станция водоподготовки

Формула изобретения

Станция водоподготовки, содержащая компрессор, озонатор, дозатор реагента и фильтр с нижней трубчатой водораспределительной системой, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена повысительным и промывным насосами, двумя эжекторами, сатуратором, напорным флотатором, датчиками давления, концентратомером, электрифицированными задвижками, датчиками положения электрифицированных задвижек, верхней трубчатой водораспределительной системой фильтра, электрифицированными лебедками, конечными переключателями, направляющими и блоком управления, причем входной патрубок первого эжектора соединен с напорным патрубком повысительного насоса, выходной патрубок первого эжектора соединен с сатуратором, всасывающий патрубок первого эжектора соединен с выходными патрубками озонатора и компрессора, входной патрубок второго эжектора соединен с сатуратором, выходной патрубок второго эжектора сообщается с напорным флотатором, всасывающий патрубок второго эжектора соединен с дозатором реагента, лоток для сбора пены напорного флотатора соединен с канализацией, выход напорного флотатора соединен с входом фильтра, выход фильтра соединен с концентратомером, напорный патрубок промывного насоса соединен с нижней и верхней трубчатыми водораспрелительными системами фильтра, электрифицированные лебедки канатами соединены с верхней трубчатой водораспределительной системой фильтра и установлены с возможностью ее горизонтального возвратно-поступательного движения по направляющим, жестко связанным с корпусом фильтра, а датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и датчик концентратомера соединены с блоком управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к станциям водоподготовки и может быть использовано преимущественно для удаления марганца и железа из воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Известна установка для удаления марганца из подземной воды перманганатом калия, содержащая растворные баки, насосы-дозаторы, компрессор, резервуар для промывной воды и промывной насос [Золотова Е.Ф., Асс Г.Ю. Очистка воды от железа, фтора, марганца и сероводорода. - М.: Стройиздат, 1975, с. 91, рис. II. 3] . Недостатком известной установки является ее громоздкость, невысокая степень очистки подготавливаемой воды и низкая экономичность установки в целом.

Известна станция водоподготовки, выбранная в качестве прототипа, содержащая камеру озонирования, ступенчатый каскадный аэратор, печь для термического разложения остаточного озона, дозатор реагента и двухслойный фильтр [Орлов В. А. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1984, с. 15, рис. 8]. Недостатком известной станции водоподготовки является низкая экономичность.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить экономичность станции водоподготовки.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем. Станция водоподготовки, содержащая компрессор, озонатор, дозатор реагента и фильтр с нижней трубчатой водораспределительной системой, дополнительно снабжена повысительным и промывным насосами, двумя эжекторами, сатуратором, напорным флотатором, датчиками давления, концентратомером, электрифицированными задвижками, датчиками положения электрифицированных задвижек, верхней трубчатой водораспределительной системой фильтра, электрифицированными лебедками, конечными переключателями, направляющими и блоком управления, причем входной патрубок первого эжектора соединен с напорным патрубком повысительного насоса, выходной патрубок первого эжектора соединен с сатуратором, всасывающий патрубок первого эжектора соединен с выходными патрубками озонатора и компрессора, входной патрубок второго эжектора соединен с сатуратором, выходной патрубок второго эжектора сообщается с напорным флотатором, всасывающий патрубок второго эжектора соединен с дозатором реагента, лоток для сбора пены напорного флотатора соединен с канализацией, выход напорного флотатора соединен с входом фильтра, выход фильтра соединен с концентратомером, напорный патрубок промывного насоса соединен с нижней и верхней трубчатыми водораспределительными системами фильтра, электрифицированные лебедки канатами соединены с верхней трубчатой водораспределительной системой фильтра и установлены с возможностью ее горизонтального возвратно-поступательного движения по направляющим, жестко связанным с корпусом фильтра, а датчики давления, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек и датчик концентратомера соединены с блоком управления.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить экономичность станции водоподготовки.

Таким образом, заявляемое 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 "изобретательный уровень".

На фиг. 1 представлена схематично станция водоподготовки, а на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Станция водоподготовки содержит водовод 1, повысительный насос 2, эжекторы 3 и 6, озонатор 4, сатуратор 5, дозатор реагента 7, напорный флотатор 8, фильтр 9, датчик концентратомера 10, концентратомер 11, промывной насос 12, нижнюю трубчатую водораспределительную систему 13, верхнюю трубчатую водораспределительную систему 14, электрифицированные лебедки 15 и 17, канаты 16 и 18, конечные переключатели 19 и 20, сборные желоба 21, направляющие 22 и 23, лоток для сбора пены 24, компрессор 25, датчики давления 26-28, электрифицированные задвижки 29-39, датчики положения электрифицированных задвижек 40-50, трубопроводы 51-61, рукав 62 и блок управления 63.

Станция водоподготовки работает следующим образом.

Исходная вода с содержанием значительного количества соединений марганца и железа по водопроводу 1 поступает во всасывающий патрубок повысительного насоса 2. Электродвигатель повысительного насоса 2 включается в работу. Когда повысительный насос 2 выйдет на нормальный режим работы, датчик давления 26 на блок управления 63 подает сигнал на открывание электрифицированных задвижек 29-31. При разрешающих сигналах от датчиков положения 40-42 электрифицированные задвижки 29-31 открываются и вода повысительным насосом 2 подается во входной патрубок эжектора 3. От озонатора 4 озонированный воздух по трубопроводу 51 подается во всасывающий патрубок эжектора 3 и тщательно перемешивается с водой. Образовавшаяся смесь из эжектора 3 поступает в сатуратор 5 и сжимается. При достижении расчетного давления в сатураторе 5 от датчика давления 27 на блок управления 63 подается сигнал на открывание электрифицированных задвижек 32-35. При разрешающих сигналах от датчиков положения 43-46 электрифицированные задвижки 32-35 открываются и вода с растворенным в ней озонированным воздухом по трубопроводу 52 поступает во входной патрубок эжектора 6. От дозатора реагента 7 во всасывающий патрубок эжектора 6 подается реагент, например, флокулянт, который тщательно перемешивается с поступающей в эжектор 6 смесью и вместе с ней с большой скоростью выбрасывается из трубопровода 53 в напорный флотатор 8. В напорном флотаторе 8 скорость смеси резко снижается, активно протекает химический процесс, а освободившийся воздух в виде мельчайших пузырьков флотирует коагулированные загрязнения воды. Эти загрязнения в виде пены скребком (на фиг. 1 он условно не показан) сдвигаются в лоток для сбора пены 24 и по трубопроводу 54 отводятся в канализацию. Обработанная в напорном флотаторе 8 вода с заданной концентрацией остаточного озона освобождается в значительной мере от железа, марганца, а также от многих других побочных загрязнений и по трубопроводу 55 поступает на вход фильтра 9 с зернистой загрузкой, например, цеолитовой, керамзитовой или песчаной, проходит сквозь нее сверху вниз, фильтруется и по трубопроводу 56 подается потребителю. При этом ионы железа (II) окисляются до железа (III) и марганца (II) до марганца (VII). Соединения железа (III) и марганца (VII) сорбируются на зернах загрузки. Процесс обработки воды длится до тех пор, пока остаточная концентрация удаляемых компонентов не достигнет величины ПДК, например, по ионам марганца и на блок управления 63 от датчика 10 концентратомера 11 не поступит сигнал на промывку фильтра 9. По этому сигналу электрифицированные задвижки 29-35 закрываются, а электрифицированная задвижка 38 открывается. При разрешающих сигналах от датчиков положения 40-46 и 49 запускается в работу электродвигатель промывного насоса 12, который всасывающим трубопроводом 57 соединен с резервуаром чистой воды (на фиг. 1 он условно не показан). Когда промывной насос 12 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 28 на блок управления 63 поступает сигнал, по которому открываются электрифицированные задвижки 36 и 37. При разрешающих сигналах от датчиков положений 47 и 48 включается в действие одна из электрифицированных лебедок 15 или 17. Промывной насос 12 по трубопроводам 58, 59 и рукаву 62 подает воду соответственно в нижнюю трубчатую водораспределительную систему 13 и в верхнюю трубчатую водораспределительную систему 14 фильтра 9. Вода, выходящая из отверстий нижней трубчатой водораспределительной системы 13, взвешивает зернистую загрузку фильтра 9. Одновременно с этим верхняя трубчатая водораспределительная система 14 с помощью включенной в действие одной из электрифицированных лебедок 15 или 17 и канатов соответственно 16 или 18 перемещается вдоль направляющих 22 и 23, совершая возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости. Переключение электрифицированных лебедок 15 и 17 производится с помощью конечных переключателей 19 и 20. Струи промывной воды, выходящие из отверстий верхней трубчатой водораспределительной системы 14, воздействуют на верхний наиболее загрязненный слой зернистой загрузки фильтра 9, размывают его и тем самым активизируют промывку зернистой загрузки фильтра 9. Это значительно сокращает время промывки фильтра 9 и расход промывной воды. Промывная вода по лоткам 21 и трубопроводу 61 отводится в канализацию. Количество возвратно-поступательных движений верхней трубчатой водораспределительной системы 14, а следовательно, и время промывки зернистой загрузки фильтра 9 задается на пульте блока управления 63. По окончании промывки фильтра 9 электрифицированные задвижки 36-38 закрываются, промывной насос 12 выключается, а электрифицированные задвижки 29 и 39 открываются. При разрешающих сигналах от датчиков положения 40 и 50 исходная вода повысительным насосом 2 подается во входной патрубок эжектора 3, а в его всасывающий патрубок от компрессора 25 по трубопроводу 60 поступает в атмосферный воздух. В эжекторе 3 образуется водовоздушная смесь, которая подается в сатуратор 5 и сжимается до заданного давления. Под действием давления воздух растворяется в воде. При достижении заданного давления в сатураторе 5 от датчика давления 27 на блок управления 63 поступает сигнал на открывание электрифицированных задвижек 32-35. При разрешающих сигналах от датчиков положения 43-46 процесс обработки исходной воды продолжается, но при использовании не озона, а атмосферного воздуха. При этом ионы марганца (II) и железа (II), задерживаясь в слое зернистой загрузки, обеспечивают восстановление всех ранее сорбированных соединений марганца до гидроксида марганца (IV). Гидроксид марганца (IV) обладает свойством хемосорбировать на своей поверхности ионы марганца (II) и железа (II). Продолжительность стадии непрерывной обработки воды лимитируется остаточной концентрацией удаляемых компонентов, не превышающих ПДК. Поэтому как только остаточная концентрация удаляемых компонентов достигнет величины ПДК, например, по ионам марганца, на блок управления 63 от датчика 10 концентратомера 11 поступает сигнал на промывку фильтра 9. Процесс промывки фильтра 9 протекает аналогично вышеописанному. По окончании промывки фильтра 9 станция водоподготовки продолжает готовить и подавать воду потребителю, используя атмосферный воздух. Процесс обработки воды продолжается до тех пор, пока на блок управления 63 от датчика 10 концентратомера 11 не поступит сигнал на промывку фильтра 9. После промывки фильтра 9 и перевода станции водоподготовки в режим подачи воды потребителю, во всасывающий патрубок эжектора 3 от озонатора 4 вновь поступает озонированный воздух и на фильтр 9 вновь подается озонированная вода с заданной концентрацией остаточного озона. Ионы марганца (VII) и остаточный озон окисляют ранее хемосорбированные ионы марганца (II) до марганца (IV) и железа (II) до железа (III), при этом ионы марганца (VII) восстанавливаются до ионов марганца (IV).

Таким образом, фильтрование осуществляется поочередно: озонированной воды и неозонированной при их объемном соотношении 1:(2-3). При подаче на фильтр 9 озонированной воды происходит одновременно очистка воды от марганца и железа и регенерация материала, обеспечивающая его стабильную работу. При подаче неозонированной воды ее очистка происходит благодаря слою гидроксида марганца (IV) на зернах загрузки фильтра 9.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить экономический эффект за счет глубокой степени очистки воды, сокращения расхода озона, исключения реагентов на регенерацию материала фильтра, простоев в его работе, сокращения расхода промывной воды, увеличения фильтроцикла и автоматического управления работой станции водоподготовки.