Спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної

Реферат: Спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, при якому виконують комплексне багатоступеневе безреагентне очищення (доочищення) води, щонайменше в одному очисному модулі (1), щонайменше за один кільцевий (оборотний) багатоступінчастий цикл очищення води - рециркуляцію. Включає подачу початкової води через вхід в очисний модуль (1), при якому виконують такі операції очищення (доочищення): фільтрацію води через насипний фільтр (2); бактерицидну обробку води в ультрафіолетовому опромінювачі (3); насичення киснем води, що очищається, водоповітряною сумішшю, що надходить з генератора бульбашок (4); флотаційну обробку у флотаторі (5); бульбашковоплівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ) (6); біологічне очищення води в аеробному біореакторі (7). Після її багаторазової рециркуляції за допомогою циркуляційного насоса (11) вихідний потік очищеної (доочищеної) води виводять з основного очисного модуля (1) через його вихідний трубопровід (13). Перед комплексним багатоступеневим безреагентним очищенням (доочищенням) води в очисному модулі (1), в залежності від видів її забруднень, здійснюють попередню підготовку початкової води реагентною обробкою. Для чого початкову воду і відповідні реагенти із ємності (25) подають насосом (24) в дозатор (26), із якого отриманий розчин відповідних реагентів дозовано подають спочатку у змійовик-змішувач (34) з перемінним по довжині перерізом, а UA 111062 U (12) UA 111062 U потім на попередню підготовку реагентною обробкою у реактор (28) вище лінії рівня осаду. В реакторі (28) за допомогою відповідних реагентів здійснюють коагуляцію і/або флокуляцію для освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення початкової води, причому контроль показників якості попередньої підготовки води у реакторі (28) здійснюють контролюючим приладом (29), який електрично сполучають з вихідним насосом (30) реактора (28) і циркуляційним насосом (11) очисного модуля (1). Після доведення показників якості попередньої підготовки води, що знаходиться у реакторі (28) вище лінії рівня лінії осаду, до заданого значення, контролюючим приладом (29), по-перше, включають вихідний насос (30) реактора (28) і попередньо підготовлену реагентною обробкою воду подають на бсзреагентне очищення (доочищення) в очисний модуль (1), а по-друге, включають циркуляційний насос (11) і здійснюють циркуляцію і комплексне багатоступеневе рециркуляційне безреагентне очищення (доочищення) води в очисному модулі (1), - а осад виводять з реактора (28) в каналізацію або на утилізацію. UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технологій комплексного приготування якісної, фізіологічно повноцінної питної води з різних джерел шляхом об'єднання реагентного і безреагентного рециркуляційного очищення води, заснованого на попередній підготовці освітленні води коагуляцією та на багатоступеневій обробці води шляхом комплексного рециркуляційного очищення води фільтрацією, бактерицидною обробкою, аерацією, флотацією, бульбашково-плівковою екстракцією і біологічною обробкою і може знайти широке застосування для очищення питних вод у побуті і в харчовій промисловості, наприклад у водоочисниках "Аквілегія - Баланс". З рівня техніки відомі різні способи реагентного і безреагентного очищення (доочищення) питної води. Відомі способи реагентного очищення (доочищення) питної води, що включають коагуляцію, флокуляцію, абсорбцію та інші операції фізико-хімічного очищення та їх комбінації, реалізовані, наприклад, в наступних технічних рішеннях. "Способ очистки воды" RU2214972C1 (ООО "Центр прикладной акустики", RU, Открытое акционерное общество "Аквасервис", RU) C02F1/52, C02F1/36, C02F1/36, C02F10L10, C02FJ01:20, C02F101:30, C02F103.16, C02F103:22, C02F103:32, 27.10.2003 [1]. У відомому способі [1] у воду, яку очищають, вводять коагулянт з флокулянтом і активуючу добавку і в суміщеному режимі обробляють пружними коливаннями з інтенсивністю, що забезпечує кавітацію. "Спосіб реагентного очищення стічних вод" UA10086A (Київський політехнічний інститут, UA) C02F1/52, 30.09.1996 [2]. У відомому способі [2] у воду, яку очищають, вводять порошкоподібний коагулянт, який вміщує сіль металу, здатну до гідролізу, вапно та алюмосилікатні мінерали. "Спосіб водопідготовки за допомогою баластової флокуляції та відстоювання, включно з попередньою абсорбцією сирої води" UA103069C2, (VEOLIA WATER SOLUTIONS & TECHNOLOGIES SUPPORT, FR) C02F1/52; C02F1/28; B01D21/08, 10.09.2013 [3]. У відомому способі [3] у воду, яку очищають, вводять порошкоподібний адсорбуючий реагент, баластову флокуляцію, відстоювання, видалення шламу, баласту та порошкоподібного адсорбуючого реагенту після відстоювання, подачу цієї суміші у гідроциклон, спрямування верхніх продуктів гідроциклону, що містять суміш шламу, баласту та порошкоподібного адсорбуючого реагенту, до перехідної зони, а потім виконують рециркуляцію цієї суміші. "Спосіб очищення природної та доочищення питної води" UA25556U, (Національний університет харчових технологій, UA) C02F1/52; 10.08.2007 [4]. У відомому способі [4] у воду, яку очищають, вводять композицію коагулянт - флокулянт, причому як коагулянт використовують дигідрооксисульфат алюмінію, а як флокулянт використовують диметилдіаліламоній хлорид. "Спосіб очищення природної та доочищення питної води" UA27355U, (Національний університет харчових технологій, UA) C02F1/52; 25.10.2007 [5]. У відомому способі [5] у воду, яку очищають, вводять композицію коагулянт - флокулянт, причому як коагулянт використовують дигідрооксисульфат алюмінію, а як флокулянт використовують суміш полігексаметиленгуанідин хлориду та полігексаметиленгуанідин фосфату. Загальними недоліками відомих способів [1-5] є невисокий ступінь очищення питної води від спектра її забруднень. Відомі способи безреагентного очищення (доочищення) питної води, що включають фільтрацію, біологічну очистку мікроорганізмами, бактерицидну обробку в ультрафіолетовому опромінювані та їх комбінації, реалізовані, наприклад, в наступних технічних рішеннях: "Способ очистки воды и модульное устройство для его осуществления" RU2151106 (С1) (Боголицын К.Г. и другие) C02F9/14//(C02F9/14, 1:78, 1:463), 103-04; 20.06.2000 [6]. Відомий спосіб [6] включає попереднє очищення, першу стадію озонування, електрокоагуляцію, другу стадію озонування і фінішне очищення, причому попередньо визначають вміст домішок, що розкладаються озоном на першій і другій стадіях озонування, генерують кількість озону, що перевищує необхідний не більше ніж на 7 %, а на фініші проводять очищення консорціумом мікроорганізмів, що містить мікроорганізми, властиві даній місцевості, і розміщені в модулі фінішного очищення. "Способ очистки питьевой воды" RU2174956 (С2) (Еремеева В.А. и другие, RU) C02F1/28, 1/68//C02F 103:04, 20.10.2001 [7]. У відомому способі [7] виконують пропускання води через подрібнені природні мінерали цеоліти і шунгіт, і додатково як третій мінерал використовують подрібнений природний кристалічний кварц, воду пропускають через зазначені мінерали в будь-якому їх послідовному 1 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розташуванні, наприклад цеоліт, кварц, шунгіт, причому очищення ведуть при витраті води 0,20,5 л /хв. і при рівному об'ємному співвідношенні мінералів. "Установка получения питьевой воды" RU2209783 (С3) (Боголицын К.Г.) C02F9/14//(C02F9/14, 1:28, 1:78,3:00), 103:02, 10.08.2003 [8]. У цьому способі безреагентного очищення води, який реалізується певною установкою [8], виконують попереднє очищення, первинне озонування, коагуляцію, фільтрацію з плаваючим завантаженням, вторинне озонування, тонке очищення і подачу очищеної води в накопичувальний бак. "Спосіб очищення питної води" UA63221U (Логвіненко В.Б. та інші, UA) C02F1/78; 26.09.2011 [9]. У відомому способі очищення питної води [9] виконують забір води, здійснюють її попередню фільтрацію, піддають озонуванню, тонкій фільтрації, а одержану очищену воду подають споживачеві, причому процес озонування виконують у порожнині реактора з озоном, воду до якого подають у вигляді тонкодисперсної розпиленої хмари, її активацію магнітним полем і проводять контактне окиснення озоном часток води згаданої хмари. Однак відомі способи [6-9] не забезпечують високий ступінь очищення питної води від спектра її забруднень. Знайшов поширення також більш простий і економічний метод безреагентного очищення води флотацією з бульбашково-плівковою екстракцією поверхнево активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ), наприклад, реалізований у наступних технічних рішеннях: "Установка для очищення води від поверхнево-активних речовин" UA19391C2 (Гевод B.C.), C02F1/24, 25.12.1997 [10]. У способі безреагентного очищення води, який реалізується у певній установці [10], в верхню частину колони (ємності) подають воду, що очищається, створюють повітророзподільником висхідний бульбашково-рідинний потік у вхідному патрубку і виконують адсорбцію поверхнево-активних речовин (ПАР) на бульбашках повітря. У зоні сполучення вхідного патрубка з бульбашково-плівковим екстрактором (БПЕ) тобто зоні сполучення конфузора і дифузора, бульбашково-рідинний потік трансформується в серію рідинних плівок, що копланарно переміщаються вгору і складаються з концентрованих розчинів ПАР і стабілізованих моношарами ПАР. При цьому рідинні плівки, просуваючись через конічне звуження до верхнього торцевого отвору вихідного патрубка, звільняються від надлишку очищеної води, яка стікає назад в колону (ємність), ПАР видаляється в накопичувач, а очищена вода, в міру очищення і накопичення, виводиться з колони (ємності) споживачеві. "Установка для глибокого очищення води" UA23032C2 (Гевод B.C.), C02F1/24, 30.06.1998 [11]. У способі безреагентного очищення води, який реалізується у певній установці [11], очищення початкової води здійснюють шляхом екстракції ПАР через блок послідовно розташованих декількох бульбашково-плівкових екстракторів (БПЕ), виконаних у вигляді декількох груб, закріплених в трубній решітці, що перекриває зверху багатосекційну колону із сполучених між собою ємностями - секціями, за допомогою отворів, розташованих у шаховому порядку. "Пристрій для очищення води" UA25068C2 (Інститут колоїдної хімії ім. А.І. Думанського Національної академії наук України, UA) C02F1/24, C02F1/40, 25.12.1998 [12]. У способі безреагентного очищення води, який реалізується у відомій установці [12], очищення початкової води здійснюють наступним шляхом. Утворені в циліндричному корпусі з водою за допомогою барботера бульбашки повітря спливають вгору в змішувач і за допомогою конфузора направляються в циліндричну частину корпусу. В результаті масообміну поверхню розділу фаз збагачують ПАР. На вході в циліндричну частину корпуса сферичні плівки піни перетворюються в плоску плівку, яка потоком повітря переміщається уздовж частини корпусу в пінозбірник. Частина піноконденсату видаляється через патрубок, а інша частина - через сполучний трубопровід і регулюючий вентиль повертається у верхню частину змішувача. Але відомі способи в [10-12] також не забезпечують високий ступінь очищення питної води від спектра її забруднень. Відомий спосіб глибокого безреагентного очищення питної води, при якому ведуть рециркуляційну обробку в очисному модулі (агрегаті), що включає флотаційну обробку води, що очищається, у флотаторі водоповітряною сумішшю, що надходить з ежектора, бульбашково 2 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 плівкову екстракцію поверхнево активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ), а також вивід очищеної води і видалення поверхнево активних речовин (ПАР), реалізований в пристрої ["Установка для очищення води флотацією" UA58076 (А) (Гевод B.C. та інші) C02F1/24, 15.07.2003] [13]. Недоліком відомого способу [13] є те, що ним не забезпечується необхідний ступінь очищення питної води по всьому спектру забруднень, що підлягають видаленню, що знижує якість води. Викликано це тим, що даним способом здійснюється тільки флотація і бульбашковоплівкова екстракція поверхнево активних речовин (ПАР). Відомий спосіб глибокого безреагентного очищення питної води, який включає насичення води, що надходить, киснем в аераційній камері за допомогою придонних аераторів, далі невеликі порції води транспортують в магнітну камеру за допомогою ерліфта, магнітну обробку води здійснюють у змінному магнітному полі за допомогою транспортування аерованої води через кільцевий простір, утворений набором постійних магнітів, розташованих з чергуванням полярності, після магнітної обробки здійснюють ультрафіолетову обробку води в пристрої, оброблену воду подають до пасивного фільтра і далі в накопичувач, при цьому всі процеси впливу на воду багаторазово повторюють з рециркуляцією води, що очищається ["Способ комплексной очистки питьевой воды и установка для комплексной очистки питьевой воды" RU2443638C1 (Бобылев Ю.O.)(RU) C02F9/12, C02F1/74, 27.02.2012] [14]. Недоліком відомого способу [14] є те, що ним також не забезпечується необхідний ступінь очищення початкової питної води по всьому спектру забруднень, що підлягають видаленню, що знижує якість води. Відомий також найбільш близький до технічного рішення, що заявляється, за кількістю загальних ознак і досягуваному результату спосіб глибокого безреагентного очищення питної води, при якому виконують комплексне багатоступеневе основне очищення (доочищення) води, щонайменше в одному основному очисному модулі, щонайменше за один кільцевий (оборотний) багатоступінчастий цикл очищення води - рециркуляцію, що включає подачу початкової води на вхід в очисний модуль, при якому виконують такі операції очищення (доочищення): - фільтрацію води через насипний фільтр, - бактерицидну обробку води в ультрафіолетовому опромінювачі, - флотаційну обробку і насичення киснем води, що очищається водоповітряною сумішшю, що надходить з генератора бульбашок, наприклад ежектора, у флотаторі, - бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ), - вивід поверхнево-активних речовин (ПАР) з бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ) через його вихід, - біологічне очищення води в аеробному біореакторі, з його завантаженням, наприклад, з активованого вугілля, з колоніями аеробних гетеротрофів інкубованих на ньому, після чого вихідний потік очищеної (доочищеної) води після її багаторазової рециркуляції виводять з основного очисного модуля через його вихід ["Спосіб глибокого очищення (доочищення) води, переважно питної" UA98257 (С2) (Гевод B.C., Беліменко Г.С.); C02F1/24; C02F1/32; C02F3/02; C02F9/02; C02F103/04; 25.04.2012; найбільш близький аналог - прототип] [15]. Відомий спосіб [15], що включає фільтрацію, бактерицидну обробку в ультрафіолетовому опромінювачі, флотацію, бульбашково-плівкову екстракцію і біологічне аеробне очищення води, забезпечує видалення з обсягу рециркулюючої водної фази сукупність речовин, які належать до різних класів за ступенем дисперсності і природою походження. До них належать органічні та неорганічні речовини, седиментуючі і неседиментуючі, колоїдні й істинно розчинені поверхнево-активні і інактивні, а також леткі органічні сполуки і гази. А вихідні потоки води піддаються згаданій вище стерилізації ультрафіолетовими опромінювачами, укомплектованими бактерицидними лампами відповідної потужності. Проте відомий спосіб [15] в залежності від деяких видів її забруднень не забезпечує необхідний ступінь безреагентного очищення питної води операціями фільтрації, бактерицидної обробки, флотації, бульбашково-плівкової екстракції поверхнево-активних речовин (ПАР) і біологічного очищення, в результаті чого не досягається необхідне освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення очищеної води і доведення її показників до нормативів питної якості. Технічною задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є удосконалення способу глибокого комплексного безреагентного очищення (доочищення) питної води шляхом 3 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконання попередньої підготовки початкової води реагентною обробкою операціями коагуляції і/або флокуляції. Технічний результат, який досягається при вирішенні поставленої технічної задачі, полягає у підвищенні ступеня реагентного і безреагентного очищення води з широким спектром забруднень, для додаткового освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення очищеної води і доведення її показників до нормативів питної якості. Поставлена технічна задача вирішується тим, що в способі глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, при якому виконують комплексне багатоступеневе безреагентне очищення (доочищення) води, щонайменше в одному очисному модулі, щонайменше за один кільцевий (оборотний) багатоступінчастий цикл очищення води рециркуляцію, що включає подачу початкової води через вхід в очисний модуль, при якому виконують такі операції очищення (доочищення): - фільтрацію води через насипний фільтр, - бактерицидну обробку води в ультрафіолетовому опромінювані, - насичення киснем води, що очищається, водоповітряною сумішшю, що надходить з генератора бульбашок, - флотаційну обробку у флотаторі, - бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ), - біологічне очищення води в аеробному біореакторі, а після її багаторазової рециркуляції за допомогою циркуляційного насоса вихідний потік очищеної (доочищеної) води виводять з основного очисного модуля через його вихід, а згідно з корисною моделлю, перед комплексним багатоступеневим безреагентним очищенням (доочищенням) води в очисному модулі, в залежності від видів її забруднень, здійснюють попередню підготовку початкової води реагентною обробкою, для чого початкову воду і відповідні реагенти із ємності подають насосом в дозатор, із якого отриманий розчин відповідних реагентів дозовано подають спочатку у змійовик-змішувач з перемінним по довжині перерізом, а потім на попередню підготовку реагентною обробкою у реактор вище лінії рівня осаду, в реакторі за допомогою відповідних реагентів здійснюють коагуляцію і/або флокуляцію для освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення початкової води, причому контроль показників якості попередньої підготовки води у реакторі здійснюють контролюючим приладом, який електрично сполучають з вихідним насосом реактора і циркуляційним насосом очисного модуля, а після доведення показників якості попередньої підготовки води, що знаходиться у реакторі вище лінії рівня лінії осаду, до заданого значення, контролюючим приладом, по-перше, включають вихідний насос реактора і попередньо підготовлену реагентною обробкою воду подають на безреагентне очищення (доочищення) в очисний модуль, а по-друге, включають циркуляційний насос і здійснюють циркуляцію і комплексне багатоступеневе рециркуляційне безреагентне очищення (доочищення) води в очисному модулі, а осад виводять з реактора в каналізацію або на утилізацію. У зв'язку з тим, що початкову воду і відповідні реагенти із ємності подають насосом в дозатор, із якого отриманий розчин відповідних реагентів дозовано подають спочатку у змійовик-змішувач з перемінним по довжині перерізом, а потім на попередню підготовку реагентною обробкою у реактор вище лінії рівня осаду, в змійовику-змішувачі, здійснюється в процесі руху розчину реагентів їх ефективне змішування і перемішування з початковою водою ще до попадання в реактор, що прискорює в подальшому процес попередньої реагентної обробки початкової води. Як реагенти, наприклад, використовують наступні хімічні сполуки: оксихлорид цирконію, вапняне молоко, кальциновану соду та інші. Завдяки тому, що в процесі руху по змійовику-змішувачі реагенти розчину ефективно змішуються і перемішуються з початковою водою, то потрапляючи в реактор вище лінії рівня осаду швидкість розчину падає і процес реакції реагентів продовжує здійснюватися у більш повільному але ефективному режимі, в результаті чого за допомогою цих реагентів здійснюють коагуляцією і/або флокуляцію для освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення початкової води. Причому в змійовику-змішувачі і в реакторі паралельно проходять наступні технологічні процеси: утворення первинних кристалів твердої фази, що осаджується, коригування рівня рН, формування первинних ланцюжків неорганічних і органо-мінеральних сполук та інші. Причому виконують контроль показників якості попередньої підготовки води у реакторі контролюючим приладом, який електрично сполучають з вихідним насосом реактора і циркуляційним насосом очисного модуля, забезпечує моніторинг головних показників якості 4 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 попередньої реагентної підготовки початкової води в реакторі контролюючим приладом і передачу відповідного електричного сигналу вихідному насосу реактора і циркуляційному насосу очисного модуля, наприклад на їх включення, або виключення. Завдяки тому, що після доведення показників якості попередньої підготовки води, що знаходиться у реакторі вище лінії рівня осаду, до заданого значення, контролюючим приладом, по-перше, включають вихідний насос реактора і попередньо підготовлену реагентною обробкою воду подають на безреагентне очищення (доочищення) в очисний модуль, а по-друге, включають циркуляційний насос і здійснюють циркуляцію і комплексне багатоступеневе рециркуляційне безреагентне очищення (доочищення) води в очисному модулі, забезпечується своєчасна подача попередньо підготовленої реагентною обробкою води - коагуляцією - і/або флокуляцію, після чого освітлена і/або пом'якшена, і/або знебарвлена до заданого рівня надходить на безреагентне очищення (доочищення) в очисний модуль, що включає - фільтрацію води через насипний фільтр, - бактерицидну обробку води в ультрафіолетовому опромінювачі, - насичення киснем води, що очищається, водоповітряною сумішшю, що надходить з генератора бульбашок, - флотаційну обробку у флотаторі, - бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ), - біологічне очищення води в аеробному біореакторі. А постійне або періодичне видалення осаду з реактора в каналізацію або на утилізацію, забезпечує ефективність реагентної обробки початкової води і підвищення показників її якості. За рахунок такого удосконалення способу очищення (доочищення) води, шляхом додаткового реагентного і безреагентного очищення води з широким спектром забруднень, досягається підвищення ступеня її очищення, завдяки виконанню попередньої підготовки реагентною обробкою води коагуляцією і/або флокуляцію, що забезпечує поліпшення показників освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення води до заданого рівня. Спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, має і інші удосконалення, що підвищують технічний результат. У способі глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, згідно з корисною моделлю, у рециркуляційному трубопроводі в місці його сполучення з вихідним трубопроводом очищеної (доочищеної) води, що виводять з основного очисного модуля, установлюють контролюючий прилад, що вимірює основні показники якості очищеної води, які залежні від кількості реагентів, що подають у дозатор, причому контролюючий прилад електрично сполучають з насосом, яким відповідні реагенти із ємності подають в дозатор, а при відхиленні цих основних показників якості очищеної води від заданих, контролюючим приладом здійснюють регулювання продуктивності насоса для тимчасового припинення або зменшення, або підвищення кількості реагентів, що подають у дозатор і далі у реактор попередньої підготовки початкової води реагентною обробкою. Це дає можливість здійснювати зворотний зв'язок між контролюючим приладом, що вимірює основні показники якості очищеної води, які залежні від кількості реагентів, регулювання оптимальної кількості реагентів, задіяних в реагентній обробці, за рахунок чого досягається підвищення ступеня очищення (доочищення) води. Надалі пропонований спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, пояснюється прикладом його здійснення з посиланням на креслення, що додається, на якому зображена функціональна схема пристрою глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, за допомогою якого здійснюється спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної. Пропонований спосіб реалізується в пристрої для глибокого очищення (доочищення) питної води, переважно питної. Пристрій для глибокого очищення (доочищення) питної води містить: 1) очисний модуль (ОМ) 2) насипний фільтр ОМ 3) ультрафіолетовий опромінювач ОМ 4) генератор бульбашок ОМ 5) флотатор ОМ 6) бульбашково-плівковий екстрактор (БПЕ) ОМ 7) аеробний біореактор ОМ 8) патрубок вихлопу газу з БПЕ ОМ 5 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 9) патрубок зливу поверхнево-активних речовин (ПАР) з БПЕ ОМ 10) рециркуляційний трубопровід ОМ 11) циркуляційний насос ОМ 12) вхідний трубопровід ОМ 13) вихідний трубопровід очищеної води ОМ 14) кран трубопроводу повітря генератора бульбашок ОМ 15) вхідний трубопровід повітря генератора бульбашок ОМ 16) насос повітря генератора бульбашок ОМ 17) байпас вхідного трубопроводу повітря генератора бульбашок ОМ 18) кран байпас вхідного трубопроводу повітря генератора бульбашок ОМ 19) кран вихідного трубопроводу ОМ 20) кран рециркуляційного трубопроводу ОМ 21) вхідний трубопровід 22) насос 23) трубопровід 24) насос 25) ємність для реагентів 26) дозатор розчину реагентів 27) трубопровід 28) реактор 29) контролюючий прилад реактора 30) вихідний насос реактора 31) вихідний патрубок шламу реактора 32) насос вихідного патрубка шламу реактора 33) кран 34) змійовик-змішувач 35) контролюючий прилад якості очищеної води. Спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної (фіг. 1), при якому виконують комплексне багатоступеневе безреагентне очищення (доочищення) води, щонайменше в одному очисному модулі 1, щонайменше за один кільцевий (оборотний) багатоступінчастий цикл очищення води - рециркуляцію, що включає подачу початкової води через вхід в очисний модуль 1, при якому в загальному випадку виконують такі операції очищення (доочищення): - фільтрацію води через насипний фільтр 2, - бактерицидну обробку води в ультрафіолетовому опромінювачі 3, - насичення киснем води, що очищається, водоповітряною сумішшю, що надходить з генератора бульбашок 4, - флотаційну обробку у флотаторі 5, - бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ) 6, - біологічне очищення води в аеробному біореакторі 7, а після її багаторазової рециркуляції за допомогою циркуляційного насоса 11 вихідний потік очищеної (доочищеної) води виводять з основного очисного модуля 1 через його вихід. Головними особливостями вдосконаленого способу глибокого очищення (доочищення) води, переважно питної, є наступні технологічні операції: - перед комплексним багатоступеневим безреагентним очищенням (доочищенням) води в очисному модулі 1, в залежності від видів її забруднень, здійснюють попередню підготовку початкової води реагентною обробкою, для чого - початкову воду і відповідні реагенти із ємності 25 подають в дозатор 26, із якого отриманий розчин відповідних реагентів дозовано подають спочатку у змійовик-змішувач 34 з перемінним по довжині перерізом вище лінії рівня осаду, а потім на попередню підготовку реагентною обробкою у реактор 28 вище рівня лінії осаду, - в реакторі 28 за допомогою відповідних реагентів здійснюють коагуляцією і/або флокуляцію для освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення початкової води, - причому контроль показників якості попередньої підготовки води у реакторі 28 здійснюють контролюючим приладом 29, який електрично сполучають з вихідним насосом 30 реактора 28 і циркуляційним насосом 11 очисного модуля 1, - а після доведення показників якості попередньої підготовки води, що знаходиться у реакторі 28 вище лінії рівня осаду, до заданого значення, контролюючим приладом 29, після заповнення всього реактора 28, або з затримкою через встановлений проміжок часу після 6 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 заповнення всього реактора 28, по-перше, включають вихідний насос 30 реактора 28 і попередньо підготовлену реагентною обробкою воду подають на безреагентне очищення (доочищення) в очисний модуль 1, а по-друге, включають циркуляційний насос 11 і здійснюють циркуляцію і комплексне багатоступеневе рециркуляційне безреагентне очищення (доочищення) води в очисному модулі 1, - а осад виводять з реактора 28 в каналізацію або на утилізацію. У способі глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, у рециркуляційному трубопроводі 10 в місці його сполучення з вихідним трубопроводом 13 очищеної (доочищеної) води, що виводять з основного очисного модуля 1, установлюють контролюючий прилад 35, що вимірює основні показники якості очищеної води, які залежні від кількості реагентів, що подають у дозатор 26. Причому контролюючий прилад 35 електрично сполучають з насосом 24, яким відповідні реагенти із ємності 25 подають в дозатор 26. При відхиленні цих основних показників якості очищеної води від заданих, контролюючим приладом 35 здійснюють регулювання продуктивності насосу 24 для тимчасового припинення, або зменшення, або підвищення кількості реагентів, що подають у дозатор 26 і далі у реактор 28 попередньої підготовки початкової води реагентною обробкою. Приклад. Спосіб глибокого очищення (доочищення) води, переважно питної практично здійснюють таким чином. Перед комплексним багатоступеневим безреагентним очищенням (доочищенням) води в очисному модулі 1, в залежності від видів її забруднень, здійснюють попередню підготовку початкової води реагентною обробкою у наступній послідовності. Початкову воду по трубопроводу 21 насосом 22 подають у дозатор 26. Відповідні реагенти із ємності 25 насосом 24 подають також у дозатор 26. Як реагенти, наприклад, використовують наступні хімічні сполуки: оксихлорид цирконію, вапняне молоко, кальциновану соду та інші. Із дозатора 26 отриманий розчин цих реагентів дозовано подають по трубопроводу 27 спочатку у змійовик-змішувач 34 з перемінним по довжині перерізом, наприклад гофрованим, вище лінії рівня осаду, а потім на попередню підготовку реагентною обробкою у реактор 28 вище рівня лінії осаду. В реакторі 28 за допомогою відповідних реагентів у початковій воді здійснюють коагуляцією і/або флокуляцію для освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення початкової води. Причому в змійовику-змішувачі і в реакторі паралельно проходять наступні технологічні процеси: утворення первинних кристалів твердої фази, що осаджуються, коригуванням рівня рН, формування первинних ланцюжків неорганічних і органо-мінеральних сполук та інші. Контроль показників якості попередньої підготовки води у реакторі 28 здійснюють контролюючим приладом 29, який електрично сполучають з вихідним насосом 30 реактора 28 і циркуляційним насосом 11 очисного модуля 1. Після доведення показників якості попередньої підготовки води, що знаходиться у реакторі 28 вище лінії рівня осаду, до заданого значення, контролюючим приладом 29, після заповнення всього реактора 28, або з затримкою через встановлений проміжок часу після заповнення всього реактора 28, по-перше, включають вихідний насос 30 реактора 28 і попередньо підготовлену реагентною обробкою воду подають по трубопроводу 12 через кран 33 на безреагентне очищення (доочищення) в очисний модуль (1), а по-друге, включають циркуляційний насос 11 і здійснюють циркуляцію і комплексне багатоступеневе рециркуляційне безреагентне очищення (доочищення) води в очисному модулі 1 по рециркуляційному трубопроводу 10. Осад виводять з реактора 28 по трубопроводу 31 за допомогою насоса 32 в каналізацію або на утилізацію. Після попередньої підготовки початкової води реагентною обробкою далі виконують комплексне багатоступеневе безреагентне очищення (доочищення) води, щонайменше в одному очисному модулі 1, щонайменше за один кільцевий (оборотний) багатоступінчастий цикл очищення води рециркуляцію по рециркуляційному трубопроводу 10 за допомогою насоса 11, при якому виконують такі операції очищення (доочищення). - фільтрацію води через насипний фільтр 2, - бактерицидну обробку води в ультрафіолетовому опромінювачі 3, - насичення киснем води, що очищається, водоповітряною сумішшю, що надходить з генератора бульбашок 4, - флотаційну обробку у флотаторі 5, 7 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ) 6, - біологічне очищення води в аеробному біореакторі 7, а після її багаторазової рециркуляції за допомогою циркуляційного насоса 11 вихідний потік очищеної (доочищеної) води виводять з основного очисного модуля 1 через його вихідний трубопровід 13, В очисному модулі 1 підготовлена реагентною обробкою воду подають спочатку на фільтрацію через піщаний насипний фільтр 2. Слід зазначити, що при фільтрації, якщо типовий прямоточний піщаний насипний фільтр має висоту h і при заданій швидкості фільтрації забезпечує десятиразове пониження каламутності фільтрованого розчину, то таке ж пониження каламутності розчину в рециркуляційному процесі очисного модуля 1 забезпечує фільтр з висотою 0,1h, коли число рециркуляційних циклів в цій системі досягає десяти. Фільтрація води в стартовому і наступних циклах через піщаний насипний фільтр 2 забезпечує розподіл твердої (дисперсною) і рідкою фаз шляхом осадження домішок води, седиментуючих і колоїдних, в поровому просторі піщаного насипного фільтра під дією сили тяжіння і ефектів інерційної і безінерційної гетерокоагуляції. Фільтрація в основному затримує частки домішок води в товщі середовища, що фільтрує. Швидкість локальних потоків води в просторі завантаження охоплює режими "швидкої" і "повільної" фільтрації. Цим забезпечується ефективне вилучення з води тих речовин, які обумовлюють показник "каламутність". Виведення відфільтрованої води після насипного фільтра 2 здійснюють за допомогою дренажно-відсмоктуючого засобу і дії циркуляційного насоса 11, після чого вода надходить на бактерицидну обробку в ультрафіолетовий опромінювач 3. Ультрафіолетовий опромінювач 3 забезпечує стерилізацію циркулюючих і вихідних потоків води. Ультрафіолетовий опромінювач 3 укомплектовують бактерицидними лампами відповідної потужності і частоти опромінювання. Стерилізація досягається за рахунок деструкції дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) в клітинах бактерійної мікрофлори, у вірусах, в спорах грибків і мікроводоростей під дією квантів світла ультрафіолетового випромінювання (наприклад, з довжиною хвилі 264 нм), що підвищує міру очищення води. Після бактерицидної обробки в ультрафіолетовому опромінювані 3 потік освітленої і стерилізованої води надходить через відкритий кран 20 і генератор бульбашок 4 у флотатор 5, де змішується з потоком бульбашок повітря, продукованих генератором бульбашок 4, наприклад ежектором. Повітря в генератор бульбашок 4 подають по трубопроводу 15 або через кран 14 компресором 16, або через байпас 17 і кран 18 під магістральним повітряним тиском. При цьому забезпечується накопичення домішок води, що адсорбуються і абсорбуються, на поверхні і в об'ємі бульбашок ежектованого повітря і відбувається їх переміщення з повітряними бульбашками з об'єму води в простір бульбашково-плівкого екстрактора (БПЕ) 6, а потім у вигляді тонких плівок флотаційних продуктів мікробіального метаболізму і інших поверхневоактивних забруднень води концентрат флотаційної обробки видаляється з водного об'єму очисного модуля 1 через простір бульбашково-плівкого екстрактора (БПЕ) 6. Видалення летких речовин відбувається в результаті обмінної абсорбції, при якій бульбашки повітря вилучають з води хлор, хлороформ, метан, аміак, сірководень і інші токсичні леткі речовини, концентрація яких у воді вища, ніж в атмосфері і одночасно насичують воду киснем повітря. Видалення істинно розчинених і колоїдних домішок води - поверхнево-активних речовин (ПАР), молекул білків, ліпідів, синтетичних миючих засобів, їх міцел і комплексних з'єднань з катіонами важких і полівалентних металів відбувається в результаті їх фізичної адсорбції на поверхні бульбашок повітря. У бульбашково-плівковому екстракторі (БПЕ) 6 ці домішки концентруються у вигляді рідкого відходу водоочищення і у міру накопичення видаляються через патрубок 9, а вихлоп повітря виводиться в атмосферу через патрубок 8. У зв'язку з тим, що вода після флотаційної обробки у флотаторі 5 за допомогою генератора бульбашок 4 і бульбашково-плівкого екстрактора (БПЕ) 6 додатково надходить на біологічне очищення в аеробний біореактор 7 із завантаженням, що складається з активованого вугілля з 8 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 колоніями аеробних гетеротрофів інкубованих в нім, то тим самим забезпечується завершуючий етап очищення одного циклу обробки води. Аеробний біореактор 7 є проточний трубчастий елемент (тубус) із завантаженням з гранульованого мезопористого активованого вугілля. Колонії аеробних гетеротрофів біокаталітично очищають потік циркулюючої води від органічних і мінеральних поверхнево-інактивних речовин (ПІР), що є компонентами живлення для зростання і розмноження цього виду мікроорганізмів. Аеробні гетеротрофи в природі є основними чинниками самоочищення водних просторів і тому істотно підвищують міру очищення води. Після біологічного очищення вода з біореактора 7 надходить знову на фільтрацію в піщаний насипний фільтр 2. Процес рециркуляційної комбінованої обробки (попередньої підготовки) води в очисному модулі 1 багаторазово повторюють по рециркуляційному трубопроводу 10 за рахунок роботи циркуляційного насоса 11. Особливістю комбінованої рециркуляційної обробки води в рециркуляційній системі є те, що з одного боку така система допускає можливість мінімізації габаритів її функціональних вузлів в очисному модулі 1, а з іншого боку в ній забезпечується виникнення зворотних зв'язків, що оптимізують роботу в цілому. Після багатократної рециркуляції очищену і насичену киснем до рівноважної концентрації попередньо підготовлену воду з очисного модуля 1 виводять через вихідний трубопровід 13 і відкритий кран 19. При цьому кран 20 циркуляційного трубопроводу 10 очисного модуля 1 частково або повністю закривають на період відбору очищеної води. Контролюючим приладом 35, що установлений у рециркуляційному трубопроводі 10 в місці його сполучення з вихідним трубопроводом 13 очищеної (доочищеної) води, що виводять з основного очисного модуля 1, вимірюють основні показники якості очищеної води, які залежні від кількості реагентів, що подають у дозатор 26. Причому контролюючий прилад 35, що електрично сполучений з насосом 24, яким відповідні реагенти із ємності 25 подають в дозатор 26, при відхиленні цих основних показників якості очищеної води від заданих, подає електричний сигнал, яким здійснюють регулювання продуктивності насоса 24 для тимчасового припинення або зменшення, або підвищення кількості реагентів, що подають у дозатор 26 і далі у реактор 28 попередньої підготовки початкової води реагентною обробкою. Таким чином удосконалення способу глибокого комплексного безреагентного очищення (доочищення) питної води шляхом виконання попередньої підготовки початкової води реагентною обробкою операціями коагуляції і/або флокуляції забезпечує підвищення ступеня реагентного і безреагентного очищення води з широким спектром забруднень, для додаткового освітлення, і/або пом'якшення, і/або знебарвлення очищеної води і доведення її показників до нормативів питної якості. Приведені відомості підтверджують, що заявлений спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, шляхом об'єднання реагентного і безреагентного рециркуляційного очищення води, заснованого на попередній підготовці - освітленні води коагуляцією та на багатоступеневій обробці води шляхом комплексного рециркуляційного очищення води фільтрацією, бактерицидною обробкою, аерацією, флотацією, бульбашковоплівковою екстракцією і біологічною обробкою, має промислову придатність і може знайти широке практичне застосування для очищення питних вод у побуті і в харчовій промисловості. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, при якому виконують комплексне багатоступеневе безреагентне очищення (доочищення) води, щонайменше в одному очисному модулі (1), щонайменше за один кільцевий (оборотний) багатоступінчастий цикл очищення води - рециркуляцію, що включає подачу початкової води через вхід в очисний модуль (1), при якому виконують такі операції очищення (доочищення): фільтрацію води через насипний фільтр (2), бактерицидну обробку води в ультрафіолетовому опромінювачі (3), насичення киснем води, що очищається, водоповітряною сумішшю, що надходить з генератора бульбашок (4), флотаційну обробку у флотаторі (5), 9 UA 111062 U 5 10 15 20 25 30 бульбашково-плівкову екстракцію поверхнево-активних речовин (ПАР) за допомогою бульбашково-плівкового екстрактора (БПЕ) (6), біологічне очищення води в аеробному біореакторі (7), а після її багаторазової рециркуляції за допомогою циркуляційного насоса (11) вихідний потік очищеної (доочищеної) води виводять з основного очисного модуля (1) через його вихідний трубопровід (13), який відрізняється тим, що перед комплексним багатоступеневим безреагентним очищенням (доочищенням) води в очисному модулі (1), в залежності від видів її забруднень, здійснюють попередню підготовку початкової води реагентною обробкою, для чого початкову воду і відповідні реагенти із ємності (25) подають насосом (24) в дозатор (26), із якого отриманий розчин відповідних реагентів дозовано подають спочатку у змійовик-змішувач (34) з перемінним по довжині перерізом, а потім на попередню підготовку реагентною обробкою у реактор (28) вище лінії рівня осаду, в реакторі (28) за допомогою відповідних реагентів здійснюють коагуляцію і/або флокуляцію для освітлення і/або пом'якшення, і/або знебарвлення початкової води, причому контроль показників якості попередньої підготовки води у реакторі (28) здійснюють контролюючим приладом (29), який електрично сполучають з вихідним насосом (30) реактора (28) і циркуляційним насосом (11) очисного модуля (1), а після доведення показників якості попередньої підготовки води, що знаходиться у реакторі (28) вище лінії рівня лінії осаду, до заданого значення, контролюючим приладом (29), по-перше, включають вихідний насос (30) реактора (28) і попередньо підготовлену реагентною обробкою воду подають на безреагентне очищення (доочищення) в очисний модуль (1), а по-друге, включають циркуляційний насос (11) і здійснюють циркуляцію і комплексне багатоступеневе рециркуляційне безреагентне очищення (доочищення) води в очисному модулі (1), - а осад виводять з реактора (28) в каналізацію або на утилізацію. 2. Спосіб глибокого комплексного очищення (доочищення) води, переважно питної, за п. 1, який відрізняється тим, що у рециркуляційному трубопроводі (10) в місці його сполучення з вихідним трубопроводом (13) очищеної (доочищеної) води, що виводять з основного очисного модуля (1), установлюють контролюючий прилад (35), що вимірює основні показники якості очищеної води, які залежні від кількості реагентів, що подають у дозатор (26), причому контролюючий прилад (35) електрично сполучають з насосом (24), яким відповідні реагенти із ємності (25) подають в дозатор (26), а при відхиленні цих основних показників якості очищеної води від заданих, контролюючим приладом (35) здійснюють регулювання продуктивності насоса (24) для тимчасового припинення або зменшення, або підвищення кількості реагентів, що подають у дозатор (26) і далі у реактор (28) попередньої підготовки початкової води реагентною обробкою. 10 UA 111062 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11