Меню Рубрики

Установки для получения высокоочищенной воды

Принцип работы и этапы очистки питьевой воды на станции водоподготовки

Перед тем как попасть в городские водопроводные сети и в краны потребителей, вода проходит тщательную предварительную очистку. Для приведения ее в состояние питьевой устанавливаются станции водоподготовки, которые позволяют убрать все вредные примеси, мусор, небезопасные для здоровья химические элементы. Однако даже самые высокотехнологичные установки не являются гарантией чистоты, поэтому нередко используются дополнительные домашние фильтры.

Особенности устройства и виды

Большинство городских жителей не удовлетворено качеством воды, которая подается через водные магистрали в краны. Причем в разных регионах химический состав жидкости и наличие в ней примесей различаются. Кто-то отмечает повышенную жесткость, кто-то — белый осадок из-за мела, а иногда чувствуется хорошо уловимый запах плесени или других непонятных веществ. Решением проблемы в большинстве случаев становится монтаж накопительных или проточных фильтров.

На самом деле перед тем как попасть к непосредственным потребителям, жителям населенных пунктов, на промышленные и другие объекты, вода проходит тщательную очистку. Процедура, в ходе которой она приводится в соответствие с санитарными нормами, называется водоподготовка. Питьевая вода на станции подается их природных водоемов, хранилищ, каналов. Процесс ее обработки зависит от дальнейшего использования: питье, бытовое использование, полив или технические нужды.

В отдельных населенных пунктах или регионах функционируют муниципальные станции химводоочистки. Это крупные объекты стационарного типа либо мобильные комплексы, представленные контейнерными, модульными и блочными системами.

Конструктивное устройство каждой установки зависит от того, от чего необходимо очистить воду. По методу фильтрации различают следующие виды станций:

  • химические — предполагают обработку реагентами (хлор или озон), чтобы нейтрализовать все неорганические примеси (таким способом удаляются сульфаты, цианистые вещества, железо, нитраты, марганец);
  • механические (физические) — пропускают потоки через фильтрующие системы мембранного или сетчатого типа для удержания и отсеивания посторонних частичек (бактерии, взвеси, соли тяжелых металлов);
  • биологические — предусматривают введение в жидкость специальных микроорганизмов, которые уничтожают вредную и опасную органику (способ актуален для обеззараживания сточных вод);
  • физико-химические — применяются на промышленных объектах и крупных станциях подготовки воды;
  • ультрафиолетовые — предназначены для уничтожения патогенной микрофлоры и бактерий.

Все системы классифицируются также на бытовые и промышленные, различаются по производительности и принципу работы. На многих городских объектах устанавливаются по несколько фильтрующих систем, выполняющих разные функции одновременно.

Принцип действия

По пути из водоема в квартиру потоки воды проходят несколько этапов очистки. Однако не стоит при этом быть уверенным в том, что она становится идеально чистой и безопасной. В летнюю жару количество вредных бактерий и микроорганизмов существенно увеличивается. Именно из-за употребления воды из-под крана отмечается всплеск кишечных заболеваний и отравлений. В морозную погоду количество патогенной микрофлоры значительно сокращается, но нельзя списывать со счетов человеческий фактор и халатность сотрудников водоочистительных предприятий, изношенность оборудования и другие проблемы.

Стандартная процедура на станции водоочистки происходит в несколько этапов:

  • механическая обработка — сначала из жидкости нужно убрать твердые, нерастворимые частички, примеси в виде ила, песка, травы и водорослей, а также мусора и остатков жизнедеятельности человека;
  • аэрация — процесс растворения содержащихся газов, окисления железа (осуществляется аэрационной колонной и специальным компрессором);
  • обезжелезивание — наиболее сложный и длительный этап, где используется дренажно-распределительное устройство с блоком автоматического управления (в корпус засыпается зернистый материал, на котором и окисляется железо сначала из двухвалентного в трехвалентное, а после — выпадает в осадок);
  • смягчение — удаление из воды солей магний и кальция, которые делают ее жесткой (используется регенерирующий раствор соли и ионообменные смолы).

Завершающим этапом является пропуск через угольные фильтры. Они позволяют улучшить цвет и запах воды, делают вкус более приятным.

Обязательной процедурой на любой станции водоподготовки является обеззараживание — уничтожение бактериологических загрязнителей. В качестве реагентов применяются хлор или ультрафиолетовые стерилизующие установки. Однако в первом случае требуется дополнительная процедура по избавлению от остатков хлора, которые крайне опасны для здоровья.

Ультрафиолетовые лучи считаются более безопасными. Они способны проникать в каждую клетку микроорганизмов, разрушать их и полностью уничтожать. Таким образом, достигается максимальный обеззараживающий эффект. В большинстве городов все же предпочтение отдается промывке внутригородских сетей хлором. Об этом свидетельствует периодически появляющийся характерный запах в течение нескольких дней с периодичностью 2 раза в год.

Техническое оснащение городских сетей

Стационарные станции представляют собой огромные площадки с многочисленными узлами и механизмами. Современное оборудование функционирует полностью в автоматическом режиме, поэтому присутствие человека в рабочем процессе сведено к минимуму. Стандартная комплектация устройств включает:

  • основной резервуар для приема жидкости — сюда она поступает через коммунальные каналы для первоначального накопления и грубой первоначальной очистки;
  • насосы — агрегаты, обеспечивающие дальнейшее перемещение воды на рабочие подстанции;
  • смесители — интегрированные в систему вихревые установки, которые отвечают за равномерное распределение добавляемых коагулянтов по всей массе (скорость в пределах 1,2 м/с);
  • фильтры — специальные приспособления в виде сорбционных мембран;
  • обеззараживающий узел — современные системы, на 95% изменяющие качественный состав.
Читайте также:  Установка autocad 2016 на сервер

Существует несколько разновидностей станций. Наиболее примитивные представляют собой конструкции блочного типа с замкнутыми системами, которые функционируют по принципу насосного оборудования.

Самые современные установки — это комплексные, модульные, многоступенчатые сооружения, которые включают и обеззараживание, и фильтрацию, и другие стадии, и оснащены распределительными каналами выводы. Важной особенностью таких систем является возможность их интеграции в крупные индустриальные объекты, а также изменение набора модулей и комплектующих.

Еще одна разновидность — специализированные, узконаправленные станции, которые выполняют только уничтожение бактерий, грибков, водорослей.

При выборе оборудования необходимо ориентироваться на разные критерии. Например, в домашних условиях достаточными являются установки с пропускной способностью 2−3 м3/час. Для промышленных объектов этот показатель должен рассчитываться из суточной потребности и составлять до 1 тыс. м3/час. Оптимальным давлением считается диапазон от 6 до 10 бар для крупных гидрологических узлов, для бытовых нужд — определяется индивидуально.

Необходимость применения

После использования водопроводной воды, которая прошла очистку в городских стационарных сооружениях, нередко наблюдается налет, например, в чайнике, на раковинах или в стиральной машине. Это легкий известковый налет, который необходимо регулярно чистить, чтобы он не превратился в известковый камень. Употреблять воду такого качества опасно для здоровья, так как рано или поздно это приводит к образованию камней в почках. Страдает от такого состава жидкости и бытовая техника. Стиральные и посудомоечные машины быстро выходят из строя, когда на нагревательных элементах регулярно образуется накипь.

Это далеко не все проблемы, которые возникают в результате использования воды низкого качества в бытовых условиях. Поэтому возникают дополнительные расходы, связанные с установкой очистительных мини-станций в своем доме или в квартире.

Одна из сфер применения установок водоподготовки — предприятия по производству пива. Здесь к жидкости предъявляются очень строгие требования, она является основным сырьем. Для получения 1 литра хмельного напитка потребуется 20 литров воды. Именно от ее качества зависит вкус готового продукта, его стойкость, мягкость, а также процесс брожения.

В составе не должно присутствовать излишков солей магния и кальция, иначе это придаст соленоватость и нехарактерную кислинку. Не допускается также использование щелочной воды. На пивзаводах работают высокотехнологичные станции водоподготовки, которые позволяют добиться высокого качества продукции.

Отдельными местами, где производится предварительная обработка, являются отстойники. Они представляют собой железобетонные сооружения проточного типа, которые очень медленно пропускают воду. Это называется очисткой в ламинарном режиме, загрязнения просто выпадают в осадок, а затем потоки направляются на дальнейшую очистку.

источник

RU38752U1 — Установка для получения высокоочищенной стерильной апирогенной воды — Google Patents

Links

Abstract

Description

Полезная модель относится к области фармацевтической техники и может быть использована для получения стерильной апирогенной воды, используемой для приготовления инфузионных растворов, а также для мытья, дезинфекции и стерилизации аптечной посуды.

Известна установка для многостадийной обработки воды, содержащая узел подачи исходной воды, фильтрующий блок, блок сорбционной очистки, блок электролизной обработки воды, узел отбора обработанной воды потребителю, а также ультрафиолетовый облучатель, соединенный с микро- и ультрафильтрами, трехступенчатый озонатор, три генератора озона, последовательно соединенные с тремя ступенями озонатора и параллельно подключенными к линии подачи атмосферного воздуха, содержащей воздушный фильтр, компрессор, холодильник и сушильную камеру. Установка содержит также сборники дистиллированной, апирогенной, озонированной и непирогенной воды. При использовании установки получается апирогенная вода для инъекций, вода для приготовления стерильных растворов лекарственных средств, вода для питья, обеззараживания, стерилизации (патент РФ №2094393, публикация 1997 г.).

Известно стерилизационно-дистиляционное устройство аптеки, выполненное в виде модулей и подмодулей, помещенных соответственно в контейнеры надувных укладок-обшивок, образующих энергетическое,

котельное, моечное, дистилляционное и стерилизационное отделения аптеки для экстремальных ситуаций, при этом моечный модуль содержит электронасос котловой воды, дистилляционный модуль включает блок апирогенной водоподготовки, содержащий узел предварительной обработки воды ультрафильтрацией и сорбцией, узел обработки воды обратным осмосом, ультрафиолетовый облучатель и фильтры очистки, а стерилизационный модуль содержит прямоточный конденсатор (патент РФ №2133125, публикация 1999 г.).

К недостаткам известных устройств относится их значительная сложность в изготовлении и в обслуживании.

Читайте также:  Установка деревянных плинтусов на жидкие гвозди

Известна низконапорная обратноосмотическая установка для получения сверхчистой воды, содержащая последовательно сообщенные источник водопроводной воды, фильтр предварительной очистки, насос, обратноосмотический блок первой стадии разделения, угольный фильтр, обратноосмотический блок второй стадии разделения и ультрафиолетовый облучатель (патент РФ №2046643, публикация 1995г.).

Задачей создания полезной модели — расширение арсенала технических средств, используемых для получения сверхчистой воды, и создание установки, обеспечивающей получение воды как для приготовления инфузионных растворов, так и для накопления очищенной воды для питания дезинфекционно-стерилизационного оборудования, применяемого для мытья, дезинфекции и стерилизации аптечной посуды — моечных машин и автоклавов.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.

Установка для получения высокоочищенной стерильной апирогенной воды содержит последовательно подключенные к источнику водопроводной воды фильтр механической очистки, угольный фильтр, двухступенчатый блок обратного осмоса, выход которого соединен с системой подачи воды для инъекций, и систему трубопроводов с

установленными на них запорными клапанами. Установка дополнительно включает подключенный к выходу блока обратного осмоса накопительный бак, содержащий датчик уровня, сообщенный с клапаном, установленным перед блоком обратного осмоса, при этом блок обратного осмоса подключен дополнительными трубопроводами к входу и выходу каждого фильтра, а накопительный бак подключен к моечной машине и паровому стерилизатору.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки для получения высокоочищенной стерильной апирогенной воды.

Установка содержит подключенные к источнику водопроводной воды фильтр механической очистки 1, угольный фильтр 2, двухступенчатый блок обратного осмоса 3, накопительный бак 4. Оба фильтра 1 и 2, блок 3 и бак 4 соединены системой трубопроводов с установленными на них запорными клапанами. Блок 3 включает в себя первую 5 и вторую 6 ступени разделения, и насос 7, установленный перед первой ступенью. Выход из блока обратного осмоса 3 соединен с системой подачи воды на инъекции (не показана), а также с накопительным баком 4. Бак 4 содержит датчик уровня 8, подключенный к запорному клапану 9, установленному на входе в блок 3. Бак 4 подключен к моечной машине и паровому стерилизатору (не показаны). Выход из блока обратного осмоса 3 дополнительными трубопроводами подключен также к входу и выходу обоих фильтров 1 и 2.

Работает установка следующим образом.

Исходная водопроводная вода, содержащая определенное количество взвешенных частиц, растворенного хлора, органических веществ и других вредных примесей поступает последовательно в фильтр механической очистки и в угольный фильтр. Фильтр механической очистки осуществляет очистку воды от взвешенных частиц двух- и

трехвалентного железа, угольный фильтр адсорбирует твердые и коллоидные примеси, а также очищает воду от растворенного хлора.

После фильтров вода поступает в блок обратного осмоса, в котором насосом 7 создается давление, необходимое для разделения в двух ступенях блока. Блок обратного осмоса эффективно задерживает электролиты, частицы, коллоиды, а также микроорганизмы и пирогены.

Очищенная в блоке обратного осмоса вода используется для производимых инъекций, а также подается в накопительный бак 4, откуда она забирается циркуляционным насосом моечной машины или поступает в паровой стерилизатор.

Накопительный бак содержит датчик уровня воды, посредством которого управляется работа блока обратного осмоса.

В необходимых случаях — при замене фильтров, картриджей и пр. предусмотрена переброска воды дополнительными трубопроводами к фильтрам 1 и 2. При этом обслуживание, текущий ремонт, замену фильтров можно осуществлять без выключения всей установки, т.е. вода нужного качества будет вырабатываться непрерывно.

Предложенная установка объединяет в себе систему водоподготовки по методу обратного осмоса с получением стерильной апирогенной воды, разрешенной для приготовления инфузионных растворов и накоплением очищенной воды для полноценной и бесперебойной работы оборудования — моечных машин и автоклавов.

Предложенная установка обладает долговечностью, надежностью, экономичностью.

источник

Что такое электродеионизация

Технологии получения высокоочищенной воды постоянно совершенствуются и усложняются. Существует ряд способов глубокой деминерализации, которые позволяют довести ее удельное сопротивление до 18 МОм×см. До недавнего времени все известные технологии обессоливания имели недостатки: ограниченное время жизни фильтрующих элементов, энергоемкость или низкую производительность установок. Электродеионизация воды (ЭДИ) — один из самых современных и экономически выгодных методов непрерывной глубокой очистки воды. Она лишена описанных выше недостатков. Для эффективной работы рекомендуется использовать установки электродеионизации воды после начального обессоливания воды на установках обратного осмоса.

Принцип работы установки электродеионизации

Электродеионизация — это метод глубокой очистки воды. В качестве источника энергии она использует постоянный электрический ток. Принцип работы электродеионизатора построен на одновременном протекании следующих процессов:

  1. Электродиализ. Под действием постоянного электрического поля ионы металлов и кислотных остатков движутся к электродам с противоположным зарядом и через ионселективные мембраны отводятся в зону концентрата.
  2. Ионный обмен. Пространство между мембранами заполнено смесью катионитов и анионитов. Ионы растворенных в воде солей поглощаются ионообменной смолой, то есть замещаются анионами гидроксила и катионами водорода.
  3. Регенерация. Под действием электрического тока диссоциированная вода восстанавливает обменную способность смол.
Читайте также:  Установка перфорированного уголка по гипсокартону

Первые опыты по электродеионизации в лабораторных условиях были предприняты в 1950-х годах. В середине 1980-х EDI электродеионизаторы воды заняли свое законное место в промышленной водоподготовке.

Сферы применения электродеионизации воды

Высокоочищенная вода, полученная с помощью систем ЭДИ, применяется в следующих сферах:

  • Фармацевтика. Среда для создания лекарственных препаратов.
  • Энергетика. Подпитка паровых котлов высокого давления, которые в электрогенерирующих установках.
  • Микроэлектроника. Производство интегральных микросхем, печатных плат, устройств памяти, жидкокристаллических дисплеев, солнечных батарей, электролитических конденсаторов.

Особенности мембранных и ионообменных процессов в установках ЭДИ

В установках электродиализа и электродеионизации воды используются одинаковые мембраны. Матрица из нейтрального полимера заполнена ионообменной смолой, способной пропускать частицы с противоположным зарядом и задерживать одноименно заряженные ионы. Одно из основных свойств мембран — высокая селективность к воде. В этом состоит основное отличие установок электродеионизации от обратноосмотических установок, которые свободно пропускают воду и задерживают примеси.

Ионообменная смола — смесь катионитов и анионитов — имеет зернистую структуру. Она поглощает нежелательные ионы и с отрицательным, и с положительным зарядом. В процессе очистки воды повышается ее удельное сопротивление. Смесь катионитов и анионитов выполняет роль проводника электрического тока и снижает затраты энергии, которая требуется для непрерывного протекания процесса.

Достоинства и недостатки установки электродеионизации растворов

Преимущества использования технологии, построенной на электромембранных процессах, достаточно многочисленны. Мы перечислим только самые важные из них:

  1. Непрерывная работа электродеионизаторов. Процессы ионного обмена и регенерации ионитов протекают параллельно. Установку ЭДИ не нужно останавливать для замены модуля или восстановления его фильтрующей способности.
  2. Низкие эксплуатационные затраты. Технология электродеионизации требует меньших удельных затрат энергии в сравнении с процессами, основанными на выпаривании и конденсации. Ионообменные модули имеют высокий рабочий ресурс.
  3. Выход высокоочищенной воды составляет почти 100 %. В процессе электродеионизации не образуется загрязненных сточных вод. Концентрат, полученный на выходе EDI, оказывается чище, чем исходная вода для обратноосмотического фильтра. В большинстве установок его не сливают, а снова отправляют на предварительную мембранную очистку.

Существенный недостаток у технологии только один — высокая цена на модули электродеионизации, которая достигает половины стоимости всей установки.

Одна из особенностей пермеата, полученного путем электродеионизации, состоит в малом времени жизни. Установку следует располагать как можно ближе к потребителю. Вода может потерять свои свойства даже при контакте с атмосферным воздухом: поглощение CO2 приводит снижению удельного сопротивления.

Состав электродеионизатора (ЭДИ)

Комплектация установки электродеионизации определяется исходным составом воды. Перед попаданием в модуль EDI одна должна пройти через двухступенчатый обратноосмотический фильтр или через одну ступень обратного осмоса и фильтр мембранной дегазации. Если вода подается на электродеионизацию через промежуточную емкость, обязательна установка механического фильтра с размером ячейки 1 мкм.

Предварительная подготовка воды играет важную роль в работе ЭДИ установок. Превышение концентрации некоторых соединений приводит к преждевременному выходу из строя электродеионизатора:

  • Соли жесткости создают карбонатные отложения на поверхности мембраны, что приводит к росту перепада давлений в ячейке и снижению производительности установки.
  • Органические вещества засоряют ионообменные смолы, снижают их активность, увеличивают электрическое сопротивление.
  • Железо и марганец нужно удалить еще до обратного осмоса — это главные «враги» мембранных и ионообменных фильтров.
  • Хлор и озон разрушают поперечные связи (сшивку) в полимерных цепочках синтетических материалов, из которых состоит матрица ионообменной смолы. Вода засоряется продуктами окисления.
  • Углекислый газ, растворенный в воде, взаимодействует с ионами кальция и магния с образованием известковых отложений.

Если в исходной воде выявлены какие-то из этих элементов, в состав установки электродеионизации вводят дополнительные ступени очистки избирательного действия.

На практике при исходном солесодержании от 1 до 100 мг/л удается получить высокоочищенную воду с удельным электрическим сопротивлением от 8 до 18 МОм × см. При этом ее себестоимость оказывается на 25 % ниже, чем при очистке ионным обменом без применения электричества. В качестве дополнительной ступени фильтрации для получения ультрачистой воды можно использовать невосстанавливаемые фильтры смешанного действия (ФСД).

В своих системах мы используем надежные модули электродеионизации Ionpure, Iontech и др. Узнать больше о электродеионизационном модуле (EDI), а также получить прайс с актуальными ценами на электродеионизаторы Вы можете удобным для Вас способом: Телефон — 8-499-391-39-59, Email — info@diasel.ru.

Смотрите нас на

источник