АЭРАТОР ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ПОГРУЖНЫМ НАСОСОМ Российский патент 2023 года по МПК C02F1/64 C02F1/20 C02F1/74 

Изобретение относится к области автономного водоснабжения объектов с малым водопотреблением (например коттедж, ферма, строительный городок, фельдшерский пункт, придорожное кафе, гостиница или автозаправка). Аэратор подземных вод с погружным насосом, имеющий функцию подачи воды потребителям, предназначен для использования в технологических схемах очистки подземных вод от содержащихся в них растворенных газов (радона, углекислоты, сероводорода) и растворенных форм железа и марганца. Кроме того, устройство имеет вместимость воды 300-400 л и может выполнять функции резервуара-накопителя воды и обеспечивать равномерность подачи воды на дальнейшую очистку или потребителю. Установка рассчитана на работу в технологических схемах водоподготовки с расходом до 2,5 м³/час. Такой расход в среднем не превышает требуемый для автономного водоснабжения коттеджа.

Известна полезная модель RU 204563U1, "Аэратор подземных вод", МПК C02F 1/20 (2006.01), C02F 103/06 (2006.01), B01D 19/00 (2006.01), 31.05.2021 г. (прототип). Аэратор подземных вод применяется в технологических схемах очистки подземных вод объектов индивидуального жилищного строительства. При этом забор аэрированной воды из аэратора для подачи потребителям осуществляется насосом второго подъема, который является поверхностным насосом и монтируется рядом с аэратором. Уровень шума от работающего поверхностного насоса может быть 55-90 дБ, зависит от марки. Максимально допустимым уровнем шума в жилом помещении является в дневное время 55 дБ, а в ночное время 45 дБ (СанПиН 1.2.3685-21, утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 28.01.2021 N 2). Недостатком такой системы забора воды, состоящей из известного аэратора и поверхностного насоса, является повышенный уровень шума, создаваемый насосом второго подъема воды из аэратора, при монтаже технологической схемы очистки воды в жилых помещениях или смежных с жилыми помещениями.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня шума от насоса второго подъема при заборе воды из аэратора подземных вод.

Технический результат достигается за счет того, что внутри известного аэратора подземных вод установлен погружной скважинный центробежный насос, который имеет низкий уровень шума по сравнению с поверхностными насосами. Для этого в колонне аэратора устанавливается вертикально вдоль стенки колонны пластиковая труба диаметром 110 мм, которая имитирует обсадную трубу скважины. На трубу сверху устанавливается крышка, через которую проходит труба от насоса диаметром 32 мм. При этом труба от насоса и крышка свариваются и насос закрепляется в трубе. Погружной скважинный центробежный насос применяется с нижним забором воды так, чтобы всасывание воды осуществлялось в нижней части колонны под устройством барботажа воды. Таким образом, обеспечивается снижение уровня шума при заборе воды из аэратора подземных вод.

Техническая задача достигается за счет того, что аэратор подземных вод с погружным насосом содержит колонну, выполненную из пластика, с коническим дном емкостью 300-400 л, диаметром 500-600 мм и плотно прилегающей крышкой, в верхней части которой вдоль центральной оси подсоединен трубопровод выхода воздуха и газов, под крышкой на трубопроводе входа исходной воды в колонну, снабженном регулировочным вентилем, вдоль оси колонны установлен рассекатель потока, содержащий перевернутую чашу параболического профиля и муфту с калиброванным отверстием; под крышкой на трубопроводе выпуска воды в канализацию, расположенном на верхнем допустимом уровне воды, установлено переливное устройство, включающее воронку и гидрозатвор; в нижней части колонны на трубопроводе подачи воздуха установлено с помощью резьбового соединения устройство для барботажа воды в виде дискового аэратора; трубопровод слива воды с осадком, снабженный запорным краном, подсоединен вдоль продольной оси к дну колонны, согласно изобретению, внутри колонны, вертикально вдоль стенки колонны установлена и закреплена неподвижно пластиковая труба диаметром 110 мм, верхнее отверстие трубы закрыто пластиковой крышкой, а нижнее отверстие трубы открыто и расположено под устройством для барботажа воды, внутри пластиковой трубы установлен погружной скважинный центробежный насос с нижним забором воды; в крышке трубы выполнено отверстие диаметром 32 мм, равное диаметру выходной трубы центробежного погружного насоса, причем выходная труба насоса жестко закреплена в крышке, выходное отверстие насоса соединено с трубопроводом подачи аэрированной воды с обратным клапаном, а всасывающее отверстие насоса расположено на уровне нижнего открытого отверстия пластиковой трубы.

Сущность изобретения поясняется схемой на чертеже, где показан общий вид устройства.

Аэратор подземных вод, как и прототип, состоит из: колонны 2 диаметром 500-600 мм, имеющей коническое дно и съемную, плотно прилегающую сверху крышку в виде усеченного конуса 1; рассекателя потока 3, установленного на трубопроводе входа исходной воды под крышкой 1 по оси колонны 2; устройства для барботажа воды 4, установленного в нижней части колонны 2 на трубопроводе входа воздуха; регулировочного вентиля 5, установленного на трубопроводе входа исходной воды; обратного клапана 6, установленного на трубопроводе выхода аэрированной воды, запорного крана 7, установленного на трубопроводе слива воды с осадком в канализацию; переливного устройства 8, соединенного с трубопроводом слива осадка в канализацию. В отличие от прототипа, внутри колонны 2, вертикально вдоль стенки колонны установлена и закреплена неподвижно пластиковая труба 9 диаметром 110 мм, имитирующая скважину диаметром 110 мм; верхнее отверстие трубы 9 закрыто пластиковой крышкой, а нижнее отверстие трубы 9 открыто и расположено под устройством для барботажа воды 4; внутри пластиковой трубы 9 установлен погружной скважинный центробежный насос 10 с нижним забором воды; в крышке трубы 9 выполнено отверстие диаметром 32 мм, равное диаметру выходной трубы центробежного погружного насоса 10, причем выходная труба насоса жестко закреплена в крышке, а всасывающее отверстие насоса 10 расположено на уровне нижнего открытого отверстия пластиковой трубы 9. Выходное отверстие насоса 10 соединено с трубопроводом выхода аэрированной воды. Аэратор также содержит трубопровод выхода воздуха и газов, установленный в верхней части съемной крышки 1. Рассекатель 3 представляет собой перевернутую чашу параболического профиля и муфту под чашей с калиброванным отверстием, находится в верхней части аэратора под крышкой и никогда не затапливается водой. Устройство для барботажа воды 4 представляет собой мембранный дисковый аэратор, соединенный с трубопроводом подачи воздуха по резьбе ¾ дюйма и может выниматься для ремонта или замены. Переливное устройство 8 содержит воронку и гидрозатвор, установленные внутри колонны 2 на верхнем допустимом уровне воды. Конструкционный материал аэратора подземных вод - пластик.

Диаметр колонны выбран в пределах 500-600 мм, что обеспечивает эффективное барботирование объема воды и оптимальное раскрытие купола. Ёмкость колонны 300-400 л обеспечивает минимальный необходимый запас воды на собственные нужды системы водоподготовки (минимальный объем воды, отсутствие застойных зон, интенсивный оборот воды в колонне снижают вероятность развития бактериального загрязнения).

Устройство работает следующим образом.

Под рассекатель 3 подается струя воды. Вода разбрызгивается в виде конуса и стекает по стенкам колонны 2. Расход исходной воды на рассекатель 3 регулируется вентилем 5. Уровень воды в устройстве при водоразборе может быть любым в пределах нижнего и верхнего уровня и зависит от расхода исходной воды и расхода аэрированной воды. Верхний и нижний уровень воды в колонне 2 контролируются датчиками уровня, которые устанавливаются в корпусе колонны 2. Вода, пройдя зону аэрации от рассекателя 3 до устройства барботажа 4, попадает в зону выделения осадка нерастворимых веществ. Осадок спускается в канализацию открытием крана 7. Объем осадка зависит от качества исходной воды, поэтому периодичность его спуска определяется расчетом и уточняется опытом эксплуатации. Забор аэрированной воды осуществляется при водоразборе установленным в трубе 9 погружным центробежным насосом 10, выше зоны накопления осадка, под устройством барботажа воды 4, по трубопроводу выхода аэрированной воды через обратный клапан 6. В случае переполнения колонны 2 излишек воды попадает в воронку устройства перелива 8 и через гидрозатвор сливается в канализацию. Подача воздуха в устройство барботажа 4 осуществляется непрерывно при водоразборе.

Расчетный расход исходной воды 0,5-1,5 м³/час, расчетный расход аэрированной воды 0,5-2,5 м³/час, расчетный расход воздуха 20-160 л/мин, при этих параметрах обеспечивается очистка воды от радона, сероводорода, углекислоты, растворенных форм железа, марганца. Подача воздуха осуществляется компрессором через трубопровод входа воздуха. Точный расход воздуха определяется расчетом и зависит от концентрации загрязняющих веществ в исходной воде. Напор компрессора, необходимый для преодоления потерь напора воздуха при барботаже и выходе воздуха за пределы установки через трубопровод выхода воздуха и газов в крышке, определяется расчетом. Исходя из полученных расхода воздуха и напора, подбирается компрессор. Насос и трубопроводы подбираются по максимальному расходу аэрированной воды 2,5 м³/час. Максимальный напор, развиваемый насосом, не должен превышать 60 м. Устройство аэратора гарантирует удаление радона из исходной воды концентрацией до 400 Бк/кг.

Пример. Предложенная конструкция устройства для аэрирования подземных вод применяется в виде прототипа в установках водоподготовки в коттеджах населенных пунктов Челябинской области. Поселок Бабушкина г. Челябинск. Максимальное водопотребление очищенной воды составляет 1,8 м³/час. В аэратор подземных вод АПВ поступает умягченная обезжелезенная вода с расходом 0,78 м³/час, дегазированная вода подается насосом второго подъема с расходом 1,8 м³/час. Расход воздуха на аэрацию принят 80 л/мин или 4,8 м³/час. В установке применен погружной центробежный насос с максимальным напором 50 м и максимальным расходом 3,3 м³/час. Уровень шума на разных режимах работы установки не превышает 20 дБ. Зафиксировано снижение концентрации радона-222, при аэрации снижается с 94±15 Бк/кг до концентрации менее 8 Бк/кг на 91,5%, снижение свободной углекислоты при аэрации с 22 мг/л до 2,3 мг/л на 89,5% при времени аэрации 30 мин.

Изобретение относится к области автономного водоснабжения объектов с малым водопотреблением, предназначено для использования в технологических схемах очистки подземных вод от растворенных газов (радона, углекислоты, сероводорода) и растворенных форм железа и марганца. Аэратор содержит колонну с коническим дном емкостью 300-400 л, диаметром 500-600 мм и плотно прилегающей крышкой. В верхней части крышки вдоль центральной оси подсоединен трубопровод выхода воздуха и газов. Под крышкой на трубопроводе входа исходной воды в колонну, снабженном регулировочным вентилем, вдоль оси колонны установлен рассекатель потока, содержащий перевернутую чашу параболического профиля и муфту с калиброванным отверстием. Под крышкой на трубопроводе выпуска воды в канализацию установлено переливное устройство, включающее воронку и гидрозатвор. В нижней части колонны на трубопроводе подачи воздуха установлено устройство для барботажа воды в виде дискового аэратора. Трубопровод слива воды с осадком, снабженный запорным краном, подсоединен вдоль продольной оси к дну колонны. Внутри колонны вертикально вдоль стенки колонны установлена и закреплена неподвижно пластиковая труба диаметром 110 мм. Верхнее отверстие трубы закрыто пластиковой крышкой, а нижнее отверстие трубы открыто и расположено под устройством для барботажа воды. Внутри пластиковой трубы установлен погружной скважинный центробежный насос с нижним забором воды. В крышке трубы выполнено отверстие диаметром 32 мм, равное диаметру выходной трубы центробежного погружного насоса. Выходная труба насоса жестко закреплена в крышке. Выходное отверстие насоса соединено с трубопроводом выхода аэрированной воды с обратным клапаном, а всасывающее отверстие насоса расположено на уровне нижнего открытого отверстия пластиковой трубы. Технический результат: снижение уровня шума от насоса второго подъема при заборе воды. 1 пр., 1 ил.

Аэратор подземных вод с погружным насосом, содержащий колонну, выполненную из пластика, с коническим дном емкостью 300-400 л, диаметром 500-600 мм и плотно прилегающей крышкой, в верхней части которой вдоль центральной оси подсоединен трубопровод выхода воздуха и газов, под крышкой на трубопроводе входа исходной воды в колонну, снабженном регулировочным вентилем, вдоль оси колонны установлен рассекатель потока, содержащий перевернутую чашу параболического профиля и муфту с калиброванным отверстием; под крышкой на трубопроводе выпуска воды в канализацию, расположенном на верхнем допустимом уровне воды, установлено переливное устройство, включающее воронку и гидрозатвор; в нижней части колонны на трубопроводе подачи воздуха установлено с помощью резьбового соединения устройство для барботажа воды в виде дискового аэратора; трубопровод слива воды с осадком, снабженный запорным краном, подсоединен вдоль продольной оси к дну колонны, отличающийся тем, что внутри колонны, вертикально вдоль стенки колонны установлена и закреплена неподвижно пластиковая труба диаметром 110 мм, верхнее отверстие трубы закрыто пластиковой крышкой, а нижнее отверстие трубы открыто и расположено под устройством для барботажа воды; внутри пластиковой трубы установлен погружной скважинный центробежный насос с нижним забором воды; в крышке трубы выполнено отверстие диаметром 32 мм, равное диаметру выходной трубы центробежного погружного насоса, причем выходная труба насоса жестко закреплена в крышке, выходное отверстие насоса соединено с трубопроводом выхода аэрированной воды, а всасывающее отверстие насоса расположено на уровне нижнего открытого отверстия пластиковой трубы.