ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ МСХ-30, СПОСОБ ЕГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ И ФИЛЬТР ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК B01D29/56 B01D63/08 C02F9/00 

Изобретение относится к области экологии и охраны здоровья человека и может быть использовано в быту для доочистки питьевой воды.

Известно устройство для очистки и кондиционирования воды (патента РФ 2049070 C 02 F 1/18), содержащее емкость с расположенными в ней слоями для двухступенчатой обработки воды, при этом первый слой выполнен из шунгита с суммарным содержанием кремнезема и алюмосиликатов, составляющих 30-70%, а второй - из доломита, содержащего органические компоненты не более 0,1% от его массы, в том числе серы 1,2-2%, азота 0,3-0,6% от массы органического вещества, первая емкость выполнена из материала с размером пор 1-100 мкм.

Известное устройство имеет ограниченную область применения из-за того, что в нем не предусмотрена очистка от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов, пестицидов, многих растворенных в воде химических веществ.

Известна также установка для очистки воды (а.с. СССР 1798312 C 02 F 1/18, 1993), включающая блок грубой очистки, блок тонкой очистки, блок обеззараживания, насос, систему трубопроводов для подачи и отвода воды, причем установка снабжена водозаборником, выполненным в виде двухкамерной емкости, сборником питьевой воды, блок грубой очистки выполнен в виде блока фильтров, блок обеззараживания выполнен в виде УФ-стерилизатора и снабжен стерилизующим фильтром, система трубопроводов снабжена запорной арматурой, выход одной из камер водозаборника соединен через насос и запорную арматуру с блоком грубой очистки и блоком обеззараживания, вход блока тонкой очистки соединен с выходом блока очистки, а выход - с входом блока обеззараживания, выход УФ-стерилизатора через запорную камеру соединен с входом второй камеры водозаборника и входом стерилизующего фильтра, выход которого соединен со сборником питьевой воды.

Недостатком этой установки является то, что не предусмотрена очистка воды от ионов тяжелых металлов, хлорорганических соединений, фенола, нефтепродуктов, пестицидов и т.д., а также сложная система забора (подключения) установки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному техническому решению является установка для очистки и кондиционирования питьевой воды (патент РФ 2084411, C 02 F 9/00, 28.12.94), включающая три основных узла - узел предочистки, выполненный в виде сорбционных фильтров картриджного типа в количестве 1-4 шт., узел основной сорбционной очистки, выполненный в виде сорбционного фильтра (фильтров) с расположенными в нем (них) по ходу движения воды слоями модифицированного цеолита моноклинной структуры, карбоксильного катионообменника в гранулированной или волокнистой форме и углеродного адсорбента, часть из которого находится в бактерицидной (серебряной) форме, узел финишной очистки, выполненный в виде одного-четырех фильтров патронного типа с микрофильтрационными элементами с размером пор 0,5 - 10 мкм.

Существенными недостатками этого технического решения являются:
- сложность конструкции;
- сложность обслуживания;
- использование драгоценного металла.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в том, чтобы изготовить фильтр простой конструкции, компактный, с улучшенными массогабаритными характеристиками (масса 10 кг, 260х400х300 мм), удобный для эксплуатации в бытовых условиях, состоящий из корпуса с расположенными последовательно друг под другом фильтром обеззараживания, выполненным в виде мембранного пластинчатого блока, сорбиционного блока, включающего угольно-волокнистый сорбиционный материал (бусофит), хемосорбиционного блока, включающего хемосорбиционное волокно ВИОН; эффективный для удаления из воды таких примесей, как пестициды, хлорорганические соединения, ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, обеспечивающий полное удаление из воды микробной и бактериальной флоры, предусматривающий промывку мембраны без разборки изделия.

На фиг. 1 изображен фильтр МХС-30, продольный разрез.

Фильтр МХС-30 для очистки питьевой воды содержит корпус с патрубками для подвода воды 1, отвода очищенной воды 2 и патрубок для отвода загрязнений 6. В корпусе размещены последовательно расположенные друг над другом блоки: мембранный пластинчатый блок 3 (фильтр обеззараживания), хемосорбиционный блок, состоящий из угольно-волокнистого сербиционного материала БУСОФИТ 4 и хемосорбиционного волокна ВИОН 5.

Количество слоев фильтрующих элементов, их конфигурация, толщина и т.д. определяют рабочие характеристики фильтра: количество воды, время его беспрерывной работы от регенерации до регенерации, стоимость самого фильтра.

Конкретная схема размещения фильтрующих блоков определяется не только требованиями к фильтру, но и свойствами воды, подаваемой на очистку.

Фильтр работает следующим образом.

По патрубку 1 поступает очищаемая вода, противотоком поднимается и проходит последовательно расположенные друг над другом блоки фильтров: на мембранном пластинчатом блоке отсеиваются механические примеси размером более 0,1 мкм, бактерии, вирусы.

Угольно-волокнистый сербиционно-фильтрующий материал БУСОФИТ 4 обеспечивает очистку от фенола, хлорорганики, нефтепродуктов и пестицидов.

Хемосорбиционное волокно предотвращает попадание в очищенную воду ионов железа, свинца, меди, хрома, кадмия, цинка и других тяжелых металлов. Очищенная вода через патрубок отвода очищенной воды 2 поступает потребителю.

Сравнительные данные по очистке воды на фильтре МХС-30 и требования ГОСТ и СанПиН приведены в таблице.

Из таблицы видно, что вода после очистки соответствует требованиям ГОСТ 28-74-82 (Вода питьевая) и СанПиН.

Известно устройство для очистки питьевой воды в домашних условиях (патент РФ 2060779, B 01 D 15/00, 27/02, 22.06.94), которое по способу подключения к водопроводной сети является наиболее близким аналогом для рассматриваемого фильтра МХС-30. Гибкий шланг служит для подачи воды из водопроводного крана, а сливная трубка - для подачи очищенной воды потребителю, указатель уровня позволяет подбирать оптимальную скорость фильтрации воды через фильтр и сигнализирует о переполнении фильтра, хомут служит для крепления устройства к стене. Вода подается снизу и противотоком проходит через фильтрующие элементы и слой сорбента.

Подключение фильтра МХС-30 к водопроводной сети осуществляют следующим образом (фиг. 2).

Фильтр МХС-20 располагается непосредственно над мойкой (раковиной) с установкой на мойке (раковине) отдельного крана, управляющего работой фильтра.

К водопроводной сети (трубе) 7 прикрепляют полухомут 8, через который подается вода на вентиль 9, установленный на мойке (раковине) 10. После вентиля 9 через регулятор давления 11 вода поступает на фильтр 12. Очищенная вода подается на гусак 13, дополнительно смонтированный на раковине 10.

Регулятор давления 11 поддерживает давление на уровне 2 атм., несмотря на колебания давления в водопроводной сети.

Известно устройство для очистки питьевой водопроводной воды (патент РФ 2052278, B 01 D 63/00, 08.07.93), где в качестве основной фильтрованной ячейки используется керамический фильтрующий элемент с волокнистой керамической мембраной высокой производительности. Фильтрованная ячейка состоит из цилиндрического корпуса, устанавливаемого соосно с ним с зазором от его внутренней стенки трубчатого фильтрующего керамического элемента с керамической волокнистой мембраной с удерживающей способностью 0,1-0,2 мкм, на внутренней поверхности керамической трубки, сальниковых уплотнений, фланцев со штуцерами или каких-либо других переходных устройств для подсоединения к трубопроводу и выходного штуцера, сообщенного с зазором между фильтрующим элементом и корпусом ячейки.

Конструкция фильтрованной ячейки является наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому фильтру обеззараживания. Низкая скорость фильтрования и недостаточная степень очистки являются недостатками данной конструкции.

Конструкция фильтра обеззараживания, являющегося составной частью фильтра МХС-20 для очистки питьевой воды, представляет собой мембранный пластинчатый блок и содержит пакет из чередующихся плоских прямоугольных мембранных элементов. Каждый мембранный элемент состоит из двух плоских мембран и размещенной между ними разделительной пластины, залитых в моноблок. Каждая пластина имеет 4 отверстия, расположенные по углам, два из которых - для отвода очищенной воды, два - для подачи воды. От последних отходит по два параллельных канала, разделенных перемычками и соединенных с основными продольными каналами полукруглого сечения. По периметру пластин и входных отверстий имеются уплотнительные выступы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 3 схематически изображена разделительная пластина;
на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3;
на фиг. 5 схематично изображен мембранный блок, продольный разрез.

Разделительная пластина содержит 4 отверстия, два из которых - для отвода очищенной воды 16, два - для подачи воды 15. От отверстий 15 для подачи воды отходит по два параллельных канала 19, разделенных перемычками 18 и соединенных с основными продольными каналами 14 полукруглого сечения, выполненных на обеих сторонах пластины. По периметру пластин и входных отверстий имеются уплотнительные выступы 17. Разделительная пластина выполнена из пластмассы.

Мембранный пластинчатый блок состоит из разделительных пластин и самих мембран, которые собираются в блок следующим образом: разделительная пластина 21, затем мембрана 20, обращенная к пластине 21 нерабочей поверхностью; разделительная пластина 22, развернутая на 90^o, относительно разделительной пластины 21, мембрана 20 обращена рабочей поверхностью 25 к пластине 22 и т. д. Таким образом, собирается весь блок, где нечетные пластины выполняют роль выходных коллекторов, а четные - роль входных коллекторов. К нечетным пластинам мембраны обращены нерабочей поверхностью, а к четным - рабочей.

Мембранный пластинчатый блок работает следующим образом.

Жидкость подается в пору входных отверстий 15. В четных (входных) пластинах она растекается по каналам 19, рабочим продольным каналам 14 и далее проникает через мембраны 20. В нечетных 21, 23 (выводящих) пластинах отверстия 15 являются транзитными, т.е. жидкость по ним проходит к следующим за ним четным пластинам 22, 24 (входным). Жидкость, прошедшая через мембраны, собирается в каналах 14 нечетных (выводящих) пластин 21, 23 и далее по каналам 19 в отверстия 16 - на выход. В четных (входных) пластинах 22, 24 отверстия 16 являются транзитными, т.е. жидкость по ним проходит к следующим за ними нечетным (выводящим) пластинам 21, 23.

Конструкция разделительной пластины позволяет обеспечить равномерное распределение жидкости в каналах. Вода, двигаясь над поверхностью мембраны под действием давления, создаваемого в блоке, подвергается очистке от механических примесей размером более 0,1 мкм, бактерий, вирусов.

При промывке мембранного блока 3 одно из отверстий 15 используется для входа жидкости, а второе - для выхода. При этом жидкость с большой скоростью проходит по всем входным каналам и смывает с рабочих поверхностей мембран накопившиеся на них частицы.

Изобретение предназначено для очистки питьевой воды фильтрованием. Устройство содержит корпус c расположенным в нем фильтром обеззараживания в виде пакета мембранных элементов, каждый из которых состоит из двух плоских мембран и размещенной между ними разделительной пластины, залитых в моноблок. Каждая пластина имеет четыре отверстия по углам, два из которых предназначены для отвода очищенной воды, а два других - для подачи воды. Кроме фильтра для обеззараживания устройство содержит сорбционный блок, блок из БУСОФИТа и хемосорбционный блок из волокнистого материала ВИОН, снабжено вентилем, подсоединяемым посредством полухомута к водопроводной сети и установленным между вентилем и фильтром обеззараживания регулятором давления. Изобретение позволяет повысить качество очистки воды и повысить скорость фильтрования. 2 с.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Фильтр для очистки питьевой воды, содержащий корпус с расположенными в нем фильтром для обеззараживания, сорбционным блоком и хемосорбционным блоком, выполненным из волокнистого ионообменного материала ВИОН, отличающийся тем, что он снабжен вентилем, подсоединяемым посредством полухомута к водопроводной сети и установленным между вентилем и фильтром для обеззараживания регулятором давления, при этом фильтр для обеззараживания выполнен в виде мембранного пластинчатого блока с размером пор 0,1 мкм, а сорбционный блок выполнен из угольно-волокнистого сорбционного фильтрующего материала БУСОФИТ. 2. Фильтр обеззараживания, выполненный в виде фильтровального блока, содержащего пакет мембранных элементов, отличающийся тем, что каждый мембранный элемент состоит из двух плоских мембран и размещенной между ними разделительной пластины, залитых в моноблок, причем каждая пластина имеет четыре отверстия, расположенных по углам, два из которых предназначены для отвода очищенной воды, а два других - для подачи воды, от последних отходит по два параллельных канала, разделенных перемычками и соединенных с основными продольными каналами полукруглого сечения, а по периметру пластин и входных отверстий имеются уплотняющие выступы.