БЫТОВОЕ ВОДООЧИСТНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к фильтрующим устройствам для очистки жидкости и может найти применение в бытовых условиях для доочистки водопроводной воды и других жидкостей бытового назначения.
Известные конструкции фильтрующих устройств кувшинного типа для очистки жидкости включают в себя, как правило, три элемента: емкость для фильтруемой воды в форме воронки и емкость для отфильтрованной воды в форме кувшина, которые сообщаются между собой через фильтрационное устройство. Жидкость наливают в емкость для фильтруемой воды, которая под действием гравитационных сил протекает через фильтрационное устройство и собирается в емкости для отфильтрованной воды. При этом фильтрационное устройство состоит из двух рабочих зон - верхней и нижней. Верхняя рабочая зона представляет собой крышку с отверстиями для входа исходной жидкости и оттока воздуха, а нижняя рабочая зона имеет не менее одного выходного отверстия в основании для выхода очищенной жидкости и, как правило, заполнена фильтрующим материалом. В качестве фильтрующих материалов в таких фильтрационных устройствах обычно используют активированный уголь.
Известны следующие релевантные источники, имеющие отношение к уровню техники заявленного технического решения: патент US 5049272, патент US 8216465, патент US 8101076, патент РФ 2262976, патент РФ 2410330, патент DE 4422709.
Известно устройство фильтрационное, состоящее из двух рабочих зон, по меньшей мере одного средства фиксации, по меньшей мере одного регулирующего элемента, при этом верхняя рабочая зона выполнена с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха, а нижняя рабочая зона, имеющая не менее одного выходного отверстия в основании, заполнена первым фильтрующим материалом, отличающееся тем, что верхняя рабочая зона выполнена с возможностью регулирования значения жесткости фильтруемой жидкости на протяжении всего ресурса в виде контейнера с внутренним пространством, заполненным вторым фильтрующим материалом с по меньшей мере двумя группами распределителей потоков жидкости варьируемой формы и размера, при этом суммарная площадь распределителей потоков первой группы больше суммарной площади распределителей потоков второй группы, а регулирующий элемент представляет собой по меньшей мере один канал, расположенный в верхней рабочей зоне, и взаимосвязанный с ним в процессе фильтрации жидкости клапан средства фиксации, см. патент РФ 2525377.
Широко известны бытовые фильтры для очистки питьевой воды, работающие по принципу обратного осмоса, например, четырехступенчатый фильтр «ATOLL А-460Е», производимый фирмой GE Osmonics (USA), см. [http://vvww.aquatrol.ru/ochistka-klapany_ypr-GE.htm, http://www.geliosco.ru/complects.php?loc=67, http://www.lenntech.com], имеющий две ступени предварительной фильтрации и рекомендуемый для использования на исходной воде, соответствующей нормативам СаНПиН. В фильтре «ATOLL А-460Е» 1-я ступень включает предварительную очистку от механических загрязнений и нерастворимых примесей с размером частиц более 5 мкм, 2-я ступень - очистку с использованием картриджа из гранулированного кокосового угля и обеспечивает химическую очистку от хлора, хлорсодержащих соединений, пестицидов, органики и т.п., 3-я ступень - мембранную очистку по методу обратного осмоса, задерживающую практически все растворенные компоненты, а также соли тяжелых металлов, органические примеси и бактерии, 4-я ступень, устанавливаемая после накопительной емкости - доочистку воды от запахов и газов. Пятиступенчатый фильтр обратного осмоса «ATOLL А-560Е», производимый той же фирмой, имеет дополнительную ступень предварительной фильтрации от механических примесей с размером частиц более 1 мкм и используется при повышенном загрязнении исходной воды.
Фильтры с системой обратного осмоса обеспечивают высокую степень очистки, однако глубокое обессоливание воды, очищаемой с помощью обратного осмоса, приводит к удалению из ее состава физиологически необходимых веществ, таких как кальций и магний. Эту проблему можно решить путем дозирования в очищенную методом обратного осмоса воду некоторых физиологически полезных микроэлементов, однако реализация такого способа в бытовых условиях невозможна из-за технической сложности и, соответственно, высокой стоимости.
Известна установка доочистки питьевой воды для получения фасованной питьевой воды по патенту РФ 46498, содержащая сорбционно-каталитический фильтр, углесорбционный фильтр, картриджные фильтры, блок ультрафиолетового облучения, бак чистой воды, характеризующаяся тем, что содержит обратноосмотический блок, снабженный байпасной линией, после которого установлен шунгитовый фильтр, заполненный механической смесью дробленного шунгита и активного угля, модифицированного серебром в соотношении один к одному. Для повышения степени минерализации питьевой воды до физиологических норм в этой схеме часть воды, прошедшей предфильтрацию на механическом и сорбционном картриджах, подается по байпасной линии, минуя обратноосмотический блок, через шунгитовый и механический фильтры, блок ультрафиолетового облучения в бак чистой воды. Недостатком данной установки является ограниченность ее применения только для получения фасованной воды и невозможность ее использования в бытовых условиях.
В бытовых обратноосмотических фильтрах для восстановления минерального состава очищенной воды чаще всего используются дополнительные ступени - так называемые картриджи-минерализаторы, устанавливаемые после обратноосмотической ступени фильтрации. Недостатком этого метода является нестабильность работы картриджа-минерализатора. При постоянном потоке обессоленной воды через картридж-минерализатор его эффективность несущественна, а при длительных перерывах в водопотреблении первичный объем воды из картриджа-минерализатора имеет избыточную минерализацию.
Другим немаловажным недостатком данного способа восстановления минерального состава очищенной воды является сложность в обеспечении микробиологической безопасности самой загрузки картриджа-минерализатора. Особенно при нерегулярности водопотребления в условиях бытовой эксплуатации фильтра.
Технической задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание многоступенчатой бытовой водоочистной системы, обеспечивающей высокую степень очистки воды при сохранении минерального состава очищаемой воды.
Сущность заявляемой полезной модели как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Бытовое водоочистное устройство, включающее совокупность модулей постадийной очистки воды, характеризуется тем, что первая стадия очистки выполнена в виде механического модуля из 100% пористого полипропиленового волокна, вторая стадия очистки выполнена в виде угольного модуля из гранулированного засыпного угля из скорлупы кокосового ореха, третья стадия очистки выполнена в виде сорбционного микропористого блок-модуля из высококачественного порошкового активированного угля из скорлупы кокосового ореха, четвертая стадия очистки выполнена в виде мембранного модуля из гидрофобного половолоконного полипропилена, пятая стадия очистки выполнена в виде постфильтра с активированным углем из скорлупы кокосового ореха.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Обеспечиваемый полезной моделью технический результат заключается в том, что используемые в заявленном устройстве методы очистки воды - механическая и сорбционная очистка, осуществляемые в заявленной последовательности, с использованием на нескольких стадиях уголь из скорлупы кокосового ореха, обладающий высокими сорбционными свойствами и отличной износостойкостью, обеспечивают универсальную глубокую очистку водопроводной воды любой жесткости от механических примесей (ржавчины, ила, песка и т.п.), а также от растворенных примесей, таких как свободный хлор, хлорорганические соединения, пестициды, нефтепродукты, тяжелые металлы и иных органические и неорганические вещества. Заявленное устройство сохраняет минеральный состав очищаемой воды, устраняет неприятные запахи, улучшает субъективный вкус воды, снижает наличие в воде жестких солей, что снижает или полностью устраняет накипь на чайниках и посуде.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена блок-схема заявленного устройства.
Бытовое водоочистное устройство включает механический модуль 1, угольный модуль 2, сорбционный микропористый блок-модуль 3, мембранный модуль 4 и постфильтр 5.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Устройство на входе подключается к трубопроводу холодной воды системы централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Давление воды на входе должно составлять от 0,15 до 0,6 МПа; температура воды от плюс 5 до плюс 35°C, температура окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 40°С.На выходе система имеет кран для отпуска очищенной воды, соответствующей требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.
Для подключения устройства к водопроводу в установочном комплекте имеются шаровой кран, соединительный шланг с фитингами и кран чистой воды. Для промывки мембранного модуля на кронштейне устройства установлен промывной кран из пластика. Водопроводная вода через шаровый кран поступает в устройство, последовательно проходя через каждую ступень фильтрации, и подходит к крану чистой воды. Отбор чистой питьевой воды производится из крана чистой воды. Кран чистой воды имеет надежный износостойкий керамический затворный механизм с плавным ходом и не требует больших усилий при эксплуатации.
На первой стадии очистки механический модуль 1 из 100% пористого полипропиленового волокна, обладающего высокой устойчивостью к воздействию бактерий и химикатов, осуществляет предварительную очистку воды и удаление механических примесей, в т.ч. ржавчину, водоросли, ил, осадок.
На второй стадии очистки угольный модуль 2 из гранулированного засыпного угля осуществляет глубокую предварительную сорбционную очистку воды, задерживает активный хлор, хлорорганические и другие органические соединения, ионы тяжелых металлов, пестициды, химические яды.
На третьей стадии очистки сорбционный микропористый блок-модуль 3 из высококачественного порошкового активированного угля удаляет остаточные неприятные запахи, задерживает хлор, взвеси, микроколлоидные и другие вредные для здоровья вещества, а также улучшает вкусовые качества воды.
На четвертой стадии очистки мембранный модуль 4 из гидрофобного поло-волоконного полипропилена осуществляет процесс ультрафильтрации. Поры мембранного модуля 4 имеют средний размер 0,1 мкм × 0,01 мкм. После гидрофилизации поверхности мембраны модуль может удалять органические примеси и бактерии, размер которых больше 0,01 мкм.
На пятой стадии очистки постфильтр 5 с активированным кокосовым углем производит финишную очистку воды, нормализует PH воды, исключает вторичное ее загрязнение.
Заявленное устройство обеспечивает:
- удаление механических примесей с размером частиц до 0,01 мкм, что позволяет получить воду кристальной степени прозрачности, что очень важно с медицинской точки зрения. Мельчайшие частички, например, ржавчины, могут вызывать различные виды аллергии и дисфункцию в работе пищеварительного тракта.
- снижает содержание вирусов в 1000 раз. Благодаря сорбционным свойствам сменных модулей, система очистки воды эффективно удаляет вирусы, а также органические и хлорорганические примеси, активный хлор и тяжелые металлы.
- задерживает микроорганизмы и бактерии без использования биоцидных добавок, являясь надежным заслоном для таких микроорганизмов, как стафилококк, кишечная палочка, холерный вибрион.
- сохраняет минеральный состав очищаемой воды, устраняет неприятные запахи, улучшает субъективный вкус воды, снижает наличие в воде жестких солей, что снижает или полностью устраняет накипь на чайниках и посуде.
Основные технические характеристики и параметры заявленного устройства приведены в таблице 1.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление полезной модели, в том виде, как она охарактеризована в формуле полезной модели. Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств.
Заявленное водоочистное устройство и его модули разработаны ООО "МЕД-ПРИБОР СПБ" с учетом требований действующих законодательных актов и нормативных документов, а именно: ТУ 3697-016-91965476-2014, TP ТС 010/2011, ГОСТ Р 51871.
Конструктивно заявленное устройство представляет собой единое изделие полной заводской готовности, включающее все необходимые функциональные элементы для обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации в соответствии с целевым предназначением
Конструкция заявленного устройства отвечает требованиям технологичности, надежности в течение установленного в эксплуатационной документации срока службы, обеспечивает безопасность при изготовлении, эксплуатации и утилизации.