Станция водоподготовки
Изобретение относится к станциям приготовления питьевой воды высокого качества и может быть использовано для водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий преимущественно из поверхностных источников водоснабжения. Станция водоподготовки содержит поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, фильтр, гидромониторную систему промывки фильтра, струйный аппарат с окном из кварцевого стекла, ультрафиолетовый излучатель, отражательный рефлектор, винтообразную лопасть, вертикально-трубчатую систему, озонатор, концентратомер растворенного озона в воде, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, вентиль, резервуар-накопитель промывной воды, промывной насос, кран с поплавковым приводом, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, датчики давления, блок управления и напорный фильтр с разделительной удерживающей решеткой, скрещивающимися насадками и внешним патрубком с предохранительной сеткой. Технический результат: повышение качества обработанной воды и экономичность станции. 1 ил.
Изобретение относится к станциям приготовления питьевой воды высокого качества и может быть использовано для водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий преимущественно из поверхностных источников водоснабжения.
Известна станция водоподготовки, включающая поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, озонатор, камеру преозонирования, контактный резервуар для стокирования, узел коагуляции, отстойник, песчаный фильтр, камеру постозонирования, сетевой насос и фильтр с активированным углем [Орлов В.А. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1984, с.21, рис.12]. Недостатками известной станции водоподготовки являются невысокие показатели экологичности и экономичности, обусловленные неполным растворением озона в воде и затратами, связанными с утилизацией осадка, задерживаемого песчаным фильтром.
Известна станция водоподготовки, выбранная в качестве прототипа, содержит поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, фильтр, гидромониторную систему промывки фильтра, струйный аппарат с окном из кварцевого стекла, ультрафиолетовый излучатель, отражательный рефлектор, винтообразную лопасть, вертикально-трубчатую систему, концентратомер растворенного озона в воде, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, вентиль, резервуар-накопитель промывной воды, промывной насос, кран с поплавковым приводом, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, датчики давления и блок управления [Патент РФ №2234471, кл. C 02 F 9/12 // (C 02 F 9/12, 1:28, 1:32, 1:78, 101:00), 103:04, 2004].
Недостатком станции водоподготовки является сравнительно малая эффективность адсорбционной очистки вода в условиях, когда обрабатываемая вода в своем составе имеет загрязнения, которые после окисления озоном образуют хлопья, например металлы. Эти хлопья оседают на частицах адсорбента, в результате этого эффективная удельная поверхность частиц адсорбента сокращается, а качество обрабатываемой воды снижается.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить качество обработанной воды и экономичность станции водоподготовки.
Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: станция водоподготовки, содержащая поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, фильтр, гидромониторную систему промывки фильтра, струйный аппарат с окном из кварцевого стекла, ультрафиолетовый излучатель, отражательный рефлектор, винтообразную лопасть, вертикально-трубчатую систему, концентратомер растворенного озона в воде, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, вентиль, резервуар-накопитель промывной воды, промывной насос, кран с поплавковым приводом, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, датчики давления и блок управления, дополнительно содержит напорный фильтр с разделительной удерживающей решеткой, скрещивающимися насадками и внешним патрубком с предохранительной сеткой, причем разделительная удерживающая решетка перегораживает корпус напорного фильтра на две последовательные ступени, внешний патрубок с предохранительной сеткой обращен внутрь корпуса первой ступени напорного фильтра, напорный патрубок повысительного насоса соединен с входным патрубком фильтра, выходной патрубок фильтра и коллектор напорного фильтра соединены с напорными патрубками повысительного и промывного насосов, входной патрубок струйного аппарата соединен с выходным патрубком фильтра, озонатор через вентиль соединен со всасывающим патрубком струйного аппарата, ультрафиолетовый излучатель размещен снаружи струйного аппарата, концентратомер остаточного растворенного озона в обрабатываемой воде установлен на выходе вертикально-трубчатой системы и соединен с блоком управления и вычитающим входом сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с задающим устройством, выход сравнивающего устройства соединен с входом следящего привода, выход следящего привода соединен с запорно-регулирующим органом вентиля, а ультрафиолетовый излучатель, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и датчики давления соединены с блоком управления.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить качество обработанной воды и экономичность станции водоподготовки.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".
При проведении дополнительного поиска известных решений не были выявлены признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемой станции водоподготовки. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".
На чертеже представлена схематически станция водоподготовки.
Станция водоподготовки содержит поверхностный источник водоснабжения 1, повысительный насос 2, фильтр 3, гидромониторную систему промывки фильтра 4, удерживающие решетки 5 и 6, струйный аппарат 7, винтообразную лопасть 8, ультрафиолетовый излучатель 9, озонатор 10, задающее устройство 11, сравнивающее устройство 12, следящий привод 13, вентиль 14, вертикально-трубчатую систему 15, концентратомер остаточного растворенного озона в обрабатываемой воде 16, напорный фильтр 17, удерживающие решетки 18 и 20, разделительную удерживающую решетку 19, внешний патрубок с предохранительной сеткой 21, конусообразное днище 22, конусообразную крышку 23, коллектор 24, скрещивающиеся насадки 25, резервуар-накопитель промывной воды 26, кран с поплавковым приводом 27, промывной насос 28, датчики давления 29-32, электрифицированные задвижки 33-43, датчики положения 44-54 электрифицированных задвижек, трубопроводы 55-65, лотки для отвода загрязненной промывной воды 66, 67 и блок управления 68.
Станция водоподготовки работает следующим образом.
Включается в действие ультрафиолетовый излучатель 9 и запускается в работу повысительный насос 2. Когда он выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 29 на блок управления 68 поступает сигнал, по которому электрифицированные задвижки 33-36 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 44-47 электрифицированных задвижек повысительный насос 2 забирает воду из поверхностного источника водоснабжения 1 и по трубопроводам 55 и 56 подает ее на вход фильтра 3, например, с плавающей фильтрующей загрузкой. Вода проходит через фильтрующую загрузку, размещенную между удерживающими решетками 5 и 6, фильтруется и по трубопроводу 57 поступает во входной патрубок струйного аппарата 7. От озонатора 10 во всасывающий патрубок струйного аппарата 7 поступает озоно-воздушная смесь и в камере смешения тщательно перемешивается с обрабатываемой проточной водой. Двигаясь в камере смешения в основном поступательно, смешанный поток, благодаря винтообразной лопасти 8, совершает еще и вращательное движение, которое приводит к возникновению центробежной силы. Под действием центробежной силы смешанный поток плотно прижимается к внутренней поверхности камеры смешения и к кварцевому стеклу (на чертеже не показано), отделяющему ультрафиолетовый излучатель 9 от камеры смешения, очищает поверхность кварцевого стекла от загрязнений и тем самым создает благоприятные условия для беспрепятственного проникновения лучей от ультрафиолетового излучателя 9 в камеру смешения струйного аппарата 7. При совместном озонировании и ультрафиолетовом облучении воды происходит быстрая инактивация бактерий и вирусов, ускоряется образование радикалов ОН, появляется повышенная активация веществ, подлежащих окислению, при введении в среду фотонов мгновенно окисляются наиболее стойкие компоненты загрязнений, такие как спирты, хлорпроизводные и т.п. Из струйного аппарата 7 обрабатываемая вода поступает в вертикально-трубчатую систему 15. Под действием весового гидростатического противодавления со стороны обрабатываемой воды, находящейся в вертикально-трубчатой системе 15, озон практически полностью растворяется. При этом происходит доокисление загрязнений и эффективное обеззараживание проточной воды. На выходе вертикально-трубчатой системы 15 размещен концентратомер растворенного озона в воде 16, который фиксирует концентрацию растворенного озона в воде и в виде электрического сигнала передает ее через блок управления 68 на вычитающий вход сравнивающего устройства 12, суммирующий вход которого соединен с задающим устройством 11. На задающем устройстве 11 устанавливается определенная (пороговая) величина концентрации растворенного озона в воде. Следящий привод 13, со входом которого соединен выход сравнивающего устройства 12, будет воздействовать на запорно-регулирующий орган вентиля 14 до тех пор, пока не наступит равенство величин: концентрации растворенного озона в воде и установленном ее значении на задающем устройстве 11. Таким образом, автоматически поддерживается расход озоно-воздушной смеси, необходимой как для эффективного окисления загрязнений, так и для минимально необходимого содержания растворенного озона в обеззараженной воде. Из вертикально-трубчатой системы 15 обрабатываемая вода по трубопроводу 58 поступает на вход первой ступени напорного фильтра 17, например, с плавающей фильтрующей загрузкой, которая располагается между удерживающей решеткой 18 и разделительной удерживающей решеткой 19. Пройдя через плавающую фильтрующую загрузку, обрабатываемая вода освобождается от таких загрязнений, как окисленные железо, марганец, сероводород и др., а затем через разделительную удерживающую решетку 19 она поступает во вторую ступень напорного фильтра 17 с адсорбентом, которым может служить, например, активированный уголь. Адсорбент размещен между разделительной удерживающей решеткой 19 и удерживающей решеткой 20. При прохождении слоя адсорбента обрабатываемая вода освобождается от хлорорганических примесей, органических загрязнений искусственного происхождения и др., придающих воде цветность, запах и привкус. Затем через удерживающую решетку 20 по трубопроводу 59 приготовленная питьевая вода поступает потребителям.
При работе фильтр 3 и напорный фильтр 17 засоряются, их гидравлические сопротивления увеличиваются, а вместе с тем увеличиваются и давления на входах этих фильтров в точках присоединения датчиков давлений 30 и 31. Как только одно из этих давлений достигнет значения допустимой заданной величины, блок управления 68 переводит станцию водоподготовки в режим промывки фильтрующих загрузок фильтра 3 и напорного фильтра 17. По команде с блока управления 68 электрифицированные задвижки 33-36 закрываются, а электрифицированные задвижки 37-41 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 44-52 повысительный насос 2 по трубопроводу 60 подает воду из поверхностного источника водоснабжения 1 в выходной патрубок фильтра 3 и в гидромониторную систему промывки фильтра 4. Под действием перекрестных струй воды плавающая фильтрующая загрузка фильтра 3 интенсивно перемешивается, загрязнения быстро оттираются от гранул фильтрующей загрузки, а загрязненная вода из фильтра 3 по трубопроводу 61 поступает в лоток 66 для отвода загрязненной промывной воды и отводится на сторону. Одновременно с этим повысительный насос 2 по трубопроводу 62 подает воду в коллектор 24 напорного фильтра 17. Под действием струй воды, выходящих из скрещивающихся насадков 25, плавающая фильтрующая загрузка первой ступени напорного фильтра 17 быстро освобождается от загрязнений, а загрязненная промывная вода через внешний патрубок с предохранительной сеткой 21 по трубопроводу 63 поступает в лоток 67 и отводится на сторону. По истечении заданного на пульте блока управления 68 времени электрифицированная задвижка 37 закрывается, и при разрешающем сигнале от датчика положения 48 электрифицированной задвижки запускается в работу промывной насос 28. Когда он выйдет на нормальный режим работы, датчик давления 32 на блок управления 68 подает сигнал, по которому электрифицированные задвижки 42 и 43 открываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 53 и 54 электрифицированных задвижек промывной насос 28 по трубопроводам 64 и 62 подает промывную воду из резервуара-накопителя промывной воды 26 в выходной патрубок фильтра 3, в гидромониторную систему 4 промывки фильтра 3 и в коллектор 24 напорного фильтра 17 (в обе его ступени). Чистая промывная вода ополаскивает фильтрующую загрузку обоих фильтров. По истечении заданного на пульте блока управления 68 времени станция водоподготовки переводится в режим приготовления питьевой воды. По команде с блока управления 68 электрифицированные задвижки 38-43 закрываются, а электрифицированные задвижки 33-36 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 49-54 электрифицированных задвижек работа станции водоподготовки по приготовлению питьевой воды будет продолжена. Пополнение израсходованного запаса чистой промывной воды в резервуаре-накопителе промывной воды 26 осуществляется по трубопроводу 65 через кран с поплавковым приводом 27.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество обработанной воды и экономичность станции водоподготовки за счет компактности конструкции напорного фильтра, а в ряде случаев за счет отказа от строительства насосной станции второго подъема. Кроме того, экономический эффект получается благодаря рациональному размещению адсорбента, а именно: во второй ступени напорного фильтра, куда подается очищенная от взвесей вода, активации процесса промывки фильтрующей загрузки, сокращению расхода чистой промывной воды и увеличению фильтроцикла.
Станция водоподготовки, содержащая поверхностный источник водоснабжения, повысительный насос, фильтр, гидромониторную систему промывки фильтра, струйный аппарат с окном из кварцевого стекла, ультрафиолетовый излучатель, отражательный рефлектор, винтообразную лопасть, вертикально-трубчатую систему, концентратомер растворенного озона в воде, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, вентиль, резервуар-накопитель промывной воды, промывной насос, кран с поплавковым приводом, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, датчики давления и блок управления, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит напорный фильтр с разделительной удерживающей решеткой, скрещивающимися насадками и внешним патрубком с предохранительной сеткой, причем разделительная удерживающая решетка перегораживает корпус напорного фильтра на две последовательно расположенные ступени, внешний патрубок с предохранительной сеткой обращен внутрь корпуса первой ступени напорного фильтра, напорный патрубок повысительного насоса соединен с входным патрубком фильтра, выходной патрубок фильтра и коллектор напорного фильтра соединен с напорными патрубками повысительного и промывного насосов, входной патрубок струйного аппарата соединен с выходным патрубком фильтра, озонатор через вентиль соединен со всасывающим патрубком струйного аппарата, ультрафиолетовый излучатель размещен снаружи струйного аппарата, концентратомер растворенного озона в обрабатываемой воде установлен на выходе вертикально-трубчатой системы и соединен с блоком управления и вычитающим входом сравнивающего устройства, суммирующий вход которого соединен с задающим устройством, выход сравнивающего устройства соединен с входом следящего привода, выход следящего привода соединен с запорно-регулирующим органом вентиля, а ультрафиолетовый излучатель, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и датчики давления соединены с блоком управления.
