Портативная автономная установка эжекторной аэрации очистки воды Российский патент 2024 года по МПК C02F1/18 C02F9/00 

Изобретение относится к безреагентной подготовке воды для питьевого и технического водоснабжения. В частности, она может быть использована для очистки воды из природных источников в полевых и экспедиционных условиях при отсутствии внешнего источника энергии, а также при водоподготовке в случае возникновения чрезвычайных ситуаций.

Известно устройство для очистки воды из патента РФ 2038330, опубл. 27.06.1995 [1]. Использование: при очистке воды, в частности, для обезжелезивания питьевой воды. Сущность изобретения: в устройстве для очистки воды трубопровод подачи сырой воды, проходящий внутри корпуса водонапорной башни, выведен сквозь ее крышку и имеет окончанием перфорированный насадок, под которым расположена приемная емкость, заполненная слоем зернистой загрузкой, зерна которой покрыты пленкой катализатора, и установленная на крышке. По периферии крышки расположены отверстия для прохода воды в бак, в нижней части имеющий дно с патрубком, в котором с возможностью вертикального перемещения установлена труба. В верхней части труба имеет поплавок, она сообщается со стволом башни, в котором расположена фильтрующая зернистая загрузка и коллектор сбора промывной воды, сообщающийся с нижней частью бака посредством трубопровода отвода осадка.

Недостатком известного изобретения является большого расхода электроэнергии, что исключает мобильность установки и автономность.

Известна мобильная установка для обеззараживания и очистки воды РФ 184044, опубл. 12.10.2018 [2]. Установка для обеззараживания и очистки воды представляет собой малогабаритную, мобильную установку, которая для очистки и обеззараживания воды использует эффект гидродинамической кавитации, который возникает при прохождении потока закрученной воды при помощи «улитки» через тормозящее устройство в виде конуса, установленного на противоположном от «улитки» конце рабочей емкости - втулки, а также дополнительные опциональные фильтры для очистки воды от взвешенных частиц и доочистки обработанной воды.

Недостатком известной полезной модели является сложность конструкции относительно конструкции заявляемой установки, а также необходимость использования мускульной силы человека (ручного механического насоса).

Известна мобильная водоочистная установка из патента РФ 2606991, опубл. 10.01.2017 [3]. Мобильная водоочистная установка содержит установленное в технологической последовательности и сообщенное между собой трубопроводами рабочее оборудование, содержащее центробежный многоступенчатый насос, блок механической очистки воды, блок аппаратов ультрафильтрации, фильтр адсорбционной очистки воды, емкость фильтрата и блок ультрафиолетового обеззараживания, при этом блок механической очистки воды снабжен обратной связью с блоком аппаратов ультрафильтрации и для непрерывности работы выполнен с двумя параллельно установленными фильтрами механической очистки, а для очистки керамических мембран блока аппаратов ультрафильтрации емкость фильтрата обратной связью с дополнительным центробежным многоступенчатым насосом сообщена с выводом фильтрата блока аппаратов ультрафильтрации, причем в трубопровод связи фильтра адсорбционной очистки с емкостью фильтрата подключен расходомер, а блок ультрафиолетового обеззараживания снабжен кварцевой лампой. Изобретение обеспечивает повышение эффективности водоочистки.

Недостатком известного изобретения является также необходимость расхода электроэнергии, что также исключает мобильность установки и автономность.

Известна автономная мобильная станция очистки воды «Томичка 250». Инструкция по эксплуатации по ссылке: https://youtu.be/MYg4zPDTiUo [4], которая принята за прототип. Известная установка включает, установленное в технологической последовательности и сообщенное между собой узлами рабочее оборудование, и содержит: приемный резервуар для воды цилиндрической формы; нагнетатель напора, представляющий собой, по меньшей мере, две трубы, расположенные вертикально, выполняющие функцию увеличения гидростатического давления воды; форсунку, выполняющую функцию перевода гидростатического давления в скорость потока воды и расположенную в концевой части трубы нагнетателя, при этом все узлы рабочего оборудования соединены между собой последовательно крепежными средствами и установлены на водоочистном устройстве.

Недостатком известной станции очистки воды является ее сравнительно низкая эффективность аэрации и дегазации из-за конструкции форсунки.

Технической задачей изобретения является разработка портативной автономной установки эжекторной аэрации очистки воды.

Техническим результатом является получение питьевой воды из природных источников в полевых, экспедиционных и чрезвычайных условиях при отсутствии внешнего источника энергии, а также мобильность и автономность установки.

Указанный технический результат достигается тем, что портативная автономная установка эжекторной аэрации очистки воды характеризуется тем, что она включает установленное в технологической последовательности и сообщенное между собой узлами рабочее оборудование и содержит:

- приемный резервуар для воды цилиндрической формы, выполняющий функции хранения поступающей в установку загрязненной воды, подачи воды равномерно и в определенном объеме;

- нагнетатель напора, представляющий собой, по меньшей мере, одну трубу, расположенную вертикально, выполняющую функцию увеличения гидростатического давления воды, за счет увеличения длины столба воды;

- форсунку, имеющую переменное сечение и выполняющую функцию перевода гидростатического давления в скорость потока воды и получения высокоскоростной струи. Дополнительно в форсунку встроен всасывающий патрубок - самовсасывающая форсунка для поступления атмосферного кислорода воздуха. В такой самовсасывающей форсунке происходит смещение высокоскоростного потока воды и потока воздуха, в результате чего происходит процесс эжекционной аэрации воды.

При этом все узлы рабочего оборудования соединены между собой последовательно крепежными средствами и установлены на водоочистном устройстве, причем конечная часть нагнетателя напора с самовсасывающей форсункой установлена в зоне аэрации и дегазации водоочистного устройства, причем зона аэрации и дегазации водоочистного устройства имеет выходное отверстие для удаления из воды растворенных газов.

Нагнетатель напора может представлять собой, по меньшей мере, две трубы, соединенных между собой последовательно через резьбовое соединение, при этом установка дополнительно снабжена растяжками, установленными в средней части трубы нагнетателя напора.

Приемный резервуар снабжен многоразовым тканевым мембранным фильтром, выполненным, например, из фильтромиткаля, бельтинга или серпянки. Приемная емкость дополнительно имеет ручки или ремни для переноса.

Установка может быть дополнительно снабжена вспомогательными средствами, такими как вентиль, кран, заглушка, сборно-разборный ключ.

Раскрытие сущности изобретения

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема портативной автономной установки эжекторной аэрации очистки воды.

На чертеже представлена принципиальная схема портативной автономной установки эжекторной аэрации очистки воды, включающая: 1 - приемный резервуар, 2 - нагнетатель напора, 3 - форсунка, 4 - водоочистное устройство, имеющее зону аэрации и дегазации.

Портативная автономная установка эжекторной аэрации очистки воды (далее по тексту описания - установка) включает установленное в технологической последовательности и сообщенное между собой узлами рабочее оборудование и содержит:

Приемный резервуар (1) для воды цилиндрической формы, выполняющий функцию хранения поступающей в установку загрязненной воды, подачи воды равномерно и в определенном объеме.

Нагнетатель напора (2), представляющий собой по меньшей мере, одну трубу, расположенную вертикально, выполняющий функцию увеличения гидростатического давления воды, за счет увеличения длины столба воды.

Форсунка (3), имеющая переменное сечение и выполняющая функцию перевода гидростатического давления в скорость потока воды и получения высокоскоростной струи.

При этом все узлы рабочего оборудования соединены между собой последовательно крепежными средствами и установлены на водоочистном устройстве (4) с фильтрующей загрузкой, содержащее зону аэрации, в которой установлены конечная часть нагнетателя напора (2) с форсункой (3). В форсунку (3), встроен всасывающий патрубок - самовсасывающая форсунка, на чертеже не показана, обеспечивающий подсос - воздуха при движении высокоскоростного потока струи воды в форсунке (3). За счет этого происходит эффективное смешение воды с воздухом, в результате происходит процесс эжекционной аэрации воды; происходит дегазация, то есть удаление из воды растворенных в ней газов (сероводород, углекислый газ и т.д.) в зоне аэрации и дегазации водоочистного устройства через выходное отверстие. Одновременно происходит протекание химической реакции окисления растворенных в воде микроэлементов (железа, марганца и т.д.) при их контакте с кислородом из воздуха. Окислившиеся микроэлементы выпадают в осадок, благодаря чему легко отделяются от потока жидкости в фильтрующей загрузке водоочистной установки. Для удержания крупных механических частиц из подаваемой в приемный резервуар загрязненной воды, резервуар снабжен многоразовым тканевым мембранным-фильтром, выполненным, например, из фильтромиткаля, бельтинга или серпянки, на чертеже не показано.

Для устойчивости расположения установки, она дополнительно снабжена растяжками, установленными в средней части трубы нагнетателя напора, на чертеже не показано.

Приемная емкость дополнительно имеет ручки или ремни для удобства переноса при ее монтаже-демонтаже, на чертеже не показано.

Установка работает следующим образом.

Приемный резервуар (1) цилиндрической формы наполняют ручным способом водой необходимого объема, из природного источника (реки, болота, озера, лужи и т.д.), содержащей загрязнения различного вида. При наличии видимых механических загрязнений (ветки, солома, трава и тому подобное) воду в приемный резервуар наливают через многоразовый тканевым мембранным фильтр, выполненный из фильтромиткаля (на чертеже не показано), который надевают на верх приемного резервуара. Далее вода с помощью крана, установленного на входе нагнетателя напора, создающем определенный напор воды (давление) за счет его длины (высоты), равномерно подается на форсунку, которая вместе с конечной частью трубы нагнетателя установлена в зоне аэрации.

Форсунка (3), имеющая переменное сечение, выполняет функцию перевода гидростатического давления в скорость потока воды и получения высокоскоростной струи воды. В форсунку (3) встроен всасывающий патрубок - самовсасывающая форсунка для поступления атмосферного кислорода воздуха. В самовсасывающей форсунке происходит смещение высокоскоростного потока воды и потока воздуха, в результате чего происходит процесс эжекционной аэрации воды.

Поток воды с воздухом поступает в зону аэрации и дегазации водоочистного устройства, где происходит эффективное смешение двух потоков. В результате происходит дегазация, то есть удаление из воды растворенных в ней газов (сероводород, углекислый газ и т.д.) через выходное отверстие зоны аэрации и дегазации, также начинается протекание химической реакции окисления растворенных в воде микроэлементов (железа, марганца и т д.) при их контакте с кислородом из воздуха. Окислившиеся микроэлементы выпадают в осадок, затем легко отделяются от потока воды в фильтрующей загрузке водоочистного устройства и удаляются через слив. Очищенная вода из водоочистного устройства подается потребителю.

Предложенная установка не требует наличия электроснабжения и специальных химических реагентов, то есть характеризуется мобильностью и автономностью, простотой в эксплуатации в отличие от известных аналогичных установок.

Изобретение относится к безреагентной подготовке воды для питьевого и технического водоснабжения. В частности, она может быть использована для очистки воды из природных источников в полевых и экспедиционных условиях при отсутствии внешнего источника энергии, а также при водоподготовке в случае возникновения чрезвычайных ситуаций. Установка включает установленное в технологической последовательности и сообщенное между собой узлами рабочее оборудование, содержащее приемный резервуар для воды, нагнетатель напора, форсунку. Резервуар выполнен цилиндрической формы, выполняющий функции хранения поступающей в установку загрязненной воды, подачи воды равномерно и в определенном объеме. Нагнетатель представляет собой, по меньшей мере, одну трубу, расположенную вертикально, выполняющую функцию увеличения гидростатического давления воды за счет увеличения длины столба воды. Форсунка имеет переменное сечение и выполняет функцию перевода гидростатического давления в скорость потока воды и получения высокоскоростной струи. В форсунку встроен всасывающий патрубок - самовсасывающая форсунка для поступления атмосферного кислорода из воздуха и его смещения с потоком воды для протекания процесса эжекционной аэрации воды. Все узлы рабочего оборудования соединены между собой последовательно крепежными средствами и установлены на водоочистном устройстве с фильтрующей загрузкой. Конечная часть нагнетателя напора с самовсасывающей форсункой установлена в зоне аэрации и дегазации водоочистного устройства. Зона аэрации и дегазации водоочистного устройства имеет выходное отверстие для удаления из воды растворенных газов. Технический результат: получение питьевой воды из природных источников в полевых, экспедиционных и чрезвычайных условиях при отсутствии внешнего источника энергии. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Портативная автономная установка эжекторной аэрации очистки воды, характеризующаяся тем, что она включает установленное в технологической последовательности и сообщенное между собой узлами рабочее оборудование, содержащее:

- приемный резервуар для воды цилиндрической формы, выполняющий функции хранения поступающей в установку загрязненной воды, подачи воды равномерно и в определенном объеме;

- нагнетатель напора, представляющий собой, по меньшей мере, одну трубу, расположенную вертикально, выполняющую функцию увеличения гидростатического давления воды за счет увеличения длины столба воды;

- форсунку, имеющую переменное сечение и выполняющую функцию перевода гидростатического давления в скорость потока воды и получения высокоскоростной струи, причем в форсунку встроен всасывающий патрубок - самовсасывающая форсунка для поступления атмосферного кислорода из воздуха и его смещения с потоком воды, для протекания процесса эжекционной аэрации воды,

при этом все узлы рабочего оборудования соединены между собой последовательно крепежными средствами и установлены на водоочистном устройстве с фильтрующей загрузкой, причем конечная часть нагнетателя напора с самовсасывающей форсункой установлена в зоне аэрации и дегазации водоочистного устройства, причем зона аэрации и дегазации водоочистного устройства имеет выходное отверстие для удаления из воды растворенных газов.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что нагнетатель напора представляет собой, по меньшей мере, две трубы, соединенные между собой последовательно через резьбовое соединение.

3. Установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена растяжками, установленными в средней части трубы нагнетателя напора.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что приемный резервуар снабжен многоразовым тканевым мембранным фильтром, выполненным, например, из фильтромиткаля, бельтинга или серпянки.

5. Установка по любому из пп. 1 или 4, отличающаяся тем, что приемная емкость дополнительно имеет ручки или ремни для переноса.

6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена вспомогательными средствами, такими как вентиль, кран, заглушка, сборно-разборный ключ.