ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/64 B01D24/16 

Изобретение относится к фильтрам для обезжелезивания воды и может быть использовано в хозяйственно-питьевом водоснабжении.

Известен фильтр для очистки воды [1] заполненный взвешенным слоем тонкодисперсного мела и гидроксида алюминия. Соли железа переводятся мелом в карбонат железа, гидролизующийся в гидроксид железа, который задерживается взвешенным слоем. Весь комплекс происходящих реакций можно выразить уравнением
4CaCO₃+4FeSO₄+O₂+6H₂O=4Fe(OH)₃ +4CaSO₄+4CO₂.

Оптимальное соотношение основных компонентов Al(OH)₃/CaCO₃=0,16.

Расчетная скорость восходящего потока через взвешенный слой мела достигает 0,48 мм/с. Концентрация мела во взвешенном слое составляет 0,02-0,03 г/см₃. Степень очистки воды от железа достигает 95% однако в процессе очистки происходит размывание мела и загрязнение им питьевой воды, что, в свою очередь, требует дополнительных мер по улавливанию и отделению самого сорбента вместе с продуктом сорбции.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является фильтр для очистки воды [1] загруженный мраморной крошкой или магномассой с размером частиц 0,8-20 мм, высоту слоя принимают до 2 м, скорость фильтрования воды через мраморную крошку до 10 м/ч, через магномассу -10-20 м/ч. Промывают фильтрующий слой восходящим потоком воды с интенсивностью 15 л/см² в течение 10-15 мин. Известный фильтр предназначен для стабилизационной обработки воды, содержание железа в поступающей на фильтр воде не должно превышать 0,5 мг/л. Большие концентрации железа приводят к цементированию зерен фильтрующей загрузки и уменьшают срок ее службы.

Изобретение решает задачу упрощения процесса обезжелезивания, улучшения качества подготовки и органолептических свойств воды с одновременным увеличением срока службы фильтра.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном фильтре для очистки воды, включающем корпус с эллиптической крышкой, распределительную и сборную системы, зернистый фильтрующий материал, согласно изобретению, фильтрующий материал выполнен из кальцитов, содержащих в своем составе соединения кремния, магния и железа, образующие каркасно-пространственные структуры с основным веществом, суммарное содержание которых составляет 0,5-1,6 мас.

На чертеже представлен фильтр для очистки воды.

Фильтр содержит цилиндрический корпус 1 с эллиптической крышкой 2, распределительную систему 3 и сборную систему 4, слой зернистого фильтрующего материала из активного кальцита 5.

Фильтр работает следующим образом.

Природная железосодержащая вода поступает в распределительную систему 3 и далее вверх сквозь слой фильтрующего материала из активной горной породы, например кальцита 5. Скорость движения воды 2,0-6,2 м/ч, время пребывания воды в контакте составило 16,3-50,4 с. Содержание ионного железа в воде до очистки 2,5-4,5 мг/л.

Из табл. 1 следует, что достаточная эффективность (скорость и полнота) извлечения железа из воды при прохождении ее через зернистую насадку при одинаковых условиях испытаний наблюдается в образцах 1-6 и 10-13. Однако образец 6 при этом медленно размывается водой, вызывая помутнение и образование осадка. Образец 13 не столь активно и полно извлекает железо из воды. Образцы 7-9 не активны при полной аналогии других характеристик, кроме содержания компонентов магния, железа, кремния, могущих образовывать пространственные, сопряженные с карбонатом кальция твердые структуры.

Как видно также из данных табл.1, искомая эффективность наблюдается лишь в узких пределах концентрации магния, железа, кремния. По сумме этих компонентов лучшая активность образцов наблюдается ориентировочно до 1,6 мас. Более высокие концентрации перечисленных компонентов в материале образуют излишне "жесткие" его структуры и препятствуют взаимодействию кальцитов с солями железа. Нижний предел содержания магния, железа, кремния определяется (см. табл.1) размыванием материала сорбента с загрязнением воды, что, в свою очередь, влечет за собой дополнительную ступень очистки. Минимальное содержание суммы структурообразующих компонентов следует принять 0,5 мас.

Примеры очистки питьевой воды и ресурса работы сорбента в зависимости от скорости пропускания и времени пребывания в контактном аппарате (фильтре) приведены в табл. 2.

Из данных табл.2 видно, что во время очистки воды линейная скорость движения воды изменялась от 2 м/ч до 3 м/ч и 6 м/ч, время пребывания соответственно от 50 с до 30 с и 16 с, объемная скорость работы аппарата составляла минимально 28 объемов воды в 1 ч на 1 объем фильтрующего материала и соответственно 45-83 объемов воды на 1 объем сорбента при увеличении скорости. На выходе из фильтра железо в воде отсутствовало до обработки сорбента, после чего осажденное железо удалялось, а фильтр был снова готов к работе. Из табл. 2 также видно, что ресурс фильтра (количество объемов очищенной воды на 1 объем сорбента за 1 цикл) уменьшается на 35% при возрастании скорости до 6,0 м/ч, но в то же время ресурс остается достаточно большим. Результаты испытаний образца 13 показали его меньший ресурс при скорости около 3 м/ч, что объясняется химическим составом материала сорбента (см. табл.1).

Изобретение может быть использовано в системах подготовки воды для питьевых нужд. При этом возможна замена осветлительных фильтров с целью увеличения фильтрационного цикла и срока службы фильтрующего материала.

Фильтр для очистки воды содержит корпус с эллиптической крышкой, распределительную и сборную системы и зернистый фильтрующий материал, выполненный из кальцитов, содержащих в своем составе соединения кремния, магния и железа, образующие каркасно-пространственные структуры с основным веществом, суммарное содержание которых составляет 0,5-1,6 мас.%. 1 ил., 2 табл.

Фильтр для очистки воды, включающий корпус с эллиптической крышкой, распределительную и сборную системы, зернистый фильтрующий материал, отличающийся тем, что фильтрующий материал выполнен из кальцитов, содержащих в своем составе соединения кремния, магния и железа, образующие каркасно-пространственные структуры с основным веществом, суммарное содержание которых 0,5 1,6 мас.