станция подготовки питьевой воды

Формула изобретения

1. Станция подготовки питьевой воды, содержащая насос первого подъема, озонатор и фильтр, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена двумя напорными флотаторами, двумя эжекторами, сатуратором, дозатором реагента, повысительным, сетевым и промывным насосами, датчиками давления, запорными клапанами с электромагнитными приводами, датчиками положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и блоком управления, причем вход первого напорного флотатора соединен с помощью водовода с насосом первого подъема, выход первого напорного флотатора соединен со входом второго напорного флотатора и со всасывающим патрубком повысительного насоса, вход фильтра соединен со всасывающим патрубком промывочного насоса и выходом второго напорного флотатора, выход фильтра соединен со всасывающим патрубком сетевого насоса, напорный патрубок сетевого насоса соединен с сетью водопотребителя, напорный патрубок повысительного насоса соединен с входным патрубком первого эжектора, выходной патрубок первого эжектора соединен с сатуратором, всасывающий патрубок первого эжектора соединен с озонатором, сатуратор соединен с входным патрубком второго эжектора и сообщается со вторым напорным флотатором, выходной патрубок второго эжектора сообщается с первым напорным флотатором, всасывающий патрубок второго эжектора соединен с дозатором реагента, лотки для сбора пены напорных флотаторов и напорный патрубок промывного насоса соединены с канализацией, а датчики давления, запорные клапаны с электромагнитными приводами и датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами соединены с блоком управления.

2. Станция подготовки питьевой воды по п.1, отличающаяся тем, что напорные флотаторы и фильтр размещены соосно друг над другом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к станциям подготовки питьевой воды и может быть использовано при устройстве зонных водопроводов преимущественно при ситуациях, когда возвышенная часть обслуживаемой территории расположена в непосредственной близости к источнику водоснабжения.

Известна станция приготовления питьевой воды, содержащая реакционную емкость, насос, фильтр, эжектор, озонатор и контактную колонну [Авторское свидетельство СССР N 1574545, кл. C 02 F 1/78, 1990].

Недостатком известной станции приготовления питьевой воды является то, что она эффективно может быть использована только при обработке маломутных поверхностных вод.

Известна станция водоподготовки, выбранная в качестве прототипа, содержащая насос первого подъема, озонатор, камеру преозонирования с отстойником, дозаторы реагентов, камеру постозонирования и фильтр [Орлов В.А. Озонирование воды. - М.: Стройиздат, 1984, рис. 5, с. 13].

Недостатком известной станции водоподготовки является то, что многие компоненты загрязнений задерживаются лишь на конечной стадии обработки воды, то есть на фильтре. По мере засорения фильтра качество обработанной воды ухудшается. На регенерацию фильтра требуется большой расход воды (до 14% от суточного водопотребления). Это снижает экономичность станции водоподготовки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы повысить качество питьевой воды и экономичность станции подготовки питьевой воды.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: станция подготовки питьевой воды, содержащая насос первого подъема, озонатор, камеру преозонирования с отстойником, дозаторы реагентов, камеру постозонирования и фильтр, дополнительно снабжена двумя напорными флотаторами, двумя эжекторами, сатуратором, повысительным, сетевым и промывным насосами, датчиками давления, запорными клапанами с электромагнитными приводами, датчиками положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и блоком управления, причем вход первого напорного флотатора соединен с помощью водовода с насосом первого подъема, выход первого напорного флотатора соединен со входом второго напорного флотатора и со всасывающим патрубком повысительного насоса, вход фильтра соединен со всасывающим патрубком промывного насоса и выходом второго напорного флотатора, выход фильтра соединен со всасывающим патрубком сетевого насоса, напорный патрубок сетевого насоса соединен с сетью водопотребителя, напорный патрубок повысительного насоса соединен с входным патрубком первого эжектора, выходной патрубок первого эжектора соединен с сатуратором, всасывающий патрубок первого эжектора соединен с озонатором, сатуратор соединен с входным патрубком второго эжектора и сообщается со вторым напорным флотатором, выходной патрубок второго эжектора сообщается с первым напорным флотатором, всасывающий патрубок второго эжектора соединен с дозатором реагента, лотки для сбора пены напорных флотаторов и напорный патрубок промывного насоса соединены с канализацией, а датчики давления, запорные клапаны с электромагнитными приводами и датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами соединены с блоком управления.

Напорные флотаторы и фильтр размещены соосно друг над другом.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить качество и экономичность подготовки питьевой воды, подаваемой потребителям.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

При проведении дополнительного поиска известных решений не были выявлены признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертеже схематически изображена станция подготовки питьевой воды.

Станция подготовки питьевой воды включает водовод 1, напорные флотаторы 2 и 3, эжекторы 4 и 5, сатуратор 6, повысительный насос 7, озонатор 8, дозатор реагента 9, фильтр 10, сетевой насос 11, промывной насос 12, датчики давления 13 - 17, запорные клапаны с электромагнитными приводами 18 - 28, датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами 29 - 39, лотки для сбора пены 40 и 41, трубопроводы 42 - 54, обратный клапан 55 и блок управления 56.

Станция подготовки питьевой воды работает следующим образом.

По команде с блока управления 56 открывается запорный клапан с электромагнитным приводом 18. Вода от насосной станции первого подъема (не показана) по водоводу 1 поступает снизу на вход напорного флотатора 2, заполняет его и трубопроводы 42 и 43. Гидростатическое давление в трубопроводе 43 воздействует на датчик давления 13, который на блок управления 56 подает сигнал на открывание запорных клапанов с электромагнитными приводами 19 и 20, а также на включение электродвигателя повысительного насоса 7. При разрешающих сигналах от датчиков положения 30 и 31 включается электродвигатель повысительного насоса 7. Повысительный насос 7 по трубопроводу 44 подает воду во входной патрубок эжектора 4. Одновременно с этим из озонатора 8 по трубопроводу 45 во всасывающий патрубок эжектора 4 подается озонированный воздух, который в эжекторе 4 тщательно перемешивается с водой. Образовавшаяся смесь поступает в сатуратор 6 и сжимается. При этом происходит растворение озонированного воздуха в воде. При достижении в сатураторе 6 расчетного давления от датчика давления 14 на блок управления 56 поступает сигнал на открывание запорных клапанов с электромагнитными приводами 21 и 22. При разрешающих сигналах от датчиков положения 32 и 33 запорные клапаны с электромагнитными приводами 21 и 22 открываются, на вход в эжектор 5 по трубопроводу 46 подается смесь из воды и озонированного воздуха, а по трубопроводу 47 из дозатора реагента 9 во всасывающий патрубок эжектора 5 поступает реагент, например флокулянт. В эжекторе 5 вода, насыщенная озонированным воздухом, тщательно перемешивается с реагентом и образовавшаяся смесь по трубопроводу 48 поступает в напорный флотатор 2 сверху навстречу потоку воды, поступающей через вход в напорный флотатор 2. При встречном движении потоки тщательно перемешиваются друг с другом, активно протекает химический процесс обработки воды, скорости обоих потоков резко снижаются, а освободившийся воздух в виде мелких пузырьков флотирует скоагулированные загрязнения воды. В течение заданного на пульте блока управления 56 времени необработанная вода из напорного флотатора 2 по лотку для сбора пены 40 отводится в канализацию. По истечении заданного времени блок управления 56 открывает запорные клапаны с электромагнитными приводами 23 - 25 при разрешающих сигналах от датчиков положения 34 - 36. Обработанная в напорном флотаторе 2 вода по трубопроводу 42 поступает снизу на вход напорного флотатора 3, а из сатуратора 6 по трубопроводу 49 в напорный флотатор 3 сверху поступает смесь из воды и озонированного воздуха под давлением, значительно превышающем давление смеси, выходящей из трубопровода 48 в напорный флотатор 2. Вода, прошедшая преозонирование на предыдущей стадии обработки, в напорном флотаторе 3 дополнительно обогащается озоном, а освободившийся воздух в виде мельчайших пузырьков флотирует слипшиеся частицы загрязнений малых размеров в виде коллоидной мутности. Образовавшаяся пена на свободной поверхности воды в напорных флотаторах 2 и 3 по лоткам 40 и 41 соответственно отводится в канализацию. С выхода напорного флотатора 3 вода по трубопроводу 50 поступает на вход фильтра 10, например, с плавающей фильтрующей загрузкой и, пройдя через нее снизу вверх, фильтруется. Нижний датчик уровня воды в надфильтровом пространстве (на схеме условно не показан) подает сигнал на блок управления 56 на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 26 и на включение электродвигателя сетевого насоса 11. При разрешающем сигнале от датчика положения 37 открывается запорный клапан с электромагнитным приводом 26 и включается в работу электродвигатель сетевого насоса 11. Профильтрованная вода из фильтра 10 по трубопроводу 51 поступает во всасывающий патрубок сетевого насоса 11, которым затем по трубопроводу 52 подается в водопроводную сеть потребителя. Обратный клапан 55 препятствует обратному движению воды.

При работе фильтр 10 засоряется, его гидравлическое сопротивление увеличивается. Как только гидравлическое сопротивление увеличится до предельной величины, верхний датчик уровня воды в надфильтровом пространстве (на схеме условно не показан) подаст сигнал на блок управления 56 и фильтр 11 переводится в режим регенерации фильтрующей загрузки. По команде с блока управления 56 запорные клапаны с электромагнитными приводами 18 - 26 закрываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 29 - 37 открывается запорный клапан с электромагнитным приводом 28. При разрешающем сигнале от датчика положения 39 запускается в работу электродвигатель промывного насоса 12. Когда промывной насос 12 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 15 на блок управления 56 поступит сигнал на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 27. Запорный клапан с электромагнитным приводом 27 открывается и при разрешающем сигнале от датчика положения 38 запорный клапан с электромагнитным приводом 28 закрывается. При разрешающем сигнале от датчика положения 39 промывной насос 12 будет откачивать жидкость из вакуумированной полости трубопровода 53 в канализацию. Абсолютное давление в вакуумированной полости трубопровода 53 будет при этом снижаться и как только достигнет минимального расчетного значения P_min, датчик давления 16 на блок управления 56 подаст сигнал на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 28. При разрешающем сигнале от датчика положения 39 запорный клапан с электромганитным приводом 28 открывается и из фильтра 10 под действием разности абсолютных давлений жидкости в сечениях трубопровода 53 до запорного клапана с электромагнитным приводом 28 и после него к промывному насосу 12 устремится жидкость. Промывной насос 12 по трубопроводу 54 будет откачивать ее в канализацию, абсолютное давление в вакуумированной полости трубопровода 53 начнет повышаться. При достижении абсолютного давления в вакуумированной полости трубопровода 53 до расчетного максимального значения P_max датчик давления 16 на блок управления 56 подаст сигнал на закрывание запорного клапана с электромагнитным приводом 28. При разрешающем сигнале от датчика положения 39 запорный клапан с электромагнитным приводом 28 закрывается, в результате чего в фильтре 10 будут формироваться поочередно волны упругого сжатия и растяжения жидкости. Под действием волн упругой деформации жидкости гранулы фильтрующей загрузки будут быстро освобождаться от загрязнений. Как только абсолютное давление в вакуумированной полости трубопровода 53 вновь снизится до P_min, датчик давления 16 на блок управления 56 вновь подаст сигнал на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 28 и процесс регенерации фильтрующей загрузки фильтра 10 будет продолжаться до тех пор, пока уровень жидкости в надфильтровом пространстве не снизится до расчетной величины и на блок управления 56 не поступит сигнал от датчика нижнего уровня жидкости в надфильтровом пространстве на прекращение регенерации фильтрующей загрузки фильтра 10. По этому сигналу блок управления 56 переводит фильтр 10 в режим фильтрования жидкости, в соответствии с которым электродвигатель промывного насоса 12 отключается, запорные клапаны с электромагнитными приводами 27 и 28 закрываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 38 и 39 открываются запорные клапаны с электромагнитными приводами 18 - 26. Процесс обработки воды, поступающей по водоводу 1, возобновляется.

При прекращении водопотребления населенным пунктом наполняется водой напорно-регулирующая емкость и датчик давления 17 на блок управления 56 подает сигнал на выключение станции подготовки питьевой воды из работы. По этому сигналу закрываются запорные клапаны с электромагнитными приводами 18 - 26, и отключаются повысительный насос 7, сетевой насос 11 и промывной насос 12. При возобновлении водопотребления давление в водопроводной сети будет понижаться. Как только оно снизится до допустимого предела, датчик давления 17 на блок управления 56 подаст сигнал на включение в работу станции подготовки питьевой воды и процесс будет продолжен.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить экономический эффект за счет рационального использования озона, реагентов, напорной флотации, увеличения фильтроцикла и высокого качества обработанной питьевой воды. Размещение напорный флотаторов и фильтра соосно друг над другом позволяет существенно уменьшить площадь, занимаемую станцией подготовки питьевой воды, что очень важно, особенно при строительстве станции в густонаселенном пункте.

В качестве примера были выполнены расчеты основных показателей, без которых нельзя реализовать предлагаемое техническое решение на практике. Результаты расчетов представлены в таблице.