ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/18 B01D27/02 

Изобретение относится к экологии и охране здоровья человека и может быть использовано в быту для очистки питьевой воды.

Известен фильтр для очистки питьевой воды, содержащий корпус с крышкой, впускным и выпускным патрубками и расположенный внутри корпуса слой зернистой фильтрующей загрузки, причем под загрузкой установлено дренажное устройство в виде перфорированных труб [1]
Недостатками известного фильтра являются низкая степень очистки питьевой воды от органических примесей вследствие использования инертной загрузки, а также большая металлоемкость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и количеству совпадающих признаков является фильтр для очистки питьевой воды, содержащий корпус с верхней и нижней торцевой крышками, впускной патрубок, установленный на верхней крышке, и выпускной патрубок, установленный на нижней крышке, причем между корпусом и крышками расположены перфорированные диски, между которыми помещен слой сорбента из зерненого активного угла [2]
Недостатками данного устройства являются низкая удельная скорость фильтрации воды и сложность его эксплуатации при замене слоя сорбента.

Цель изобретения повышение удельной скорости фильтрации воды и упрощение эксплуатации фильтра.

Цель достигается с помощью предлагаемого устройства, содержащего корпус с крышкой, впускным и выпускным патрубками и расположенный внутри корпуса сорбирующий элемент, причем сорбирующий элемент представляет собой полый цилиндр из активного угля и полимерного связующего, расположенный коаксиально с корпусом и ограниченный с торцов кольцами из полимерного материала, имеющими с внешней стороны ребристую поверхность, а с внутренней штыри для закрепления на сорбирующем элементе, при этом впусконой патрубок расположен на дне корпуса около его боковой стенки, а впускной патрубок в центре дна, при этом расстояние между стенкой корпуса и сорбирующим элементом составляет 0,6 1,2 толщины последнего.

Другое отличие заключается в том, что фильтр содержит два и более сорбирующих элементов, расположенных один над другим.

Из анализа научно-технической литературы выяснилось, что известен фильтр для очистки питьевой воды, в котором сорбирующий элемент представляет собой полый цилиндр из активного угля и полимерного связующего, расположенный коаксиально с корпусом и ограниченный с торцов кольцами из полимерного материала, имеющими с внешней стороны ребристую поверхность, а с внутренней стороны-штыри для закрепления в сорбирующем элементе, при этом впускной патрубок расположен на дне корпуса около его боковой стенки, а впускной патрубок в центре дна, причем расстояние между стенкой корпуса и сорбирующим элементом составляет 0,6 1,2 толщины последнего; кроме того фильтр содержит два и более сорбирующих элементов, расположенных один над другим.

Использование указанных признаков в предложенном фильтре позволяет повысить удельную скорость фильтрации воды и упростить его эксплуатацию, в случае замены сорбирующих элементов.

Фильтры, используемые для очистки питьевой воды, изготавливаются, как правило, в виде горшков, цилиндров, колонн, внутрь которых помещается слой зерненого сорбента (активного угля, цеолита, ионообменной смолы и др.).

В этом случае фильтрующая поверхность ограничена внутренней площадью корпуса фильтра, а удельная скорость фильтрации будет невысокой. Повышение скорости фильтрации увеличивает габариты и металлоемкость фильтра.

С другой стороны, использование в качестве сорбента зерновых материалов значительно усложняет эксплуатацию фильтров. Так при отработке адсорбционной емкости слоя сорбента или его измельчении под действием гидродинамических потоков и обратной промывки (дренажа), замена сорбента сопряжена с большими трудностями.

На фиг. 1 приведен общий вид фильтра; на фиг. 2 сорбирующий элемент.

Фильтр включает корпус 1 высотой Н и диаметром D, дно 2, крышку 3, впускной патрубок 4 и выпускной патрубок 5, сорбирующий элемент 6 толщиной H₁ с кольцами 7, имеющими внешнюю ребристую поверхность 8 и внутреннюю поверхность 9 со штырями 10, прокладки 11 и 12, ножки 13 и болтовое соединение 14 для прижатия крышки 3 и к корпусу 1, причем вода, поступающая на очистку, подается в пространство 15, имеющее ширину H₂, где
H₂ 0,6 1,2H₁
Корпус 1 фильтра выполняется из нержавеющей стали, однако он может быть выполнен и из любого другого химически стойкого материала (стекла, стеклопластика, технического фарфора и т.п.).

Прокладки 11 и 12 изготавливаются из пищевой резины. Сорбирующий элемент представляет собой полый цилиндр в виде прочного моноблока, изготавливаемого из смеси зерненого активного угля марок АГ-3 или БАУ и полиэтилена низкого давления при соотношении (70±5) (30±5) методом термоформования.

Фильтр работает следующим образом.

С помощью ножек 13 (или без них) фильтр располагается около трубопровода с питьевой водой. Соединяют впускной патрубок 4, расположенный на дне 2 около стенки корпуса 1, с трубопроводом, а выпускной патрубок 5 с потребителем, и открывают вентиль подачи воды (не показан). Поток воды поступает в пространство 15, проходит сорбирующий элемент 6 и очищенный от механических примесей, привкуса, запаха и цветности направляется потребителю через выходной патрубок 5.

С помощью внешней ребристой поверхности 8 кольца 7 обеспечивается герметичность на стыке прокладок 11 и 12, а с помощью внутренней поверхности 9 кольца 7, снабженной штырями 10, обеспечивается прочность торцов сорбирующего элемента 6. Болтовое соединение 14 обеспечивает закрепление крышки 3 и плотность прижатия всей конструкции в целом.

В таблице приведены экспериментальные данные по влиянию расстояния между стенкой корпуса и сорбирующим элементом H₂ на удельную скорость фильтрации воды.

Как следует из данных таблицы, наибольшая удельная скорость фильтрации воды имеет место при отношении расстояния между стенкой корпуса и сорбирующим элементом к толщине элемента, равном 0,6 1,2. При отношении H₂/H₁ меньшем 0,6 удельная скорость фильтрации падает вследствие повышения сопротивления потоку воды в пространстве 15, а при отношении H₂/H₁ большем 1,2 снижается рабочая поверхность фильтрации из-за исключения верхних поверхностей сорбирующего элемента из процесса очистки.

После определенного времени эксплуатации фильтра (обычно 6-12 месяцев) закрывают вентиль на трубопроводе, сливают из корпуса 1 воду, через выпускной патрубок 5, открывают болтовое соединение 14 и снимают крышку 3, после чего извлекают прокладку 11 и достают отработанный сорбирующий элемент 6. Затем вставляют в корпус 1 новый сорбирующий элемент 6, устанавливают прокладку 11 и крышку 3 и с помощью болтового соединения 14 закрепляют ее на корпусе фильтра. Вся операция переснаряжения занимает 10 20 мин, что гарантирует практически бесперебойную подачу воды потребителю.

Кроме того, следует отметить, что использование сорбирующего элемента в виде цилиндра из активного угля и полимерного связующего, представляющего собой прочный моноблок, полностью исключает стадию отливки сорбента перед эксплуатацией. Эта операция в случае использования слоя зерен из активного угля занимает, как правило, 1,5 2,0 ч.

При необходимости увеличения производительности фильтра по воде увеличивается высота корпуса и в него помещаются два и более сорбирующих элемента с установкой между ними дополнительных прокладок из пищевой резины.

Таким образом, предлагаемый фильтр позволяет обеспечивать высокую удельную скорость фильтрации воды при минимальных габаритах фильтра, а также простоту его эксплуатации при замене сорбента.

Использование: очистка питьевой воды. Сущность изобретения: фильтр для очистки питьевой воды содержит корпус с крышкой и днищем, расположенный в корпусе сорбирующий элемент в виде полого цилиндра из активного угля и полимерного связующего, ограниченного с торцов кольцами из полимерного материала, имеющими с внешней стороны ребристую поверхность, а с внутренней стороны - штыри для закрепления на сорбирующем элементе и подающий и отводящий патрубки, присоединенные к дну корпуса. 1 з. п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Фильтр для очистки питьевой воды, содержащий корпус с крышкой, впускным и выпускным патрубками и расположенный внутри корпуса сорбирующий элемент, отличающийся тем, что сорбирующий элемент представляет собой полый цилиндр из активного угля и полимерного связующего, расположенный коаксиально с корпусом и ограниченный с торцов кольцами из полимерного материала, имеющими с внешней стороны ребристую поверхность, а с внутрененей стороны штыри для закрепления на сорбирующем элементе, при этом впускной патрубок расположен на дне корпуса около его боковой стенки, а выпускной патрубок в центре дна, причем расстояние между стенкой корпуса и сорбирующим элементом составляет 0,6 1,2 толщины последнего. 2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен одним или несколькими дополнительными сорбирующим элементами, расположенными в корпусе один над другим.