ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 1999 года по МПК C02F1/64 B01D24/16 

Изобретение относится к фильтрам, предназначенным для очистки и обеззараживания природных железосодержащих вод.

Известен фильтр для обезжелезивания воды (Авт. свид. N 1430362, Бюл. N 38, 15.10.88 г. "Фильтр для обезжелезивания воды"), решающий задачу повышения качества очистки воды при повышенном содержании в ней растворенных соединений железа и свободной углекислоты. Фильтр содержит корпус со слоями загрузки, расположенными на расстоянии один над другим, трубопровод для подачи сжатого воздуха с воздухораспределителем, установленным в пространстве между слоями загрузки и выполненный в виде сегнерова колеса, патрубки для подачи очищаемой воды и отвода фильтрата, трубопровод для отвода воздуха, подсоединенный в корпусу под нижним слоем загрузки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фильтр (Николадзе Г.И. Обезжелезивание природных и оборотных вод. М.: СТРОЙИЗДАТ, 1978, стр. 161, прототип), содержащий корпус с крышкой, распределительную и сборную системы, заполненный зернистым материалом (кварцевый песок, горелые породы и др.), причем на поверхности зерен фильтрующего материала предварительно сформирована каталитическая пленка из двуокиси марганца MnO₂ (72%), закиси марганца MnO (2%), окиси марганца Mn₂O₃ (3%), окиси калия (8%) и воды (15%). При фильтровании воды, содержащей двухвалентное железо, высшие окислы марганца окисляют его, восстанавливаясь до низшей валентности, а затем вновь окисляются растворенным в воде кислородом при регенерации.

Недостатком известного фильтра является кратковременность его работы вследствие плохой адгезии каталитической пленки, что требует остановки фильтра и зарядки по специальной методике.

Целью изобретения является увеличение срока службы фильтра.

Сущность изобретения заключается в том, что известный фильтр для очистки воды, содержащий корпус с эллиптической крышкой, распределительную сборную системы, зернистый фильтрующий материал, двухокись марганца. Согласно изобретению фильтр содержит последовательно расположенные слои марганцевой руды, горелой породы и активированного угля с соотношением высот слоев 1 : 1 : 1, слои разделены сетками, количество секций с аналогичным чередованием слоев находится в пределах 1 ... 4, а распределительная и сборная системы расположены в дренажной загрузке, причем марганцевосодержащая руда содержит 30 .. . 70% двуокиси марганца, активированный уголь импрегнирован серебром, используют горелую породу фракции 2 ... 4 мм, а в качестве дренажной загрузки используют горелую породу фракции 4 ... 8 мм.

Фильтр изображен на фиг. 1, сборная система показана на фиг. 2.

Фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1 и эллиптической крышки 2, распределительной 3 и сборной 4, находящихся в дренажном слое 5, состоящем из зерен горелой породы размером 4 ... 8 мм. Снизу вверх фильтр загружен одинаковыми по высоте слоями фильтрующих материалов: марганцевой рудой 6, горелой породой 7 и активированным углем 8, слои разделены сетками 9.

Фильтр работает следующим образом. Природная железосодержащая вода поступает в распределительную систему 3 в виде кольца с перфорационными отверстиями, направленными вверх. Вода фильтруется снизу вверх сквозь слои фильтрующих материалов 6, 7, 8. Слой 6 представляет собой зернистый природный материал, обогащенный двуокисью марганца. Концентрация двуокиси марганца должна быть в пределах 30 .... 70%. Под действием двуокиси марганца происходит окисление двухвалентного железа до трехвалентного с образованием соответствующего гидроксида, который нерастворим в воде. Образование гидроксида трехвалентного железа эффективней происходит на поверхности зерен горелой породы, расположенных выше слоя марганцевой руды. Далее вода фильтруется в слое активированного угля 8, на зерна которого нанесено электрохимическим путем металлическое серебро. Гуминовые и фульвокислоты, часто находящиеся в природных водах, адсорбируются на угле, а вода обеззараживается при контакте с серебром. Кроме того, слои 6 и 8 создают электрохимическую пару, при этом в слое 6 интенсифицируются окислительные процессы, что приводит к ускорению обезжелезивания.

Слои 6, 7, 8 могут повторяться многократно до достижения требуемого эффекта очистки и обеззараживания воды. Для оптимизации процесса очистки воды проведены опыты на натурной железосодержащей воде Кушнаренковского водозабора из подземной скважины. Исходная концентрация железа составляет 5 мг/л.

Пример 1. Сравниваем степень очистки воды при фильтрации воды в двухслойном фильтре (марганцевая руда и горелая порода) и трехслойном фильтре (марганцевая руда, горелая порода, импрегнированный активированный уголь). Высота слоев одинакова - 10 см. Скорость фильтрации 10 м/ч. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 2. Определяли оптимальную высоту слоя марганцевой руды. Скорость фильтрации 10 м/ч. Результаты приведены в таблице 2. Фильтр двухслойный. Толщина слоя горелой породы и активированного угля равна 10 см.

Оптимальной является толщина слоя 10 см.

Пример 3. Сравниваемт степень очистки воды при фильтрации в одно, двух, трех и четырех секциях, каждая из которых состоит из трех слоев 6, 7, 8. Скорость фильтрации 10 м/ч. Результаты приведены в таблице 3.

Из приведенных результатов видно, что выбором количества секций можно получить воду не только питьевого качества (0,3 мг/л), но и для котельного хозяйства (0,01 мг/л)
Пример 4. Определяем длительность фильтроцикла. Фильтр трехсекционный, скорость фильтрации 10 м/ч (табл. 4).

Через 300 часов работы фильтра провели регенерацию обратной водовоздушной промывкой. Качество работы фильтра достигло исходного значения.

Пример 5. Определяли влияние концентрации двуокиси марганца на эффект очистки. Фильтр трехсекционный, скорость фильтрации 10 м/ч (табл. 5).

Пример 6. Определяли влияние высоты слоя горелой породы и активированного угля на качество очистки воды. Фильтр трехслойный. Толщина слоя марганцевой руды 10 см. (табл. 6).

Предлагаемое изобретение может быть использовано в системах подготовки воды для питьевых нужд, а также при химводоподготовке котельных, ТЭЦ, тепловых пунктов. При этом возможна реконструкция очистных сооружений с заменой загрузки осветлительных фильтров в с целью увеличения фильтрацикла и срока службой фильтрующего материала.

Изобретение предназначено для очистки и обеззараживания природных железосодержащих вод. Фильтр для очистки воды содержит корпус, сборную и распределительную системы, слой марганцевой руды, в составе которой содержится двуокись марганца, расположенные на нем слои горелой породы и активированного угля, при этом соотношение слоев составляет 1:1:1, а сборная и распределительная системы расположены в дренажной загрузке, в качестве которой использована горелая порода фракции 4-8 мм. Изобретение позволяет увеличить срок службы фильтра. 4 з.п.ф-лы, 2 ил., 6 табл.

1. Фильтр для очистки воды, содержащий корпус с эллиптической крышкой, распределительную и сборную системы, зернистый фильтрующий материал и двуокись марганца, отличающийся тем, что он содержит двуокись марганца в составе марганцевой руды, зернистый фильтрующий материал имеет вид расположенных последовательно на слое марганцевой руды слоев из горелой породы и активированного угля, при этом соотношение высот слоев составляет 1:1:1, слои разделены сетками, количество секций с аналогичным чередованием слоев находится в пределах 1-4, распределительная и сборная системы расположены в дренажной загрузке. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что марганцевая руда содержит 30-70% двуокиси марганца. 3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что активированный уголь импрегнирован серебром. 4. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что используют горелую породу фракции 2-4 мм. 5. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве дренажной загрузки используют горелую породу фракции 4-8 мм.