RU2006490C1

RU2006490C1 - Water purification and freshening station

Info

Publication number: RU2006490C1
Application number: SU925048492A
Authority: RU
Inventors: Г.М. Сычев; В.Я. Микиртычев; А.Н. Олюнин; Д.Ю. Пичуев; Г.В. Горохов; В.А. Лобода; В.Н. Ежиков; Ю.А. Рахманин
Original assignee: Сычев Геннадий Михайлович; Микиртычев Владимир Яковлевич; Олюнин Алексей Николаевич; Горохов Григорий Васильевич; Пичуев Дмитрий Юрьевич; Лобода Виталий Андреевич; Ежиков Василий Николаевич
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: water purification and freshening. SUBSTANCE: station has four-way cock 12, circulatory pump 11, flowmeter 13 with valve 14 connected to prefilters battery 5-7 together with electromagnetic valves 8-10. Station also has salinity control means having tank 26, delivery valve 28 and two three-way cocks 29 and 30. Besides, the station has turbidimeter pickup 3, crude water and effluent water pickups 4 and 31, preservative proportioner provided with pump 32, container 33. Crude water is pumped by pump 2 to battery 5-7 of ultrafilters having hollow filaments and is further transmitted to a first stage inversely-osmotic apparatus (1 A) via electromagnetic valves 8-9 and sterilizing means 15. From the first stage inversely-osmotic apparatus the water is transmitted either to sorption filter 16 or to the second-stage reversely-osmotic apparatus (11 A) via the salinity control means. Depending on the crude water salinity either filtrate 1 A or concentrate 11 A or purified water is added into the filtrate 11 A while maintaining a preset salinity in the sanitary water. EFFECT: increased filter run, improved quality of water. 3 dwg

Description

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к передвижным средствам для очистки и опреснения природных вод. The invention relates to water supply, in particular to mobile means for purification and desalination of natural waters.

Известны устройства для очистки воды, состоящие из фильтров грубой и тонкой очистки воды, сорбционного угольного фильтра, устройств для добавки к воде химических веществ, обратноосмотического аппарата и насоса высокого давления [1] . Known devices for water purification, consisting of filters for rough and fine water purification, sorption carbon filter, devices for adding chemicals to water, reverse osmosis apparatus and high pressure pump [1].

Известны также способ и аппарат для очистки воды, содержащий камеру предварительной фильтрации с 15-микронными фильтрами, фильтры с активированным углем, две камеры обратного осмоса с нагнетательными и рециркуляционными насосами, ионообменник, установки электродиализа и ультрафиолетовой стерилизации [2] . There is also known a method and apparatus for water purification, comprising a pre-filtration chamber with 15 micron filters, activated carbon filters, two reverse osmosis chambers with injection and recirculation pumps, an ion exchanger, electrodialysis and ultraviolet sterilization units [2].

Известная установка предназначена для получения как питьевой воды, так и особо чистой воды для медицинских нужд, при изготовлении гальванических покрытий, в печатном деле и др. , и поэтому имеет очень сложную схему с использованием дополнительных устройств - анионного обмена, электродиализа и др. Она сложна в эксплуатации и обслуживании и имеет относительно короткую продолжительность фильтроциклов отдельных элементов схемы. Кроме того, она позволяет получать опресненную воду с постоянной производительностью вне зависимости от концентрации солей в исходной воде, но с различным солесодержанием опресненной воды, которое изменяется пропорционально солесодержанию исходной воды. По этой причине в случае опреснения слабосоленых вод выдаваемая потребителю вода получается переопресненной и для придания ей необходимых, например, вкусовых качеств такую воду приходится кондиционировать. The known installation is designed to produce both drinking water and especially pure water for medical needs, in the manufacture of galvanic coatings, in printing, etc., and therefore has a very complex scheme using additional devices - anion exchange, electrodialysis, etc. It is complex in operation and maintenance and has a relatively short duration of filter cycles of individual circuit elements. In addition, it allows you to get desalinated water with a constant capacity regardless of the concentration of salts in the source water, but with different salinity of desalinated water, which varies in proportion to the salinity of the source water. For this reason, in the case of desalination of slightly salted water, the water supplied to the consumer is obtained re-desalinated and to give it the necessary, for example, taste, such water must be conditioned.

Заявляемое изобретение направлено на увеличение продолжительности фильтроцикла станции, а также на повышение ее производительности и улучшение качества воды. The invention is aimed at increasing the duration of the filter cycle of the station, as well as increasing its productivity and improving water quality.

Для достижения этой цели в нее введены четырехходовой кран, к первым входу и выходу которого присоединен циркуляционный насос, выход которого связан с магистралью сброса через расходомер с клапаном, устройство регулирования солесодержания, имеющее бак с первым входом, снабженным распределительным клапаном с регулятором давления, вторым входом, соединенным с регулятором уровня, третьим входом, соединенным через регулирующий клапан с линией возврата фильтрата второй ступени обратноосмотического аппарата и выходом, четыре трехходовых крана, электромагнитные клапаны, первый и второй датчики солесодержания, мутномер и дозатор консерванта, фильтр предварительной очистки выполнен в виде батареи ультрафильтров с полыми волокнами, при этом второй выход фильтра предварительной очистки воды соединен с первым насосом высокого давления через электромагнитные клапаны и стерилизующее устройство, выход первой ступени обратноосмотического аппарата соединен параллельно с первым входом в бак и с выходом второй ступени обратноосмотического аппарата и через вентиль и первый трехходовой кран с входом первого насоса высокого давления, второй трехходовой кран установлен на второй линии отвода концентрата и соединен последовательно с третьим трехходовым краном, четвертым трехходовым краном и вторым входом бака, вторые выходы третьего и четвертого трехходовых кранов объединены и соединены с входом первого насоса высокого давления, вторые вход и выход четырехходового крана соединены с первым выходом и входом фильтра предварительной очистки соответственно, сорбционный фильтр установлен на выходной магистрали, первый датчик солесодержания и мутномер установлены на подводящей магистрали, а второй датчик солесодержания установлен на выходной магистрали, соединенной с выходом дозатора консерванта. To achieve this goal, a four-way valve has been introduced into it, to the first input and output of which a circulation pump is connected, the output of which is connected to a discharge line through a flowmeter with a valve, a salinity control device having a tank with a first input equipped with a distribution valve with a pressure regulator, and a second input connected to a level regulator, a third input connected through a control valve to the return line of the filtrate of the second stage of the reverse osmosis apparatus and the output, four three-way to wound, electromagnetic valves, first and second salinity sensors, turbidimeter and preservative dispenser, pre-filter is made in the form of a battery of ultrafilters with hollow fibers, while the second output of the water pre-filter is connected to the first high-pressure pump through electromagnetic valves and a sterilizing device, the output the first stage of the reverse osmosis apparatus is connected in parallel with the first entrance to the tank and with the output of the second stage of the reverse osmosis apparatus and through the valve and the first three a single tap with the inlet of the first high pressure pump, a second three-way tap installed on the second concentrate discharge line and connected in series with the third three-way tap, the fourth three-way tap and the second tank inlet, the second outputs of the third and fourth three-way valves are combined and connected to the input of the first high pressure pump , the second input and output of the four-way valve are connected to the first output and input of the pre-filter, respectively, the sorption filter is installed on the output line, per a high salinity sensor and a turbidimeter are installed on the supply line, and a second salinity sensor is installed on the output line connected to the output of the preservative dispenser.

По сравнению с прототипом техническое решение в заявляемом изобретении, характеризующееся такими отличительными признаками, как наличие циркуляционного насоса, четырехходового крана и электромагнитных клапанов в батарее ультрафильтров предварительной очистки воды, и устройства регулирования солесодержания, включающего бак, распределительный, регулирующий и запорный клапаны и два трехходовых крана, позволяет многократно увеличить продолжительность фильтроциклов всех фильтров и увеличить производительность станции при сохранении качества выдаваемой воды. Compared with the prototype, the technical solution in the claimed invention is characterized by such distinctive features as the presence of a circulation pump, a four-way valve and electromagnetic valves in the battery of ultrafilters of preliminary water purification, and a salt control device, including a tank, distribution, control and shut-off valves and two three-way valves , allows you to repeatedly increase the duration of the filter cycles of all filters and increase the productivity of the station while maintaining Quality issued water.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема станции; на фиг. 2 - устройство регулирования солесодержания; на фиг. 3 - распределительный клапан. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a station; in FIG. 2 - a device for regulating salinity; in FIG. 3 - control valve.

Станция содержит размещенные на транспортном средстве или в контейнере подводящую магистраль с водозаборным устройством 1 и фильтром грубой очистки воды, насосом 2 подачи исходной воды, датчиками 3 и 4 (мутномера и солемера), батарею ультрафильтров, включающую фильтры 5-7 предварительной очистки воды из полых ультрафильтрационных волокон, электромагнитные клапаны 8-10, циркуляционный насос 11, четырехходовой кран 12 с электромагнитным приводом, расходомер 13 с регулирующим клапаном 14, стерилизующее устройство 15 и сорбционный фильтр 16, а также блок опреснения воды, включающий первую 17 и вторую 18 ступени обратноосмотического аппарата с насосами 19 и 20 высокого давления и регулирующими клапанами 21 и 22, трехходовые краны 23, 24, вентиль 25, устройство регулирования солесодержания с баком 26, распределительным клапаном 27, регулирующим клапаном 28 и двумя трехходовыми кранами 29 и 30, а также трубопроводную обвязку. Кроме того, на трубопроводе выхода очищенной и опресненной воды установлены датчик 31 солемера и насос-дозатор 32 с бачком 33 для подачи в выдаваемую потребителю воду консервирующего хлорирующего раствора. The station contains a supply line located on the vehicle or in the container with a water intake device 1 and a coarse water filter, a source water supply pump 2, sensors 3 and 4 (turbidimeters and salinometer), an ultrafilter battery, including hollow water filters 5-7 for preliminary water treatment ultrafiltration fibers, solenoid valves 8-10, a circulation pump 11, a four-way valve 12 with an electromagnetic drive, a flow meter 13 with a control valve 14, a sterilizing device 15 and a sorption filter 16, as well as desalination water unit, including the first 17 and second 18 stages of the reverse osmosis apparatus with high pressure pumps 19 and 20 and control valves 21 and 22, three-way valves 23, 24, valve 25, salinity control device with tank 26, control valve 27, control valve 28 and two three-way valves 29 and 30, as well as piping. In addition, a salt meter and a metering pump 32 with a tank 33 are installed on the outlet pipe for purified and desalinated water for supplying preserving chlorinating solution to the water supplied to the consumer.

В баке 26 помещены регулятор уровня с запорным клапаном 34, поплавком 35 и рычажной системой 36. На крышке бака установлены распределительный клапан 27, регулирующий клапан 28 и панель 37 с двумя трехходовыми кранами 29 и 30. A level regulator with a shutoff valve 34, a float 35 and a lever system 36 is placed in the tank 26. A control valve 27, a control valve 28 and a panel 37 with two three-way valves 29 and 30 are installed on the tank cover.

Распределительный клапан 27 имеет шпиндель 38 с золотником 39, седло 40 и регулятор давления. Штуцер 41 служит для входа фильтрата из первой ступени 17 обратноосмотического аппарата, а штуцера 42 и 43 - соответственно для выхода его к потребителю и в бак 26. Регулятор давления имеет клапан 44, седло 45 и пружину 46. The control valve 27 has a spindle 38 with a spool 39, a seat 40 and a pressure regulator. The fitting 41 serves to enter the filtrate from the first stage 17 of the reverse osmosis apparatus, and the fitting 42 and 43, respectively, to exit it to the consumer and into the tank 26. The pressure regulator has a valve 44, a seat 45 and a spring 46.

Станция работает следующим образом. The station operates as follows.

Исходная соленая вода насосом 2 через водозаборное устройство 1 с фильтром грубой очистки воды подается на батарею ультрафильтров с фильтрами 5, 6, 7 предварительной очистки воды. При этом в режиме очистки воды работает только часть фильтров, например фильтры 5 и 6. Другая, меньшая часть, например фильтр 7 работает в режиме промывки. В этом случае электромагнитные клапаны 8 и 9 открыты и выпускают из фильтров 5 и 6 очищенную от механических взвесей воды, а клапан 10 закрыт, и через фильтр 7 вода только циркулирует, промывая его полые ультрафильтрационные волокна. В целях продления фильтроцикла через внутреннюю полость волокон циркуляционным насосом 11 прокачивается большее количество воды, чем нужно ее для фильтрации. В процессе работы часть исходной промывочной воды из циркуляционной системы сбрасывается через регулирующий клапан 14 и расходомер 13. Количество сбрасываемой воды зависит от степени загрязнения исходной воды, определяемой мутномером с датчиком 3. Через определенное время также в зависимости от степени загрязнения исходной воды управляющим программным устройством подаются сигналы на электромагнитный привод четырехходового крана 12, который, поворачиваясь на 90^о, меняет на противоположное направление потока воды в фильтрах, и на электромагнитные клапаны 8-10, которые последовательно включают на промывку часть фильтров.The source of salt water by a pump 2 through a water intake device 1 with a coarse water filter is fed to an ultrafilter battery with filters 5, 6, 7 for preliminary water purification. Moreover, in the water purification mode only a part of the filters works, for example filters 5 and 6. Another, smaller part, for example, the filter 7 works in the washing mode. In this case, the electromagnetic valves 8 and 9 are open and discharged from the filters 5 and 6 purified from mechanical suspensions of water, and the valve 10 is closed, and through the filter 7, the water only circulates, washing its hollow ultrafiltration fibers. In order to extend the filter cycle through the inner cavity of the fibers, a larger amount of water is pumped through the circulation pump 11 than is necessary for filtration. During operation, part of the initial flushing water from the circulation system is discharged through the control valve 14 and the flow meter 13. The amount of discharged water depends on the degree of contamination of the source water, determined by the turbidimeter with sensor 3. After a certain time, depending on the degree of contamination of the source water, the control program device signals to the electromagnetic drive of the four-way valve 12, which, turning 90 ^° , changes to the opposite direction of the water flow in the filters, and to the electric solenoid valves 8-10, which consistently include part of the filters for washing.

Очищенная и частично обеззараженная на фильтрах 5-7 вода поступает для окончательного обеззараживания на стерилизующее устройство 15 и далее либо на блок опреснения, если требуется ее обессоливание, либо через трехходовой кран 23 и вентиль 25 на сорбционный фильтр 16 для обеззараживания, если опреснение воды не требуется. The water purified and partially disinfected on filters 5-7 is supplied for final disinfection to the sterilizing device 15 and then to the desalination unit, if desalination is required, or through a three-way valve 23 and valve 25 to the sorption filter 16 for disinfection, if water desalination is not required .

Требующая опреснения вода в зависимости от концентрации в ней солей, определяемой солемером с датчиком 4, а также заданной концентрации солей в воде, выдаваемой потребителю, контролируемой солемером с датчиком 31, направляется либо к насосу 19 высокого давления и в первую ступень 17 обратноосмотического аппарата, либо одновременно через трехходовые краны 29, 30, запорный клапан 34 и бак 26 устройства регулирования солесодержания к насосу 20 высокого давления и во вторую ступень 18 обратноосмотического аппарата, либо, наконец, к обоим ступеням обратноосмотического аппарата и через вентиль 25 в трубопровод выдаваемой потребителю воды. The water that needs to be desalinated, depending on the concentration of salts in it, determined by a salinometer with a sensor 4, as well as a predetermined concentration of salts in water supplied to a consumer, controlled by a salinometer with a sensor 31, is directed either to a high pressure pump 19 and to the first stage 17 of the reverse osmosis device simultaneously through three-way valves 29, 30, a shut-off valve 34 and a tank 26 of the salinity control device to the high-pressure pump 20 and to the second stage 18 of the reverse osmosis apparatus, or, finally, to both stages osmosis device and through valve 25 into the pipeline issued to the consumer of water.

В первом случае (для воды с высоким солесодержанием) фильтрат из первой ступени 17 обратноосмотического аппарата поступает последовательно через распределительный клапан 27 и бак 26 устройства регулирования солесодержания во вторую ступень 18 обратноосмотического аппарата, фильтрат из которой выдается потребителю. При этом производительность станции будет минимальной, а выдаваемая потребителю вода, как правило - переопресненной, требующей в дальнейшем кондиционирования. In the first case (for water with high salinity), the filtrate from the first stage 17 of the reverse osmosis apparatus enters sequentially through the control valve 27 and the tank 26 of the salt control device to the second stage 18 of the reverse osmosis apparatus, from which the filtrate is discharged to the consumer. At the same time, the plant's productivity will be minimal, and the water provided to the consumer, as a rule, will be re-desalinated, requiring further conditioning.

Для того, чтобы увеличить производительность станции без превышения предельной концентрации солей в выдаваемой потребителю воде во вторую ступень 18 обратноосмотического аппарата направляют лишь часть фильтрата из первой ступени 17, добавляя к нему в устройстве регулирования солесодержания либо исходную воду через трехходовой кран 30, либо концентрат из второй ступени 18 обратноосмотического аппарата через регулирующий клапан 22 и трехходовые краны 24, 29 и 30. При этом производительность станции увеличивается за счет добавки к фильтрату из обратноосмотического аппарата второй ступени 18 фильтрата из обратноосмотического аппарата первой ступени 17. In order to increase the productivity of the station without exceeding the maximum concentration of salts in the water supplied to the consumer, only a part of the filtrate from the first stage 17 is sent to the second stage 18 of the reverse osmosis apparatus, adding either source water through a three-way valve 30 to it or a concentrate from the second stage 18 reverse osmosis apparatus through a control valve 22 and three-way valves 24, 29 and 30. In this case, the productivity of the station increases due to the addition of filtrate from reverse osmosis apparatus of the second stage 18 of the filtrate from the reverse osmosis apparatus of the first stage 17.

В случае, когда в качестве исходной используется солоноватая вода с небольшим превышением допустимой концентрации солей, обе ступени опреснения работают параллельно, и к смеси обоих фильтров, выдаваемых потребителю, добавляют через вентиль 25 исходную очищенную и обеззараженную в блоке фильтрации воду или даже концентрат из обратноосмотического аппарата второй ступени. В результате при сохранении качества выдаваемой потребителю воды производительность станции увеличивается в зависимости от концентрации солей в исходной воде от 20% до двухкратной и более. In the case when brackish water with a slight excess of the permissible salt concentration is used as the source, both desalination steps work in parallel, and to the mixture of both filters issued to the consumer, the source purified or decontaminated water in the filtration unit or even the concentrate from the reverse osmosis apparatus is added through valve 25 second stage. As a result, while maintaining the quality of the water supplied to the consumer, the plant’s productivity increases depending on the concentration of salts in the source water from 20% to double or more.

Во всех случаях фильтраты обоих ступеней пропускаются через сорбционный фильтр 16, в котором из воды удаляются оставшиеся вредные растворенные органические вещества. Перед выдачей воды потребителю в нее с целью консервации насосом-дозатором 32 из бачка 33 добавляется консервант - хлорирующий раствор. (56) 1. Заявка Великобритании N 2007637, кл. С 02 F 1/00, 1979. In all cases, the filtrates of both stages are passed through a sorption filter 16, in which the remaining harmful dissolved organic substances are removed from the water. Before water is dispensed to the consumer, a preservative — a chlorinating solution — is added to it for preservation by the metering pump 32 from tank 33. (56) 1. UK application N 2007637, CL C 02 F 1/00, 1979.

2. Патент США N 4808287, кл. С 02 F 9/00, 1989. 2. US patent N 4808287, CL. C 02 F 9/00, 1989.

Claims

СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ И ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ, содержащая последовательно соединенные подводящую магистраль, фильтр предварительной очистки, первый насос высокого давления, первую ступень обратноосмотического аппарата, последовательно соединенные второй насос высокого давления, вторую ступень обратноосмотического аппарата с выходной магистралью и стерилизующее устройство, сорбционный фильтр, первую и вторую линии отвода концентрата, подсоединенные к выходам первой и второй ступеней обратноосмотического аппарата соответственно, отличающаяся тем, что она содержит циркуляционный насос, подсоединенный к первому входу и выходу четырехходового крана, магистраль сброса с расходомером и клапаном, соединенная с выходом циркуляционного насоса, устройство регулирования солесодержанием, содержащее бак с первым входом, снабженным распределительным клапаном с регулятором давления, вторым входом, соединенным с регулятором уровня, третьим входом, соединенным через регулирующий клапан с линией возврата фильтрата второй ступени обратноосмотического аппарата и выходом, четыре трехходовых крана, электромагнитные клапаны, первый и второй датчики солесодержания, мутномер и дозатор консерванта, фильтр предварительной очистки выполнен в виде батареи ультрафильтров с полыми волокнами, при этом второй выход фильтра предварительной очистки воды соединен с первым насосом высокого давления через электромагнитные клапаны и стерилизующее устройство, выход первой ступени обратноосмотического аппарата соединен параллельно с первым входом в бак и с выходом второй ступени обратноосмотического аппарата и через вентиль и первый трехходовой кран с входом первого насоса высокого давления, второй трехходовой кран установлен на второй линии отвода концентрата и соединен последовательно с третьим трехходовым краном, четвертым трехходовым краном и вторым входом бака, вторые выходы третьего и четвертого трехходовых кранов объединены и соединены с входом первого насоса высокого давления, вторые вход и выход четырехходового крана соединены с первым выходом и входом фильтра предварительной очистки соответственно, сорбционный фильтр установлен на выходной магистрали, первый датчик солесодержания и мутномер установлены на подводящей магистрали, а второй датчик солесодержания установлен на выходной магистрали, соединенной с выходом дозатора консерванта. A WATER CLEANING AND DESCRIPTION STATION, comprising a serially connected supply line, a pre-filter, a first high pressure pump, a first stage of a reverse osmosis device, a second high pressure pump, a second stage of a reverse osmosis device with an output line and a sterilizing device, a sorption filter, the first and second concentrate discharge lines connected to the outputs of the first and second stages of the reverse osmosis apparatus, respectively, the fact that it contains a circulation pump connected to the first input and output of the four-way valve, a discharge line with a flow meter and a valve connected to the output of the circulation pump, a salt control device containing a tank with a first input equipped with a distribution valve with a pressure regulator, a second input, connected to a level regulator, a third input connected through a control valve to the return line of the filtrate of the second stage of the reverse osmosis apparatus and the output, four three-way taps, solenoid valves, first and second salinity sensors, turbidimeter and preservative dispenser, pre-filter is made in the form of a battery of ultrafilters with hollow fibers, while the second output of the water pre-filter is connected to the first high-pressure pump through electromagnetic valves and a sterilizing device, the output of the first stage of the reverse osmosis apparatus is connected in parallel with the first entrance to the tank and with the output of the second stage of the reverse osmosis apparatus and through the valve and the first a three-way valve with the inlet of the first high-pressure pump, a second three-way valve installed on the second line of concentrate discharge and connected in series with the third three-way valve, the fourth three-way valve and the second tank inlet, the second outputs of the third and fourth three-way valves are combined and connected to the inlet of the first high-pressure pump , the second input and output of the four-way valve are connected to the first output and input of the pre-filter, respectively, the sorption filter is installed on the output line First and salinity turbidimeter sensor installed on the supply line and the second TDS sensor is mounted on an output line connected to the outlet of the dispenser preservative.