Пристрій очищення питної води

1 Пристрій очищення питної води, розміщений у водонапірній башті, що включає бак з дахом і дном та ствол, в якій знаходиться контактне завантаження, розташоване у приймальній обичайці з перфорацією у нижній частині, перегородку, крізь яку проходить трубопровід подачі вихідної води, оснащений аератором, і під якою знаходиться плаваюче фільтруюче завантаження з дренажно розподільчою системою, який відрізняється тим, що плаваюче фільтруюче завантаження розміщено в баці водонапірної башти 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що його оснащено аератором у вигляді стакана, над яким, з можливістю регулювання, встановлено другий стакан, поверхні яких, що звернуті одна до одної, утворюють по ходу води кільцевий канал, що звужується, а на виході розширюється 3 Пристрій по пп 1, 2, який відрізняється тим, що кільцевий канал аератора направлено на дах з встановленою обичайкою 4 Пристрій по пп 1, 2, 3, який відрізняється тим, що плаваюче фільтруюче завантаження утримується у затопленому стані суцільною перегородкою Винахід відноситься до очищення питної води та може бути застосований для знезалізнення води ВІДОМІ пристрої для очищення води (Патент України № 25500 від 09 12 97р), що включає корпус, фільтруюче завантаження, розташований по ВІСІ корпусу над завантаженням розподільник вихідної води, виконаний з направленими до низу отворами, дренажно-розподільчу систему для подачі та відводу промивної води, останній з яких виконано у вигляді жолобу, встановленого на ЗОВНІШНІЙ поверхні корпусу і оснащеного нагрівальним елементом у вигляді труби з циркулюючим теплоносієм Вказаний пристрій, з огляду необхідності підігріву у холодну пору року винесеного на зовні промивного жолобу, ускладнює конструкцію та потребує значних енерговитрат Розподільник вихідної води, виконаний у вигляді диску з отворами, має обмежені можливості по видаленню з води розчинених газів та насичення и киснем повітря Застосування важкого фільтруючого завантаження потребує водно-повітряної промивки, що додатково потребує наявності повітряної розподільчої системи та потужних компресорів Окрім цього, враховуючи те, що зворотна промивка сортує фракції фільтруючого завантаження, для важкої - крупна накопичується у нижньому шарі і ВІДПОВІДНО мілка зверху, а у випадку плаваючого фільтруючого завантаження навпаки, а також те, що 80% затриманого забруднення накопичується у тонкому (першому по ходу) шарі завантаження, саме з того, що складається з мілкої фракції, а це вже приводить до різкого падіння грязі ємності завантаження і як наслідок, веде до зниження фільтроциклу та збільшення витрат води на промивку Виконання розподільника води з отворами спрямованими до низу, потребують значного висотного габариту пристрою, для забезпечення необхідного у часі контакту струменів води з оточуючим повітрям Враховуючи те, що очищена вода надходить без напору та накопичується у резервуарі чистої води, а споживачу повинна надходити під напором, це додатково потребує майже цілодобового застосування потужних насосних станцій другого підйому, що в свою чергу підвищує капітальні витрати на спорудження та енергозабезпечення станцій очищення питної води Найближче до винаходу по сукупності ознак та результату що досягається, є пристрій для знезалізнення води (Патент України №19414 від со ю 53222 02 06 95 ), що включає водонапірну башту з баком і стволом, трубопровід подачі сирої води та відбору чистої води, аераційний з перфорацією насадок розміщений під дахом баку, трубопровід для викиду осаду в каналізацію, контактний фільтр розміщений під аератором і виконаного з крупної фракції плаваючого завантаження, що утримується перфорованою перегородкою та має дренажну систему, нижче якої встановлено освітлювальний фільтр з мілкої фракції завантаження, оснащений дренажною системою Вказаний пристрій, з огляду розміщення аератору під дахом герметичного баку, не може виконувати функцію пом'якшення води та видалення з води розчинених газів з насиченням її киснем повітря в наслідок того, що при надходженні через нього води у бак, у останньому підвищується рівень води, утворюється надлишковий тиск, що виключає доступ повітря з киснем зовні, а з огляду відсутності отворів у баку не сприяє видаленню з води агресивної вуглекислоти, сірководню, метану та інших газів, що перешкоджають знезалізненню води, покращенню її смакових якостей Перфорована перегородка, що призначена для утримання плаваючого фільтруючого завантаження (спінений пінополістирол), з огляду його пружності та властивості приймати під дією тиску оточуючого середовища різні форми, не гарантує його утримання у затопленому стані, що в свою чергу призводить до утворення плаваючого шару зерна завантаження на поверхні води в баку та перешкоджає її дегазації Розбивка плаваючого фільтруючого завантаження на дві частини - контактної і освітлювальної, з метою утворення верхньої з крупної фракції зерна плаваючого завантаження, а нижньої з мілкої, не може підвищити якість очищення питної води, яка залежить тільки від сумарної висоти фільтруючого завантаження, а не від КІЛЬКОСТІ завантажень Зважаючи нате, що при промивці завантаження, саме по собі проходить сортування його фракцій з розташуванням крупної у верхньому шарі, а мілкої в нижньому, розбивка завантаження на дві частини невиправдано ускладнює конструкцію, потребує додаткових дренажно-розподільчих систем та утримуючих перегородок Окрім цього, при промивці обох завантажень, накопичене забруднення з верхнього шару опиняється у під фільтровому просторі, яке по ємності дорівнює 9/10 висоти стволу башти Враховуючи те, що вся вода при промивці з нього не скидається при включенні пристрою в режим фільтрації, все накопичене у часі забруднення опиняється у освітлювальному фільтрі з яким він природно справитись не може В разі виконання окремої промивки контактного та освітлювального завантаження, промивка першого, за умови виходу забруднення за межі пристрою, потребує викид маси води , що в 10 разів перевищує необхідну, що в свою чергу призводить до перевитрат електроенергії, веде до різкого падіння рівня води у башті, чим надовго знижує напір у водопостачальній мережі Приймаючи до уваги те, що фільтруюче завантаження розміщено у стволі башти, який має стандартний діаметр від якого залежить продуктивність фільтру, що обмежує область застосування пристрою вирішенням локальних задач В основу винаходу поставлено завдання створення пристрою очищення питної води спрощеної конструкції, що забезпечує його надійну роботу у холодну пору року без необхідності нагріву його елементів, підвищує якість роботи аератору по видаленню з води розчинених газів та насиченню и киснем повітря, з одночасним и пом'якшенням, підвищує надійність утримання плаваючого завантаження у затопленому стані, без необхідності застосування перфорованих перегородок або сіток, при одночасному підвищенні продуктивності, розширенні області застосування, зменшенні капітальних витрат на спорудження та енерговитрат при експлуатації Поставлене завдання вирішується тим, що у пристрої очищення питної води, розміщеним у водонапірній башті, що включає бак з дахом і дном та ствол, в якій знаходиться контактне завантаження розташоване у прийомній обичайці з перфорацією у нижній частині, перегородку , скрізь яку проходить трубопровід подачі вихідної води і під якою знаходиться плаваюче фільтруюче завантаження з дренажно-розподільчою системою згідно винаходу, плаваюче фільтруюче завантаження розміщено в баку водонапірної башти, оснащеного аератором у вигляді стакану над яким з можливістю регулювання, встановлено другий стакан, поверхні яких, що звернуті одна до одної, утворюють по ходу води кільцевий канал, що звужується, а на виході розширюється і направлено його на дах з встановленою обичайкою, під якою розташовано суцільну перегородку для утримання плаваючого фільтруючого завантаження Згідно винаходу, зміна пристрою очищення питної води за рахунок розміщення фільтруючого завантаження у баку, значно підвищує продуктивність пристрою, забезпечує надходження очищеної води споживачам під тиском, у межах середньої норми водоспоживання без необхідності застосування насосних станцій другого підйому, потреба в яких може короткочасно виникати лише для покриття пікових навантажень при застосуванні насосів меншої потужності Виконання аератору у вигляді стаканів, поверхні яких утворюють регульований кільцевий канал для проходження води - спочатку звужений, а на виході розширений, створює оптимальні умови для виникнення розрідження у частині що розширюється, з утворенням кавітаційних каверн насичених вилученими з води газами, що в свою чергу при подальшому розрідженні, веде до розриву струменю води з и диспергацією на виході з каналу, викиду вилучених газів та заміною їх киснем оточуючого повітря, що значно інтенсифікує окислення сполук заліза, позбавляє від неприємних запахів, пом'якшує воду та підвищує и смакові якості Розташування аератору над поверхнею водипри мінімальному віддаленню від даху та спрямування на нього каналу викиду диспергованої води, забезпечує найбільший шлях 53222 проходження крапель води - від аератору до даху, стікання води по його внутрішній поверхні до встановленої обичайки, відрив від неї і падіння крапель у прийомну обичайку, забезпечує тривалий контакт крапель води з оточуючим повітрям, для максимального насичення її киснем при мінімальному висотному габариті пристрою Виконання суцільної перегородки у блоці з колектором подачі аерованої води з отворами у його верхній частині, забезпечує гарантоване утримання зерен плаваючого фільтруючого завантаження у затопленому стані та подачу і рівномірне розподілення по площі завантаження необхідної КІЛЬКОСТІ промивної води в режимі промивки Таким чином, наведений винахід забезпечує спрощення конструкції, що дозволяє використовувати доробку існуючих водонапірних башт під станцію очищення питної води, без необхідності виготовлення корпусів фільтрів, інтенсифікує видалення з вихідної води розчинених газів, що и пом'якшує та підвищує смакові якості, забезпечує інтенсивне насичення води киснем повітря при значному подовженні її контакту з оточуючим повітрям, гарантовано утримує плаваюче фільтруюче завантаження у затопленому стані, при значному (8 разів) збільшенні продуктивності пристрою, зменшенні капітальних витрат на спорудження та зниженні експлуатаційних енерговитрат Технічна сутність імовірного винаходу пояснюється кресленням Фіг 1 на якому зображено загальний вид пристрою баштового типу На Фіг 2, зображено загальний вид варіанту виконання пристрою безнапірного типу Пристрій очищення питної води, розміщений у водонапірній башті що включає бак 1 з дахом 2 і дном 3, та ствол 4 з краном 5, в баку 1 з отворами для проходу повітря 6, знаходиться контактне завантаження 7, розташоване у прийомній обичайці 8 з воронкою 9 у верхній частині і перфорацією у нижній частині, що закріплена на трубопроводі подачі вихідної води 10, над суцільною перегородкою 11, знизу якої закріплено колектор подачі аерованої води 12 з патрубками 13, та утримується плаваюче фільтруюче завантаження 14, під яким розташовано колектор 15, оснащений трубою промивної води 16 з краном 17, та патрубком чистої води 18, які проходять скрізь дно 3, а також проходить трубопровід подачі вихідної води 10, верхній кінець якого оснащено аератором у вигляді стакану 19, над яким, з можливістю регулювання болтом 20, встановлено другий стакан 21, поверхні яких, що звернуті одна до одної, утворюють по ходу води кільцевий канал, що звужується, а на виході розширюється та має направлення на дах 2, з встановленою обичайкою 22 Пристрій працює наступним чином Вихідну воду, отриману наприклад з підземного джерела, трубопроводом подачі вихідної води 10 (Фіг 1) спрямовують на аератор у вигляді стакану 19, над яким, з можливістю регулювання болтом 20, встановлено другий стакан 21, поверхні яких, що звернуті одна до одної, утворюють по ходу води кільцевий канал, що звужується, а на виході розширюється, завдяки чому струм води спочатку, що збільшує кінетичну енергію струму та зменшує тиск, а при досягненні ним тиску насиченого пару, починається бурхливе видалення розчинених у воді газів з одночасним пароутворенням та кипінням Подальше надходження прискореної води до частини що розширюється, веде до спаду кінетичної енергії струму, за рахунок нарощування розріджування , що врешті призводить до розриву струму, диспергацм води та викиду її в оточуюче середовище разом з вилученими газами Завдяки тому, що повітряна ємність баку 1, постійно поповнюється свіжим повітрям скрізь отвори 6, а його КІЛЬКІСТЬ значно перевищує КІЛЬКІСТЬ вилученого з води газу, вода інтенсивно насичується киснем оточуючого повітря Потік дисперсної води, направлений на внутрішню поверхню даху 2, стікає по ньому до встановленої обичайки 22 і відірвавшись від неї, падає у воронку 9 і попадає у прийомну обичайку 8, закріплену на трубопроводі подачі вихідної води 10, над суцільною перегородкою 11 в над фільтровому просторі або над дзеркалом води, що обумовлює тривалий у часі контакт води з оточуючим повітрям В разі необхідності, для інтенсифікації видалення газів, що мають ЩІЛЬНІСТЬ вищу за повітря, у простір над дзеркалом води примусово нагнітають додаткове повітря (на креслені не показано) Аерована вода проходячи крізь шар важкого, покритого каталізною плівкою крупнозернистого контактного завантаження 7, розташованого в прийомній обичайці 8, крізь її перфорацію розташовану у нижній частині, потрапляє у над фільтровий простір над суцільною перегородкою 11, де вивільнюється від надлишкового СОг, створеного за рахунок окислення двовалентного заліза, що сприяє підвищенню водневого показника РН та подальшому окисленню заліза За допомогою патрубків 13 вода попадає під суцільну перегородку 11 в колектор подачі аерованої води 12, за допомогою якого, рівномірно розподіляється по площі плаваючого фільтруючого завантаження 14, де остаточно позбавившись від вмісту заліза, потрапляє до колектору 15 і за допомогою патрубка 18 надходить в ствол 4, де через кран 5 надходить до мережі водопостачання Режим промивки плаваючого фільтруючого завантаження 14 проводиться при закритому крані 5, шляхом відкриття крану 17 При варіанті виконання пристрою безнапірного типу (Фіг 2), ствол 4 у пристрої відсутній Кран 5 безпосередньо з'єднано з колектором 15 Всі трубопроводи поєднуються до пристрою зі сторони дна З Технічні переваги запропонованого винаходу, у порівнянні з наведеними технічними рішеннями, полягають в можливості застосування водонапірних башт для очищення питної води на об'єктах підвищеного водоспоживання, без необхідності цілодобового використання насосних станцій другого підйому, потреба в яких тепер може виникати тільки для короткочасних пікових навантажень водоспоживання, при застосуванні 53222 насосів меншої потужності Застосування аератору запропонованої конструкції, забезпечує вакуумне, з елементами кавітації та диспергацм води, вилучення розчинених газів, що призводить до інтенсифікації насичення дегазованої води киснем повітря, а отже до підвищення її якості очищення Утримання плаваючого фільтруючого Фіг. 1 8 завантаження у затопленому стані суцільною перегородкою підвищує надійність роботи пристрою Простота запропонованої конструкції дозволяє проводити доробку існуючих водонапірних башт під станцію очищення питної води без необхідності виготовлення метало містких корпусів фільтрів та необхідності проведення будівельних робіт 53222 Фіг. 2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 10