Способ обработки воды и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области средств подготовки питьевой воды, в частности к способу и устройству для обработки воды. Способ включает аэрацию, озонирование и фильтрацию воды, позволяющие очищать воду от органических, элементоорганических, неорганических соединений и микробиологических загрязнений, при этом перед и после озонирования в осуществляют аэрацию воды, производят агрегатирование продуктов аэрации и озонирования до крупнодисперсных частиц и отделение крупнодисперсных частиц от очищаемой воды перед последующей фильтрацией. Устройство содержит накопительный резервуар 1, выполненный в виде корпуса 2 с крышкой 3, с установленными в нем блоком подачи воздуха и озона 14, блоком подачи очищаемой воды 4, блоком дегазации 7 и блоком выпуска аэрированной и озонированной воды и крупнодисперсных частиц 9, блок адгезии 17, камеру сбора очищенной воды 21 с установленным в ней блоком фильтрации 22, при этом накопительный резервуар 1 герметично соединен с камерой сбора очищенной воды 21, блок выпуска аэрированной и озонированной воды и крупнодисперсных частиц 9 соединен с блоком адгезии 17, который соединен с блоком фильтрации 22, блок дегазации 7 установлен в накопительном резервуаре 1 над уровнем очищаемой воды, а блок адгезии 17 установлен ниже накопительного резервуара 1 и выше уровня очищенной воды в камере сбора очищенной воды 21. 2 с и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области средств подготовки питьевой воды и может быть использовано для индивидуальных нужд и в малых системах водоснабжения.

Известно устройство [1] содержащее источник озона, блок дегазации. Известное устройство обеспечивает обеззараживание воды за счет жесткого ультрафиолетового излучения. Однако в известном устройстве отсутствует фильтрация, что не обеспечивает очистку воды от органических, элементоорганических и неорганических соединений.

Известно устройство [2] содержащее фильтр и источник озона. В известном устройстве используются озонирование и фильтрация, что обеспечивает очистку воды от органических и элементоорганических загрязнений. Однако известное устройство не обеспечивает очистку от микробиологических загрязнений.

Известно устройство [3] содержащее фильтр и блок подачи озона. Известное устройство использует фильтрацию и озонирование и обеспечивает высокий уровень очистки. Однако устройство имеет значительный объем оборудования и не может применяться для индивидуальных нужд.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка средств высококачественной очистки воды в индивидуальных и малых системах водоснабжения.

Технический результат изобретения состоит в повышении качества очистки воды при уменьшении объема оборудования. Эффект достигается тем, что осуществляется разделение процесса очистки на дискретные стадии, соответствующие удалению определенных типов загрязнений (в том числе микробиологических, дисперсных и растворенных органических, элементоорганических и неорганических соединений), и тем, что перед и после стадии озонирования воды осуществляется стадия аэрации воды, отходящие газы и воздух стадий аэрации и озонирования воды очищаются на фильтре, расположенном выше уровня очищаемой воды, очищаемая вода, находящаяся в системе, сообщается с внешней средой через бактерицидный фильтр.

Это обеспечивается тем, что в способе обработки воды, включающем аэрацию, озонирование и фильтрацию воды, позволяющие очищать воду от элементоорганических неорганических соединений и микробиологических загрязнений, перед и после озонирования воды осуществляют аэрацию воды, затем производят агрегатирование продуктов аэрации и озонирования до крупнодисперсных частиц и отделение крупнодисперсных частиц от очищаемой воды перед последующей фильтрацией, и тем, что время аэрации составляет 0,5-2 периода озонирования, а агрегатирование продуктов аэрации и озонирования в 2-100 раз превышает во времени период озонирования, и тем, что отделение крупнодисперсных частиц осуществляют адгезией на адгезионном волокнистом материале с последующей промывкой его в озонированной воде, и тем что аэрацию озонирование и агрератирование продуктов озонирования осуществляют в накопительном резервуаре, и тем, что отделение крупнодисперсных частиц от очищаемой воды осуществляют по принципу прямого фильтрования сверху вниз на уровне, находящемся выше уровня получаемой очищенной воды, и тем, что устройство для обработки воды, содержащее блок фильтрации, блок подачи воздуха и озона, дополнительно содержит накопительный резервуар, выполненный в виде корпуса с крышкой, с установленным в нем блоком подачи воздуха и озона, блоком подачи очищаемой воды, блоком дегазации, блоком выпуска озонированной воды и крупнодисперсных частиц, соединенным с блоком адгезии, соединенным с блоком фильтрации, установленным в камере сбора очищенной воды, соединенной герметично с накопительным резервуаром, блок дегазации установлен в накопительном резервуаре над уровнем очищаемой воды, а блок адгезии установлен ниже накопительного резервуара и выше уровня очищенной воды в камере сбора очищенной воды, и тем, что накопительный резервуар выполнен в виде корпуса с крышкой, в которой установлен блок дегазации, выполненный в виде сменного элемента, и блок подачи очищаемой воды, и тем, что блок выпуска аэрированной и озонированной воды и крупнодисперсных частиц выполнен в виде трубопровода с регулятором, соединенного одним концом с нижней частью накопительного резервуара, а другим концом с блоком адгезии, и тем, что блок подачи воздуха и озона выполнен в виде газопровода с распылительными насадками, и тем, что блок подачи воздуха и озона содержит регулятор общего расхода газовый смеси и соотношения воздуха и озона в газовой смеси, и тем, что блок адгезии выполнен в виде полого каркаса с нанесенным на него адгезионным волокнистым материалы, причем основание каркаса полностью перекрывает входное отверстие камеры сбора очищенной воды, и тем, что блок фильтрации выполнен в виде фильтровального патрона, состоящего из корпуса с фланцем, причем внутри корпуса между перфорированными перегородками размещены волокнистый ионообменный материал с обменной емкостью не менее 4,5 мг-экв./г, углеродной сорбирующей материал с суммарной поверхностью пор не менее 900 м²/г и объемом пор не менее 0,4 м³/г, бактерицидный материал, серебросодержащий сорбирующий материал и волокнистый углеродный сорбирующий материал, при этом соотношение материалов следующее: волокнистого углеродного сорбирующего материала 10-25% по объему, волокнистого ионообменного материала 5-15% бактерицидный материал 7-20% по объему, углеродный сорбирующий материал 20-55% по объему, серебросодержащий сорбирующий материал 15-50% по объему, и тем, что бактерицидный материал представляет собой иодосодержащую сильноосновную ионообменную смолу, и тем, что каждый из материалов в фильтровальном патроне представлен в виде 1-3 слоев, и тем, что объем адгезионного волокнистого материала в блоке адгезии составляет 10-90% общего объема материала в фильтровальном патроне, и тем, что адгезионный волокнистый материал периодически промывают озонированной водой.

Конкретный, но не ограничивающий настоящее изобретение вариант выполнения конструкции устройство приведен на чертеже. Устройство содержит накопительный резервуар 1, выполненный в виде корпуса 2 и крышки 3, в котором расположен блок подачи очищаемой воды, выполненный в виде воронки 5 и крышки 6, и блок 7 дегазации, в накопительном резервуаре 1 выполнено отверстие 8, соединенное с блоком 9 выпуска аэрированной и озонированной воды и крупнодисперсных частиц, выполненным из трубопровода 10 и регулятора 11, отверстие 12 для выпуска газов, отверстие 13, соединенное с блоком 14 подачи воздуха и озона, выполненного в виде газопровода 15, распылительных насадок 16 и регулятора общего расхода газовой смеси и соотношения воздуха и озона (на чертеже не показан), ниже корпуса 2 накопительного резервуара 1 установлен блок 17 адгезии, выполнен в виде полого каркаса 18 с нанесенным на него адгезионным волокнистым материалом 19, причем основание каркаса полностью перекрывает входное отверстие 20 камеры 21 сбора очищенной воды, в которой установлен блок 22 фильтрации.

В соответствии с настоящим изобретением способ осуществляется следующим образом. После наполнения накопительного резервуара очищаемой водой осуществляется подача смеси воздуха и озона в накопительный резервуар. Затем аэрированная и озонированная вода выдерживается в течение 10-20 мин. В результате этого происходит агрегатирование останков омертвелых в результате аэрированная и озонированная микробиологических загрязнений и других примесей, перешедших в нерастворенное состояние (бактерии, вирусы, фаги и так далее). Одновременно осуществляется дегазация излишков озона. После заданной временной выдержки воды из накопительного резервуара пропускается в камеру сбора очищенной воды и поступает туда самотеком. При этом осуществляется адгезия крупнодисперсных частиц и фильтрация от органических, элементоорганических и неорганических соединений, в результате камера сбора заполняется очищенной водой. Для улучшения качества и производительности при очистке периодически промывают адгезионный волокнистый материал в озонированной воде.

При осуществлении данного способа устройство работает следующим образом. Снимают крышку 6 с воронок 5 блока 4 и заливают очищаемую воду в накопительный резервуар 1. После этого закрывают крышку 6 и подают смесь воздуха и озона от блока 14 через отверстие 13, трубопровод 15 и насадки 16. Выдерживают заданную временную паузу, в течение которой в накопительном резервуаре происходит агрегатирование микробиологических и других загрязнений в крупнодисперсные частицы. Излишки озона, выделяющиеся из воды, поглощаются блоком 7 и очищенная воздушная смесь поступает в атмосферу через отверстие 12. Это позволяет обеспечить работу устройства без нарушения экологического баланса. По окончании заданного промежутка времени, предназначенного для агрегатирования останков бактерий, вирусов, фаг и так далее регулятором 11 открывается трубопровод 10 и вода с крупнодисперсными частицами через отверстие 8 выпускается из накопительного резервуара 1 на адгезионный волокнистый материал 19 блока 17, на котором крупнодисперсные частицы задерживаются, а вода поступает дальше в блок 22, откуда очищенная вода поступает в камеру 21 и используется по назначению. Материал 19 периодически промывают в озонированной воде. Это исключает повторное загрязнение очищаемой воды.

Изобретение позволяет получать воду очищенную не только от органических, элементоорганических и неорганических соединений и микробиологических загрязнений, но и от смертельных останков микробиологических соединений и других примесей, перешедших в нерастворенное состояние, путем агрегатирования их в крупнодисперсные частицы и дальнейшей адгезии этих частиц на волокнистом материале. Это позволяет повысить качество получаемой воды с высокой производительностью при малых габаритах устройства, что позволяет использовать его в индивидуальных и малых системах водоснабжения.

Формула изобретения

1. Способ обработки воды, включающий аэрацию, озонирование и фильтрацию воды, позволяющие очищать воду от органических, элементоорганических, неорганических соединений и микробиологических загрязнений, отличающийся тем, что перед и после озонирования осуществляют аэрацию воды, производят агрегатирование продуктов аэрации и озонирования до крупнодисперсных частиц и отделение крупнодисперсных частиц от очищаемой воды перед последующей фильтрацией.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время аэрации составляет 0,5 - 2,0 периода озонирования, а время агрегатирования продуктов аэрации и озонирования в 2 100 раз превышает период озонирования.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение крупнодисперсных частиц осуществляют адгезией на адгезионном волокнистом материале с последующей промывкой его в озонированной воде.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аэрацию, озонирование и агрегатирование продуктов аэрации и озонирования осуществляют в накопительном резервуаре.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение крупнодисперсных частиц от очищаемой воды осуществляют по принципу прямого фильтрования сверху вниз на уровне, находящемся выше уровня получаемой очищенной воды.

6. Устройство для обработки воды, содержащее блок подачи воздуха и озона, блок фильтрации, отличающееся тем, что устройство содержит накопительный резервуар, выполненный в виде корпуса с крышкой, с установленными в нем блоком подачи воздуха и озона, блоком подачи очищаемой воды, блоком дегазации и блоком выпуска аэрированной и озонированной воды и крупнодисперсных частиц, блок адгезии, камеру сбора очищенной воды с установленным в ней блоком фильтрации, при этом накопительный резервуар герметично соединен с камерой сбора очищенной воды, блок выпуска аэрированной и озонированной воды и крупнодисперсных частиц соединен с блоком адгезии, который соединен с блоком фильтрации, блок дегазации установлен в накопительном резервуаре над уровнем очищаемой воды, а блок адгезии установлен ниже накопительного резервуара и выше уровня очищенной воды в камере сбора очищенной воды.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что блок подачи очищаемой воды и блок дегазации, выполненный в виде сменного элемента, установлены в крышке накопительного резервуара.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что блок выпуска аэрированной и озонированной воды и крупнодисперсных частиц выполнен в виде трубопровода с регулятором, соединенного одним концом с нижней частью накопительного резервуара, а другим концом с блоком адгезии.

9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что блок подачи воздуха и озона выполнен в виде газопровода с распылительными насадками.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что блок подачи воздуха и озона снабжен регулятором общего расхода газовой смеси и соотношения воздуха и озона в газовой смеси.

11. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что блок адгезии выполнен в виде полого каркаса с нанесенным на него адгезионным волокнистым материалом, причем основание каркаса полностью перекрывает входное отверстие камеры сбора очищенной воды.

12. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что блок фильтрации выполнен в виде фильтровального патрона, состоящего из корпуса с фланцем, причем корпус содержит перфорированные перегородки, между которыми размещены волокнистый ионообменный материал с обменной емкостью не менее 4,5 ммоль/г, углеродный сорбирующий материал с суммарной поверхностью пор не менее 900 м²/г и объемом пор не менее 0,4 см³/г, бактерицидный материал, серебросодержащий сорбирующий материал и волокнистый углеродный сорбирующий материал, взятые при следующем соотношении, об.

Волокнистый ионообменный материал 5 15 Углеродный сорбирующий материал 20 55 Бактерицидный материал 7 20 Серебросодержащий сорбирующий материал 15 50 Волокнистый углеродный сорбирующий материал 10 25 13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что в качестве бактерицидного материала используют иодосодержащую сильноосновную ионообменную смолу.

14. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что каждый из материалов в фильтровальном патроне представлен в виде 1 3 слоев.

15. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что объем адгезионного волокнистого материала в блоке адгезии составляет 10 90% от общего объема материалов в фильтровальном патроне.

16. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что адгезионный волокнистый материал периодически промывают озонированной водой.

РИСУНКИ

Рисунок 1