УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ВЗВЕШЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ ВОДЫ Российский патент 2018 года по МПК B01D29/00 B01D29/74 B01D35/26 C02F1/00 C02F103/04 

Предлагаемое изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для фильтрации взвешенных частиц в морских и пресных водоемах при измерении концентрации минеральной и органической взвеси, хлорофилла «а» и других компонентов природных вод. Устройство может быть использовано для измерений в экспериментальной океанологии, биогеохимии.

Природная вода представляет собой сложную систему, состоящую из водной среды и взвешенных частиц различного происхождения и размеров. Частицы могут быть как живыми объектами, так и минеральной и органической взвесью. Исследование состава взвеси имеет научное и практическое значение. В целях исследования состава взвеси производится ее фильтрация на фильтрах различной пористости. При использовании мелкопористых фильтров с высоким гидравлическим сопротивлением требуется создание перепада давления на фильтре.

Известно устройство для фильтрации взвеси [1-3], которое основано на выделении на фильтре взвешенных компонентов природной среды за счет создания на фильтре перепада давления.

Наиболее близкой к предполагаемому изобретению является установка вакуумной фильтрации SIMAS [4], устройство которой показано на фиг. 1. Схема содержит в себе один или несколько фильтродержателей с верхней емкостью для воды, вакуумный ресивер для сбора фильтрата и вакуумный насос, создающий перепад давления на фильтре.

Представленная на фиг. 1 схема работает следующим образом:

Фильтр необходимой пористости помещается в фильтродержатель (1) фильтрующего устройства. Фильтруемая вода заливается в верхнюю емкость (2) фильтрующего устройства. Вакуумный насос (3), соединенный вакуумными трубками (4, 5) с вакуумным ресивером (6) и нижними камерами (7) фильтрующих устройств, создает в них разрежение воздуха. Профильтрованная вода сливается в нижнюю камеру (7) фильтрующего устройства и затем по трубкам (5) поступает в вакуумный ресивер (6), где она накапливается.

К недостаткам такой системы фильтрации можно отнести:

1) При подъеме уровня накопленной жидкости до выводного патрубка вода может попасть в вакуумный насос. Необходимость защиты вакуумного насоса от попадания фильтрата требует постоянного контроля за наполнением ресивера при большом объеме фильтрации. При заполнении ресивера процесс фильтрации прерывается. Попадание воды в вакуумный насос может привести к выходу его из строя.

2) Требуется герметичный ресивер жесткой конструкции. При интенсивной фильтрации подобный ресивер должен иметь большой объем, что ограничивает возможности транспортировки устройства для фильтрации при работе в полевых условиях.

Отмеченные недостатки могут быть исправлены при использовании для создания вакуума водоструйного насоса замкнутого цикла.

Целью предполагаемого изобретения является обеспечение непрерывной фильтрации больших объемов воды, исключение выхода из строя устройства в результате попадания фильтрата в насос, возможность создания вакуума как в жидкой, так и в воздушной среде, и уменьшение габаритов устройства за счет удаления ресивера из устройства.

Поставленная цель в устройстве достигается тем, что для создания вакуума используются соединенные последовательно центробежный и водоструйный насосы.

Предлагаемое решение представлено на фиг. 2. Устройство состоит из бака (10) с водой, в который погружен центробежный насос (11). Насос приводится в действие электродвигателем (12). Вода из центробежного насоса поступает в водоструйный насос (13), соединенный с устройствами фильтрации с помощью трубок (5). Бак имеет слив (14) для удаления избытка отфильтрованной жидкости.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Центробежный насос (11) приводится в действие электродвигателем (12). Вода под давлением подается из центробежного насоса (11) в водоструйный насос (13). Слив воды из водоструйного насоса осуществляется в бак (10). Фильтр необходимой пористости помещается в фильтродержатель (1). Фильтруемая вода заливается в верхнюю емкость фильтрующего устройства (2). Профильтрованная вода сливается в нижнюю камеру (7). Вакуум в нижней камере создается за счет соединения нижней камеры фильтрующего устройства с вакуумным выводом водоструйного насоса. Профильтрованная вода из нижней камеры откачивается по трубкам (5) через водоструйный насос в бак (10). Избыток жидкости в баке (10) сливается через перелив (14).

К достоинствам предлагаемого устройства можно отнести:

1) возможность откачивания как воздуха, так и жидкости. Работа устройства становится независимой от попадания жидкости в насос. Отпадает необходимость постоянного контроля за установкой.

2) отсутствует необходимость герметичного ресивера большой емкости. Слив избытка отфильтрованной жидкости происходит автоматически в процессе работы, что обеспечивает непрерывность фильтрации больших объемов воды.

Таким образом, введение в устройство соединенных последовательно центробежного и водоструйного насосов позволяет обеспечить непрерывную фильтрацию больших объемов воды, делает устройство нечувствительным к попаданию фильтрата в насос, исключает из схемы ресивер большой емкости.

Источники использованной информации

1. Романкевич Е.А., Люцарев С.В. Сбор проб воды и выделение взвеси методом фильтрации // Методы исследования органического вещества в океане. М: Наука, 1980. С. 7-16.

2. Жужиков В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий. - 3-е изд., дополн. и перераб.. - М.: Химия, 1971. - 440 с.

3. ПНД Ф 14.1:2.110-97 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений содержаний взвешенных веществ и общего содержания примесей в пробах природных и очищенных сточных вод гравиметрическим методом

4. http://www.simas.ru/netcat_files/358/585/h_ca308ddb8723a893626ba9c060d7ab34

Изобретение может быть использовано в экспериментальной океанологии и биогеохимии для вакуумной фильтрации взвешенных компонентов природных вод, морских и пресных водоемов при измерении концентраций минеральной и органической взвеси. Устройство содержит фильтрующее устройство (2) в фильтродержателе (1), ресивер, в качестве которого для накопления отфильтрованной жидкости используют бак с водой (10), и насосы – центробежный (11) и водоструйный (13). Уровень воды в баке (1) задается расположением сливного отверстия (14) на стенке бака. Для создания вакуума используют последовательное соединение центробежного (11) и водоструйного насосов (13), при этом центробежный насос (11) расположен ниже, а водоструйный (13) выше уровня жидкости в баке. Слив жидкости из водоструйного насоса (13) осуществляют в бак (10), трубка слива (5) фильтрующего устройства (2) соединена с водоструйным насосом (13). Устройство обеспечивает непрерывную фильтрацию больших объемов воды в непрерывном режиме, исключение попадания фильтрата в насос, возможность уменьшения габаритов устройства. 2 ил.

Устройство для вакуумной фильтрации взвешенных компонентов природной воды, содержащее фильтрующее устройство, ресивер и вакуумный насос, отличающееся тем, что в качестве ресивера для накопления отфильтрованной жидкости используется бак с водой, уровень которой задается расположением сливного отверстия на стенке бака, а для создания вакуума используется последовательное соединение центробежного и водоструйного насосов, при этом центробежный насос расположен ниже, а водоструйный выше уровня жидкости в баке и слив жидкости из водоструйного насоса осуществляется в бак, трубка слива фильтродержателей соединена с водоструйным насосом.