Пристрій для очистки та знезалізнення води

1. Пристрій для очистки та знезалізнення води, що містить один чи декілька корпусів з кришками, інжектор на трубопроводі подачі, трубку для скидання газів і фільтрувальні елементи в кожному корпусі для послідовної обробки води, який відрізняється тим, що пристрій і трубопроводи обладнані допоміжними вентилями для можливості по 3 лення заліза. Потім вода насосами подається в фільтр, де відбувається виділення осаду заліза та залізобактерій. Очищена вода під залишковим тиском поступає в водонапірну башту, чи іншу накопичувальну ємність. Пристрій «Деферіт» розрахований на продук3 тивність до 100м на добу при потужності 5,7кВТ, висоті 3200мм, та вазі 1400кг. Для очищення такого фільтру від осаду використовують окремі насоси для промивання фільтра зворотнім током води, але встановлення й застосування окремих насосів приводить до витрат електроенергії, здорожує вартість пристрою, збільшує його розміри, потребує збільшеної площі приміщення для розміщення пристрою. Також відомий фільтр для знезалізнення підземної води «ФОВ 01» (Каталог-справочник по технологиям и технологическому оборудованию для очистки природных вод, доочистки водопроводной воды и приготовления питьевой воды, ПО «СОВИНТЕРВОД», Москва, 2000 г. под. ред. Фрога Н.П.), розроблений та виготовлений НПФ «ЛЕФ» (м. Москва), призначений для знезалізнення підземної води з концентрацією заліза до 3мг/дм3 з використанням спеціального сорбенту «BIRM» в складі якого присутній прискорювач окислення заліза і формування осаду - діоксид марганцю (MnO2). Фільтр з розподільним пристроєм завантажений гравієм 2,0-3,0мм, гідроантрацитом і сорбентом «BIRM». Знезалізнення відбувається в процесі послідовного проходження води через гравій, антрацит і «BIRM». Очищення фільтру «ФОВ 01» від осаду здійснюють практично за тою ж технологію, що і в попередньому аналогу, природно, що при цьому фільтру «ФОВ 01» притаманні такі ж самі недоліки. Слід відзначити, що вищеописані аналоги працюють виключно на гранульованих «засипках» (кварцовий пісок, гравій, антрацит, «BIRM», «МЖФ», «Manganese Greensand», «Магноліт», «Дамфер» та ін., які з часом злипаються (кальматуються) через наявність мулу, глини, гідроксиду заліза, утворюючи «спечені» агломерати, які неможливо видалити через горловину чи люк фільтру, що призводить до повного зупинення всієї системи водоочистки, а демонтувати фільтр вагою кілька тон, наприклад, з підвального приміщення будинку вкрай складно. Також відомі пристрої для знезалізнення підземної води, які працюють з використанням фільтруючих середовищ, що легко підлягають заміні. Ці середовища являють собою каркасні фільтрувальні елементи (далі елементи). Метод фільтрування за допомогою каркасних елементів рекомендується використовувати для знезалізнення води на обладнанні продуктивністю 3 до 1000м /добу (Б.Н. Фрог, А.П. Шевченко. Водоподготовка. М. изд-во МГУ, 2003 г., 680 с.) Суть методу пов'язана з переходом розчиненого двохвалентного заліза (II) в осад тривалентного заліза (III) після окислення й намивання на керамічний елемент шару осаду. Шар гідроксиду заліза, що накопичується на елементі, служить контактним матеріалом для нових агрегатів, що на ньому висаджуються, а елемент при цьому служить лише опорним каркасом. Процес відбувається у дві ста 47922 4 дії. На першій стадії відбувається фільтрація під час якої пори елементу поступово закупорюються, перша стадія закінчується при практичному заповненні пор мікродомішками. На другій стадії на фільтрувальному елементі формується початковий шар осаду й відбувається фільтрування з метою знезалізнення. Основною складністю при експлуатації вищезазначених пристроїв є неможливість очищення фільтрів без їхньої заміни, що потребує фінансових витрат, часу, хімічних реагентів й додаткових коштів на їхню промивку. Найближчим до пропонованої корисної моделі по сукупності ознак та результату, що досягається, є пристрій знезалізнення води, працюючий з інжекційним введенням повітря у вхідну воду та фільтрації утвореного осаду на фільтрувальних елементах (патент України на корисну модель №40616). Пристрій включає корпус з кришкою, трубкою скиду газів, трубопровід з інжектором, з'єднаний з другим корпусом, а всередині корпусів розташовані фільтрувальні елементи. Нажаль, вказаний пристрій не забезпечує звільнення (регенерації) фільтрувальних елементів від шару заліза, який суттєво зменшує в часі продуктивність пристроїв та їх ресурс використання. Фахівцю в даній галузі це зрозуміло, оскільки, наприклад, регенерація керамічних елементів зазвичай проводиться розчинами соляної кислоти протягом кількох діб. В основу корисної моделі поставлено завдання створення для окремо розміщених багатоповерхових будинків зручного в експлуатації пристрою з фільтрувальними елементами з метою ефективного очищення підземної води від механічних домішок і розчиненого заліза. Поставлене завдання вирішується завдяки створення пристрою очистки та знезалізнення води, який включає декілька послідовно з'єднаних корпусів з кришками, інжектор на трубопроводі подачі, трубку для скидання газів і фільтрувальні елементи в кожному корпусі для послідовної обробки води, при цьому трубка для скидання газів обладнана газовідокремлюючим клапаном з автоматичним перекриванням лінії скидання газів і води при зростанні тиску у водогінній мережі після закриття кранів споживачем, а пристрій і трубопроводи обладнані допоміжними вентилями для можливості почергової подачі зворотного току води у фільтрувальні елементи з метою їхнього очищення. Згідно корисної моделі, виконання в пристрої і трубопроводах вентилів завдяки отриманій можливості направити у фільтрувальні елементи зворотній тік води, дозволяє періодично (при необхідності) звільняти структуру елементів від осаду заліза шляхом зворотної промивки і скидання промивної води разом з осадом, суттєво поновлюючи пропускну спроможність пристрою й ресурс фільтрувальних елементів до їхньої заміни. Пропоноване технічне рішення може бути здійснено як в ручному, так і автоматизованому режимі, наприклад, з використанням електромагнітних клапанів та реле часу, з розривом мережі, наприклад ємністю-накопичувачем, чи без розриву. 5 Гідроксид заліза Fe(OH)3, що утворюється в процесі роботи пристрою, набуває сумарного негативного заряду і міцно «висаджується» на розвиненій поверхні поліпропіленового фільтрувального елементу у вигляді шару осаду, що посилює і забезпечує автокатолітичний процес знезалізнення. 4 Fe(HCO3)2+О2+2 Н2О = 4 Fe (ОН)3 + 8 СО2 (1) Реакційно активний гідроксид заліза постійно оновлюється в об'ємній структурі елементу при наявності у воді розчинного заліза та кисню повітря. Наростаючий шар осаду служить контактним матеріалом для нових позитивно заряджених іонів заліза, а самі елементи з поліпропіленових волокон виконують функцію жорсткого каркаса для розміщення і утримання сформованих продуктів реакції. Після заповнення вільного об'єму пор осадом, а також утворення поверхневого шару, фільтрувальні елементи поступово втрачають продуктивність і при необхідності піддаються зворотній промивці. Фігури креслень. Фіг. - пристрій для знезалізнення води. Цифрами на фігурах позначені. 1 - насос; 2, 21 - зворотний клапан; 3 - сітка грубої фільтрації; 4 - аератор; 5 - компресор; 6, 7, 15, 22 - вентилі; 8, 9, 18 - корпус фільтра; 10, 11, 19 - фільтрувальний елемент; 12 - вентиль зворотного току води; 13 - трубка для скидання газів з газовідокремлюючим клапаном; 14 - трубопровід для скидання відмитих з фільтру забруднень; 16 - реле тиску; 17 - резервуар очищеної води; 20 - лампа ультрафіолетового опромінювання; 23 - підсилюючий насос; 24 - блок управління. Пристрій знезалізнення води працює наступним чином (фіг.). Вода під тиском насосу свердловини (1) поступає в водогінну мережу, оснащену зворотним клапаном (2), сіткою грубої фільтрації (3) і поступає в аератор (4) (наприклад інжектор чи аераційна камера) в яку компресором (5) під тиском подається повітря. В камері вода збагачується киснем повітря і починаються реакції окислення заліза і витіснення з води розчинних летючих, та вуглекислого газу. Далі потік спрямовується через клапани (6, 7) в корпуси фільтрів (8, 9), герметично закриті кришками. Трубка для скидання газів обладнана газовідокремлюючим клапаном забез 47922 6 печує в режимі протоку зв'язок внутрішньої частини корпусів з атмосферою, завдяки чому вилучені гази мають змогу безперервно виходити з зони реакції в витяжний трубопровід. При зростанні тиску, пов'язаному із припиненням водовідбору, клапани автоматично закриваються. Підготована і насичена киснем вода поступає на фільтрувальні елементи (10, 11), на яких проходять процеси контактної коагуляції та фільтрації мікрочастинок гідроксиду заліза. Очищена від заліза вода поступає у вихідний трубопровід і через клапан (15) потрапляє на контрольну фільтрацію в корпус де доочищається на 5-мікронному фільтрувальному елементі. Далі вода проходить дезінфекцію ультрафіолетовим випромінюванням (20), поступає на підсилюючий насос (23) і в мережу. Зворотній клапан (21) і клапан (22) виконують захисні функції. При споживанні води падає тиск в водогінній мережі будинку і спрацьовує реле тиску (16), включаючи через блок управління (24) насос свердловини (1), компресор (5), підсилюючий насос (23). При накопиченні осаду заліза в фільтрах (8, 9) в структурі фільтрувальних елементів (10, 11) слід зробити зворотну промивку елементів. Критерієм необхідності зворотної промивки є збільшення перепаду тиску до і після фільтрів, який стандартно реєструється манометрами. Фільтри (8, 9) промиваються по черзі. При включеному насосі свердловини (1), відкривають вентиль (12) на корпусі (8) і закривають вентиль (7). Очищена вода після фільтру (9) поступає під тиском як в мережу, так і в середину елемента (10) і вимиває осад зворотнім током назовні через вентиль (12) в каналізацію. Швидким закриттям та відкриттям вентиля (12) формуються легкі гідроудари, які сприяють якісній промивці. Необхідна кількість промивної води не перевищує 200-300л. Аналогічно промивається наступний фільтр (9). При включеному насосі свердловини (1), відкривають вентиль (12) на корпусі (9) і закривають вентиль (6). Очищена вода після фільтру (8) поступає під тиском як в мережу, так і в середину елемента (11) і вимиває осад зворотнім током назовні через вентиль (12) в каналізацію. Фільтруючий елемент (19) корпусу (18) з рейтингом 5 мікрон не підлягає зворотній промивці оскільки виконує тільки контролюючі функції , працює достатньо довго і згодом замінюється новим. Технічним результатом є створення пристрою для механічної фільтрації та знезалізнення підземної води, фільтрувальні елементи якого легко підлягають регенерації зворотнім током води і заміні у випадку кальматації, чи після відпрацювання ресурсу. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 47922 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601