ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 1996 года по МПК B01D24/18 C02F1/18 

Изобретение относится к устройствам для очистки воды фильтрованием и может быть использовано в бытовых условиях.

Известен бытовой фильтр, содержащий корпус, в котором расположен патрон с активированным углем [1]
Недостатком такого фильтра является невысокое качество очистки воды.

Наиболее близким к предлагаемому является фильтр для очистки воды, содержащий корпус, разделенный перегородками на последовательно расположенные секции, первая из которых по ходу движения очищаемой воды заполнена фильтрующей загрузкой для механической очистки, последующие сорбентами, а в последней размещена загрузка для обеззараживания [2]
Недостатками такого фильтра являются ограниченные функциональные возможности и относительно невысокая степень очистки воды.

Цель изобретения расширение спектра удаляемых веществ из очищаемой воды.

На фиг.1 представлен фильтр, продольный разрез; на фиг.2 то же, поперечный разрез.

Фильтр состоит из корпуса 1, по оси которого установлена коаксиально цилиндрическая или в виде усеченного конуса с углом конусности не более 50^о перегородка 2, выполненная из водонепроницаемого материала и из этого же материала в образованном кольцевом пространстве установлены радиально или под углом к стенке корпуса перегородки 3. Перегородка 2 и 3 разделяют корпус на пять секций, первая из которых по ходу движения очищаемой воды секция А заполнена слоем 4 гранул из алюминия фракции 1-10 мм, фильтрующей загрузкой 5 для механической очистки, например горелой породой, фракцией 2-4 мм и слоем для обеззараживания, например активированным углем, импрегнированным серебром 6, следующие секции Б, В и Г заполнены сорбентами, например активированным углем 7, последняя секция Д углем 7 и слоем для обеззараживания воды. Секция А соединена с любой секцией токопроводящей шиной 8. Все перегородки имеют отверстия 9, обеспечивающие движение очищаемой воды в соседних секциях снизу вверх и сверху вниз. Фильтр имеет торцовые крышки 10, уплотненные с корпусом резиновой прокладкой 11, а также подводящий 12 и отводящий 13 патрубки.

Экспериментально было установлено, что угол конусности усеченного конуса, т.е. перегородки 2, не должен превышать 50^о, каждая перегородка 3 может быть установлена под углом β к радиусу в точке ее крепления к стенке корпуса в пределах 0^о ≅ β ≅ 90^о. Площадь отверстий 9 по отношению к площади перегородок должна составлять 4,2-230.

Фильтр работает следующим образом.

Воду подают через входной патрубок 12 в нижнюю часть секции А. Восходящий поток проходит сквозь слой гранулированного алюминия 4, слой фильтрующей загрузки 5 и слой импрегнированного серебром активированного угля 6. За счет контактной разности потенциалов алюминия и активированного угля возникает электродвижущая сила, приводящая к растворению алюминия. Интенсивность растворения алюминия значительно увеличивают за счет создания внешней электрической цепи, которой является токоведущая шина 8, выполненная из алюминия.

Гидроксид алюминия и хлопьеобразование эффективно происходит на поверхности зерен фильтрующего материала 5. В качестве фильтрующего материала целесообразно применять алюмосиликаты, содержащие в основном оксиды алюминия и кремния. Одним из многочисленных представителей алюмосиликатов является "горелая порода".

Алюмосиликатный фильтрующий материал не только является зернистым фильтром и способствует интенсивному протеканию хлопьеобразования на поверхности зерен породы, но также обладает сорбционными свойствами по отношению к ионам тяжелых металлов.

В верхней части секции А жидкость, например воду, пропускают через слой импрегнированного серебром активированного угля 6. При этом обеспечивают дополнительную бактерицидную обработку и улучшение органолептических свойств воды. Такая бактерицидная обработка необходима в нерабочий период фильтра, что позволяет избежать биообрастания фильтрующего материала. Импрегнирование серебром активированного угля производят электролизом из раствора азотнокислого серебра.

Далее воду фильтруют в секции Б в направлении "сверху вниз", в секции В в направлении "снизу вверх", в секции Г в направлении "сверху вниз", в секции Д в направлении "снизу вверх". Все промежуточные секции заполнены активированным углем. В фильтре используют, например, уголь марки БАУ. В прототипе и других аналогах используют столб активированной загрузки высотой 0,1-0,2 м. Такая высота позволяет извлекать, например, фенол и другие углеводороды не более 10% при исходных концентрациях в несколько единиц ПДК. В предлагаемом устройстве высота фильтрующего слоя при использовании пяти секций составляет не менее 1 м, что значительно увеличивает эффект очистки. На выходе секции Д (последней секции) применен также слой импрегнированного серебром активированного угля 6. Перед отводящим патрубком 13 расположена тканевая прокладка 14 для предотвращения выноса активированного угля из фильтра.

Таким образом, в предлагаемом фильтре осуществляют дополнительное электрохимическое очищение ее при пропускании последовательно через слои гранулированного металла объемом V₁, минерального фильтрующего материала (активированного угля) объемом V₂ и сорбирующего материала объемом V₃ при соотношении объемов 1,1≅ (V₁+V₃)/V₂ ≅ 52. Посредством возникшей при таком расположении слоев контактной разности потенциалов производят пространственное разделение и закрепление соответственно катионов слоем гранулированного металла и анионов слоем сорбирующего материала. Осуществляя электрохимическое растворение гранулированного металла, вводят в жидкость образующиеся при этом ионы металла и дополнительно коагулируют ими загрязнения жидкости на поверхности частиц минерального фильтрующего материала.

В процессе механического очищения жидкости поддерживают соотношение объема фильтрующего материала V₂ к объему проходящей сквозь него в единицу времени жидкости V₄ в пределах 110 ≅ V₂/V₄ ≅3200. В процессе химического очищения меняют направление движения жидкости в соседних секциях фильтра на противоположное, поддерживая соотношение объема сорбирующего материала V₃ к объему проходящей через него в единицу времени жидкости V₄ в пределах 530 ≅ V₃/V₄ ≅12000.

Сущность изобретения: фильтр для очистки воды содержит корпус с торцовыми крышками, разделенный цилиндрической или конической перегородкой и радиальными или наклонными перегородками на последовательно расположенные секции, первая из которых заполнена слоем гранулированного алюминия, слоем загрузки для механической очистки и слоем для обеззараживания, а следующие секции - сорбентом, в последней секции расположены слой сорбента и слой для обеззараживания. Первая секция соединена с любой секцией токопроводящей шиной для электрохимической коагуляции очищаемой воды. 2 ил.

ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ, содержащий корпус, разделенный перегородками на последовательно расположенные секции, первая из которых по ходу движения очищаемой воды заполнена фильтрующей загрузкой для механической очистки, последующие заполнены сорбентами, а в последней размещена загрузка для обеззараживания, отличающийся тем, что он снабжен слоем гранул из алюминия и дополнительным слоем для обеззараживания, расположенными в первой секции соответственно перед и после слоя фильтрующей загрузки, и токопроводящей шиной, соединяющей секции, перегородки выполнены из водонепроницаемого материала, одна из них выполнена в виде коаксиально расположенного в корпусе цилиндра или усеченного конуса с углом конусности не более 50^o, а другие установлены в кольцевом пространстве корпуса радиально или под углом к его стенке, при этом в перегородках выполнены отверстия для движения воды в соседних секциях в направлении снизу вверх и сверху вниз, отношение площади сечения которых к площади перегородки равно 4,2 - 230 и в последней секции перед загрузкой для обеззараживания расположен слой сорбента.