключается в разработке эжектора, работающего под

избыточным давлением сырой воды, подаваемой из скважины насосом. При водоразборе эжектор осуществляет насыщение потока сырой воды газом путем диспергирования воды с газом. При отсутствии водоразбора эжектор способен отключить электродвигатель скважинного насоса и установку получения озоно-воздушной смеси с соблюдением условия герметичности всей системы.

Поставленные задачи решаются тем, что в способе очистки подземных вод при водоподготовке, включающим насыщение потока сырой воды газом путем диспергирования воды с газом в эжекторе, подачу водогазовой смеси в корпус скорого напорного фильтра, согласно изобретению в качестве газа используют воздух или озоно-воздушную смесь, при этом осуществляют включение-выключение электродвигателя скважинного насоса и установки получения озоно-воздушной смеси за счет расположенного в корпусе эжектора в отверстии для подачи газа штока поплавка с закрепленным на его конце магнитом, при этом поплавок выполнен с возможностью перекрытия отверстия подачи газа при прекращении подачи воды.

На фиг. 1 представлен эжектор.

1 - сопло;

2 - воздушная камера;

3 - отверстие для подсоса воздуха;

4 - поплавок со штоком;

5 - корпус эжектора;

6 - смесительная камера;

7 - диффузор.

Указанный технический результат достигается тем, что при водоразборе сырая вода из скважины подается в корпус эжектора 5 и проходит через сужающееся сопло 1, где ее скорость увеличивается. Сырая вода создает зону пониженного давления в воздушной камере 2 и засасывает газовую (в частности озоно-воздушную) смесь в смесительную камеру б. Выйдя из смесительной камеры 6, сырая вода и пузырьки газовой (озоно-воздушной) смеси поступают в диффузор 7, в котором из-за увеличения сечения снижается скорость потока и увеличивается давление, что приводит к растворению в воде газовой (озоно-воздушной) смеси. В дальнейшем сырая вода, насыщенная кислородом из воздуха (озоно-воздушной газовой смесью при использовании установки получения озоно-воздушной смеси), поступает на скорые напорные фильтры для очистки.

При водоразборе в воздушную камеру 2 через отверстие 3 поступает газовая (озоно-воздушная) смесь (фиг. 1). К этому отверстию подсоединяется патрубок от установки получения озоно-воздушной смеси, выполненный из инертного немагнитного материала. Через отверстие 3 выходит за пределы корпуса эжектора шток поплавка 4 с закрепленным на штоке постоянным магнитом. При водоразборе в воздушной камере 2 нет сырой воды и поплавок опирается на корпус смесительной камеры 6. Шток поплавка 4 при этом находится в крайнем нижнем положении.

При прекращении водоразбора, эжекция газовой (озоно-воздушной) смеси прекращается, и воздушная камера 2 заполняется сырой водой (фиг. 2). Поплавок 4 при этом всплывает и перекрывает своим корпусом отверстие для подсоса газовой (озоно-воздушной) смеси 3. При этом шток поплавка, с закрепленным на нем постоянным магнитом перемещается в крайнее верхнее положение. Постоянный магнит, находясь в крайнем верхнем положении на штоке, магнитным полем переключает герконы в герконовом реле (на чертежах не показано), что позволяет отключить электродвигатель скважинного насоса и установку получения озоно-воздушной смеси (при ее наличии). Изменение расположения штока поплавка приводит к управлению включением-отключением оборудования (электродвигателя скважинного насоса и установки получения озоно-воздушной смеси).

При приближении магнита к геркону 8 происходит замыкание контактов (фиг.3). Возникает замкнутая электрическая цепь, в которой возбуждаются витки катушки реле 9, что приводит к замыканию нормально разомкнутого контакта 10. При замыкании контакт 10, создается замкнутая электрическая цепь, включающая электродвигатель скважинного насоса 11 и установки получения озоно-воздушной смеси (при наличии). Так происходит включение насоса. При отдалении магнита от геркона контакты в нем размываются, что приводит к размыканию нормально разомкнутого контакта реле 10. Ток не поступает на электродвигатель скважинного насоса. Происходит отключение насоса.

Изменение расположения штока поплавка с закрепленным на нем постоянным магнитом приводит к управлению включением-отключением оборудования (электродвигателя скважинного насоса и установки получения озоно-воздушной смеси).

Заявляемый способ очистки подземных вод при водоподготовке и устройство для его осуществления позволяют производить:

1) аэрацию подземных вод, подаваемых от скважины на скорые напорные фильтры при изменении расхода очищаемой воды от нуля до максимального расчетного значения;

2) пуск и остановку электродвигателя скважинного насоса;

3) пуск и остановку установки получения озоно-воздушной смеси (при наличии).

Группа изобретений относится к очистке подземных вод от железа, марганца, с одновременным удалением сероводорода и других вредных газов с помощью использования струйных насосов, предназначенных для смешивания жидкости и газа, и может быть использована в системах водоподготовки для водоснабжения населенных пунктов, отдельных объектов и сельскохозяйственных комплексов. Устройство содержит скорый напорный фильтр и эжектор для насыщения потока сырой воды газом. В корпусе эжектора 5 располагается сопло подачи сырой воды 1, сообщенное со смесительной камерой 6, диффузор 7 и воздушная камера 2, имеющая отверстие для подачи газа 3. В качестве газа используют воздух или озоно-воздушную смесь. Осуществляют включение-выключение электродвигателя скважинного насоса и установки получения озоно-воздушной смеси за счет расположенного в корпусе эжектора в отверстии для подачи газа штока поплавка 4 с закрепленным на его конце магнитом. Технический результат: осуществление аэрации подземных вод, подаваемых от скважины на скорые напорные фильтры, при изменении расхода очищаемой воды от нуля до максимального расчетного значения; автоматизация подачи озоно-воздушной смеси в эжектор. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ очистки подземных вод при водоподготовке, включающий насыщение потока сырой воды газом путем диспергирования воды с газом в эжекторе, подачу водогазовой смеси в корпус скорого напорного фильтра, отличающийся тем, что в качестве газа используют воздух или озоно-воздушную смесь, при этом осуществляют включение-выключение электродвигателя скважинного насоса и установки получения озоно-воздушной смеси за счет расположенного в корпусе эжектора в отверстии для подачи газа штока поплавка с закрепленным на его конце магнитом.

2. Устройство очистки подземных вод для осуществления способа по п. 1, содержащее скорый напорный фильтр и эжектор, в корпусе которого располагается сопло подачи сырой воды, сообщенное со смесительной камерой, диффузор и воздушная камера, имеющая отверстие для подачи газа, содержащее поплавок, отличающееся тем, что на конце штока поплавка закреплен магнит, при этом поплавок выполнен с возможностью перекрытия отверстия подачи газа при прекращении подачи воды.