Установка для отримання очищеної питної

ВОДОПРОВІДНОЇ ВОДИ "КОМПАКТ"

Винахід відноситься до галузі обробки води, точніше, до пристроїв для отримання питної води з покращеними біологічними та фізико-хімічними якостями і може бути використаний в харчоблоках лікарень, шкіл, а також інших громадських закладів і промислових підприємств.

Відома локальна водоочисна установка, що містить пристрій для видалення повітря, систему механічного очищення від великих домішок (попереднє фільтрування), фільтруючу камеру з завантаженням із активованого вугілля, блока знезаражування води методом опромінення її УФ промінням, та резервуара накопичення обробленої води. Трубопроводи підведення і відведення води, запірна та регулююча арматура, вимірювальні прилади (1).

Недоліком цієї установки є відсутність блоку попереднього знезараження озоном, що дозволило б суттєво зменшити кількість біозабруднювачів і завислих речовин перед фільтрацією на фільтрі, завантаженим активованим вугіллям, що в свою чергу підвищує захисний час дії завантаження і зменшує вірогідність швидкого забруднення біологічними речовинами самого фільтра. Лампа УФ опромінення води на виході із установки розташована таким чином (всередині скляного патрубка), що технічно утруднює її обслуговування (очищення скла лампи від забруднень). Пристрій для видалення надлишкового повітря винесено у окрему конструкцію, що збільшує габаритні розміри усієї установки.

Найбільш близькою за технічною сутністю і результату, що досягається при її використанні є установка доочищення водопровідної води, що містить корпус, в якому розташовані трубопроводи підводу і відведення води, обладнані запірно-регулюючою арматурою, змішувач озоноповітряної суміші з оброблюваною водою, виготовлений у вигляді гідравлічного емульгатора, камера фільтрування, що розташована вертикально, розподільна колона для видалення нерозчиненого озону, ламповий генератор озону. Очищення води проводиться безпосередньо в камері фільтрації після попередньої обробки вихідної води озоном (2).

Недоліком відомого рішення є неможливість використання цієї установки із змішувачем у вигляді гідравлічного емульгатора в зв'язку з недостатнім тиском води у водопровідній мережі, утруднений процес промивки (заміни) фільтруючого завантаження фільтрувальної камери, складне конструктивне рішення розподільної колони вимагає спеціального, кваліфікованого обслуговування (спеціальна служба експлуатації та ремонту), ламповий генератор озону не використовується повністю, оскільки ультрафіолетове випромінення бактерицидних ламп при виробленні озону не застосовується для повторного (контрольного) знезараження води, в результаті чого може відбуватись винос органічних речовин, важких металів, хвороботворних бактерій та зависі з фільтрувальної камери безпосередньо до споживача, видалення нерозчинного у воді озону дуже складне і вимагає спеціальних умов експлуатації установки, що небезпечно для людей та оточуючого середовища.

В основу винаходу поставлена задача створити таку установку, яка дозволила б отримати нові корисні властивості шляхом підвищення її універсальності, та ефективності очищення води за допомогою подвійного знезаражування води озонуванням та ультрафіолетовим опроміненням, що істотно покращує ступінь очищення вихідної води, а саме видалення із водопровідної води домішок органічних речовин, важких металів, хвороботворних бактерій, завислих часток, а також підвищення техніки безпеки.

Поставлена задача досягається тим, що установка для отримання очищеної питної води, що містить корпус в якому розташовано змішувач озоно-повітряної суміші з оброблюваною водою з'єднаний з камерою фільтрування, що має верхню та нижню кришки, підтримуючі сітки, між якими розташоване фільтруюче завантаження з активованого вугілля, захисний кварцовий чохол, в якому розміщені лампові індикатори, бактерицидні УФ лампи та трубопроводи підводу і відведення води, обладнані запірно-регулюючою арматурою та газовим ротаметром. Відповідно до даного винаходу, змішувач виконаний у вигляді циліндра з влаштованою у верхній частині кришкою з клапаном тиску, а в нижній частині дисковою фільтросною пластиною з коаксиально встановленою вертикальною трубою, над якою розташовано гідродинамічний кавітатор, з'єднаний з підвідним трубопроводом вихідної води, обладнаним дифманометром, вертикальна труба з'єднана безпосередньо з фільтрувальною камерою, що виконана у вигляді двох зрізаних циліндричних елементів П-подібної форми та з'єднаною з системою трубопроводів відводу води з блоком контрольного знезаражування та озонування, а захисний кварцевий чохол додатково обладнаний всмоктующим патрубком та розташованим на трубопроводі відводу води патрубком із кварцового скла і з'єднаний з мікрокомпресором-озонатором, що під’єднаний трубопроводом подачі озону до змішувача, який через клапан тиску з'єднай трубкою з газовим поглинаючим фільтром, виконаним у вигляді циліндра з вугільним завантаженням та трубопроводом видалення дезактивованого повітря, з співвідношенням діаметрів трубки " d " до діаметру газового поглинаючого фільтра " D ": , при цьому висота " h " вертикальної труби визначається із виразу: , де V - швидкість руху потоку води в змішувачі, а t_кон - час необхідного контакту води з озоном.

Виконання змішувача озоно-повітряної суміші у вигляді циліндра з розташуванням в середині вертикальної труби з воронкою, над якою розташовано гідродинамічний кавітатор, дозволяє поліпшити процес змішування при турбулентному русі води, а також виконання фільтрувальної камери у вигляді двох зрізаних циліндричних елементів П-подібної форми підвищує універсальність установки.

Об'єднання в один блок системи контрольного знезаражування та озонування дозволяє більш ефективно використовувати енергію випромінення бактерицидних УФ ламп не тільки для отримання озоно-повітряної суміші, але й для подвійного (контрольного) знезаражування води в активній зоні випромінення УФ ламп, що в свою чергу суттєво поліпшує ступінь очистки питної води від домішок та хвороботворних бактерій.

Застосування газового поглинаючого фільтра та клапана тиску дозволяє безпечно видаляти залишки надлишкової озоно-повітряної суміші, що може утворюватись в змішувачі, що в свою чергу знижує ступінь безпеки експлуатації установки відносно оточуючого середовища та людини.

Таким чином, всі конструктивні ознаки окремо і їх нова сукупність та нові зв'язки між ними дозволяють досягнути нового позитивного ефекту винаходу, що виражається в її універсальності та ефективності очищення питної води озонуванням та ультрафіолетовим опроміненням, що істотно покращує ступінь очищення вихідної води, а саме, видалення із водопровідної води домішок органічних речовин, важких металів, хвороботворних бактерій та завислих часток, а також підвищення техніки безпеки.

Винахід пояснюється кресленням, де на фіг. 1 наведено загальний вигляд установки.

Установка для отримання очищеної питної водопровідної води включає: корпус 1, який виконано у вигляді металевої шафи, в якій встановлено циліндричний змішувач озоно-повітряної суміші 2, облаштований у верхній частині кришкою 3 з
клапаном тиску 4, а в нижній частині - дисковою фільтросною пластиною 5 та кришкою 6. В змішувачі 2 коаксиально розташована вертикальна труба з воронкою 7, (при цьому висота вертикальної труби " h " визначається із виразу: , де V - швидкість руху потоку води в змішувачі, а t_кон – час необхідного контакту води з озоном) над якою розташований гідродинамічний кавітатор 8, з'єднаний з підвідним трубопроводом вхідної води 9 наділений дифманометром 10 та вхідним вентилем 11. Вертикальна труба з воронкою 7 з’єднана з фільтрувальною камерою 12, що виконана у вигляді двох зрізаних циліндричних елементів П-подібної форми з кришками 13 та підтримуючими сітками 14 і фільтруючим завантаженням 15 (наприклад, активованим вугіллям).

Фільтрувальна камера 12 з'єднана системою трубопроводів відводу води 16 з розташованими на ньому вихідним 17 і спускним 18 вентилями з об’єднаним блоком контрольного знезаражування та озонування 19, в якому розміщені лампові індикатори 20, захисний кварцовий чохол 21 з всмоктуючим патрубком 22, та розташований на трубопроводі відведення води 16 патрубок із кварцевого скла 23 паралельно якого симетрично розташовані дві бактерицидні УФ лампи 24. Кварцевий чохол 21 з'єднаний з мікрокомпресором-озонатора 25, який за допомогою трубопровода подачі озону 26 із розташованим на ньому зворотнім клапаном 27, регулюючим краном 28 та газовим ротаметром 29 приєднаний до нижньої кришки 6 змішувача 2. Змішувач 2 через клапан тиску 4 з'єднаний трубкою 30 діаметром " d " з газовим поглинаючим фільтром 31 діаметром " D ". При цьому для погашення енергії викиду залишків озоно-повітряної суміші співвідношення " d " i " D "повинно відповідати умові:

Газовий поглинаючий фільтр 31 виконаний у вигляді циліндра з влаштованою нижньою 32 і верхньою 33 кришками, підтримуючими сітками 34, між якими розташоване вугільне фільтруюче завантаження 35. Верхня кришка 33 газового поглинаючого фільтра 31 облаштована трубопроводом видалення дезактивованого повітря 36.

Установка працює наступним чином:

Установку приєднують до міської водопровідної мережі, підключають до електромережі, про що сигналізує ламповий індикатор 20, відкривають вихідний вентиль 17 та перевіряють на закриття спускний вентиль 18. За допомогою вхідного вентиля 11 встановлюють розрахункову витрату води. Дифманометр 10 (параметри якого встановлюються в залежності від місцевих умов експлуатації) при досягненні заданих параметрів, вмикає блок контрольного знезаражування та озонування 19. Об'єднання в один блок системи контрольного знезаражування та озонування 19 дозволяє більш ефективно використовувати енергію випромінення бактерицидних УФ ламп 24 не тільки для отримання озоно-повітряної суміші, але й для подвійного (контрольного) знезаражування води в активній зоні випромінення УФ ламп 24, що в свою чергу суттєво поліпшує ступінь очистки питної води від домішок та хвороботворних бактерій.

Вода по підвідному трубопроводу вхідної води 9 потрапляє у верхню частину змішувача 2 через гідродинамічний кавітатор 8, що призводить до порушень всередині рідини, тобто утворення в краплинній рідині порожнин, що заповнюються газом (озоно-повітряною сумішю) та виникає турбулентний рух води, що в свою чергу сприяє змішуванню води та озоно-повітряної суміші. В той же час повітря, що всмоктується крізь всмоктуючий патрубок 22 до захисного кварцевого чохла 21, проходячи удовж бактерицидних УФ ламп 24, перетворюється на озоно-повітряну суміш та за допомогою мікрокомпресора-озонатора 25, відрегульована в кількісному співвідношенні регулюючим краном 28 за допомогою показників газового ротаметру 29, через зворотний клапан 27 по трубопроводу подачі озону 26 озоно-повітряна суміш надходить до нижньої частини змішувача 2, де через дискову фільтросну пластину 5 рівномірно розподіляється по всій площі змішувача 2, що теж сприяє поліпшенню змішування та розчинності його з водою. Оброблена вода рухається по коаксиально розташованій вертикальній трубі з воронкою 7, при цьому висота труби 7 " h " визначається із виразу: , де V - швидкість руху потока води в змішувачі, а t_кон - час необхідного контакту води з озоном, надходить із змішувача 2 до фільтрувальної камери 12, де із неї видаляються завислі речовини (результат окислення органічних речовин, що знаходились до цього в воді), важкі метали та токсичні речовини (якщо ці речовини знаходилися до цього у водопровідній воді), після чого очищена вода по трубопроводу відводу води 16 через відкритий вихідний вентиль 17 надходить по патрубку із кварцевого скла 23, розташованого на трубопроводі відведення води 16 в блоці контрольного знезаражування та озонування 19, до центральної частини захисного кварцевого чохла 21, де перебуває в активній зоні опромінення бактерицидних УФ ламп 24, тобто проходить останнє, контрольне, знезараження перед надходженням до споживача.

Потужність мікрокомпресора-озонатора 25 підібрана таким чином, щоб забезпечити можливість протиснути стовп води у змішувачі 2 та додатково створити за допомогою клапана тиску 4 тиск озоно-повітряної суміші на поверхні води в змішувачі 2 до 0,01 Мпа для забезпечення робочого тиску всієї установки при недостатньому тиску в мережі водопроводу, крім того цей повітряний прошарок є запобіжним аварійним контролером на випадок аварійного відключення установки (у випадках зменшення тиску в мережі водопроводу, або при відмові в роботі системи викиду надлишкової озоно-повітряної суміші). При збільшенні надлишкового тиску озоно-повітряної суміші, при нормальних умовах роботи установки, більше за розрахунковий, спрацьовує клапана тиску 4, через який надлишок озоно-повітряної суміші по трубці 30 діаметром " d " потрапляє до газового поглинаючого фільтра 31 діаметром " D ", при цьому для погашення енергії викиду залишків озоно-повітряної суміші співвідношення " d " і " Q "повинне відповідати умові:

Завдяки різкому збільшенню діаметра газового поглинаючого фільтра 31 відносно діаметра трубки 30, у ньому відбувається погашення енергії викиду залишків озоно-повітряної суміші, що в свою чергу дозволяє в спокійному режимі провести дезактивацію цієї суміші в шарі поглинаючого завантаження 35 і далі трубопроводом видалення дезактивованого повітря 36 вивести в атмосферу абсолютно безпечну повітряну суміш. По закінченню розрахункового часу роботи завантаженя 15 фільтрувальної камери 12 - установку переводять в режим промивки. Для цього перекривають вхідний вентиль 11, при цьому за допомогою дифманометра 10 автоматично відключаються бактерицидні УФ лампи 24 та мікрокомпресор-озонатор 25. Установка від’єднується від електромережі, перекривається вихідний вентиль 17 та відкривається спускний вентиль 18. Відкручують кришки 13 фільтрувальної камери 12 і вона розвертається на 180° в горизонтальній площині, після чого кришки 13 встановлюють на свої місця. Відкривають вхідний вентиль 11 і проводять промивку завантаження 15 фільтрувальної камери 12 протягом розрахованого часу. Виконання фільтрувальної камери у вигляді двох зрізаних циліндричних елементів П-подібної форми 12 підвищує універсальність установки. Паралельно з цим проводиться заміна поглинаючого завантаження 35 газового поглинаючого фільтра 31, якщо це необхідно, а також проводяться регламентні роботи по обслуговуванню бактерицидних УФ ламп 24 та па­трубка із кварцового скла 23. По закінченню вищезазначених робіт перекривається вхідний вентиль 11 та спускний вентиль 18, відкривається вихідний вентиль 17, установка підключається до електромережі і відкривається вхідний вентиль 11, після чого установка переходить в робочий режим. Після запуску установки по завершенню режиму промивки бажано перші 5 хвилин роботи оброблену воду зливати в каналізацію, бо можливий винос подрібнених часток завантаження 15 фільтрувальної камери 12.

Таким чином, застосування цієї установки дозволяє суттєво підвищити ступінь очищення питної водопровідної води від домішок органічних речовин, важких металів, хвороботворних бактерій, завислих часток, підвищити техніку безпеки при роботі з озоно-повітряною сумішшю, зменшити енерговитрати на обробку 1м³ оброблюваної води, зменшити габаритні розміри установки не знижуючи її продуктивності, а також підвищити ступінь безпеки роботи установки відносно оточуючого середовища та людини.

 

Автори: Тугай А.М.

Тугай Я.А.

 

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Установка для отримання очищеної питної водопровідної води, що містить корпус в якому розташовано змішувач озоно-повітряної суміші з оброблюваною водою з'єднаний з камерою фільтрування, що має верхню та нижню кришки, підтримуючі сітки, між якими розташоване фільтруюче активоване вугільне завантаження, захисний кварцевий чохол, в якому розміщені лампові індикатори, бактерицидні УФ лампи, трубопроводи підводу і відведення води, обладнані запірно-регулюючою арматурою та газовим ротаметром відрізняється тим, що змішувач виконано у вигляді циліндра, облаштованого у верхній частині кришкою з клапаном тиску, а в нижній частині дисковою фільтросною пластиною з коаксиально встановленою вертикальною трубою, над якою розташовано гідродинамічний кавітатор, з'єднаний з підвідним трубопроводом вихідної води, обладнаним дифманометром, вертикальна труба з'єднана з фільтрувальною камерою, що виконана у вигляді двох зрізаних циліндричних елементів П-подібної форми, з'єднаною системою трубопроводів відводу води з блоком контрольного знезаражування та озонування, а захисний кварцевий чохол додатково обладнаний всмоктуючим патрубком та розташованим на трубопроводі відводу води патрубком із кварцового скла і з'єднаний з мікрокомпресором-озонатором, що під'єднай трубопроводом подачі озону до змішувача, який через клапан тиску з'єднай трубкою з газовим поглинаючим фільтром, виконаним у вигляді циліндра, з заповненого вугільним завантаженням, та трубопроводом видалення дезактивованого повітря, з співвідношенням діаметрів трубки " d " до діаметру газового поглинаючого фільтра " D ": , при цьому висота " h " вертикальної труби з воронкою визначається із виразу: , де V - швидкість руху потока води в змішувачі, а t_кон - час необхідного контакту води з озоном.

Джерела інформації:

1. Преимущества применения озона для обработки води. Ozone advantages in the water industry / Grant D. // Water and water Treatment. (Gr. Brit..). – 1996 – 39, №3. – с.7-9 – London.

2. BLUE DIAMOND, Technologies Inc., Ozone water treatment systems: 1707A Little Orchard St., San Jose Ca. 95125. - Feb. 1995. СИНИЙ АЛМАЗ, Компанимя Технологий, Системі водоочистки озоном:

1707А Небольшой Сад st., Сан-Хосе. 95125. - февраль 1995.

Автори: А. М. Тугай ___________

Я.А. Тугай ___________

 

 

Фіг. 1

РЕФЕРАТ

УСТАНОВКА ДЛЯ ОТРИМАННЯ ОЧИЩЕНОЇ ПИТНОЇ ВОДОПРОВІДНОЇ ВОДИ "КОМПАКТ"

Винахід відноситься до галузі обробки води, точніше, до пристроїв для отримання питної води з покращеними біологічними та фізико-хімічними якостями і може бути використано в харчоблоках лікарень, шкіл, а також закладів і промислових підприємств.

Установка містить: корпус, в якому розташовані трубопроводи підводу і відведення води, обладнані запірною та регулюючою арматурою, змішувач озоно-повітряної суміші з оброблюваною водою, камера фільтрування, ламповий генератор озону, додатково встановлено блок контрольного знезараження ультрафіолетовим опроміненням на виході води із установки, що досягається при проходженні потоку води по патрубку із кварцового скла в зоні дії УФ ламп, змішувач виконаний у вигляді циліндру з відбором води через вертикально установлену трубу з воронкою, для видалення нерозчиненого у воді озону, змішувач обладнай клапаном тиску, з'єднаним трубкою діаметром "d" з поглинаючим фільтром діаметром "D", при цьому клапан тиску повинен утримувати тиск озоно-повітряної суміші на поверхні води в змішувачі до 0,01 Мпа для забезпечення робочого тиску всієї установки.

 

 

Список літератури

1. Закон України про охорону прав на винаходи і корисні моделі. Відомості Верховної Раді України №7 від 15 лютого 1997 р. – 172 с.

2. Назаренко І.І., Кредісов А.І., Ракша В.О. Основи патентування і ліцензування. Навчальний посібник, Київ, 2006. – 307 с.

3. Прахом Б.Г., Зенкин Н.М. Изобретательство и патентоведение. – К.: Техника, 1988. – 226 с.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Київський національний університет будівництва і архітектури

 

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ

ВИНАХІДНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

 

 

Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Ліцензування та патентування наукової продукції» для студентів – магістрів усіх спеціальностей денної форми навчання

 

Всі цитати, цифровий

та фактичний матеріал,

бібліографічні відомості

перевіренні. Написання

одиниць вимірювання

відповідає стандартам

 

Підписи авторів __________________

“___”__________________ 200__ р.

Підпис голови методичної комісії факультету

________________________________

“___”__________________ 200__ р.

 

 

Київ 2007