Улучшенная система для очистки воды

Улучшенная система для очистки воды

Реферат

 

Использование - химическая технология. Улучшенная система для очистки воды, предусматривающая использование способа очистки воды, вытекающей из источника воды, устройства, осуществляющего указанный способ, и отдельных элементов, осуществляющих очистку на отдельных этапах. В частности, способ характеризуется следующими этапами: извлечением из потока концентрированной загрязненной воды некоторых из загрязнителей; уменьшением давления в потоке с рабочего давления до пониженного давления, которое остается выше, чем входное давление в тот момент, когда вода проходит через сепарационный элемент и когда осуществляется операция извлечения загрязнителей; инициированием рециркуляционного насоса на повышение давления в потоке от уменьшенного давления до рабочего давления; и возвращение, по меньшей мере, части потока под рабочим давлением из рециркуляционного насоса в кожух через одно из указанных первое и второе отверстие, чтобы опять пропустить воду через элементы, при этом рециркуляционный насос перекачивает рециркуляционный поток со скоростью, более высокой, чем скорость потока на входе основного насоса. Технический результат - повышение выхода очищенной воды. 8 з.п. ф-лы, 46 ил., 3 табл.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ Изобретение относится к системам для очистки воды, использующим явление обратного осмоса и/или технологии наносепарации с использованием тонких пленочных мембран.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Устройства для очистки воды и/или сточных вод, в которых используются обычная технология мембранной сепарации, включающая обратный осмос и/или технологию наносепарации с использованием тонких пленочных мембран, широко известны и продаются уже много лет. Примером устройства, использующего обычную технологию мембранной сепарации, является аппарат, показанный на фиг. 1 и описанный в общих чертах ниже.

Обычная технология мембранной сепарации включает, как правило, следующие процессы.

Сырая (необработанная) вода из источника А подается на вход обычного устройства мембранной сепарации самотеком в условиях пониженного давления или под давлением нагнетательным насосом или под действием силы тяжести.

Перед обычным устройством мембранной сепарации расположен фильтр грубой очистки B, отделяющий крупные твердые частицы, которые могут помешать работе или повредить последующие насосы и/или мембраны.

Затем располагаются аппарат предварительной очистки С и устройства для удаления растворенных ионов, заряженных примесей и/или взвешенных примесей, которые могут повредить или помешать нормальной работе мембранного сепаратора. Неполный список обычных устройств, используемых в настоящее время в обычных технологиях мембранной сепарации, используемые химикаты, расходы, устройства для предварительной очистки, а также примеси, для очистки которых они предназначены, приводится в табл. 1.

Фильтры тонкой очистки D, обычно одноразовые патроны картриджного типа, используются в небольших системах, и/или автоматизированные системы с песчано-коагуляционными фильтрами используются в больших системах и располагаются после блока предварительной очистки. Целью этих устройств является обеспечение фильтрации частиц, размер которых превышает 15 микрон, и достижение показателя плотности осадка ниже 5. Это максимальные уровни, обычно приемлемые в системах, использующих обычную технологию мембранной сепарации.

В систему обычно также устанавливается отсечной клапан E для неочищенной воды, как правило, автоматический и управляемый мембранным сепаратором, для предотвращения поступления воды в мембранный сепаратор, когда вся система находится в нерабочем состоянии.

Нагнетательный насос F системы подачи неочищенной воды или блок нагнетательного насоса расположен после отсечного клапана и предназначен для увеличения давления подачи неочищенной воды до приемлемого уровня, который выше осмотического давления раствора неочищенной воды. Рабочее давление может быть разным и зависит от типа применяемого устройства. Как правило, чем выше уровень содержания растворенных твердых веществ в растворе обрабатываемой неочищенной воды, тем более высокое давление в системе. Обычные уровни давления приведены в табл. 2.

Более высокое рабочее давление увеличивает как выход воды с мембранных сепараторов, используемых обычным способом, так и улучшает качество получаемой воды, при этом получают давление более высокое, чем то, которое указано для уровня растворенных твердых веществ, присутствующих в неочищенной воде, и иногда используется. В то же время работа на более высоком давлении увеличивает расходы на обработку в расчете на единицу очищенного продукта.

Как нагнетательный насос системы подачи неочищенной воды, так и блок нагнетательного насоса должны создавать давление, требуемое для работы мембранного сепаратора и обеспечения требуемого потока. Большинство известных мембранных сепараторов позволяют получить только 10 - 15% очищенной воды от первоначального потока неочищенной воды в течение установленного срока службы мембраны, при обеспечении нужного качества воды и гарантированных характеристик мембраны. Некоторые изготовители обычных мембранных сепараторов не выдерживают такие характеристики, однако это является практикой, не заслуживающей одобрения.

Комбинации насос/мотор могут включать моторы с воздушным охлаждением и напорными насосами, одноступенчатые или многоступенчатые центробежные насосы, или погружные насосы с водяным охлаждением с многоступенчатыми центробежными насосами. Средний КПД моторов для конструкций этих насосов приводится ниже: Мотор с воздушным охлаждением, напорный насос - 55% Мотор с воздушным охлаждением, центробежный насос - 60% Погружной насос с водяным охлаждением, центробежный насос - 75% Большая часть обычных мембранных сепараторов работает с моторами, предусматривающими воздушное охлаждение. Эти моторы являются наименее эффективными, при этом тепло, вырабатываемое такими моторами, теряется в атмосфере.

Чтобы удовлетворять требованиям по гарантийному сроку работы, нагнетательный насос или блок нагнетательного насоса должны иметь производительность в 8, желательно в 10, раз больше, необходимую для перемещения ожидаемого окончательного потока очищенной воды. Излишек воды может быть слит, что приводит к напрасному расходу воды, однако этот излишек воды можно направить на повторную обработку. В любом случае, основной насос(ы) для перекачки неочищенной воды должен быть способен перекачать тот же объем воды. Это требует значительной мощности насосов, как это отражено в табл. 3.

ФОРМУЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ, ИСЧИСЛЯЕМОЙ В ЛОШАДИНЫХ СИЛАХ: Таким образом, при вышеприведенных условиях требования к мембранному сепаратору по мощности, работающему по существующей технологии с мотором воздушного охлаждения и центробежным насосом, будут: В корпус G мембраны поток питающей воды поступает из системы нагнетательного насоса. Типичный мембранный корпус питает один или более мембранных сепараторов H, расположенных последовательно внутри корпуса, с одной стороны и в одном направлении. Неочищенная вода подается непосредственно на вход мембранного сепаратора, расположенного первым внутри корпуса. Уплотнения для соленой воды (обычно U-образной чашечной конструкции) установлены на каждом элементе мембранного сепаратора внутри набора последовательно расположенных корпусов, куда подается вода, обычно это происходит на стороне выхода потока. Уплотнения для соленой воды предотвращают обтекание неочищенной воды вокруг мембранного сепаратора и вынуждают ее проходить через шайбы мембранного сепаратора со стороны подачи. Это обеспечивает эффект впрыскивания на мембране со стороны подачи, что потенциально может привести к износу мембраны и к образованию в ней каналов.

Использованная вода сбрасывается с питательных шайб мембраны со стороны, противоположной стороне подачи. На мембранный сепаратор, расположенный последним в ряду, поступает более концентрированная питающая вода, поскольку предыдущие мембранные сепараторы уже извлекли воду из раствора питающей воды. Это увеличивает содержание загрязняющих веществ в питающей воде по мере того, как она проходит через каждый следующий сепаратор, что в свою очередь приводит к преждевременному износу мембран, расположенных последними. Эта проблема еще более усугубляется, если имеется набор мембран.

Мембранные сепараторы периодически промываются для удаления твердых частиц и шлама, присутствующих внутри шайб, расположенных внутри мембранного сепаратора. При промывании нескольких мембранных сепараторов, расположенных последовательно, промывка происходит в том же направлении, что и направление рабочего потока. Это ухудшает эффективность промывки, в особенности средних и последних мембранных сепараторов, поскольку твердые частицы и шлам, присутствующие в питательных шайбах предыдущих мембранных сепараторов, выдавливаются в питательные шайбы последующих мембранных сепараторов. Промывка также не может удалить твердые частицы, шлам или другие материалы, покрывающие поверхность мембраны. Это особенно заметно, когда имеется набор мембран.

Выбор мембраны зависит от качества питательной воды, качества очищенной воды и ее желаемого количества. Все существующие мембранные сепараторы имеют либо ромбовидные, либо параллельные питающие шайбы. Существующие питательные шайбы образуют пространство между соседними частями мембраны и позволяют воде перетекать с одной части на другую. Твердые частицы, идущие по шайбам, имеют тенденцию застревать в них и забивать мембранный сепаратор.

Застревание твердых частиц внутри шайб затрудняет выход полезного продукта в существующих мембранных сепараторах. Полезный продукт - это количество воды, извлекаемое из неочищенной поданной воды. Остающийся концетрированный поток сбрасываемой воды - это окончательный объем воды, остающейся после того, как мембранный сепаратор извлек из него определенное количество очищенной воды. Если, например, подается 100 галлонов воды в существующий мембранный сепаратор и 50 галлонов извлекаются в качестве окончательного продукта, 50 галлонов концентрированного остаточного раствора сливаются в канализацию. Это означает, что выход полезного продукта составляет 50%.

Ионы, присутствующие в неочищенной подаваемой воде, вначале растворены в растворе, но по мере того как вода извлекается из подаваемого потока неочищенной воды, уменьшается количество неочищенной воды. Если в остающемся объеме имеется слишком высокая концентрация загрязняющих ионов (более чем Ksp раствора), некоторые из них выпадают из раствора внутри структуры шайбы питающей мембраны и засоряют мембрану, образуя на мембранном сепараторе тонкую пленку или засоряя шайбы мембранного сепаратора, в результате чего часть мембранного сепаратора перестает пропускать полезный продукт. Это может быть особенно опасно в существующих мембранных сепараторах, если загрязняющие вещества, выходящие из растворенного состояния, представляют собой железо, марганец, органика или масла. Эта проблема особенно ощутима в наборных сепараторах, там где пытаются получить большой выход полезного продукта.

Для контроля обратного давления на мембранный сепаратор и для контроля объема сбрасываемой воды, выходящей из существующих установок, используется выходной сбрасывающий клапан 1 управления давлением на мембране.

Часто для того, чтобы уменьшить количество отходов, применяется рециркуляционный клапан J. Рециркуляционный клапан направляет выбранную часть сбрасываемого потока из мембранного сепаратора до того, как он пройдет через выходной сбрасывающий клапан управления давлением на мембране обратно на вход насосной системы повышения давления подаваемой воды. Эта вода сохраняется в системе, но ее давление необходимо поднять до рабочего давления системы перед ее возвратом на мембранные сепараторы. Хотя эта технология позволяет уменьшить потери воды, это не позволяет получить каких-либо преимуществ в смысле сокращения потребляемой мощности.

Возвращенная вода, поступающая с выхода для концентрированных отходов и направляемая вновь (рециркулируемая) в установку, будет иметь более высокое полное содержание нерастворенных твердых веществ, чем входящая неочищенная вода, и будет содержать концентрированные уровни всех загрязняющих веществ, присутствующих в потоке поступающей неочищенной воды. Это необходимо принимать во внимание при определении характеристик загрязнения мембранных сепараторов, используемых в существующих установках.

Большинство существующих установок мембранных сепараторов включают автоматический или ручной клапан K быстрой промывки мембранного сепаратора. Этот клапан позволяет направлять неочищенную воду или воду из наружного источника свежей воды на максимальной скорости насоса через мембранный сепаратор, с тем чтобы вымыть материалы, которые осели в шайбах мембранного сепаратора. Промывка мембранного сепаратора производится только в одном направлении и не является особенно эффективной.

Иногда устанавливаются дополнительные емкости L для подачи химикатов к мембранам, используемые в качестве интегрированных очистных блоков внутри существующих мембранных сепараторов, что позволяет производить химическую очистку нескольких или одного мембранного сепаратора после того, как он загрязнится или покроется пленкой.

При использовании обычных технологий мембранной сепарации часто бывает необходимо применение блока М химической очистки окончательного продукта (воды), особенно это необходимо, если используется кислота на этапе предварительной очистки. Окончательно очищенная вода, полученная в соответствии с существующими технологиями мембранной очистки, как правило, является очень агрессивной и непригодной для большинства бытовых нужд и для транспортировки по водопроводным линиям.

Существующие в настоящее время устройства мембранной сепарации имеют много недостатков. Из них самыми нежелательными являются: а) непродолжительный срок службы мембранных сепараторов, работающих в обычном режиме, из-за требований химической очистки, из-за неполадок на стадии осуществления предварительной очистки и из-за нормального износа; б) ускоренный износ мембранных сепараторов, расположенных в конце цепочки, из-за более высокой степени накопления твердых нерастворенных веществ/загрязнителей, образующихся по мере того, как питающий раствор становится более концентрированным после мембранных сепараторов, расположенных ранее в цепи и извлекших очищенную воду из раствора; в) ускоренный износ мембранных сепараторов, постоянно испытывающих воздействие твердых частиц и шлама, поступающих в подаваемую воду вместе с рециркуляционной сточной водой после самих мембранных сепараторов, когда концентрированный поток сточной воды опять поступает на нагнетательный насос и затем непосредственно на мембранные сепараторы; г) ускоренный износ каждого первого мембранного сепаратора, установленного внутри корпуса последовательного набора сепараторов, в результате воздействия высокоскоростного потока подаваемой воды под давлением, который часто содержит абразивные твердые вещества из первоначального потока неочищенной воды, либо из рециркуляционного потока, который воздействует непосредственно на первый мембранный сепаратор в цепи; д) ускоренный износ и засорение мембранных сепараторов, поскольку существующая конструкция шайб мембранных сепараторов способствует удержанию и накоплению твердых веществ, ила и загрязнителей, выпадающих из раствора в результате его перенасыщения; е) ускоренный износ и засорение существующих мембранных сепараторов, поскольку имеется один поток, существует только одно направление и неэффективное промывание питающих шайб, а также образуется тонкопленочная поверхность; ж) высокая потребляемая мощность и эксплуатационные расходы, связанные с известной конструкцией нагнетательного насоса мембранного сепаратора неочищенной воды, а также конструкцией тракта сброса - оборота - рециркуляции воды; з) значительные трудозатраты и связанные с ними эксплуатационные расходы, обусловленные требованиями к предварительной обработке воды со стороны мембранного сепаратора, работающего известным способом; и) значительные расходы, связанные с использованием химикатов для предварительной обработки воды и оборудования для предварительной обработки, требуемого для работы известных мембранных сепараторов; к) значительные повреждения мембран, работающих по известному способу, в случае, если выходят из строя устройства предварительной обработки воды и/или схемы подачи химикатов; л) повреждения мембранных сепараторов, работающих по известному способу, в случае изменения условий подачи неочищенной воды, вызывающих сбои в схеме предварительной очистки воды; м) значительные расходы, связанные с постоянной корректировкой работы схемы предварительной очистки воды по мере изменения условий подачи неочищенной воды; н) потенциальное загрязнение окончательно очищенной воды в случае проникновения химикатов предварительной обработки воды в поток воды, в случае выхода из строя мембранного сепаратора, уплотнения мембранного сепаратора или заглушки готового продукта мембранного сепаратора; о) высокие требования к химической очистке при использовании существующей технологии обычным способом для удаления накопившегося слоя с тонкопленочной поверхности; п) трудности, связанные с утилизацией концентрированной отработанной воды после мембранных сепараторов на стадии предварительной обработки; и р) снижение ожидаемого срока службы и снижение эффективности работы мембраны после каждой обработки химикатами мембранного сепаратора по существующей технологии.

Некоторые другие недостатки, связанные с использованием существующего способа мембранной сепарации, приведены ниже. Эксплуатация традиционного устройства для обработки воды с использованием технологии мембранной сепарации сопряжена с очень высокими расходами, что часто делает ее экономически нецелесообразной. Эти расходы связаны с очень высокими расходами на электроэнергию, очень высокими расходами и сложными эксплуатационными процедурами, связанными с объемным и сложным оборудованием для предварительной обработки воды, с очень высокими расходами, связанными с заменой элементов мембранного сепаратора, когда они засоряются, забиваются или преждевременно выходят из строя в результате некачественной промывки, некачественно выполненных процедур химической очистки и/или неэффективной работы вообще. В случае сбоев в системе предварительной очистки, в особенности, если в мембранный сепаратор в результате таких сбоев попадают перманганат соды, озон или хлорные соединения, часто происходит полный выход из строя мембранного сепаратора.

Мембранные сепараторы, используемые существующим способом вместе с необходимым оборудованием предварительной очистки и/или химикатами, вынуждают всю входящую воду подвергать предварительной очистке. Это часто влечет за собой неприемлемые расходы по обработке воды, которая в конечном итоге сливается в канализацию, и окончательно очищенной воды. В случаях, когда выход очищенной воды на мембранных сепараторах составляет пятьдесят процентов или меньше, устройства предварительной очистки и/или химикаты должны подаваться в количестве, вдвое превышающем количество, необходимое для окончательного объема очищенной воды, что приводит к неоправданным расходам на предварительную обработку воды.

Предварительная обработка значительно ухудшает качество окончательно очищенной воды. К наиболее известным средствам предварительной очистки относятся такие средства, как смягчители воды, представляющие собой соды, золы/извести, но их применение приводит к замещению моновалентных ионов (таких, как натрий, калий, хлориды) неприемлемыми ионами, которые необходимо удалить из воды, подаваемой в систему мембранных сепараторов, такими как кальций, сульфаты, магний, железо, марганец, кремний, органические комплексы, и т.д. Существующие мембранные сепараторы очень эффективны для удаления кальция, сульфата, кремния и т.д., но менее эффективны для удаления натрия, хлорида и калия. Если бы поступающая необработанная вода не требовала предварительной обработки, общее содержание растворенных твердых веществ, калия, хлорида и/или натрия в окончательно очищенной воде было бы меньше.

Имеются многочисленные недостатки в области экологии. Необходимо сбрасывать сточную воду. Во многих случаях при использовании существующей технологии, и при использовании существующего оборудования предварительной очистки воды и химикатов, вода, отходящая от мембранных сеператоров, может стать токсичной или опасной. Единственной причиной токсичности или опасной природы сбрасываемой отработанной воды является работа самих устройств для предварительной очистки и использование химикатов предварительной обработки. Отходы, получаемые в результате очистки мембранных сепараторов, используемых по существующей технологии, часто являются токсичными и, как правило, их нельзя сбрасывать без специальной обработки или очистки.

Мембранные сепараторы, используемые обычным способом, потребляют чрезмерно большое количество воды, поскольку для быстрой промывки приходится часто использовать большие количества сырой воды, чтобы смыть твердые вещества и шлам, уловленные питающими шайбами и накопившиеся на тонкопленочной поверхности мембранных сепараторов. Это представляет одновременно опасность с точки зрения экологии по причине сброса большого количества использованной воды и истощения запасов сырой воды.

Химикаты предварительной очистки воды концентрируются в сбрасываемой воде после использования в существующих системах мембранных сепараторов, причем часто их концентрация превышает экологически допустимые уровни. Если бы химикаты предварительной очистки не были необходимы, меньше возникало бы проблем со сбросом использованной воды, и от нее было бы легче избавиться.

Мембранные сепараторы, используемые в существующей технологии с применением устройств предварительной очистки и/или подачи химикатов предварительной очистки, имеют много недостатков и проблем с точки зрения безопасности, в особенности, когда целью очистки является получение питьевой воды. Химикаты, используемые для предварительной очистки, такие как перманганат калия, очистители накипи, кислоты, соединения алюминия являются токсичными и не приемлемы для потребления человеком.

В случае прорыва мембраны, обхода ее или неисправности эти химикаты могут проникнуть и отравить окончательно очищенную воду и воду, хранящуюся в резервуаре чистой воды. Угроза здоровью, в особенности, когда мембранные сепараторы, работающие по известной технологии, используются для получения питьевой воды, может возникнуть из-за чрезвычайно агрессивной природы окончательно очищенной воды. Обычно такая очищенная вода имеет очень низкое значение pH, очень низкую буферную способность и мало растворенных ионов, кроме натрия и хлоридов. Эта вода охотно растворяет металлы, с которыми она входит в контакт. Особенно это может создать проблемы в системах распределения воды и в жилищных системах, в которых железо (из стальных водопроводных труб), медь и бронза (как из водопроводных труб, так и из сантехнического оборудования) и даже свинец могут растворяться, делая воду не пригодной для питья.

Дополнительная угроза для здоровья в случае использования технологий мембранной сепарации с использованием предварительной очистки, где окончательно очищенная вода используется для питья, является результатом непосредственно самой предварительной очистки. Поскольку уровень натрия в потоке сырой воды повышает допустимый уровень, то в результате этого большинство способов предварительной очистки неприемлемы, поскольку ионы натрия являются наиболее трудными для удаления в мембранных сепараторах, уровень натрия в окончательно очищенной воде практически всегда превышает рекомендуемые нормы, а именно для питьевой воды 20 миллиграмм на 1 литр (мл/л) или 20 частей на миллион (ppm) для людей, которым предписана ограниченная по натрию диета, и не более 80 мг/л для населения в целом.

Системы задвижек, используемые в известных конструкциях мембранных сепараторов, имеют чрезвычайно много недостатков. Вмонтированные в систему задвижки они требуют большого объема обслуживания. Неисправность клапана в задвижке или неправильное положение клапана по любой причине, включая неправильное программирование работы задвижки, может привести к быстрому и/или немедленному выходу из строя самого мембранного сепаратора, выхода из строя других компонентов системы, к загрязнению окончательно очищенной воды и другим серьезным проблемам. Другая проблема, связанная с существующими системами очистки воды, связана с необходимостью создания уплотнения вокруг электрических проводов, которые сообщают электрическую энергию погружным насосам или иным электрическим устройствам. Это представляет особенную проблему, когда электрические провода проходят через стенку контейнера или оболочки, содержащей воду под давлением.

Погружные насосы высокого давления и нагнетают и воду, и обеспечивают ее циркуляцию в мембранных сепараторах при давлениях до или в некоторых случаях выше 1800 psi (фунтов на квадратный дюйм). Насосы обычно располагаются в корпусе, охватывающем насосы и содержащем воду, проходящую вокруг и через насосы. Электрическая энергия подается к насосам через отверстие в корпусе посредством электрического провода, что требует уплотнения во избежание прорыва воды под высоким давлением из корпуса.

На рынке имеются уплотнения для этой и иных целей. Эти уплотнения обычно имеют фитинг для его установки в проеме корпуса и пробку с одним или более отверстиями.

Пробка установлена таким образом, что она охватывает электрический провод, обеспечивая уплотнение. Установлено, что этот тип уплотнения при давлениях более 100 psi (фунтов на квадратный дюйм) не эффективен и не пригоден для длительного использования при давлениях более 100 psi.

Эта проблема также возникает при использовании уплотнений других электрических устройств, используемых в аналогичных условиях. В качестве примеров можно привести погружные нагреватели и сенсорное оборудование.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство очистки воды устраняет необходимость химической предварительной обработки сырой питательной воды, химической очистки мембранного(ых) сепаратора(ов) и химической обработки окончательно очищенной воды. Устройство очистки воды также уменьшает проблемы, связанные с рециркуляцией использованной воды, сокращает потери воды и позволяет экономить энергию или требуемую мощность установок.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ очистки воды из источника водоснабжения, предусматривающий: использование сырой загрязненной воды источника, содержащей взвешенные частицы и растворенные загрязнители; использование входа сырой загрязненной воды для приема сырой загрязненной воды из источника сырой загрязненной воды; использование, по меньшей мере, одного основного подающего насоса, соединенного с входом сырой загрязненной воды для получения загрязненной воды из источника; повышение давления в загрязненной воде на, по крайней мере, одном подающем насосе до желаемого рабочего давления; использование средства для очистки воды, содержащего: по крайней мере, один корпус, имеющий первый вход и второй вход, работа которых организована таким образом, что первый из указанных входов обеспечивает впуск находящейся под давлением загрязненной воды, при этом второй из указанных входов обеспечивает выпуск концентрированной загрязненной воды; по меньшей мере, один мембранный сепаратор, установленный в корпусе, в который поступает под давлением загрязненная вода с входа корпуса, указанный мембранный сепаратор содержит мембрану сепарации воды с, по крайней мере, одним водопроницаемым слоем, характеристики которого позволяют не пропускать загрязнители, слой, пропускающий очищенную воду, установленный смежно по отношению к водопроницаемому слою, на который поступает вода, проходящая через водопроницаемый слой, и водонесущий канал очищенной воды, проходящий через мембранный сепаратор и соединенный с водопропускающим слоем и получающий от него воду; выходное отверстие очищенной воды, расположенное в корпусе, соединенное с каналом очищенной воды и получающее из него воду; средство для хранения очищенной воды, соединенное с выходным отверстием очищенной воды, откуда поступает очищенная вода; каналы для протекания воды между входом сырой загрязненной воды и, по крайней мере, одним основным нагнетательным насосом, средством очистки воды и средством хранения очищенной воды; клапанное устройство для направления загрязненной воды через каналы и средство очистки воды; блок управления запорным устройством; средство перемещения находящейся под давлением загрязненной воды от, по меньшей мере, одного основного нагнетательного насоса к входу средства очистки воды; средство пропускания находящейся под давлением загрязненной воды через, по меньшей мере, один мембранный сепаратор; средство для разделения загрязненной воды в выходной канал для очищенной воды и в выходной канал для концентрированной загрязненной воды посредством направления части загрязненной воды через водопроницаемый слой мембраны сепарации воды; соединение выходного канала для концентрированной загрязненной воды с выходом корпуса; соединение выходного канала для очищенной воды после водопроницаемой мембраны с водопропускающим слоем очищенной воды; соединение выходного канала для очищенной воды после водопроводящего слоя очищенной воды с каналом для очищенной воды; соединение очищенной воды, выходящей из канала очищенной воды через выходное отверстие очищенной воды, со средством для хранения очищенной воды.

Способ предпочтительно предусматривает следующие стадии: установку средства нехимической очистки, содержащего: источник чистой воды; и насос обратного потока, сообщенный с источником чистой воды и выходным отверстием для очищенной воды; периодическую очистку сепарационной мембраны, предусматривающую: повышение давления чистой воды в насосе обратного потока до рабочего давления; направление находящейся под давлением чистой воды, выходящей из источника чистой воды через насос обратного тока, к выходному отверстию для очищенной воды и через выходное отверстие для очищенной воды к несущему каналу для очищенной воды; удаление твердых частиц, накопленных на водопроницаемом слое, путем пропускания чистой воды под давлением через мембрану сепарации воды в обратном направлении, при этом указанное обратное направление является направлением от несущего канала для очищенной воды к водопропускающему слою очищенной воды и от водопропускающего слоя очищенной воды через водопроницаемый слой.

Было бы предпочтительно, чтобы способ содержал следующие стадии: уравнивание наружного давления на, по меньшей мере, одном мембранном сепараторе с внутренним давлением на, по меньшей мере, одном мембранном сепараторе, предусматривающее: установку в, по крайней мере, одном мембранном сепараторе, по крайней мере, одного уплотнения для обеспечения прохода воды только в одном направлении; установку, по крайней мере, одного уплотнения в оконечной зоне, по крайней мере, одного мембранного сепаратора между указанным мембранным сепаратором и корпусом мембранного сепаратора таким образом, чтобы масса нагнетаемой воды, входящей в корпус со стороны указанного мембранного сепаратора, противоположной уплотнению, проходила через указанный мембранный сепаратор, проходила поверх и вокруг указанного мембранного сепаратора к уплотнению, охватывающему указанную мембрану.

Было бы предпочтительно, чтобы способ содержал бы следующие стадии: установку, по крайней мере, одного сепарационного резервуара, имеющего входное отверстие и выходное отверстие, при этом входное отверстие резервуара подсоединено к выходному отверстию корпуса для приема оттуда концентрированной загрязненной воды, а выходное отверстие резервуара сообщено с входным отверстием корпуса; направление потока концентрированной загрязненной воды с выходного отверстия корпуса мембранного сепаратора на входное отверстие, по крайней мере, одного сепарационного резервуара; выделение взвешенных и растворенных концентрированных загрязнителей из концентрированной загрязненной воды в сепарационном резервуаре; рециркуляцию потока загрязненной воды из, по меньшей мере, одного сепарационного резервуара к входному отверстию корпуса мембранного сепаратора; обеспечение наличия каналов для прохождения воды между средствами очистки воды и, по крайней мере, одним сепарационным резервуаром.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предусматривается устройство для очистки воды из источника загрязненной воды, содержащее: источник сырой загрязненной воды, имеющий взвешенные частицы и загрязняющие растворенные вещества; входное отверстие сырой воды для приема загрязненной воды из источника сырой воды; по меньшей мере, один основной нагнетательный насос, сообщенный с входным отверстием сырой воды для приема загрязненной воды и для повышения давления указанной загрязненной воды до желаемого рабочего давления; клапанное устройство для подачи загрязненной воды на средства очистки воды; блок для управления указанным клапанным устройством; средства очистки воды, содержащее: по меньшей мере, один корпус, имеющий первое отверстие и второе отверстие, расположенное таким образом, что первое отверстие из указанных отверстий является входом для подачи находящейся под давлением загрязненной воды, при этом второе отверстие из этих двух отверстий является выходом для концентрированной загрязненной воды; по меньшей мере, один мембранный сепаратор, расположенный внутри корпуса, предназначенный для приема загрязненной воды, находящейся под давлением, от входного отверстия корпуса, указанный, по меньшей мере, один мембранный сепаратор, включающий мембрану сепарации воды, имеющую, по крайней мере, один водопроницаемый слой с характеристиками, не допускающими проникновение через него загрязнителей, водопроводящий слой чистой воды, расположенный смежно по отношению к водопроницаемому слою, для приема воды, проходящей через водопроницаемый слой, и несущий канал для чистой воды, проходящий через мембранный сепаратор и сообщенный с водопроводящим слоем для приема из него воды; выходное отверстие для выхода чистой воды, выполненное в корпусе и соединенное с несущим каналом для чистой воды; каналы, организованные таким образом, что они связывают входное отверстие для сырой воды, по крайней мере, один нагнетательный насос, средство для очистки воды и клапанное устройство, и в котором загрязненная вода, находящаяся под давлением и проходящая через, по меньшей мере, один мембранный сепаратор, разделяется на очищенную воду и концентрированную загрязненную воду путем направления части указанной загрязненной воды через водопропускающий слой мембраны сепарации воды.

В настоящем изобретении также предусмотрена улучшенная задвижка, определяющая единый клапанный элемент с одним исполнительным органом, который обеспечивает несколько различных уровней потребления воды, подаваемой в реактор.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается устройство для обработки воды, поступающей из источника водоснабжения для потребления, содержащее: входное отверстие источника воды; реактор обработки, включающий первое отверстие, куда подается вода из входного отверстия источника водоснабжения, и второе отверстие для нагнетания воды, предназначенной для последующего потребления; накопительный