ФИЛЬТР ДЛЯ СТОЧНЫХ ВОД

Область техники
Полезная модель относится к области очистки сточных вод от избытка ионов водорода, обеспечивающих ее кислотные свойства, а именно к устройствам для их очистки при окончании канализационной сети перед контрольным колодцем.
Уровень техники
Известен фильтрующий патрон для очистки воды, содержащий загрузку, включающую волокнистый механический фильтрующий материал и гидрофобный зернистый материал, отличающийся тем, что в качестве волокнистого материала фильтрующая загрузка содержит лавсан и синтепон или минеральное стекловолокно, а в качестве зернистого материала модифицированный азотсодержащий уголь, а над фильтрующей загрузкой установлена решетка для предварительной механической очистки воды (Патент РФ на полезную модель №59996, B01D 27/00, опубликован 10.01.2007 г.).
Известен фильтрующий патрон для очистки воды, состоящий из непроницаемого для воды корпуса и проницаемых верхней и нижней решеток, содержащий сорбционную загрузку из природного цеолита, отличающийся тем, что природный цеолит имеет содержание монтмориллонита не более 20 весовых % и содержание клиноптилолита не менее 50 весовых %. (Патент РФ на полезную модель №151523, B01D 27/02, C02F 1/28, опубликован 10.04.2015 г.).
Недостатком данных устройств является отсутствие способности очищать сточные воды от избытка ионов водорода, обеспечивающих ее кислотные свойства, то есть нейтрализовывать их. Данный факт вызван тем, что очищающие материалы, применяемые в известных устройствах, не предназначены для поглощения из сточной воды избытка ионов водорода, обеспечивающих ее кислотные свойства, а предназначены для поглощения из сточной воды других компонентов (нефтепродуктов, СПАВ, ионов тяжелых металлов и другое).
Сущность полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение наилучшей, среди известных, очистки сточных вод от избытка ионов водорода, обеспечивающих ее кислотные свойства.
Технический результат полезной модели заключается в приобретении полезной моделью способности очищать сточные воды от избытка ионов водорода, обеспечивающих ее кислотные свойства, нейтрализовывая их, с выделением безвредных компонентов.
В предшествующем уровне техники не выявлены решения близкие по совокупности существенных признаков заявленному решению полезной модели, направленные на достижение вышеуказанного технического результата.
Заявляемый технический результат достигается тем, что фильтрующий патрон для очистки сточной воды, состоящий из непроницаемого для воды корпуса и проницаемых верхнего и нижнего днищ, снабженный опорным фланцем и строповочными проушинами, содержит поглощающую загрузку, которая представляет зернистый материал на основе карбоната металла.
В одном из вариантов осуществления полезной модели фильтрующий патрон имеет перед поглощающей загрузкой, по ходу движения воды, слой волокнистого фильтрующего материала. В еще одном из вариантов осуществления полезной модели волокнистый фильтрующий материал химически модифицирован с обеспечением увеличения гидрофильности или гидрофобности поверхности этого материала.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания сущности полезной модели рассматривается ее описание с привлечением сопровождающего чертежа.
Фиг. 1. Общий вид в разрезе фильтрующего патрона, установленного в бетонный колодец ливневой канализации.
Предлагаемый чертеж иллюстрирует только один предпочтительный вариант выполнения полезной модели и поэтому не может рассматриваться в качестве ограничения содержания полезной модели, которое не включает другие варианты ее исполнения.
Следует отметить, что на предлагаемом чертеже показано движение воды сверху вниз в фильтрующем патроне, что однако не исключает возможность подачи воды в обратном направлении, то есть снизу вверх. Способ подачи воды не изменяет сущность полезной модели, а лишь создает варианты для ее применения.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 представлено схематическое изображение фильтрующего патрона, установленного в железобетонный колодец системы очистки ливневых канализационных вод, где обозначены: 1 - железобетонный колодец; 2 - опорное кольцо; 3 - плита перекрытия железобетонного колодца; 4 - крышка люка; 5 - входной трубопровод неочищенной воды; 6 - фильтрующий патрон; 7 - зернистый материал на основе карбоната металла; 8 - нижняя решетка; 9 - сливной трубопровод очищенной воды; 10 - верхняя решетка.
Неочищенная вода поступает через входной трубопровод 5 внутрь колодца 1 и далее через верхнюю решетку 10 внутрь фильтрующего патрона 6, расположенного на опорном кольце 2 внутри колодца 1. Внутри фильтрующего патрона 6 неочищенная вода проходит через слой зернистого материала на основе карбоната металла 7 и через нижнюю решетку 8 выходит в нижнюю часть колодца 1, откуда сливается через сливной трубопровод 9.
Решетка 8 служит для поддержания слоя поглощающей загрузки в фильтрующем патроне 6, а решетка 10 - для предотвращения высыпания поглощающей загрузки из фильтрующего патрона 6 при его транспортировке, монтаже и демонтаже внутри колодца 1, а также для удаления из воды крупных частиц (листья, грунт, мусор и т.д.).
Очистка воды от избытка ионов водорода, обеспечивающих ее кислотные свойства, внутри фильтрующего патрона проходит на зернистом материале на основе карбоната металла. При взаимодействии карбонатов металлов с кислотой из сточной воды происходит реакция нейтрализации, в результате которой происходит выделение углекислого газа и ионов металлов.
Предпочтительными карбонатами металлов для использования в полезной модели являются карбонаты магния и/или кальция, так как при реакции таких карбонатов с кислотой выделяются безвредные для человека ионы кальция и магния. Однако обеспечение технического результата (а именно, поглощение ионов водорода) возможно и на любых других карбонатах, ввиду того, что любые карбонаты реагируют с кислотой с образованием углекислого газа и нейтрализацией ионов водорода (то есть кислоты). Таким образом получение технического результата обеспечивается общими характеристиками указанных частных форм материалов.
В качестве таких карбонатов используются известные в настоящее время материалы, выпускаемые серийно и использующиеся для очистки жидких сред от избытка ионов водорода, обеспечивающих кислотные свойства среды: мел, мрамор, известняк, кальцит, доломит (в том числе полуобожженный доломит), арагонит, ракушечник и другие. Эти материалы обычно представляют собой мелкие куски (зерна) правильной или неправильной формы.
Важным аспектом является использование в фильтрующем патроне именно зернистого материала на основе карбоната металла. Использование больших кусков карбоната металла не позволит очистить воду от ионов водорода, так как такой материал будет иметь очень малую поверхность и реакция нейтрализации пройти не успеет. Использование же наоборот мелко дисперсного (порошкообразного) материала на основе карбоната металла приведет к чрезмерному гидродинамическому сопротивлению слоя этого материала потоку воды, что, в конечном итоге, приведет с невозможности проведения самого процесса очистки.
Следует отметить, что в сточных водах, проходящих по канализационным коллекторам, всегда имеется большое количество взвешенных частиц. Такие частицы могут образовываться как на дорогах (в случае очистки ливневых сточных вод), так и в технологических процессах (например, очистка сточных вод после коагуляции), а также мигрировать из самих коллекторов, в случае их частичного разрушения или попадания в них мусора и пыли через люки.
Наличие в заявляемом фильтрующем патроне под слоем поглощающей загрузки слоя волокнистого фильтрующего материала также способствует достижению технического результата. При нахождении слоя волокнистого фильтрующего материала перед ним по ходу движения воды через фильтрующий патрон на фильтрующем материале задерживается часть взвешенных частиц, всегда присутствующих в исходной неочищенной воде. Чем больше таких частиц осядет на волокнистом фильтрующем материале, тем меньше их попадет на поглощающую загрузку, в которой они вследствие адгезии и просто механического контакта блокируют значительную часть поверхности и делают ее недоступной для ионов водорода, что, в свою очередь, ухудшает качество очистки и тем самым противодействуют достижению заявленного технического результата.
В качестве волокнистого фильтрующего материала используются известные в настоящее время, выпускаемые серийно и использующиеся для фильтрации жидких сред тканые и нетканые материалы: геотекстиль (дорнит), синтепон, пористые полипропиленовые материалы (поливом и фильтропласт), ткани для фильтрации жидких сред (хлопчатобумажные, полипропиленовые, капроновые, угольные), стеклоткани и другое. Эти материалы, изготавливаемые из волокон в виде листа, имеют тканую или нетканую структуру и обладают способностью к просачиванию (фильтрации) через них жидких сред, что позволяет им задерживать взвешенные вещества по ситовому, адгезионному и электростатическому механизмам. Особенности частных форм листовых фильтрующих материалов не влияют на достижение заявляемого технического результата. Получение технического результата обеспечивается общими характеристиками указанных частных форм материалов, поскольку любой волокнистый фильтрующий материал имеет поры разного (в том числе и малого) размера, образованные волокнами, а следовательно способен задерживать частицы взвешенных веществ. Кроме того, частицы взвешенных веществ могут задерживаться волокнами фильтрующего материала не только за счет чисто ситового эффекта, но и вследствие «прилипания» этих частиц к волокнам по механизму адгезии (в том числе электростатической адгезии). Таким образом, получение технического результата обеспечивается общими свойствами частных форм волокнистого фильтрующего материала.
Наличие в составе фильтрующего патрона химически модифицированного волокнистого фильтрующего материала с обеспечением увеличения гидрофильности или гидрофобности поверхности этого материала, приводит к увеличению поглощения им взвешенных частиц за счет явлений адгезии и электростатического притяжения. При увеличении гидрофильности поверхности волокнистого фильтрующего материала увеличивается адгезия и электростатическое притяжение к нему заряженных частиц, получивших заряд, например, в следствии образования на их поверхности окисленных групп и радикалов. При увеличении же гидрофобности поверхности волокнистого фильтрующего материала увеличивается адгезия и притяжение к нему не заряженных взвешенных частиц, которые могут образовываться, например, при адсорбции на взвешенных частицах поверхностно активных веществ, в том числе гумусовой природы. А, как было сказано выше, очистка от взвешенных веществ способствует увеличению качества очистки сточной воды от избытка ионов водорода, обеспечивающих ее кислотные свойства, то есть способствует достижению технического результата.