RU2851281C2 - Water treatment and purification plant - Google Patents
Water treatment and purification plantInfo
- Publication number
- RU2851281C2 RU2851281C2 RU2023122693A RU2023122693A RU2851281C2 RU 2851281 C2 RU2851281 C2 RU 2851281C2 RU 2023122693 A RU2023122693 A RU 2023122693A RU 2023122693 A RU2023122693 A RU 2023122693A RU 2851281 C2 RU2851281 C2 RU 2851281C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- unit
- line
- pump
- filtration unit
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к средствам для комплексной очистки и обработки природной или технической воды, предназначенной для использования в промышленных процессах или хозяйственно-бытовых целей. Более конкретно изобретение относится к средствам комплексной очистки и обработки воды, предназначенной для сельского хозяйства (полива растений).The invention relates to means for the comprehensive purification and treatment of natural or industrial water intended for use in industrial processes or domestic purposes. More specifically, the invention relates to means for the comprehensive purification and treatment of water intended for agriculture (plant irrigation).
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известна установка для очистки воды, предусматривающая озонирование, фильтрацию и введение различных реагентов (патент РФ на полезную модель №169396, опубликовано 16.03.2017 г.). Данная известная установка позволяет очищать поверхностные или подземные природные воды до степени питьевой воды, но при этом характеризуется высокой сложностью конструкции и эксплуатации.A water purification system known in the art includes ozonation, filtration, and the introduction of various reagents (Russian Federation Patent for Utility Model No. 169396, published March 16, 2017). This system allows for the purification of surface or underground natural water to drinking water quality, but is characterized by high design and operational complexity.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задачей настоящего изобретения является создание установки для очистки и подготовки воды, предназначенной для использования, преимущественно, для целей полива растений.The objective of the present invention is to create a device for purifying and preparing water, intended for use primarily for the purpose of watering plants.
Достигаемый технический результат заключается в расширении арсенала технических средств для комплексной очистки и подготовки воды, оптимальной для применения в сельском хозяйстве.The achieved technical result consists in expanding the arsenal of technical means for the comprehensive purification and preparation of water, optimal for use in agriculture.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для подготовки воды содержит блок генерации озона, блок фильтрации, блок коррекции водородного показателя рН путем подачи корректирующего реагента, магистраль подачи воды, которая соединена со входом упомянутого блока фильтрации и упомянутым блоком генерации озона, установка содержит насос, соединенный с магистралью вывода очищенной воды из упомянутого блока фильтрации, упомянутый блок коррекции рН соединен с упомянутой магистралью вывода перед упомянутым насосом, установка содержит датчик определения рН, соединенный с упомянутой магистралью вывода после упомянутого насоса.The said technical result is achieved in that the water preparation unit comprises an ozone generation unit, a filtration unit, a unit for correcting the pH value by feeding a correcting reagent, a water supply line which is connected to the input of said filtration unit and said ozone generation unit, the unit comprises a pump connected to the outlet line for purified water from said filtration unit, said pH correction unit is connected to said outlet line before said pump, the unit comprises a pH determination sensor connected to said outlet line after said pump.
Блок фильтрации содержит засыпной материал в виде смеси гравия и гранул активированного угля и выход для соединения с канализацией, а установка содержит магистраль промывки засыпного фильтрующего материала, которая соединена с магистралью подачи воды и блоком фильтрации, при этом промывка обеспечивается за счет управления перепускными клапанами.The filtration unit contains a backfill material in the form of a mixture of gravel and activated carbon granules and an outlet for connection to the sewerage system, and the installation contains a backfill filter material flushing line, which is connected to the water supply line and the filtration unit, while flushing is ensured by controlling the bypass valves.
Установка содержит блок управления автоматической работой установки.The installation contains a control unit for automatic operation of the installation.
В качестве корректирующего реагента используется азотная кислота.Nitric acid is used as a corrective reagent.
Установка содержит датчики, соединенные с впускной магистралью для определения параметров впускного потока.The installation contains sensors connected to the intake manifold to determine the intake flow parameters.
Установка выполнена в виде транспортируемого модуля.The installation is made in the form of a transportable module.
Перечень фигур чертежейList of drawing figures
На Фиг. 1 показана структурная схема установки.Fig. 1 shows the structural diagram of the installation.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Задача получения воды с требуемым качеством является все более актуальной.The task of obtaining water of the required quality is becoming increasingly urgent.
В настоящее время существуют множество способов и установок для очистки воды, различающихся своим назначением, которое обуславливает их технологию и конструкцию.Currently, there are many methods and installations for water purification, differing in their purpose, which determines their technology and design.
Требуемое качество воды определяется значением таких параметров, как степень бактериологического загрязнения, водородный показатель рН, жесткость и пр. В зависимости от области использования требования к качеству воды существенно отличаются.The required water quality is determined by parameters such as the degree of bacteriological contamination, pH, hardness, etc. Water quality requirements vary significantly depending on the area of use.
Так в медицине и многих научных областях востребована щелочная вода с рН>8. Слишком кислая вода может выщелачивать металлы, тем самым вызывая коррозию трубопроводов. И наоборот, по мере увеличения щелочности воды она с большей вероятностью будет образовывать накипь.Thus, in medicine and many scientific fields, alkaline water with a pH of >8 is required. Water that is too acidic can leach metals, thereby causing corrosion in pipes. Conversely, as water alkalinity increases, it is more likely to form scale.
В сельском хозяйстве более предпочтительным является значение рН фактора менее 7 единиц, поскольку в высоко щелочных водах (рН>8) многие агрохимикаты проходят процесс щелочного гидролиза. Этот процесс вызывает распад активных ингредиентов, который снижает эффективность удобрений, пестицидов. Жесткая вода может вызвать выпадение в осадок некоторых химических элементов, используемых в агрономии.In agriculture, a pH of less than 7 is preferable, as many agrochemicals undergo alkaline hydrolysis in highly alkaline waters (pH>8). This process causes the breakdown of active ingredients, which reduces the effectiveness of fertilizers and pesticides. Hard water can cause precipitation of some chemicals used in agriculture.
Таким образом, в области сельского хозяйства поддержание правильного значения рН является важным условием успешного роста, развития, цветения и плодоношения растений.Thus, in the field of agriculture, maintaining the correct pH value is an important condition for the successful growth, development, flowering and fruiting of plants.
В практике промышленного и любительского гидропонного или земляного выращивания для приготовления питательного раствора обычно используется водопроводная питьевая вода, в норме обладающая слабощелочными качествами (рН 7,0-7,5). В то же время большинству растений для оптимального усвоения питательных веществ требуется, чтобы раствор был слабокислым (т.е. находился бы в рН-диапазоне от 5,8 до 6,2). Таким образом, для целей сельскохозяйственного использования водопроводную природную воду целесообразно подкислять, а не защелачивать. Обеспечивается это понижением рН-фактора.In both industrial and amateur hydroponic or soil-based growing, tap drinking water, which is normally slightly alkaline (pH 7.0-7.5), is typically used to prepare the nutrient solution. However, most plants require a slightly acidic solution (i.e., within the pH range of 5.8 to 6.2) for optimal nutrient absorption. Therefore, for agricultural purposes, it is advisable to acidify natural tap water rather than alkalize it. This is achieved by lowering the pH.
Использование корректоров рН является эффективным средством для повышения или снижения уровня рН в питательных растворах на всех стадиях роста, развития, цветения и плодоношения растений и поэтому являются одними из важнейших элементов процесса водоподготовки и водоотведения.The use of pH correctors is an effective means of increasing or decreasing the pH level in nutrient solutions at all stages of plant growth, development, flowering and fruiting and is therefore one of the most important elements of the water treatment and drainage process.
Настоящее изобретение представляет собой простую в конструкторском и эксплуатационном отношении установку, которая обеспечивает эффективную очистку и получение воды, оптимальной по свойствам для полива растений и приготовления питательных растворов.The present invention is a simple in design and operation installation that ensures efficient purification and production of water with optimal properties for watering plants and preparing nutrient solutions.
Установка для подготовки воды содержит: блок 1 генерации озона, блок 2 фильтрации, блок 3 коррекции водородного показателя рН путем подачи корректирующего реагента, магистраль 4 подачи воды, насос 5, датчик 6 определения рН, управляемые перепускные клапаны 7, магистраль 8 вывода очищенной воды.The water treatment plant comprises: an ozone generation unit 1, a filtration unit 2, a unit 3 for correcting the pH value by feeding a correcting reagent, a water supply line 4, a pump 5, a pH sensor 6, controlled bypass valves 7, and a purified water outlet line 8.
Установка может применяться в условиях подачи напорной воды или снабжаться водой из какого-либо водоема (пруда, резервуара...). В первом случае впускной насос 9 не нужен. Во втором случае наличие впускного насоса 9 является обязательным. Впускной насос 9 может как входить в состав установки, так и быть внешним.The system can be used with pressurized water or fed from a body of water (pond, reservoir, etc.). In the former case, inlet pump 9 is not required. In the latter case, inlet pump 9 is mandatory. Inlet pump 9 can be either integrated into the system or external.
Впускная магистраль 4 соединена со входом блока 2 фильтрации, в который засыпана фильтрующая среда, предпочтительно включающая гравий и активированный уголь.The inlet line 4 is connected to the inlet of the filtration unit 2, into which a filter medium is poured, preferably including gravel and activated carbon.
Блок 1 генерации озона включает генератор озона из воздуха (например, с помощью высоковольтного электрического разряда) и средство дозированной подачи озона через эжектор во впускную магистраль 4.The ozone generation unit 1 includes an ozone generator from air (for example, using a high-voltage electric discharge) and a means for metered ozone supply through an ejector into the inlet line 4.
Блок 3 коррекции включает резервуар с одним или несколькими корректирующими реагентами, например, с азотной кислотой, а также средства дозированной подачи корректора в магистраль 8.The correction block 3 includes a reservoir with one or more correcting reagents, for example, with nitric acid, as well as means for metered supply of the corrector into the line 8.
Выпускная магистраль 8 соединена с блоком 3 коррекции и насосом 5 выдачи очищенной воды, при этом блок 3 коррекции соединен с магистралью 8 перед насосом 5. Магистраль 8 после насоса 5 соединена также с датчиком 6 измерения значения рН-фактора. Такое расположение блоков обеспечивает подачу в насос 5 воды с уже добавленным корректирующим кислотность реагентом. В насосе 5 смесь воды и корректора тщательно перемешивается, что позволяет датчику 6 измерить достоверное значение рН.Outlet line 8 is connected to correction unit 3 and purified water pump 5. Correction unit 3 is connected to line 8 upstream of pump 5. Line 8 downstream of pump 5 is also connected to pH sensor 6. This arrangement of units ensures that water with acidity-correcting reagent already added is supplied to pump 5. In pump 5, the mixture of water and corrector is thoroughly mixed, allowing sensor 6 to measure a reliable pH value.
Блок 2 фильтрации представляет собой бак, снабженный также выходом 10 для соединения с канализацией. Установка содержит магистраль 11 промывки засыпного фильтрующего материала, которая соединена с магистралью 4 подачи воды и блоком 2 фильтрации так, что промывка обеспечивается за счет управления перепускными клапанами 7. Для дополнительной ликвидации болезнетворных микроорганизмов блок 2 может быть снабжен устройством УФ-обеззараживания воды.Filtration unit 2 is a tank equipped with an outlet 10 for connection to the sewer system. The unit includes a backwash line 11 for filter media, which is connected to a water supply line 4 and filtration unit 2 so that backwashing is achieved by controlling bypass valves 7. For additional pathogen elimination, unit 2 can be equipped with a UV water disinfection device.
Установка может содержать блок управления автоматической работой установки, а именно насосом 5 блоками 1 и 3, а также клапанами 7.The installation may contain a control unit for the automatic operation of the installation, namely pump 5, blocks 1 and 3, and valves 7.
Поскольку природная вода является щелочной средой, в качестве корректирующего реагента целесообразно использовать азотную кислоту. Применение азотной кислоты обеспечивает дополнительное поступление в почву соединений натрия, сто полезно для многих растений.Since natural water is alkaline, it's advisable to use nitric acid as a corrective agent. Nitric acid provides additional sodium compounds to the soil, which is beneficial for many plants.
Установка может содержать и другие датчики 12 (измерители расхода, давления…), а также необходимую гидравлические элементы (например, гидроаккумуляторы 13). Данные дополнительные элементы могут находиться как на впускной магистрали 4, так и на выпускной магистрали 8.The system may also include other sensors 12 (flow meters, pressure meters, etc.), as well as the necessary hydraulic components (e.g., hydraulic accumulators 13). These additional components may be located either on the inlet line 4 or on the outlet line 8.
Установку целесообразно выполнить в виде транспортируемого модуля. Для этого все компоненты устанавливают на общей несущей конструкции, включающей, например, основание 14 с пространственной рамой 15. Установка может также содержать обшивку в виде панелей для защиты оборудования от осадков. Все компоненты установки механически соединены друг с другом так, что представляют собой функционально-конструктивное единство, т.е. являются устройством. Сама установка в таком исполнении представляет собой автономный модуль, который можно легко транспортировать и устанавливать в любом месте без необходимости больших наладочных работ.It is advisable to design the unit as a transportable module. To achieve this, all components are mounted on a common supporting structure, including, for example, a base 14 with a spatial frame 15. The unit may also include cladding in the form of panels to protect the equipment from precipitation. All components are mechanically connected to one another, forming a functional and structural unit, i.e., a single device. The unit itself, in this design, is a self-contained module that can be easily transported and installed anywhere without the need for extensive setup.
Установка работает следующим образом.The installation works as follows.
В магистраль 4 обеспечивают подачу воды либо посредством внешнего, либо штатного насоса 9. Из блока 1 озонирования во впускную магистраль подают озон и обеспечивают концентрацию озона в магистрали 4 величиной от 2 до 17% по массе. Подача озона обеспечивает очистку входящей воды от бактерий, вирусов, грибков, других микроорганизмов, а также от железа, тяжелых металлов. Загрязняющие вещества под воздействием озона осаждаются (коагулируются) и после поступления воды в блок 2 фильтрации удерживаются фильтрующим материалом. Активированный уголь очищает воду от широкого класса примесей, однако его сорбирующая (очищающая) способность и ресурс невелики. Активированный уголь выполняет функции механической фильтрации и каталитическими свойствами.Water is supplied to line 4 via either an external or standard pump 9. Ozone is injected from ozonation unit 1 into the inlet line, providing an ozone concentration in line 4 of 2 to 17% by weight. Ozone purifies the incoming water of bacteria, viruses, fungi, and other microorganisms, as well as iron and heavy metals. Contaminants are precipitated (coagulated) by ozone and, after entering filtration unit 2, are retained by the filter material. Activated carbon purifies water from a wide range of impurities, but its sorption (purification) capacity and service life are limited. Activated carbon performs mechanical filtration and has catalytic properties.
В то время, когда нет протока воды (например, ночью), установка не работает и происходит размножение микроорганизмов в фильтрующем материале. Таким образом, необходимо периодически промывать (регенерировать) фильтрующий материал. Это обеспечивается магистралью 11 промывки засыпного фильтрующего материала, которая соединена с магистралью 4 подачи воды и блоком 2 фильтрации так, что промывка обеспечивается за счет управления перепускными клапанами 7. По сигналу с блока управления клапаны 7 переключают коммутацию магистралей и вода из впускной магистрали 4 начинает поступать снизу в бак 2 и далее удаляется через выходную трубу 10, например, в канализацию.When there is no water flow (for example, at night), the unit is inoperative, allowing microorganisms to multiply in the filter material. Therefore, it is necessary to periodically flush (regenerate) the filter material. This is accomplished by line 11 for flushing the filter material, which is connected to line 4 for water supply and filtration unit 2. Flushing is accomplished by controlling bypass valves 7. Upon receiving a signal from the control unit, valves 7 switch the lines, and water from inlet line 4 begins to flow from below into tank 2 and is then discharged through outlet pipe 10, for example, into a sewer.
По информации с датчика 6 блок 3 коррекции выдает дозированную порцию корректора, необходимую для нормализации рН-фактора. Проходя через насос 5 корректор перемешивается с очищенной водой.Based on information from sensor 6, correction unit 3 dispenses a measured dose of corrector needed to normalize the pH. Passing through pump 5, the corrector mixes with the purified water.
Расход корректора и его дозировка зависит от следующих факторов:The consumption of the corrector and its dosage depends on the following factors:
- исходного рН-значения воды (для природной воды этот параметр, как правило, известен заранее);- the initial pH value of the water (for natural water this parameter is usually known in advance);
- количества кальция в воде (чем больше кальция, тем больше кислоты понадобится для снижения рН);- the amount of calcium in the water (the more calcium, the more acid will be needed to lower the pH);
- силы корректора;- corrector strength;
- концентрации корректора (чем выше исходная концентрация, тем меньшее количество данного вещества потребуется для коррекции). Наиболее целесообразно использовать азотную кислоту с концентрацией 50%.- corrector concentration (the higher the initial concentration, the less of this substance will be required for correction). It is most appropriate to use nitric acid with a concentration of 50%.
Установка может работать полностью в автоматическом режиме. Для расширения возможностей по управлению работой установки целесообразно предусмотреть удаленный доступ с мобильных устройств.The system can operate fully automatically. To expand its control capabilities, it is advisable to provide remote access from mobile devices.
Изобретение позволяет снизить жесткость воды до минимального уровня, регулировать Ph воды по заданию на панели оператора, удалить на 95% органические загрязнения, удалить на 95% железо и другие металлы, удалить на 95% механические примеси, устранить посторонние запахи воды.The invention allows to reduce water hardness to a minimum level, regulate the pH of the water according to the settings on the operator panel, remove 95% of organic contaminants, remove 95% of iron and other metals, remove 95% of mechanical impurities, and eliminate foreign odors from the water.
Claims (5)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023122693A RU2023122693A (en) | 2025-02-28 |
| RU2851281C2 true RU2851281C2 (en) | 2025-11-21 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1556005A (en) * | 1977-04-04 | 1979-11-14 | Sulzer Ag | Process for ozone treatment of water |
| RU2315007C1 (en) * | 2006-03-23 | 2008-01-20 | Владимир Анатольевич Калаев | Method of purification of the water from the harmful impurities and the installation for the method realization |
| RU2404135C2 (en) * | 2005-02-25 | 2010-11-20 | ХОУМФЛОУ ТЕКНОЛОДЖИЗ СА с/о ТАКС ЭКСПЕРТ ИНТЕРНЭШНАЛ АГ | Device and method of treating liquid with ozone and recirculation |
| RU2424200C2 (en) * | 2009-07-30 | 2011-07-20 | ООО "Стройинжиниринг СМ" | System for treating and disinfecting water in swimming pools |
| RU169396U1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-03-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | MOBILE WATER TREATMENT PLANT |
| 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 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1556005A (en) * | 1977-04-04 | 1979-11-14 | Sulzer Ag | Process for ozone treatment of water |
| RU2404135C2 (en) * | 2005-02-25 | 2010-11-20 | ХОУМФЛОУ ТЕКНОЛОДЖИЗ СА с/о ТАКС ЭКСПЕРТ ИНТЕРНЭШНАЛ АГ | Device and method of treating liquid with ozone and recirculation |
| RU2315007C1 (en) * | 2006-03-23 | 2008-01-20 | Владимир Анатольевич Калаев | Method of purification of the water from the harmful impurities and the installation for the method realization |
| RU2424200C2 (en) * | 2009-07-30 | 2011-07-20 | ООО "Стройинжиниринг СМ" | System for treating and disinfecting water in swimming pools |
| RU169396U1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-03-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | MOBILE WATER TREATMENT PLANT |
| 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 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| https://clinvo.ru/stati/ochistka-vody-ozonom-opisanie-metoda-i-obzor-filtrov/, 27.11.2022, дата фиксации размещения информации в сети Интернет подтверждена сервисом Интернет архиватора WayBack Machine https://web.archive.org/web/20221127195316/https://clinvo.ru/stati/ochistka-vody-ozonom-opisanie-metoda-i-obzor-filtrov/. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8246829B2 (en) | Systems and methods for water treatment and remediation | |
| CN106554129A (en) | Integral synchronous nitration denitrification sewage-treatment plant | |
| CN104649524A (en) | Livestock and poultry breeding wastewater treatment method | |
| CN102464404A (en) | Polluted river water body restoration and treatment method and system | |
| CN103011517B (en) | Device and control method for safety guarantee of municipal sewage recycling | |
| CN109081509A (en) | A kind of sewage disposal system and technique suitable for low, high carbon-nitrogen ratio | |
| CN206915885U (en) | A kind of integrated sewage treating apparatus | |
| CN101279805A (en) | Membrane drinking water treatment process and equipment | |
| RU2851281C2 (en) | Water treatment and purification plant | |
| CN211770648U (en) | Rural sewage collection and purification system | |
| CN208732868U (en) | A kind of integration apparatus of improved Forebay of Pumping Station water quality emergency processing | |
| CN102745861B (en) | Mobile water treatment system | |
| CN217350983U (en) | Treatment system of municipal sewage treatment plant tail water | |
| CN110240359A (en) | It is a kind of to promote section method and system up to standard for river water quality | |
| CN205442920U (en) | Water purification apparatus | |
| CN209974421U (en) | Artificial wetland system beneficial to treatment of black and odorous water body | |
| CN109293141A (en) | An ecological purification device suitable for agricultural canal drainage outlet and using method | |
| CN206828322U (en) | It is a kind of that the soil improvement system used in salt leaching is filled in Winter-Spring | |
| CN102001801B (en) | Technology for ultrasonic atomization treatment of overflow water of biochemical environmental-friendly toilet | |
| KR100470215B1 (en) | A method for sewage treatment | |
| CN208379667U (en) | Cities and towns water supply and sewerage system | |
| CN220788201U (en) | Reclaimed water recycling treatment system for petrochemical wastewater | |
| CN218146267U (en) | Coal wharf domestic sewage biomembrane method treatment device | |
| KR102860555B1 (en) | waste nutrient solution recycling device | |
| CN216039003U (en) | Softening treatment device for water in salt tide environment |