Пристрій для знезалізнення води

1. Пристрій для знезалізнення води, що містить один або 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, який відрізняється тим, що трубка для ски 3 47074 4 поліпропіленові кінцеві кришки. Внутрішній дренаж патрубком. Там і проходить всмоктування повітря покритий поліпропіленовим фільтром. Конструкція в потік води, що прямує через інжектор. передбачає захист від проникнення в очищену Стабільне всмоктування інжектором в воду воду частинок фільтруючого середовища. У фільповітря, і відповідно кисню, вкрай важливо, але у труючих елементах RFFE застосовується гранупрототипі зміст кисню у воді повністю залежить від льований матеріал BIRM, призначений для видатого, наскільки сильно споживач відкрив кран. При лення заліза при концентрації, що не перевищує 3 повністю відкритому крані підібраний під таку промг/л, при відсутності сірководню, марганцю, при дуктивність інжектор працює потужно, вільно втярН≥7 і достатній насиченості води киснем. гуючи повітря. При закритті крана зростає протиВідомо, що в підземній воді артезіанських светиск, швидкість потоку води падає, а кількість рдловин завжди недостатньо кисню, а концентраповітря, що попадає в воду, значно зменшується. ція заліза буває значно більше 3 мг/л і рН≤7. В При подальшому закритті крану протитиск досягає таких випадках картриджі RFFE не ефективні критичних значень, потік води не формує розрі[http://www.rusklimat.ru/catalog/water-purificationдження, і повітря зовсім не всмоктується, через що systems/usfilter/bb/3616.html]. пристрій за патентом України № 40616 на корисну Головна проблема вищезазначених пристроїв модель перестає працювати як знезалізнеючий, а - відсутність постійної подачі повітря в складі якого вода знову забруднюється залізом. є кисень (окислювач) в воду, та дегазації її від леНаприклад, інжектор фірми Mazzei Injector тючих супутніх газів. Без цього неможливо ефекCorp.(США) мод. 384, розрахований на середню 3 2 тивно провести перехід заліза з двовалентного продуктивність 400 дм /год при тиску 2,5 кг/см , 3 іона до тривалентного гідроксиду, відкоригувати втягує в воду 1,8 дм /хв. повітря при протитиску 2 рН, прискоривши формування осаду і окислити 0,35 кг/см . При зменшенні продуктивності до 200 3 супутні компоненти, які відтягують на себе кисень, дм /год перекриттям крану, втягування повітря при що є у воді. тому ж протитиску 0,35 кг/см2 падає непропорційно Найближчим до пропонованої корисної моделі до 0,16 л/хв., а при подальшому перекритті і пропо сукупності ознак та результату, що досягається, титиску 0,58 кг/см2 зовсім припиняється. Воду ж є пристрій знезалізнення води, працюючий з інжепри цьому можна відбирати. кційним введенням повітря у вхідну воду та фільтА це означає, що при браку необхідної кількосрації утвореного осаду на фільтрувальних елеметі кисню реакція окислення заліза реалізуються нтах [патент України на корисну модель № 40616]. тільки частково за рахунок залишкового кисню в Пристрій включає корпус з кришкою, трубкою для корпусі пристрою. Закінчиться подача кисню - зускиду газів, трубопровід з інжектором, з'єднаний з пиниться реакція і розчинне залізо попаде в вододругим корпусом, а всередині корпусів розташовагінну мережу. Коли це перевести в практичну плоні фільтрувальні елементи. щину, то споживач повинен весь час споживаючи Нажаль, вказаний пристрій може бути застоводу максимально відкривати кран, що призводить сований тільки у ручному режимі роботи безпоседо незручностей, перевитрат води і швидкого редньо біля місця споживання води, оскільки при спрацьовування фільтрувальних елементів. припиненні забору води і працюючому насосі вода В основу корисної моделі поставлене завданпід тиском виходить через трубки для скиду газів, ня створення пристрою з фільтрувальними елемещо потребує ручного перекриття вентиля подачі нтами для автоматизованого знезалізнення підзеводи перед пристроєм. Такий пристрій повинен мної води, з подачею повітря в трубопровід знаходитись у приямку свердловини, для запобіінжекційним способом перед фільтрацією та досягання дихання вилученими з води летючими домігнення гарантовано необхідної інжекції повітря в шками, часто токсичними і такими, що мають неводу. Продувка повітрям сприяє також поліпшенню приємний запах. А це утруднює й навіть смаку води, вона стає набагато свіжішою, схожою унеможливлює нормальну експлуатацію пристрою, на талу. оскільки потребує постійно спускатись в приямок, Поставлене завдання вирішується завдяки відкриваючи та закриваючи подачу води після котому, що в пристрій знезалізнення води, який жного її забору, запобігаючи затопленню приямка і включає один, чи декілька послідовно з'єднаних перевантаженню насоса. До того ж заявлена в корпусів з кришками, інжектор на трубопроводі прототипі флотація реалізується тільки при дуже подачі, трубку для скидання газів і фільтрувальні сприятливих умовах, коли випадіння осаду гідрокелементи з поліпропіленових волокон в кожному сиду заліза відбувається дуже швидко з моменту корпусі, трубка для скидання газів обладнана гаконтакту води з киснем повітря в трубопроводі і до зовідокремлюючим клапаном з автоматичним пепопадання її на поверхню фільтрувального елерекриванням лінії скидання газів і води при зросменту. В більшості ж випадків осадження гідрокситанні тиску у водогінній мережі після закриття ду заліза починається при так званій контактній кранів споживачем, а пристрій у водопровідній коагуляції на поверхні і в середині фільтрувальномережі розміщений між насосом свердловини та го елементу. гідроакумулятором з реле тиску (фіг. 1). Відомо, що принцип дії інжектору (або трубки За пропонованою корисною моделлю встаноВентурі) оснований на утворенні розрідження в влення автоматичного газовідокремлюючого клазоні переходу рідинного потоку з конусоподібного пана забезпечує вільний вихід всмоктаного інжекпрофілю, який звужується, до конусоподібного тором в трубопровід повітря та викид з води газів, профілю який розширюється. В місці утворення наприклад вуглекислого газу, який утворюється розрідження встановлюють зворотній клапан з при окисленні карбонатів і гідрокарбонатів заліза киснем повітря 4 5 47074 6 Fе(НСО3)2+О2+2Н2О=4Fe(OH)3+8СО2, та летючих часткового відкриття вентиля (2), при цьому важдомішок, зокрема токсичних і таких, що мають неливою умовою ефективної роботи пристрою заприємний запах; крім того автоматичний газовідолишається достатнє всмоктування інжектором кремлюючий клапан своєчасно перекриває отвір, повітря (кисню) в реакційну зону. через який при зростанні тиску може виходити З реакції окислення заліза відомо, що на 4 мовода. лекули заліза Fe (4х55,847=223,39 у.о.) припадає Вільне видалення летючих домішок вкрай ваодна молекула кисню О2 (31,999 у.о), тобто реакжливе в процесах знезалізнення та деманганації ційне співвідношення складає підземної води, оскільки на них витрачається зна31,999:223,39=0,143. Це значить, що на окислення 3 3 чна частка окислювального потенціалу кисню (чи 1 мг/дм заліза у воді необхідно 0,143 мг/дм кисінших окислювачів). ню. Гідроксид заліза Fe(OH)3, що утворюється в Розрахунковий кисень визначається по форпроцесі окислення, набуває сумарного негативномулі: го заряду і міцно «висаджується» на розвиненій Розрахунковий кисень = Xf·(Fe)+R, де поверхні фільтрувального елементу у вигляді тонXf - реакційне співвідношення для заліза (0,143 3 кого шару осаду, що посилює і забезпечує автокамг/дм ) талітичний процес знезалізнення. (Fe) - концентрація заліза у воді, мг/л Реакційно активний гідроксид заліза постійно R - "обов'язковий" кисень у воді = const =5,0 оновлюється в об'ємній структурі фільтрувального мг/дм3 елементу при наявності в воді розчинного заліза Тоді розрахунковий кисень для перетворення, 3 та кисню повітря. Наростаючий шар осаду служить наприклад, 3 мг/дм розчинного заліза в осад при 3 контактним матеріалом для нових позитивно запродуктивності пристрою, наприклад, 400 дм /год ряджених іонів заліза, а сам елемент з поліпропірозраховують наступним чином. ленових волокон виконує функцію жорсткого карРозрахунковий кисень = 0,1432х(3,0)+5=5,43 3 3 каса для розміщення і утримання сформованих мг/ дм О2. D повітря = 1,2047 г/ дм при 20 °С, та 2 продуктів реакції. Після заповнення вільного об'єР=1,0 кг/см . При нормальних умовах у повітрі му пор осадом, а також утворення поверхневого 20,95 % кисню. Тому кожний літр повітря має у шару, фільтрувальний елемент поступово втрачає своєму складі: 1,2047 г/дм3 х 0,2095=0,2524 г/ дм3 продуктивність і замінюється новим. (252.4 мг/дм3) кисню. При розрахунку на продуктиЗ формуванням в структурі елемента плівки вність 400 дм3/год (6,67 дм3/хв.) отримуємо 6,67 3 3 3 3 гідроксиду заліза, що несе значний негативний дм /хв.х5,43 мг/ дм О2:252,4 мг/дм =0,144 дм /хв потенціал, включається автокатолітичний процес кисню, повітря потрібно в 4 разі більше, тобто осадження Fe2+. При цьому можлива сорбція на 0,144х4=0,58 дм3/хв. плівку позитивно заряджених іонів марганцю Дані таблиці на прикладі інжектора мод. 384 (Мn2+). Співвідношення концентрацій [Fe2+1/[Mn2+] Mazzei Injector Corp. показують, що при продуктивне повинно бути меншим ніж 7 до 1. Пристрій доності пристрою 400 дм3/год та стандартному колиочищення води працює наступним чином. Вода під ванні тиску (запрограмованому виробниками реле тиском надходить у вхідну частину, де манометтиску) в межах 2,0-3,5 кгс/см2 в пристрої є достатром (1) вимірюється й контролюється тиск. При ньо кисню (1,72-2,91 дм3/хв.) проти необхідних закритому вентилі (2) потік спрямовується через 0,58 дм3/хв. для переводу 3 мг/дм3 в стан осаду. інжектор (3). В ньому вода під розрідженням збагачується повітрям і починаються реакції окисленТаблиця ня заліза і витіснення з води розчинних летючих та вуглекислого газів. Далі вода попадає в корпус (6), (приклад з інжектором герметично закритий кришкою (5). Газовідокреммод. 384 Mazzei Injector Corp) люючий клапан (4) забезпечує в режимі протока зв'язок внутрішньої частини корпуса з атмосфеТиск на Продуктивність, Подача повірою, завдяки чому вилучені гази мають змогу безвході, кг/см2 дм3/хв тря , дм3/хв перервно виходити з зони реакції. Підготовлена і 0.35 2,54 0,28 насичена киснем вода поступає на фільтруваль0.70 3,60 0,74 ний елемент (7), де проходять процеси контактної 1.05 4,39 0,52 коагуляції та фільтрації мікрочастинок гідроксиду 1.41 5,07 1,06 заліза. Очищена вода через вихідний трубопровід 1.76 5,64 1,42 надходить споживачеві. При перекритті кранів 2.11 6,21 1,72 споживачем і продовженні роботи насоса починає 2.46 6,70 1,8 зростати протитиск, вода підіймається до газовідо2.81 7,15 2,19 кремлюючого клапана і перекриває поплавцем 3.16 7,61 2,6 вихідний отвір, завдяки чому гази і вода вже не 3.52 7,99 2,91 можуть вийти назовні. Тиск продовжує зростати до моменту спрацювання реле тиску на насосній стаЦим прикладом підтверджується стабілізація нції і відключення насосу. Після відключення насовтягування повітря і відповідно кисню інжектором в су пристрій знаходиться в режимі очікування. воду, що вигідно відрізняє заявлену корисну моПри низьких концентраціях розчинного заліза дель від її прототипу. передбачена можливість збільшення продуктивноФігури креслень. сті пристрою за рахунок направлення частини поФіг. 1 - пристрій для знезалізнення води; току води через байпасну магістраль за рахунок 7 47074 8 Фіг. 2 - принципова схема розташування приленими газами в атмосферу. Завдяки цьому, ефестрою для знезалізнення води в системі водопоктивно проходить процес знезалізнення і заповстачання, наприклад, приватного будинку; нення гідроакумулятору та мережі чистою водою. Фіг. 3 - фільтрувальні елементи. Згодом система заповнюється водою і починає Цифрами на фігурах позначені. зростати протитиск інжектору до моменту відклю1 - манометр; чення реле тиску (8) насосу подачі (9). Невелика 2 - вентиль; частка води, яка проходить через пристрій при вже 3 - інжектор; непрацюючому інжекторі взаємодіє з киснем, який 4 - газовідокремлюючий клапан; знаходиться, як було показано розрахунками, у 5 - кришка; надлишку в корпусі та фільтрувальних елементах. 6 - корпус; Коли споживач знову включає воду, він отри7 - фільтрувальний елемент; мує її вже очищену з гідроакумулятора і рівень 8 - реле тиску; відкриття крана вже немає ніякого значення. При 9 - насос; спустошенні гідроакумулятора спрацьовує реле 10 - свердловина; тиску і пристрій знову починає працювати в стабі11 - пристрій для знезалізнення води; льному режимі, заповнюючи при 100 % інжекції 12 - гідроакумулятор. мережу та гідроакумулятор до моменту закриття Приклад можливого фактичного застосування крану. у водогінній мережі заявленого пристрою для знеОчистка підземної води по зазначеній схемі за залізнення води показаний на фіг. 2. допомогою пристрою з двома елементами формаВстановлений у водогінну мережу пристрій ту ВВ20 (довжина фільтрувального елементу 508 працює наступним чином. мм при зовнішньому діаметру 116 мм) показала При відсутності води в мережі та накопичувапри продуктивності 130 л/год високу ефективність льному баку (гідроакумуляторі) спрацьовує реле пристрою. При концентрації у воді загального залі3 тиску (8), включає насос (9) , який починає закачуза 2,8 мг/дм в присутності летючих газів та сірковати воду з свердловини (10). При цьому підібраводню концентрація залишкового заліза зменшиний під потужність насосу інжектор (3) на пристрої, лась в 28 разів - до 0,1 мг/дм3. затягує повітря, скидаючи його потім з відокрем 9 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 47074 Підписне 10 Тираж 28 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