+

RU2466099C2 - Method of producing drinking water and device to this end - Google Patents

Method of producing drinking water and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2466099C2
RU2466099C2 RU2011101284/05A RU2011101284A RU2466099C2 RU 2466099 C2 RU2466099 C2 RU 2466099C2 RU 2011101284/05 A RU2011101284/05 A RU 2011101284/05A RU 2011101284 A RU2011101284 A RU 2011101284A RU 2466099 C2 RU2466099 C2 RU 2466099C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
ozone
filters
cavitation
filter
Prior art date
Application number
RU2011101284/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011101284A (en
Inventor
Игорь Васильевич Масик (RU)
Игорь Васильевич Масик
Игорь Анатольевич Филиппов (RU)
Игорь Анатольевич Филиппов
Александр Михайлович Либерцев (RU)
Александр Михайлович Либерцев
Рамзан Мухданович Тураев (RU)
Рамзан Мухданович Тураев
Original Assignee
Игорь Васильевич Масик
Игорь Анатольевич Филиппов
Александр Михайлович Либерцев
Рамзан Мухданович Тураев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Васильевич Масик, Игорь Анатольевич Филиппов, Александр Михайлович Либерцев, Рамзан Мухданович Тураев filed Critical Игорь Васильевич Масик
Priority to RU2011101284/05A priority Critical patent/RU2466099C2/en
Publication of RU2011101284A publication Critical patent/RU2011101284A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2466099C2 publication Critical patent/RU2466099C2/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to water treatment. Initial water is forced through coarse filter 1 into precleaner 2. Therefrom, water flows into inlet tank 3 provided with level pickups 4. Therefrom, water is forced by electrically driven pump 5 into fine diaphragm filters 6. Filtered water is fed into mixing and cavitation unit comprising cavitation mixer 7 with mix ozone with water and hydrodynamic cavitation unit 8. Besides ozone-air mix is fed therein from ozonator 9. Then, treated water is fed into UV treatment unit 12 to be forced therefrom by pump 11 into intermediate tank 10. Then, water is cleaned at UV diaphragm filters 13. Prior to feeding water to consuming equipment, it is kept in accumulation tanks 16.
EFFECT: higher efficiency, reduced costs.
9 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике получения питьевой воды из природных сильно загрязненных источников и может быть использовано для очистки и обеззараживания балластных вод, очистки воды бассейнов и других аналогичных целей.The invention relates to techniques for producing drinking water from heavily polluted natural sources and can be used for cleaning and disinfecting ballast water, pool water treatment and other similar purposes.

Общее количество воды на Земле составляет порядка 1,5 млрд км (см. Л.А.Кульский. Химия воды, Киев: Наукова Думка, 1983, стр.75), однако большая часть воды неприемлема для использования человеком из-за высокой концентрации в ней растворенных солей, а запасы пресной воды не превышают 2-3%, так как большая часть пресной воды представлена ледниками и ледниковыми шапками и незначительную часть составляют воды водотоков и водоемов, атмосферная вода.The total amount of water on Earth is about 1.5 billion km (see L.A. Kulsky. Water Chemistry, Kiev: Naukova Dumka, 1983, p. 75), but most of the water is unacceptable for human use due to the high concentration in dissolved salts, and fresh water reserves do not exceed 2-3%, since most of the fresh water is represented by glaciers and ice caps and a small part is made up of water of streams and reservoirs, atmospheric water.

В этих жестких условиях не должно идти снижение уровня требований к качеству воды, хотя проблема регламентации питьевой воды весьма сложна в силу особенности воды как химического соединения и как элемента среды обитания человека.In these harsh conditions, there should not be a decrease in the level of requirements for water quality, although the problem of regulating drinking water is very complex due to the nature of water as a chemical compound and as an element of the human environment.

Во все времена требования, предъявляемые к питьевой воде, сводились к тому, чтобы она не вредила здоровью потребителя, при оценке качества воды используются государственные стандарты ГОСТ 2701-84 "Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения" и ГОСТ Р 51232-98 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль качества", причем вода высоких питьевых качеств - это солевой раствор, оптимизированный по солям жесткости, микроэлементам, не содержащий токсичных веществ и имеющий определенную структуру.At all times, the requirements for drinking water were reduced to ensure that it did not harm the health of consumers, when assessing water quality, state standards GOST 2701-84 "Sources of centralized drinking water supply" and GOST R 51232-98 "Drinking water are used. Hygienic requirements and quality control ", and water of high potency is a salt solution optimized for hardness salts, trace elements, not containing toxic substances and having a certain structure.

Необходимость обработки воды возникает в том случае, когда качество воды природных источников не удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям (экологические катастрофы), такое несоответствие может быть временным или постоянным, характер и степень несоответствия качества воды источника требованиям потребителя определяют выбор методов обработки воды, если при этом могут быть использованы различные методы очистки, то выбор наиболее эффективного производится на основе технико-экономических расчетов.The need for water treatment arises when the water quality of natural sources does not meet the requirements for it (environmental disasters), such a mismatch may be temporary or permanent, the nature and degree of mismatch of the source water quality with consumer requirements determines the choice of water treatment methods, if can be used various cleaning methods, the choice of the most effective is based on technical and economic calculations.

Известны химические, физические и физико-химические процессы, применяемые для обработки воды, которые можно разделить на два больших класса, первый класс связан с корректированием физических и химических свойств воды, а второй класс объединяет процессы, обеспечивающие обеззараживание воды, т.е. освобождение ее от болезнетворных бактерий и микроорганизмов.There are known chemical, physical and physicochemical processes used for water treatment, which can be divided into two large classes, the first class is associated with the adjustment of the physical and chemical properties of water, and the second class combines processes that ensure water disinfection, i.e. its liberation from pathogenic bacteria and microorganisms.

В конечном итоге выбор обусловлен качеством фильтрата (пермеата), свойствами воды и ее загрязнениями, а также экономическими соображениями.Ultimately, the choice is due to the quality of the filtrate (permeate), the properties of water and its pollution, as well as economic considerations.

Известен способ обработки воды и водных растворов, который включает корректировку рН многократным поочередным снижением давления высоконапорной жидкости при ее рециркуляции до величины, при которой происходит ее кавитация, с последующим повышением давления до величины, при которой кавитация прекращается, затем рециркулируемую жидкость предварительно нагревают, после чего часть высоконапорной жидкости отбирают на фильтрацию, из оставшегося рециркуляционного потока отбирают скавитированную жидкость с повышением давления, охлаждают, выдерживают до схлопывания кавитационных пузырьков и осаждения образовавшихся твердых примесей, после чего возвращают стабилизированную жидкость в рециркуляционный поток низкого давления. При этом повышение давления кавитирующей жидкости производят до атмосферного или выше атмосферного, а энергию снимаемого тепла при охлаждении потока используют как теплоноситель на бытовые или технологические нужды. Кавитацию осуществляют гидродинамическим или ультразвуковым способом, а схлопывание пузырьков кавитированной жидкости производят при ее охлаждении подпитываемым и (или) холодным потоком теплоносителя. Потоком жидкости, отбираемым на фильтрацию, осуществляют промывку отфильтрованных примесей (Патент РФ №2240984).A known method of treating water and aqueous solutions, which includes adjusting the pH by repeatedly decreasing the pressure of a high-pressure liquid when it is recirculated to a value at which cavitation occurs, followed by increasing the pressure to a value at which cavitation stops, then the recirculated liquid is preheated, and then part of the high-pressure liquid is taken for filtration, the cavitated liquid with increasing pressure is taken from the remaining recirculation stream, cooled , maintained until the collapse of cavitation bubbles and precipitation of the formed solid impurities, and then return the stabilized liquid to the low-pressure recirculation stream. At the same time, the pressure of the cavitating liquid is increased to atmospheric or higher than atmospheric, and the energy of the removed heat when cooling the stream is used as a heat carrier for domestic or technological needs. Cavitation is carried out by a hydrodynamic or ultrasonic method, and the collapse of the cavitated liquid bubbles is carried out when it is cooled by a recharged and (or) cold coolant flow. The fluid stream, selected for filtration, carry out the washing of the filtered impurities (RF Patent No. 2240984).

К недостаткам этого технического решения относится недостаточная эффективность обеззараживания, требуемая для питьевой воды, и невозможность очистки ее от органических веществ. Само осуществление способа, как оно приведено в формуле изобретения, вызывает сомнение в возможности его реализации.The disadvantages of this technical solution include the lack of disinfection efficiency required for drinking water, and the inability to clean it from organic substances. The implementation of the method, as described in the claims, casts doubt on the possibility of its implementation.

Известен способ получения воды из вод природных источников, в котором воду из открытых водоемов вначале подвергают очистке на фильтре предварительной очистки, после очистки на фильтре грубой очистки проводят ультрафильтрацию, дополнительную обработку до качества питьевой осуществляют посредством обратного осмоса, а после сорбции на угольных материалах питьевую воду последовательно подвергают катионо- и анионообмену, после чего стерилизуют на патронном фильтре с размером пор 0,2 мкм, при этом контроль качества воды осуществляют в непрерывном режиме по величине удельного электрического сопротивления (Патент РФ №2258045).A known method of producing water from water from natural sources, in which water from open reservoirs is first subjected to purification on a pre-filter, after purification on a coarse filter, ultrafiltration is carried out, additional processing to the quality of drinking is carried out by reverse osmosis, and after sorption on coal materials drinking water sequentially subjected to cation and anion exchange, and then sterilized on a cartridge filter with a pore size of 0.2 μm, while the quality control of water is carried out in discontinuous mode largest specific electric resistance (Russian Patent №2258045).

Установка для реализации известного способа содержит фильтр грубой очистки, фильтр предварительной очистки, нагнетающий насос, подводящую магистраль, ультрафильтр, насос высокого давления, обратноосмотический фильтр, измерители удельного электрического сопротивления, угольный фильтр, сорбционный фильтр, фильтр катионитный, фильтр анионитный, фильтр-патрон для стерилизации.The installation for implementing the known method comprises a coarse filter, a pre-filter, a discharge pump, a supply line, an ultrafilter, a high pressure pump, a reverse osmosis filter, electrical resistivity meters, a carbon filter, a sorption filter, a cation filter, an anion filter, a filter cartridge for sterilization.

Основными недостатками этого способа и устройства его реализующего являются: отсутствие предварительного окисления с целью перевода растворимого железа в гидроксид и предотвращения попадания его на микрофильтры. Проскоки ионов железа на микрофильтры, частая их регенерация или замена нарушают непрерывность функционирования мембранной установки, увеличивают затраты на регламентное обслуживание и себестоимость производства питьевой воды. На угольных, сорбционных фильтрах и фильтр-патроне происходит накопление вредных примесей и необходима их периодическая промывка с применением химических реагентов.The main disadvantages of this method and the device that implements it are: the lack of pre-oxidation in order to convert soluble iron to hydroxide and prevent it from entering microfilters. Breakthroughs of iron ions on microfilters, their frequent regeneration or replacement disrupt the continuity of the membrane installation, increase the cost of routine maintenance and the cost of production of drinking water. On coal, sorption filters and filter cartridge, the accumulation of harmful impurities occurs and their periodic washing with the use of chemical reagents is necessary.

Известен способ обеззараживания воды (патент РФ №2290370), который заключается в совместном воздействии на воду пучков ускоренных электронов, которые направлены перпендикулярно потоку акустических колебаний в режиме кавитации, создаваемых гидроакустическим излучателем, и подаваемой в воду озоновоздушной смесью. При этом в качестве озоновоздушной смеси используют смесь, образующуюся в результате реакции ионизации электронов и пропущенную через резонаторную камеру гидроакустического излучателя для ее диспергирования и равномерного распределения по всему объему обрабатываемой воды, а гидроакустический излучатель установлен таким образом, чтобы акустический поток был ориентирован в направлении движения воды. Интенсивность колебаний в режиме кавитации составляет 3-5 Вт/см2, а мощность дозы на поверхности воды при работе ускорителя электронов - 0,2-0,3 кГр/сек. Обеззараживание воды при этом происходит за счет совместного воздействия на нее пучков ускоренных электронов, создаваемых ускорителем электронов перпендикулярно потоку акустических колебаний от гидроакустического излучателя в режиме кавитации, и подаваемой в воду озоно-воздушной смесью.A known method of disinfecting water (RF patent No. 2290370), which consists in the combined action of accelerated electron beams on water, which are directed perpendicular to the flow of acoustic vibrations in the cavitation mode created by the sonar emitter and the ozone-air mixture supplied to the water. In this case, as the ozone-air mixture, a mixture is used, formed as a result of the electron ionization reaction and passed through the resonator chamber of the sonar emitter to disperse it and evenly distribute it throughout the treated water, and the sonar emitter is installed so that the acoustic flow is oriented in the direction of water movement . The intensity of the oscillations in the cavitation mode is 3-5 W / cm 2 and the dose rate on the water surface during the operation of the electron accelerator is 0.2-0.3 kGy / s. In this case, water disinfection occurs due to the combined action of accelerated electron beams on it, created by the electron accelerator perpendicular to the flow of acoustic vibrations from the hydroacoustic emitter in the cavitation mode, and the ozone-air mixture supplied to the water.

Недостатками известного способа являются: невозможность очистки воды с повышенным содержанием цветности от растворенных в ней органических веществ, а также то, что не учитывается, что процесс окисления может продолжаться, т.к. не вся озоновоздушная смесь успевает полностью прореагировать в процессе обработки воды.The disadvantages of this method are: the inability to purify water with a high color content from dissolved organic substances in it, as well as the fact that it is not taken into account that the oxidation process can continue, because not all ozone-air mixture manages to fully react in the process of water treatment.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ получения питьевой воды путем холодного опреснения высокоминерализированных водных растворов, описанный в патенте РФ №2284966. Известный способ включает операции озонирования исходной воды, которое производится дробным многократным порционным воздействием озонокислородной и/или озоновоздушной смесью, одновременными с гидромеханической кавитацией, и электрогидравлическим ударом до получения однородного двухфазного состояния с выравниванием гидродинамических параметров, воздействие на водовоздушный поток импульсным электрическим разрядом, который создает импульсные электромагнитные поля, и облучение в ультрафиолетовом спектре, с последующим центрифугированием в ионизирующем импульсно-частотном электромагнитном поле с повторным образованием аэрозолей и их сепарацией в электростатических полях постоянной и переменной напряженности, дальнейшим разделением и отбором очищенной воды с заданными свойствами и осаждением солей.The closest technical solution to the claimed method is a method for producing drinking water by cold desalination of highly mineralized aqueous solutions, described in RF patent No. 2284966. The known method includes operations of ozonation of the source water, which is performed by multiple fractional portioned exposure to an ozone-oxygen and / or ozone-air mixture, simultaneously with hydromechanical cavitation, and electro-hydraulic shock to obtain a homogeneous two-phase state with equalization of hydrodynamic parameters, the impact on the water-air flow by pulsed electric discharge, which creates pulsed electromagnetic fields, and irradiation in the ultraviolet spectrum, followed by centrifuges by generating in an ionizing pulse-frequency electromagnetic field with the repeated formation of aerosols and their separation in electrostatic fields of constant and variable intensity, further separation and selection of purified water with desired properties and precipitation of salts.

Недостатком известного способа является низкое качество обеззараживания при очистке сильнозагрязненной воды - общее микробное число снижается всего в 10 раз - с 500 у исходной воды до 50 у очищенной воды, при сравнительно больших энергозатратах.The disadvantage of this method is the low quality of disinfection during the treatment of highly contaminated water - the total microbial number decreases by only 10 times - from 500 in the source water to 50 in the purified water, with relatively high energy costs.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа и устройства его реализующего, обеспечивающего повышение эффективности очистки и обеззараживания даже сильнозагрязненной воды (3 класса по ГОСТ 2761-84) с повышенным значением цветности и окисляемости, а так же имеющую превышение норматива коли-индекса в 1000 раз и более, до нормативных требований, предъявляемых к питьевой воде СанПиН 2.1.4.544-96 и СанПиН 2.1.4.559-96, без использования химических реагентов (в том числе для промывки мембран) и расходных материалов (сорбционных фильтров и т.п.) при длительном непрерывном функционировании установки и снижении затрат на регламентное обслуживание установки.The technical task of the invention is to develop a method and device that implements it, which improves the efficiency of cleaning and disinfecting even heavily contaminated water (3 classes according to GOST 2761-84) with an increased value of color and oxidizability, as well as having a 1000 times excess of the coli index more, to the regulatory requirements for drinking water SanPiN 2.1.4.544-96 and SanPiN 2.1.4.559-96, without the use of chemicals (including for washing membranes) and consumables (sorption iltrov, etc.) with long-term continuous operation of the installation and a reduction in the cost of routine maintenance of the installation.

Технический результат достигается за счет того, что в известный способ получения питьевой воды, включающий операции озонирования исходной воды посредством многократного воздействия озонокислородной и/или озоновоздушной смесью, с одновременной гидромеханической кавитацией, облучение в ультрафиолетовом спектре, с дальнейшим разделением и отбором очищенной воды с заданными свойствами и осаждением осадка, накопление очищенной воды перед подачей ее потребителю, внесены изменения, а именно:The technical result is achieved due to the fact that in the known method of producing drinking water, including the operation of ozonation of the source water through repeated exposure to an ozone-oxygen and / or ozone-air mixture, with simultaneous hydromechanical cavitation, irradiation in the ultraviolet spectrum, with further separation and selection of purified water with desired properties and sedimentation of sediment, the accumulation of purified water before serving it to the consumer, changes were made, namely:

- перед озонированием производят предварительную очистку исходной воды, с последующей тонкой очисткой;- before ozonation, a preliminary purification of the source water is carried out, followed by a fine purification;

- перед ультрафиолетовым облучением осуществляют дополнительную обработку водоозоновой смеси посредством гидродинамической кавитации;- before ultraviolet irradiation, additional processing of the water-ozone mixture is carried out by means of hydrodynamic cavitation;

- после ультрафиолетового облучения полученную воду выдерживают в течение времени, достаточного для полного окисления металлов, а затем осуществляют операцию ультрафильтрации на мембранных фильтрах;- after ultraviolet irradiation, the resulting water is kept for a time sufficient for the complete oxidation of metals, and then an ultrafiltration operation is performed on membrane filters;

- подачу очищенной воды потребителю осуществляют после выдержки ее в течение времени, достаточного для завершения окисления растворенных органических веществ до углекислого газа.- the supply of purified water to the consumer is carried out after holding it for a time sufficient to complete the oxidation of the dissolved organic substances to carbon dioxide.

Кроме того, при снижении производительности фильтров на стадиях фильтрации осуществляют промывку соответствующих фильтров водой, забираемой после операции ультрафильтрации, а обрабатываемую воду подают на резервные фильтры.In addition, if the filter performance decreases at the filtration stages, the corresponding filters are washed with water taken after the ultrafiltration operation, and the treated water is fed to standby filters.

Предварительная очистка исходной воды на фильтрах грубой очистки позволяет отделить от воды крупные загрязнения, например, от водорослей при очистке балластных вод судов, а тонкая очистка позволяет очистить исходную воду от мелких механических примесей и микроорганизмов, содержавшихся в балластной воде, что позволяет более эффективно проводить обработку воды на следующих стадиях получения питьевой воды.Pre-treatment of the source water on the coarse filters allows you to separate coarse contaminants from water, for example, from algae when cleaning the ballast water of ships, and fine purification allows you to clean the source water from small mechanical impurities and microorganisms contained in the ballast water, which allows more efficient processing water in the next stages of obtaining drinking water.

Введение второй ступени кавитации - гидродинамической кавитации позволяет оптимизировать процесс смешения озоноводной смеси и увеличить скорость окисления и расщепления молекул растворенных в воде органических веществ. На первой стадии кавитации происходит непрерывное смешивание воды с озоновоздушной/озонокислородной смесью до образования водогазовой смеси, в результате чего происходит максимальное насыщение озоном воды и диспергирование оставшейся газовой фазы с образованием высокодисперсной пузырьковой структуры. Смесь, состоящая из почти несжимаемой жидкости и сжимаемого газа, имеет более высокую сжимаемость, чем даже у газовой фазы, а потому звуковая скорость в ней ниже, чем просто в газе. Скорость звука в среде на выходе из первой ступени кавитации (гомогенная пузырьковая смесь газ - жидкость) имеет аномально низкое значение. Резкое уменьшение величины скорости звука вызывает процесс кавитации (появление в жидкости зародышей паровой фазы), а на второй ступени кавитации происходит сначала резкое увеличение скорости потока, а затем скорость потока снижается и переход через скорость звука сопровождается скачком давления с «захлопыванием» кавитационных пузырьков. Под действием кавитации происходит разрыв химических связей в молекулах воды и в находящихся в воде органических веществах (гомолитическое расщепление). В результате этого в обрабатываемой воде образовываются свободные радикалы ОН и разнообразные свободные радикалы органических веществ. Образующиеся за счет кавитации свободные радикалы органических веществ обеспечивают многократное увеличение скорости окисления этих веществ озоном. Кроме того, ударные волны разрушают оболочки микроорганизмов и ускоряют их бактерицидную обработку и последующее окисление атомарным кислородом.The introduction of the second stage of cavitation - hydrodynamic cavitation allows you to optimize the process of mixing the ozone-water mixture and increase the rate of oxidation and splitting of molecules of organic substances dissolved in water. At the first stage of cavitation, water is continuously mixed with the ozone-air / ozone-oxygen mixture until a water-gas mixture is formed, as a result of which water is saturated with maximum ozone and the remaining gas phase is dispersed to form a highly dispersed bubble structure. A mixture consisting of an almost incompressible liquid and a compressible gas has a higher compressibility than even the gas phase, and therefore the sound velocity in it is lower than just in a gas. The speed of sound in the medium at the exit from the first stage of cavitation (homogeneous bubble mixture gas - liquid) has an abnormally low value. A sharp decrease in the speed of sound causes the cavitation process (the emergence of vapor phase nuclei in the liquid), and at the second stage of cavitation, a sharp increase in the flow velocity occurs, and then the flow velocity decreases and the transition through the speed of sound is accompanied by a pressure jump with the “collapse” of cavitation bubbles. Under the action of cavitation, chemical bonds in water molecules and in organic substances in the water break (homolytic cleavage). As a result of this, OH free radicals and various free radicals of organic substances are formed in the treated water. Free radicals of organic substances formed due to cavitation provide a multiple increase in the rate of oxidation of these substances by ozone. In addition, shock waves destroy the shells of microorganisms and accelerate their bactericidal treatment and subsequent oxidation by atomic oxygen.

Выдержка обработанной кавитацией воды перед ультрафиолетовым обеззараживанием вызвана тем, что образовавшиеся при кавитации свободные радикалы ОН имеют ограниченный срок жизни. Растворенный в воде озон под фотолитическим воздействием УФ-лучей трансформируется в ОН-радикалы, которые значительно ускоряют окисление активированных кавитацией органических веществ. Совместное использование кавитации, растворенного озона и ультрафиолетового излучения дает эффект взаимного усиления, при этом скорость обеззараживания и окисления возрастает на несколько порядков. Эффективность данного способа резко снижается, если до обработки ультрафиолетом, который вызывает появление ОН-радикалов, радикалы органических веществ успевают нейтрализоваться, поэтому обработка ультрафиолетом должна происходить до нейтрализации свободных радикалов. Время жизни радикала ОН в воздухе в условиях эксперимента составляет от 10 мкс до нескольких миллисекунд (смотри доклад «Распределение примесных молекул и радикалов в тропосфере», Ф.Роуланда (США), на XVI Международном симпозиуме по свободным радикалам, сентябрь 1983 г., Лузиль-Оттиньи провинция Брабант, Бельгия). Период полураспада свободных радикалов органических веществ в воде составляет от 0,01 с до 1 с, что значительно превышает период полураспада в воздухе (смотри Карякин В.А. Спектральное исследование фотохимических реакций, идущих под действием мощных световых потоков. Успехи физических наук, т.LIII, вып.3, июль 1954 г.).Exposure of treated cavitation water to ultraviolet disinfection is caused by the fact that OH free radicals formed during cavitation have a limited life. Under the photolytic influence of UV rays, ozone dissolved in water is transformed into OH radicals, which significantly accelerate the oxidation of organic substances activated by cavitation. The combined use of cavitation, dissolved ozone and ultraviolet radiation gives the effect of mutual amplification, while the rate of disinfection and oxidation increases by several orders of magnitude. The effectiveness of this method is sharply reduced if, before treatment with ultraviolet light, which causes the appearance of OH radicals, the radicals of organic substances have time to neutralize, therefore, treatment with ultraviolet light must occur before neutralization of free radicals. The lifetime of the OH radical in air under experimental conditions is from 10 μs to several milliseconds (see the report “Distribution of Impurity Molecules and Radicals in the Troposphere”, F. Rowland (USA), at the 16th International Symposium on Free Radicals, September 1983, Luzil -Ottigny, Brabant Province, Belgium). The half-life of free radicals of organic substances in water is from 0.01 s to 1 s, which significantly exceeds the half-life in air (see Karyakin V.A. Spectral study of photochemical reactions occurring under the influence of powerful light fluxes. Successes in Physical Sciences, vol. LIII, issue 3, July 1954).

Время жизни большинства свободных радикалов органических веществ в воде составляет от 0,01 до 15 с. Из экспериментально полученных данных об эффективности окисления нами был сделан вывод о том, что время жизни для максимально активных свободных радикалов органических веществ в воде, которые в основном влияют на скорость окисления, равен 3 с. Нами также экспериментально было установлено, что для достижения требуемого эффекта окисления, когда максимально активные радикалы органических веществ имеют достаточно высокую концентрацию, время прохождения расстояния между блоком кавитации и ультрафиолетовым излучателем должно составлять не более 0,6 с, что примерно соответствует среднему значению периода полураспада свободных радикалов органических веществ в воде. В связи с этим расстояние ℓ между блоком кавитации и ультрафиолетовым излучателем должно выбираться из условия, что активные радикалы органических веществ должны в достаточном количестве сохраниться в воде до начала обработки ультрафиолетовым излучением, которое вызывает появление свободных ОН-радикалов в обрабатываемой воде. Максимальную величину ℓ можно определить из условия - ℓ=r·V, где r - коэффициент, имеющий значение до 3, но предпочтительно не более 0,6; V - скорость потока воды на выходе блока кавитации, м/с.The lifetime of most free radicals of organic substances in water is from 0.01 to 15 s. From experimentally obtained data on the oxidation efficiency, we concluded that the lifetime for the most active free radicals of organic substances in water, which mainly affect the oxidation rate, is 3 s. We also experimentally found that to achieve the desired oxidation effect, when the maximum active radicals of organic substances have a sufficiently high concentration, the travel time between the cavitation unit and the ultraviolet emitter should be no more than 0.6 s, which approximately corresponds to the average half-life of free radicals of organic substances in water. In this regard, the distance ℓ between the cavitation unit and the ultraviolet emitter should be chosen so that the active radicals of organic substances should be stored in sufficient quantities in the water before treatment with ultraviolet radiation, which causes the appearance of free OH radicals in the treated water. The maximum value of ℓ can be determined from the condition - ℓ = r · V, where r is a coefficient having a value of up to 3, but preferably not more than 0.6; V is the water flow rate at the outlet of the cavitation block, m / s.

Исследование механизмов удаления тонких взвесей, высокомолекулярных органических соединений, суспендированных коллоидных частиц, макромолекул, полученных из предварительно профильтрованной воды, было проведено на выпускаемых отечественной промышленностью ультрафильтрационных мембранах из материалов на основе керамики, капиллярных волокон с полупроницаемыми стенками с селективностью по органическим примесям, мембранах на основе полиамида, тетрафторэтилена и других материалов, стойких к озону. Одновременно определялись оптимальные размеры пор, которые составляли 0,01-0,5 мкм и предпочтительно в диапазоне - 0,05-0,1 мкм.The study of the mechanisms of removal of fine suspensions, high molecular weight organic compounds, suspended colloidal particles, macromolecules obtained from pre-filtered water was carried out on ultrafiltration membranes manufactured from the domestic industry from ceramic-based materials, capillary fibers with semipermeable walls with selectivity for organic impurities, membranes based on polyamide, tetrafluoroethylene and other materials resistant to ozone. At the same time, the optimal pore sizes were determined, which were 0.01-0.5 microns and preferably in the range of 0.05-0.1 microns.

Выдержка времени очищенной воды перед подачей ее потребителю вызвана тем, что содержание озона в ней регламентировано, поэтому необходимо определенное время для завершения перехода избытка растворенного озона в кислород. На практике установлено, что время выдержки не превышает 5 минут.The time delay of the purified water before it is supplied to the consumer is due to the fact that the ozone content in it is regulated, therefore, a certain time is required to complete the transition of the excess of dissolved ozone to oxygen. In practice, it was found that the exposure time does not exceed 5 minutes.

Промывка мембранных фильтров посредством подачи воды после ультрафильтрации позволяет отказаться от химических реагентов, которые применяют для этих целей, т.к. в ней присутствует избыток озона, который является сильным окислителем, обеззараживающим накопленные на фильтре осадки.Rinsing membrane filters by supplying water after ultrafiltration eliminates the chemicals that are used for these purposes, because there is an excess of ozone in it, which is a strong oxidizing agent that disinfects sediments accumulated on the filter.

Устройство, реализующее способ по прототипу, содержит возбудитель, создающий взаимно перпендикулярные постоянное и переменное электромагнитные поля, озонатор, эжектор, гидромеханический кавитатор, к которому подведено высокое импульсное напряжение величиной, равной пробивному критическому сечению кавитатора, флотатор, содержащий разрядники, соединенные с импульсными источниками тока, фильтр, центрифугу, классификатор с электростатическим полем переменной напряженности, сепаратор с электростатическим полем напряженностью не ниже 2 кВ/см и накопительную емкость для очищенной воды.A device that implements the prototype method contains a pathogen that generates mutually perpendicular constant and alternating electromagnetic fields, an ozonizer, an ejector, a hydromechanical cavitator, to which a high pulse voltage of a magnitude equal to the breakdown critical cross section of the cavitator is supplied, a flotator containing surge arresters connected to pulsed current sources , filter, centrifuge, classifier with an electrostatic field of variable intensity, a separator with an electrostatic field of at least 2 kV / cm and storage tank for purified water.

Оно имеет те же недостатки, что присущи способу, и сложную конструкцию, требующую обслуживание высококвалифицированным специалистом.It has the same disadvantages that are inherent in the method, and a complex design requiring maintenance by a highly qualified specialist.

Известна автоматическая фильтровальная установка для очистки воды и гидрозатворы для этой установки, содержащая озонатор, эжектор, кавитатор для получения газоводной смеси с концентрацией озона 1-2% и более, камеру окисления, фильтр с зернистой загрузкой, сорбционный фильтр и систему промывки фильтра (патент РФ №35730).Known automatic filter installation for water purification and hydraulic locks for this installation, containing an ozonizer, ejector, cavitator to obtain a gas-water mixture with an ozone concentration of 1-2% or more, an oxidation chamber, a filter with a granular charge, a sorption filter and a filter washing system (RF patent No. 35730).

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность обработки воды из сильнозагрязненных источников и использование сорбционных фильтров, являющихся расходным материалом, что увеличивает стоимость эксплуатации установки.A disadvantage of the known device is the insufficient efficiency of water treatment from heavily contaminated sources and the use of sorption filters, which are consumables, which increases the cost of operation of the installation.

Известна установка (Патент РФ №2156165), которая содержит нагнетающий насос, подводящую магистраль, фильтры предварительной очистки воды, последовательно соединенные стерилизующее устройство и сорбционные фильтры, и магистраль сброса. Фильтры предварительной очистки воды и стерилизующее устройство реализованы, соответственно, в виде двух ультрафильтрационных аппаратов с мембранными керамическими элементами и озонатора с эжектором и смесительной камерой. Подводящая магистраль соединена через первый и второй вентили, соответственно, с входами первого и второго ультрафильтрационных аппаратов с мембранными керамическими элементами, выходы пермеата двух ультрафильтрационных аппаратов с мембранными керамическими элементами объединены и соединены через третий вентиль с входом озонатора с эжектором и смесительной камерой, а выходы ретанта двух ультрафильтрационных аппаратов с мембранными керамическими элементами подключены соответственно через первый и второй вентили установки исходного давления к магистрали сброса, причем подводящая магистраль и магистраль сброса соединены через предохранительный клапан. Сорбционные фильтры выполнены в виде набора двух секций из минералов цеолита и шунгита.A known installation (RF Patent No. 2156165), which contains a discharge pump, a supply line, water pre-filters, sequentially connected sterilizing device and sorption filters, and a discharge line. Water pre-filters and a sterilizing device are implemented, respectively, in the form of two ultrafiltration apparatus with ceramic membrane elements and an ozonizer with an ejector and a mixing chamber. The supply line is connected through the first and second valves, respectively, to the inputs of the first and second ultrafiltration apparatus with membrane ceramic elements, the permeate outputs of two ultrafiltration apparatus with membrane ceramic elements are combined and connected through the third valve to the ozonator inlet with an ejector and a mixing chamber, and the retentate outputs two ultrafiltration apparatus with ceramic membrane elements are connected respectively through the first and second valves of the installation of the original a second pressure relief line, the feed line and discharge line are connected via a relief valve. Sorption filters are made in the form of a set of two sections from minerals zeolite and schungite.

Недостатком этой установки является невозможность обеспечения высокого качества питьевой воды, т.к. сорбционные фильтры и мембраны ультрафильтрационных аппаратов требуют периодической промывки с применением химических реагентов или замены, при их несвоевременной замене или промывке с применением химических реагентов они являются источником вторичного заражения воды.The disadvantage of this installation is the inability to ensure high quality drinking water, because sorption filters and membranes of ultrafiltration apparatuses require periodic washing with the use of chemical reagents or replacement; if they are not timely replaced or washing with the use of chemical reagents, they are a source of secondary water contamination.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является конструкция станции водоподготовки, описанная в патенте РФ №2234471. Станция водоподготовки содержит водоприемник, повысительный насос, озонатор, струйный аппарат с окном из кварцевого стекла, ультрафиолетовый излучатель, отражательный рефлектор, винтообразную лопасть, вертикально-трубчатую систему, предварительный фильтр, фильтр с активированным углем, выход которого соединен через электрифицированную задвижку с потребителем питьевой воды и через кран с поплавковым приводом с резервуаром-накопителем промывной воды, а также систему управления, содержащую концентратомер растворенного озона в воде, задающее устройство, сравнивающее устройство, следящий привод, запорную арматуру, установленную на трубопроводах, кран с поплавковым приводом, электрифицированные задвижки, датчики положения электрифицированных задвижек, датчики давления с соответствующими связями.Closest to the claimed technical solution is the design of the water treatment station described in RF patent No. 2234471. The water treatment station contains a water intake, a booster pump, an ozonizer, an inkjet apparatus with a quartz glass window, an ultraviolet emitter, a reflective reflector, a helical blade, a vertical tubular system, a preliminary filter, an activated carbon filter, the output of which is connected through an electrified valve to a drinking water consumer and through a crane with a float actuator with a storage tank for washing water, as well as a control system containing a concentration meter of dissolved ozone in water, s giving the device a comparator device, servo drive, the shut-off valve mounted on the pipeline, a float valve actuator Electrified valves, position sensors electrified valves, pressure sensors with corresponding connections.

Недостатком технического решения, выбранного в качестве прототипа устройства для реализации заявляемого способа, является недостаточное качество очистки сильнозагрязненной воды (3 класса по ГОСТ 2761-84) и невозможность обеззараживания и очистки воды без использования фильтра из активированного угля, что повышает стоимость эксплуатации оборудования. Кроме того, при накоплении воды в резервуаре-накопителе происходит распад озона до кислорода и вода теряет бактерицидное свойство. Поэтому промывная вода после очистки фильтров содержит повышенную концентрацию живых патогенных микроорганизмов, которые содержались в исходной воде и были накоплены на фильтрах.The disadvantage of the technical solution chosen as a prototype of the device for implementing the proposed method is the insufficient quality of purification of highly contaminated water (3 classes according to GOST 2761-84) and the inability to disinfect and purify water without using an activated carbon filter, which increases the cost of operating the equipment. In addition, when water accumulates in the storage tank, ozone decomposes to oxygen and water loses its bactericidal property. Therefore, the washing water after filter cleaning contains an increased concentration of live pathogenic microorganisms that were contained in the source water and were accumulated on the filters.

Для обеспечения реализации заявляемого способа получения питьевой воды в известное устройство, содержащее магистраль подачи исходной воды через предварительный фильтр в водоприемник, повысительный насос, озонатор, кавитатор для смешения озона с водой, ультрафиолетовый излучатель, фильтры тонкой очистки, блок промывки фильтров тонкой очистки, средства подачи очищенной воды потребителю, а также соответствующие трубопроводы с установленной на них необходимой запорной и регулирующей аппаратурой и систему управления, включающую датчики контролируемых параметров, задающие и исполнительные устройства и средства контроля и измерения, внесены изменения, а именно:To ensure the implementation of the proposed method for producing drinking water in a known device containing a feed line for supplying water through a pre-filter to a water intake, a boosting pump, an ozonizer, a cavitator for mixing ozone with water, an ultraviolet emitter, fine filters, a fine filter washing unit, supply means purified water to the consumer, as well as the corresponding pipelines with the necessary shut-off and control equipment installed on them and a control system including sensors monitored parameters, setting and actuators and means of control and measurement, changes are made, namely:

- введен дополнительный блок гидродинамической кавитации;- an additional block of hydrodynamic cavitation was introduced;

- введены емкости для накопления и выдержки воды перед подачей ее потребителю;- introduced containers for accumulating and holding water before supplying it to the consumer;

- фильтры тонкой очистки, установленные до озонатора и после ультрафиолетового излучателя,- fine filters installed before the ozonizer and after the ultraviolet emitter,

- система промывки фильтров водой соединена с выходами фильтров тонкой очистки, установленными после ультрафиолетового излучателя;- the filter washing system with water is connected to the exits of fine filters installed after the ultraviolet emitter;

- расстояние (ℓ) между блоком гидродинамической кавитации и ультрафиолетовым излучателем определяется из зависимости ℓ=r×V, м, где r - коэффициент, предпочтительно, равный 0,6 с, а V - скорость потока обрабатываемой воды, м/с.- the distance (ℓ) between the hydrodynamic cavitation unit and the ultraviolet emitter is determined from the dependence ℓ = r × V, m, where r is the coefficient, preferably equal to 0.6 s, and V is the flow rate of the treated water, m / s.

- оба кавитатора размещены в одном корпусе, образуя двухступенчатый блок кавитации- both cavitators are placed in one housing, forming a two-stage cavitation block

Кроме того, в качестве фильтров тонкой очистки используются мембранные фильтры с размером пор от 0,01 мкм до 0,5 мкм, предпочтительнее от 0,05 мкм до 0,1 мкм, изготовленные из материала, стойкого к озону, например керамики или металла, или аморфного стеклообразного сополимера перфтордиоскола, или тетрафторэтилена.In addition, membrane filters with pore sizes from 0.01 μm to 0.5 μm, preferably from 0.05 μm to 0.1 μm, made of a material resistant to ozone, such as ceramic or metal, are used as fine filters. or an amorphous glassy copolymer of perfluorodioscol, or tetrafluoroethylene.

Все эти изменения введены в известное устройство для реализации заявляемого способа и обоснования этих признаков было приведено выше.All these changes are introduced into the known device for implementing the proposed method and the justification of these signs was given above.

На фиг.1 приведен один из возможных вариантов устройства, реализующего заявляемый способ.Figure 1 shows one of the possible options for a device that implements the inventive method.

Установка содержит фильтры 1 и 2 соответственно грубой и тонкой очистки, приемную емкость 3 с датчиком уровня 4, электронасос 5, мембранные фильтры 6 (на фиг.1 показано 4 фильтра, но их количество может быть иным), кавитатор, содержащий первый блок 7 и второй 8 кавитации, озонизатор 9, блок 10 ультрафиолетовой обработки, насос 11 и промежуточную емкость 12, мембранные фильтры 13, деструктор озона 14, воздушный фильтр 15, накопительные емкости 16 (на фиг.1 показано три емкости, но их может быть и иное число), трехходовые электроклапаны 17, электронасос 18 и гидроаккумулятор 19. Система промывки мембранных фильтров содержит группу вентилей на фиг.1 не обозначенных. Кроме того, на фиг.1 не показана система управления установкой, включающая датчики и задатчики регулируемых параметров и программный контроллер.The installation contains filters 1 and 2, respectively, of coarse and fine cleaning, a receiving tank 3 with a level sensor 4, an electric pump 5, membrane filters 6 (Fig. 1 shows 4 filters, but their number may be different), a cavitator containing the first block 7 and second cavitation 8, ozonizer 9, ultraviolet treatment unit 10, pump 11 and intermediate container 12, membrane filters 13, ozone destructor 14, air filter 15, storage tanks 16 (three containers are shown in FIG. 1, but there may be another number ), three-way solenoid valves 17, electric pump 18 and hydro 19. kkumulyator membrane filter washing system comprises a valve group 1 is not designated. In addition, figure 1 does not show the installation control system, including sensors and controllers adjustable parameters and a software controller.

Устройство работает следующим образом. Исходная вода по магистрали через вентиль и открытый входной электроклапан поступает через фильтр грубой очистки (1) в фильтр предварительной очистки (2) и далее предварительно очищенная вода поступает во входную емкость (3), оснащенную датчиками уровня (4), позволяющими автоматически поддерживать требуемый уровень воды в емкости. Из входной емкости (3) вода электронасосом (5) подается на мембранные фильтры (6) тонкой очистки, имеющие поры размером 0,05 мкм, а затем отфильтрованная вода поступает в аппарат смешения и кавитационной обработки, содержащий кавитационный смеситель озона с водой (7) и блок гидродинамической кавитации (8). Одновременно, в аппарат смешения и кавитационной обработки (7 и 8) из блока озонатора (9), содержащий генератор озона и входной патрубок воздуха, озоновоздушная смесь подается на первый блок кавитации (7). В блоке (7) происходит непрерывное смешивание воды с озоновоздушной смесью до образования водоозоновоздушной смеси, которая проходит через первую ступень блока кавитации, в результате чего происходит максимальное насыщение озоном воды и диспергирование оставшейся газовой фазы с образованием высокодисперсной пузырьковой структуры.The device operates as follows. Source water through the line through the valve and the open inlet solenoid valve enters through the coarse filter (1) into the pre-filter (2) and then the pre-treated water enters the inlet tank (3), equipped with level sensors (4), which automatically maintain the required level water in the tank. From the inlet tank (3), water is pumped by an electric pump (5) to fine filters (6) with a pore size of 0.05 μm, and then the filtered water enters the mixing and cavitation treatment apparatus containing a cavitation ozone-water mixer (7) and a block of hydrodynamic cavitation (8). At the same time, into the mixing and cavitation treatment apparatus (7 and 8) from the ozonizer block (9), containing the ozone generator and the air inlet, the ozone-air mixture is fed to the first cavitation block (7). In block (7), water is continuously mixed with the ozone-air mixture until a water-air-air mixture is formed, which passes through the first stage of the cavitation block, which results in maximum ozone saturation of water and dispersion of the remaining gas phase with the formation of a highly dispersed bubble structure.

Смесь, состоящая из почти несжимаемой жидкости и сжимаемого газа, имеет более высокую сжимаемость, чем даже у газовой фазы, а потому звуковая скорость в ней ниже, чем просто в газе. Поэтому скорость звука в среде на выходе из первой ступени кавитации (гомогенная пузырьковая смесь газ - жидкость) имеет аномально низкое значение. Резкое уменьшение величины скорости звука вызывает процесс кавитации (появление в жидкости зародышей паровой фазы). Во второй ступени блока кавитации (8) происходит сначала резкое увеличение скорости потока, а затем скорость потока снижается, и переход через скорость звука сопровождается скачком давления с «захлопыванием» кавитационных пузырьков. Под действием кавитации происходит разрыв химических связей в молекулах воды и в находящихся в воде органических веществах (гомолитическое расщепление). В результате этого в обрабатываемой воде образовываются свободные радикалы ОН и разнообразные свободные радикалы органических веществ.A mixture consisting of an almost incompressible liquid and a compressible gas has a higher compressibility than even the gas phase, and therefore the sound velocity in it is lower than just in a gas. Therefore, the speed of sound in the medium at the exit from the first stage of cavitation (a homogeneous bubble mixture of gas - liquid) has an abnormally low value. A sharp decrease in the speed of sound causes the cavitation process (the appearance of vapor phase nuclei in a liquid). In the second stage of the cavitation block (8), a sharp increase in the flow velocity occurs first, and then the flow velocity decreases, and the transition through the speed of sound is accompanied by a pressure jump with the “collapse” of cavitation bubbles. Under the action of cavitation, chemical bonds in water molecules and in organic substances in the water break (homolytic cleavage). As a result of this, OH free radicals and various free radicals of organic substances are formed in the treated water.

Образующиеся за счет кавитации свободные радикалы органических веществ обеспечивают многократное увеличение скорости их окисления озоном, кроме того, ударные волны разрушают оболочки микроорганизмов и ускоряют их бактерицидную обработку и последующее окисление атомарным кислородом. Затем обрабатываемая вода подается в установку ультрафиолетовой обработки (12). Растворенный в воде озон под фотолитическим воздействием УФ-лучей трансформируется в ОН-радикалы, которые значительно ускоряют окисление активированных кавитацией органических веществ. Совместное использование кавитации, растворенного озона и ультрафиолетового излучения дает эффект взаимного усиления, при этом скорость обеззараживания и окисления возрастает на несколько порядков. Эффективность данного способа резко снижается, если до обработки ультрафиолетом, который вызывает появление ОН-радикалов, радикалы органических веществ успевают нейтрализоваться. Расстояние между блоком кавитации (8) и ультрафиолетовым излучателем (12) определяется из условия ℓ=r·V=0,6 ·2=1,2 м, где V - скорость потока воды на выходе второго блока 8 кавитации (в м/с), поэтому активные радикалы органических веществ сохраняются в воде до начала обработки ультрафиолетовым излучением в достаточном количестве, чтобы вызывать появление свободных ОН-радикалов в обрабатываемой воде. Затем вода насосом (11) подается в промежуточную емкость (10) для выдержки воды, где вода задерживается в течение времени, достаточного для полного окисления металлов и образования осадка.The free radicals of organic substances formed due to cavitation provide a multiple increase in the rate of their oxidation by ozone, in addition, shock waves destroy the shells of microorganisms and accelerate their bactericidal treatment and subsequent oxidation by atomic oxygen. Then, the treated water is supplied to the ultraviolet treatment unit (12). Under the photolytic influence of UV rays, ozone dissolved in water is transformed into OH radicals, which significantly accelerate the oxidation of organic substances activated by cavitation. The combined use of cavitation, dissolved ozone and ultraviolet radiation gives the effect of mutual amplification, while the rate of disinfection and oxidation increases by several orders of magnitude. The effectiveness of this method is sharply reduced if, before treatment with ultraviolet, which causes the appearance of OH radicals, the radicals of organic substances have time to neutralize. The distance between the cavitation block (8) and the ultraviolet emitter (12) is determined from the condition ℓ = r · V = 0.6 · 2 = 1.2 m, where V is the water flow rate at the output of the second cavitation block 8 (in m / s ), therefore, the active radicals of organic substances are stored in water until the treatment with ultraviolet radiation in sufficient quantities to cause the appearance of free OH radicals in the treated water. Then the water is pumped (11) into the intermediate tank (10) to hold the water, where the water is delayed for a time sufficient for the complete oxidation of metals and the formation of sediment.

После окисления всех тяжелых металлов с образованием нерастворимых окислов производится очистка воды от коагулировавших продуктов окисления (в том числе железа, марганца, алюминия и т.д.) и погибших микроорганизмов на выходных мембранных фильтрах(13) ультраочистки, причем размер пор мембран составляет 0,1 мкм. Далее вода через открытый входной вентиль входного коллектора заполняет накопительную емкость №1 (16), оснащенную (как и другие накопительные емкости) датчиками уровня воды, а через электроклапан 17, соответствующей номеру емкости, в нее через воздушный фильтр 15 поступает воздух. При этом выделяющийся из находящейся в емкости 16 водоозоновоздушной смеси остаточный озон, проходя через другой открытый на выход трехходовой воздушный электроклапан (17), поступает в фильтр деструктор озона (14), где и разрушается. После заполнения накопительной емкости №1 (16), закрывается соответствующий входной вентиль, а открывается входной вентиль накопительной емкости №2 (16). Далее процесс повторяется также, как и при заполнении накопительной емкости №1 до тех пор, пока все накопительные емкости не будут заполнены.After the oxidation of all heavy metals with the formation of insoluble oxides, water is purified from coagulated oxidation products (including iron, manganese, aluminum, etc.) and dead microorganisms at the ultrafine ultrafine outlet filter filters (13), and the pore size of the membranes is 0, 1 micron. Further, water through the open inlet valve of the inlet manifold fills the storage tank No. 1 (16), equipped (like other storage tanks) with water level sensors, and through the electrovalve 17 corresponding to the tank number, air enters through the air filter 15. In this case, the residual ozone released from the water-ozone-air mixture located in the tank 16 passes through another three-way air solenoid valve (17) open to the output and enters the ozone destructor (14), where it is destroyed. After filling the storage tank No. 1 (16), the corresponding inlet valve closes, and the inlet valve of the storage tank No. 2 (16) opens. Further, the process is repeated as well as when filling storage tank No. 1 until all storage tanks are full.

После выдержки очищенной воды в накопительной емкости №1, достаточной для окончательного окисления органических веществ до углекислого газа и выхода избыточного озона (порядка 5-10 минут), выходной вентиль этой емкости открывается и очищенная вода из нее электронасосом (18) через гидроаккумулятор (19), представляющий промежуточную емкость, подается потребителю. При сливе воды из накопительной емкости №1 (16) воздух в нее поступает через воздушный фильтр (15). Далее в таком же порядке происходят последовательная выдержка и слив воды для всех накопительных емкостей (16), обеспечивая тем самым беспрерывную подачу очищенной воды потребителю. Система промывки фильтров содержит трубопроводы с вентилями-электроклапанами, соединенными с выходами мембранных фильтров (6 и 13) и переключаемыми по командам от системы управления, тем самым осуществляя подачу очищенной воды, забираемой после работающих в режиме фильтрации фильтров на промывку фильтров, находящихся в режиме промывки. При осуществлении промывки фильтра поток обрабатываемой воды автоматически переключается на подачу через резервный фильтр. Это позволяет осуществлять непрерывный процесс подачи очищенной воды потребителю. Промывка фильтров очищенной водой, забираемой сразу после окисления и фильтрации на фильтрах ультраочистки, позволяет за счет растворенного озона произвести одновременное с промывкой обеззараживание фильтра и накопленного осадка. Тем самым отпадает необходимость в реагентной очистке фильтров тонкой очистки и обеспечивается биологическая безопасность сбрасываемой промывочной воды и накопленного осадка, который сбрасывается в дренаж. При своей работе установка не требует расходных материалов (сорбционных фильтров) и химикатов (в том числе и для промывки мембран).After holding purified water in storage tank No. 1, sufficient for the final oxidation of organic substances to carbon dioxide and the release of excess ozone (about 5-10 minutes), the outlet valve of this tank opens and the purified water from it is pumped (18) through a hydraulic accumulator (19) representing the intermediate tank is supplied to the consumer. When draining water from storage tank No. 1 (16), air enters it through an air filter (15). Then, in the same order, sequential soaking and draining of water occurs for all storage tanks (16), thereby ensuring a continuous supply of purified water to the consumer. The filter washing system contains pipelines with solenoid valves connected to the outputs of the membrane filters (6 and 13) and switched by commands from the control system, thereby supplying purified water taken after the filters working in the filtering mode to the filter washing, which are in the washing mode . When washing the filter, the flow of treated water automatically switches to the flow through the backup filter. This allows for a continuous process of supplying purified water to the consumer. Rinsing the filters with purified water taken immediately after oxidation and filtration on the ultrapurification filters makes it possible to disinfect the filter and accumulated sludge simultaneously with the washing ozone. This eliminates the need for reagent cleaning of fine filters and ensures the biological safety of discharged wash water and accumulated sludge, which is discharged into the drainage. During its operation, the installation does not require consumables (sorption filters) and chemicals (including for washing membranes).

Предлагаемый способ и устройство, его реализующее, позволило получить из источников 3 класса загрязненности по ГОСТ 2761-84 (с превышением норматива коли-индекса в 1000 раз и более) питьевую воду, соответствующую всем нормативным требованиям СанПиН 2.1.4.544-96 и СанПиН 2.1.4.559-96 (показатели качества исходной воды и воды после очистки и обеззараживания по предлагаемому техническому решению представлены в таблице).The proposed method and device, which implements it, made it possible to obtain drinking water from sources of pollution class 3 according to GOST 2761-84 (exceeding the standard index by 1000 times or more) that meets all regulatory requirements of SanPiN 2.1.4.544-96 and SanPiN 2.1. 4.559-96 (quality indicators of source water and water after cleaning and disinfection according to the proposed technical solution are presented in the table).

Таблица.Table. Наименование показателяName of indicator Показатели качества водыWater quality indicators Исходная вода (3 класса по ГОСТ)Source water (3 classes according to GOST) После очисткиAfter cleaning Мутность, мг/дм3, не болееTurbidity, mg / dm 3 , no more 1000010,000 1,01,0 Цветность, градусы, не болееColor, degrees, no more 200200 1010 Запах при 20 и 60°С, баллы, не болееOdor at 20 and 60 ° С, points, no more 4four 00 Железо (Fe), мг/дм3, не болееIron (Fe), mg / dm 3 , no more 55 0,10.1 Марганец (Mn), мг/дм3, не болееManganese (Mn), mg / dm 3 , no more 2,02.0 0,050.05 Окисляемость перманганатная, мгО/дм3, не болееPermanganate oxidation, mgO / dm 3 , no more 20twenty 55 Число бактерий группы кишечной палочки (коли-индекс) в 1 дм3 воды, не болееThe number of bacteria of the Escherichia coli group (coli index) in 1 dm 3 of water, no more 5000050,000 отсутствуютare absent

Совокупность обработки водоозоновой смеси в блоке гидродинамической кавитации с числом ступеней не менее 2, в сочетании с обработкой полученной смеси, содержащей достаточное количество свободных радикалов органических веществ, ультрафиолетовым излучением позволяют получить новое качество - высокую скорость обеззараживания и очистки сильнозагрязненных поверхностных вод с повышенным значением цветности и окисляемости, не достигаемую другими методами очистки, что делает предлагаемый способ универсальным и расширяет область его применения.The combination of treatment of the water-ozone mixture in the unit of hydrodynamic cavitation with a number of steps of at least 2, in combination with the treatment of the resulting mixture containing a sufficient amount of free radicals of organic substances, with ultraviolet radiation allows us to obtain a new quality - a high rate of disinfection and purification of highly contaminated surface water with an increased color value oxidation, not achieved by other methods of purification, which makes the proposed method universal and expands the scope of its application neniya.

Установка, реализующая предлагаемый способ, изготавливается из стандартного оборудования и не вызовет трудности при ее изготовлении и обслуживании, а т.к. для ее работы не требуется химических реагентов, весь процесс является экологически чистым.The installation that implements the proposed method is made of standard equipment and will not cause difficulties in its manufacture and maintenance. its work does not require chemical reagents, the whole process is environmentally friendly.

В настоящее время проведены испытания основного оборудования, и процесс проектирования находится в заключительной стадии. Использование изобретения намечено на 2011 г.Currently, tests of the main equipment have been carried out, and the design process is in the final stage. The use of the invention is scheduled for 2011.

Claims (9)

1. Способ получения питьевой воды, включающий операции озонирования исходной воды посредством многократного воздействия озонокислородной и/или озоновоздушной смесью с одновременной гидромеханической кавитацией, облучение в ультрафиолетовом спектре с последующим раздельным отбором очищенной воды и осадка, накопление очищенной воды для подачи ее потребителю, отличающийся тем, что перед озонированием производят предварительную очистку исходной воды с последующей тонкой очисткой в мембранных фильтрах, перед ультрафиолетовым облучением осуществляют дополнительную обработку водоозоновой смеси посредством гидродинамической кавитации, после ультрафиолетового облучения воду выдерживают в течение времени, достаточного для полного окисления металлов и образования осадка, а затем осуществляют операцию ультрафильтрации на мембранных фильтрах.1. The method of producing drinking water, including the operation of ozonation of the source water through repeated exposure to an ozone-oxygen and / or ozone-air mixture with simultaneous hydromechanical cavitation, irradiation in the ultraviolet spectrum, followed by separate selection of purified water and sediment, the accumulation of purified water for supplying it to the consumer, characterized in that before ozonation, a preliminary purification of the source water is carried out, followed by a fine purification in membrane filters, before ultraviolet irradiation They carry out additional processing of the water – ozone mixture by means of hydrodynamic cavitation; after ultraviolet irradiation, the water is held for a time sufficient to completely oxidize the metals and form a precipitate, and then the ultrafiltration operation is performed on membrane filters. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после операции ультрафильтрации очищенную воду перед подачей ее потребителю выдерживают в течение времени, достаточного для полного окисления органических веществ и снижения озона в воде до санитарных норм.2. The method according to claim 1, characterized in that after the ultrafiltration operation, the purified water is maintained before it is supplied to the consumer for a time sufficient to completely oxidize the organic substances and reduce the ozone in the water to sanitary standards. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при снижении производительности фильтров на стадиях фильтрации осуществляют промывку соответствующих фильтров забираемой после операции ультрафильтрации очищенной водой, а обрабатываемую воду подают на резервные фильтры.3. The method according to claim 1, characterized in that when the performance of the filters is reduced at the filtration stages, the corresponding filters are washed out with purified water taken after the ultrafiltration operation, and the treated water is fed to reserve filters. 4. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее магистраль подачи исходной воды через предварительный фильтр в водоприемник, повысительный насос, озонатор, кавитатор для смешения озона с водой, ультрафиолетовый излучатель, мембранные фильтры тонкой очистки, блок промывки фильтров тонкой очистки, средства для подачи очищенной воды потребителю, а также трубопроводы с установленной на них запорной и регулирующей аппаратурой и систему управления, включающую датчики контролируемых параметров, задающие и исполнительные устройства и средства контроля и измерения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок гидродинамической кавитации, промежуточная емкость и емкости для накопления и выдержки воды, дополнительные мембранные фильтры тонкой очистки, установленные до озонатора и после ультрафиолетового излучателя, причем расстояние (ℓ) между блоком гидродинамической кавитации и ультрафиолетовым излучателем определяется из зависимости ℓ≤r·V, м, где r - коэффициент, предпочтительно, равный 0,6 с, а V - скорость потока обрабатываемой воды, м/с, на выходе кавитатора.4. The device for implementing the method according to claim 1, comprising a line for supplying raw water through a pre-filter to a water intake, a boosting pump, an ozonizer, a cavitator for mixing ozone with water, an ultraviolet emitter, fine filters, a fine filter washing unit, means for supply of purified water to the consumer, as well as pipelines with shut-off and control equipment installed on them and a control system including sensors of controlled parameters, master and actuators, and monitoring and measuring means, characterized in that an additional unit of hydrodynamic cavitation, an intermediate tank and containers for accumulating and holding water, additional fine-filter membranes installed before the ozonizer and after the ultraviolet emitter are introduced into it, the distance (ℓ) between the unit of hydrodynamic cavitation and ultraviolet emitter is determined from the dependence ℓ≤r · V, m, where r is the coefficient, preferably equal to 0.6 s, and V is the flow rate of the treated water, m / s, at the exit of cavitato a. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве фильтров тонкой очистки используются пористые мембранные фильтры с размером пор от 0,01 мкм до 0,5 мкм, предпочтительнее от 0,05 мкм до 0,1 мкм, изготовленные из материала, стойкого к озону, например керамики, или металла, или аморфного стеклообразного сополимера перфтордиоскола, или тетрафторэтилена.5. The device according to claim 4, characterized in that as fine filters are used porous membrane filters with a pore size of from 0.01 μm to 0.5 μm, more preferably from 0.05 μm to 0.1 μm, made of material resistant to ozone, for example ceramics, or metal, or an amorphous glassy copolymer of perfluorodioscol, or tetrafluoroethylene. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оба блока кавитации размещены в одном корпусе, образуя двухступенчатый кавитатор.6. The device according to claim 4, characterized in that both cavitation blocks are placed in one housing, forming a two-stage cavitator. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что система промывки мембранных фильтров тонкой очистки выполнена с возможностью отбора очищенной воды после операции ультрафильтрации.7. The device according to claim 4, characterized in that the washing system of fine filter membranes is configured to select purified water after the ultrafiltration operation. 8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что промежуточная емкость посредством насоса соединена с выходом ультрафиолетового излучателя и входами мембранных фильтров, осуществляющих операцию ультрафильтрации.8. The device according to claim 4, characterized in that the intermediate tank is connected via a pump to the output of the ultraviolet emitter and the inputs of the membrane filters performing the ultrafiltration operation. 9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что каждая из емкостей накопления очищенной воды соединена дополнительным входом с соответствующим выходом трехходового электроклапана, соединенного с воздушным фильтром и разрушителем озона, а выходы емкостей для накопления очищенной воды посредством электронасоса и аккумулирующей емкости - с магистралью подачи воды потребителю. 9. The device according to claim 4, characterized in that each of the tanks for the storage of purified water is connected by an additional input to the corresponding output of a three-way electrovalve connected to the air filter and the ozone destroyer, and the outputs of the tanks for the accumulation of purified water by means of an electric pump and an accumulating tank - with a trunk water supply to the consumer.
RU2011101284/05A 2011-01-13 2011-01-13 Method of producing drinking water and device to this end RU2466099C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101284/05A RU2466099C2 (en) 2011-01-13 2011-01-13 Method of producing drinking water and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101284/05A RU2466099C2 (en) 2011-01-13 2011-01-13 Method of producing drinking water and device to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011101284A RU2011101284A (en) 2012-07-20
RU2466099C2 true RU2466099C2 (en) 2012-11-10

Family

ID=46847112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011101284/05A RU2466099C2 (en) 2011-01-13 2011-01-13 Method of producing drinking water and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2466099C2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606991C1 (en) * 2015-06-08 2017-01-10 Владимир Николаевич Мынин Mobile water treatment plant
RU2652705C1 (en) * 2017-02-14 2018-04-28 Кирилл Владимирович Савченко Water purification and disinfection unit
RU2662498C1 (en) * 2017-07-14 2018-07-26 Виталий Иванович Кияница Method for producing drinking water from natural fresh sources
RU191217U1 (en) * 2018-10-16 2019-07-30 Евгений Анатольевич Яновский INSTALLATION OF WATER TREATMENT FOR WASHING AND DISINFECTING MACHINES
RU2696452C1 (en) * 2018-06-18 2019-08-01 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации Method of purifying water from open water sources with possibility of regulating its temperature
RU2700505C1 (en) * 2018-09-20 2019-09-17 Сергей Алексеевич Бахарев Method of reagent-free water filtration and disinfection
RU194410U1 (en) * 2019-08-06 2019-12-10 Владимир Петрович Сизиков Water treatment device for washing and disinfecting plants
RU2749271C1 (en) * 2019-05-16 2021-06-07 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "АВЕРС-СЕРВИС" Control system for units of a universal modular automatic water treatment plant and a method for controlling units of a universal modular automatic water treatment plant based on it
WO2022235249A1 (en) * 2021-05-06 2022-11-10 Mykytiuk Mariia Oleksandrivna A method for purifying a contaminated water
RU2794657C1 (en) * 2022-07-13 2023-04-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Керамикфильтр" Filtration ozone-membrane system for water purification and disinfection

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112744970A (en) * 2021-01-25 2021-05-04 清华大学 Integrated drinking water disinfection equipment
CN114275949A (en) * 2021-08-05 2022-04-05 清华大学 Integrated drinking water advanced treatment equipment

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU35730U1 (en) * 2003-10-06 2004-02-10 Томский государственный архитектурно-строительный университет Automatic filtering system for water purification and hydraulic locks for this installation
RU2234471C1 (en) * 2003-08-25 2004-08-20 Вологодский государственный технический университет Water treatment station
RU2240984C1 (en) * 2003-11-05 2004-11-27 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" Method of treatment of water and water solutions
RU2258045C1 (en) * 2003-12-17 2005-08-10 Макушенко Евгений Всеволодович Method of preparation of water for injections from natural water sources and plant for realization of this method
RU2284966C2 (en) * 2004-12-16 2006-10-10 Сергей Александрович Крупский Method of production of the drinking water by the cold desalination of the highly mineralized water solutions and the device for its realization
RU2290370C1 (en) * 2005-03-22 2006-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" ФГУП "ВНИИТФА" Water disinfection method
CN2868995Y (en) * 2005-12-29 2007-02-14 徐小宁 Small molecular group drinking water fluid acoustic energy preparing apparatus
CN201442895U (en) * 2008-10-21 2010-04-28 大连博羽环保技术开发有限公司 Advanced oxidation emergency advanced treatment water and disinfection and sterilization solution preparation equipment

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234471C1 (en) * 2003-08-25 2004-08-20 Вологодский государственный технический университет Water treatment station
RU35730U1 (en) * 2003-10-06 2004-02-10 Томский государственный архитектурно-строительный университет Automatic filtering system for water purification and hydraulic locks for this installation
RU2240984C1 (en) * 2003-11-05 2004-11-27 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" Method of treatment of water and water solutions
RU2258045C1 (en) * 2003-12-17 2005-08-10 Макушенко Евгений Всеволодович Method of preparation of water for injections from natural water sources and plant for realization of this method
RU2284966C2 (en) * 2004-12-16 2006-10-10 Сергей Александрович Крупский Method of production of the drinking water by the cold desalination of the highly mineralized water solutions and the device for its realization
RU2290370C1 (en) * 2005-03-22 2006-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" ФГУП "ВНИИТФА" Water disinfection method
CN2868995Y (en) * 2005-12-29 2007-02-14 徐小宁 Small molecular group drinking water fluid acoustic energy preparing apparatus
CN201442895U (en) * 2008-10-21 2010-04-28 大连博羽环保技术开发有限公司 Advanced oxidation emergency advanced treatment water and disinfection and sterilization solution preparation equipment

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606991C1 (en) * 2015-06-08 2017-01-10 Владимир Николаевич Мынин Mobile water treatment plant
RU2652705C1 (en) * 2017-02-14 2018-04-28 Кирилл Владимирович Савченко Water purification and disinfection unit
RU2662498C1 (en) * 2017-07-14 2018-07-26 Виталий Иванович Кияница Method for producing drinking water from natural fresh sources
RU2696452C1 (en) * 2018-06-18 2019-08-01 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" Министерства обороны Российской Федерации Method of purifying water from open water sources with possibility of regulating its temperature
RU2700505C1 (en) * 2018-09-20 2019-09-17 Сергей Алексеевич Бахарев Method of reagent-free water filtration and disinfection
RU191217U1 (en) * 2018-10-16 2019-07-30 Евгений Анатольевич Яновский INSTALLATION OF WATER TREATMENT FOR WASHING AND DISINFECTING MACHINES
RU2749271C1 (en) * 2019-05-16 2021-06-07 Общество с ограниченной ответственностью "ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "АВЕРС-СЕРВИС" Control system for units of a universal modular automatic water treatment plant and a method for controlling units of a universal modular automatic water treatment plant based on it
RU194410U1 (en) * 2019-08-06 2019-12-10 Владимир Петрович Сизиков Water treatment device for washing and disinfecting plants
WO2022235249A1 (en) * 2021-05-06 2022-11-10 Mykytiuk Mariia Oleksandrivna A method for purifying a contaminated water
RU2794657C1 (en) * 2022-07-13 2023-04-24 Общество С Ограниченной Ответственностью "Керамикфильтр" Filtration ozone-membrane system for water purification and disinfection

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011101284A (en) 2012-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2466099C2 (en) Method of producing drinking water and device to this end
US6960301B2 (en) Leachate and wastewater remediation system
JP2008531252A (en) Apparatus and method for purifying liquid using ozone and recirculation
RU2585635C1 (en) Method for disinfection and cleaning of fluids and process line therefor
WO2007010549A1 (en) A household reverse osmosis based drinking water purifier
GB2249307A (en) Process for purifying water by means of a combination of electrodialysis and reverse osmosis
KR20160074021A (en) Recycling apparatus of rinsing wastewater for electropainting
KR101858028B1 (en) Rapid complex water treatment system
JP2004025018A (en) Seawater desalination equipment by reverse osmosis
RU2668036C2 (en) Water purification and disinfection unit
KR101062388B1 (en) Water system of toilet
RU2284966C2 (en) Method of production of the drinking water by the cold desalination of the highly mineralized water solutions and the device for its realization
Erdim et al. Hybrid photocatalysis/submerged microfi ltration membrane system for drinking water treatment
JP2018089598A (en) Water treating device
Reddy et al. Water treatment process in pharma industry-A review
RU2755988C1 (en) Waste water purification method
CN204508987U (en) Two matter water purifier
KR20190086268A (en) Backwashing system with concentrated brine and backwashing method therewith
RU2355648C1 (en) Drinking water preparation plant
RU153765U1 (en) INSTALLATION FOR NON-REAGENT WATER TREATMENT
KR101391177B1 (en) Re chlorine inserting equipment which including a bag filter and flow/proportion of density naocl generator
RU2257355C1 (en) Water purification installation in a swimming pool
RU2315007C1 (en) Method of purification of the water from the harmful impurities and the installation for the method realization
RU160447U1 (en) UNDERGROUND WATER CLEANING DEVICE
KR102176274B1 (en) Method of desalinating seawater adopting photocatalyst and system for the same

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20151029

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170114

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载