способ очистки воды и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки воды, включающий пропускание воды через зернистый материал, периодическую регенерацию зернистого материала путем промывки его водой, отличающийся тем, что в процессе очистки воды и регенерации зернистого материала заданное количество воды заключают в замкнутом объеме и осуществляют принудительную циркуляцию воды через слой зернистого материала, при этом регенерацию осуществляют при температуре воды 60 250^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при циркуляции воды через зернистую загрузку направление ее движения периодически изменяют.

3. Устройство для очистки воды, содержащее вертикальный резервуар с коническим днищем, патрубки для входа и выхода воды, зернистый материал, размещенный внутри резервуара, циркуляционный насос, командный аппарат, датчики уровня воды, автоматические клапаны, отличающееся тем, что резервуар снабжен камерой-накопителем воды, отстойником, нагревателем, датчиком температуры, при этом циркуляционный насос размещен вне резервуара и соединен с его верхней и нижней частями трубопроводами, а резервуар термостатирован.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке жидкостей и может быть использовано для очистки воды от механических и растворенных примесей.

Известно техническое решение по очистке воды с использованием адсорбента, согласно которому в очищаемую воду вводят адсорбент, преимущественно активированный уголь, и поток воды с адсорбентом подают на фильтрующее устройство, при этом отфильтровывают только часть воды, остальную ее часть вместе с адсорбентом повторно смешивают с водой, подаваемой на очистку. Адсорбент после его загрязнения подают на регенерацию [1]

Недостатком данного решения является вывод из цикла отработавшего сорбента и его замена на свежий сорбент, что усложняет технологический процесс очистки и его аппаратурное оформление.

Известно техническое решение по очистке воды (прототип) фильтрованием через зернистый материал, помещенный внутри резервуара. Воду для очистки подают непрерывно в верхнюю часть резервуара, пропускают через зернистый материал непрерывно и выводят отфильтрованную воду из нижней части резервуара.

Регенерацию фильтрующего материала проводят обратной промывкой водой, при этом фильтрующий материал подвергают псевдоожижению [2]

Устройство для очистки воды и регенерации фильтрующего материала содержит резервуар с коническим днищем, патрубки для входа и выхода воды, зернистый материал, размещенный внутри резервуара, циркуляционный насос, командный аппарат, датчики уровня воды, электромагнитные клапаны. Насос расположен внутри корпуса резервуара таким образом, чтобы зернистый материал мог быть приведен в псевдоожиженное состояние [2]

Известное техническое решение не обеспечивает стабильного качества очищаемой воды из-за изменения давления воды при подаче ее из водопровода и из-за возможности нестабильного качества воды, подаваемой на очистку.

Низкая эффективность очистки воды может быть обусловлена также тем, что при подаче воды в одном направлении возможно накопление примесей в локальном объеме и выброс их в очищаемую воду. Движение воды в одном направлении приводит также к увеличению сопротивления фильтрующей загрузки.

Низкая эффективность процесса регенерации при использовании для очистки воды сорбента также приводит к снижению качества очищаемой воды, так как при очистке сорбента холодной водой не обеспечивается его очистка от накапливающихся на его поверхности органических загрязнений и развивающейся на ней патогенной микрофлоры.

Область применения известного решения ограничена из-за необходимости непрерывной подачи воды. При отсутствии централизованной подачи воды водопровода оно не может быть использовано.

Размещение циркулирующего насоса внутри камеры усложняет его эксплуатацию и ремонт.

Задача изобретения устранение указанных недостатков.

Задача решается за счет того, что в способе очистки воды, включающем пропускание воды через зернистый материал и периодическую регенерацию зернистого материала путем промывки его водой, заданное количество воды заключают в замкнутом объеме и осуществляют принудительную циркуляцию воды через слой зернистого материала, при этом регенерацию осуществляют при температуре воды 60 250^oC.

Задача решается также за счет того, что при циркуляции воды через зернистую загрузку направление ее движения периодически изменяют; в устройстве для осуществления способе, содержащем вертикальный резервуар с коническим днищем, патрубки для входа и выхода воды, зернистый материал, размещенный внутри резервуара, циркуляционный насос, командный аппарат, датчики уровня воды, электромагнитные клапаны, резервуар снабжен камерой-накопителем воды, отстойником, нагревателем, датчиком температуры, при этом циркуляционный насос размещен вне резервуара и соединен с его верхней и нижней частями трубопроводами, а резервуар термостатирован.

Предлагаемый способ очистки воды путем периодической подачи в устройство заданного количества воды и принудительная циркуляция в замкнутом цикле воды через зернистый материал, например сорбент и другие композиты, обеспечивает эффективный процесс очистки за счет того, что очищаемая вода выдерживается в замкнутом цикле в течение времени, необходимого для заданной степени очистки.

Периодическая подача воды в цикл очистки значительно расширяет диапазон использования данного решения, поскольку нет зависимости от наличия источника централизованного водоснабжения (водопровода). Периодическое изменение направления подачи воды через зернистую загрузку обеспечивает равномерное распределение поглощаемых загрязнений по всему объему зернистой загрузки, исключив их накопление в каком-либо локальном объеме и возможность выброса в очищаемую воду.

Увеличение температуры воды, подаваемой на регенерацию сорбента, увеличивает эффективность регенерации и снижает время обработки, поскольку с повышением температуры воды поглощенные сорбентом загрязнения десорбируются с поверхности зерен сорбента, переходят в воду. При этом сорбент отмывается от органических и механических загрязнений ила, происходит частичная десорбция металлов, поглощенных из воды газов, уничтожается патогенная микрофлора, развивающаяся на сорбенте при наличии органического питания.

Минимальная температура воды, при которой начинается интенсивный процесс десорбции загрязнений, равна 60^oC. Максимальная температура нагрева воды 250^oC, когда погибают самые устойчивые к нагреву вирусные организмы.

Нагрев воды для регенерации зернистого материала (сорбентов) позволяет провести эффективно процесс непосредственно в резервуаре.

Снабжение резервуара камерой-накопителем воды позволяет аккумулировать в устройстве необходимое количество воды для разового потребления, например, для предприятия общественного питания 100 300 л.

Наличие отстойника позволяет вывести из очищенной воды мелкие частицы сорбента, вымывающиеся в процессе циркуляции воды через зернистый материал.

Наличие нагревателя и датчика температуры, размещенных в резервуаре, позволяет нагреть воду до заданной температуры и обеспечить процесс регенерации сорбента в аппарате, что упрощает работу аппарата, исключает частую замену сорбента.

Расположение циркуляционного насоса вне резервуара упрощает его обслуживание и замену, дает возможность обвязать насос и резервуар в любом варианте, например прокачка воды сверху вниз или снизу вверх.

Термостатирование резервуара обеспечивает снижение теплопотерь при нагреве воды и сокращает время регенерации сорбента.

На чертеже изображен один из вариантов предлагаемого устройства.

Устройство очистки воды по предлагаемому способу содержит резервуар 1, коническое днище 2, патрубок для входа воды 3, патрубок для выхода воды 4, зернистый материал (сорбент) 5, размещенный внутри резервуара 1, циркуляционный насос 6, командный аппарат 7, датчики уровня воды 8 и 9, электромагнитные клапаны 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, камеру-накопитель воды 18, отстойник 19, нагреватель 20, управление нагревателем 21, термостатирующую оболочку 22, трубопроводы обвязки резервуара и насоса 23, импульсные линии для управления процессом 24, решетки для удержания сорбента 25, датчик температуры 26.

Устройство для очистки воды работает следующим образом.

Вначале включается командный аппарат 7, который в соответствии с заложенной программой выполняет во времени следующую последовательность операций.

Подготовка устройства к работе (при использовании в качестве фильтрующей загрузки сорбента): открывается клапан 10, соединяющий резервуар с источником воды, открывается клапан-сдувка 11. Клапаны 12 17 закрыты.

Резервуар 1 наполняется водой до уровня верхнего датчика 8 через патрубок 3. Клапан 10 закрывается. Включается нагреватель 20, открываются клапаны 15 и 12, включается насос 6. Происходит нагрев и циркуляция воды в резервуаре и трубопроводах 23. Идет процесс замачивания сорбента и его обеззараживание. Если процесс проводится при атмосферном давлении, вода нагревается до 60 98^oC. Выделяющиеся газы и пары удаляются через клапан 11. После окончания процесса замачивания нагреватель 20 отключается, клапан 12 закрывается, открываются клапаны 16 и 17 и вода насосом откачивается в канализацию. Далее вода вновь набирается в резервуар 1, выдерживается некоторое время для охлаждения сорбента и резервуара 1 и вышеописанным образом сливается из резервуара через патрубок 4. Далее проводится очистка воды.

Работа устройства в режиме очистки воды осуществляется следующим образом.

Резервуар 1 заполняется водой до уровня датчика 8 при открытых клапанах 12 и 15 и остальных закрытых, включается насос 6, производится циркуляция воды снизу вверх через слой зернистого материала 5 (заключенного между решетками 25). Время циркуляции устанавливается в зависимости от степени загрязненности воды по таймеру, размещенному в командном аппарате 7.

После окончания процесса очистки устройство полностью отключается. Для отбора очищенной воды подается команда на откачку воды, открываются клапаны 15 и 17, включается насос 6. Слив воды производится до уровня датчика 9 по патрубку, и затем устройство автоматически отключается. При необходимости подается команда "Работа" и операция по очистке воды повторяется.

При циркуляции воды мелкие частицы сорбента оседают в отстойник 19.

Накопившийся в отстойнике 19 сорбент после слива очищенной воды откачивается насосом 6 и при открытом клапане 17 выводится через патрубок 4.

После выполнения нескольких рабочих циклов, через 1 7 сут, выполняется процесс регенерации и обеззараживания загрузки (сорбента, фильтровальных тканей, внутренней поверхности резервуара, трубопроводов).

Работа устройства в режиме "Регенерация".

На командном аппарате устанавливается работа устройства в указанном режиме. Режим регенерации выполняется в последовательности, как описано выше в разделе "Подготовка устройства к работе". Циркуляция нагретой воды может проводиться как в направлении сверху вниз, так и в обратном направлении снизу вверх при открытых клапанах 13 и 14. Температура нагрева и время регенерации устанавливаются задатчиками на командном аппарате 7. Температура нагрева контролируется датчиком 26, например термопарой.

Далее автоматически включается режим очистки воды. При наличии емкости для хранения очищенной воды устройство может работать непрерывно, очищая воду в дневное время суток и выполняя регенерацию и обеззараживание ночью.

В этом случае сорбент будет постоянно работать на максимальном уровне своей поглотительной способности по загрязнениям. Надежная работа устройства обеспечивается тем, что все узлы отработаны и выпускаются промышленностью серийно.