УСТРОЙСТВО ВОДООЧИСТКИ

Изобретение относится к способам и устройствам очистки воды, в особенности для очистки питьевой, хозяйственной, поливочной, сточных вод от растворенных примесей до их предельно-допустимых концентраций.
Известны способы очистки воды пропусканием ее через, песчаные, керамзитовые, угольные, цеолитовые сорбенты [Тарасович Ю.И. Природные сорбенты в процессе очистки воды. Киев: Наукова думка, 1981,-208 с].
Недостатком этих широко применяемых в бытовой технике, коммунальном, сельском хозяйстве, промышленности способов очистки воды является относительно низкая сорбционная способность применяемых для очистки сорбентов по сравнению, например, с ионообменными смолами, но которые намного дороже, более дефицитны и потому применяются в особых случаях, например, для очистки воды в первых контурах атомных реакторов.
Известны устройства для очистки воды, состоящие из протяженной по длине колонки, заполненной песчаным, керамзитовым, угольным или цеоли-товым сорбентами [Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессе очистки воды. Киев: Наукова думка, 1981,-208 с].
Недостатком этих устройств является относительно большая по сравнению, например, с ионообменными колонками общая их длина, хотя их стоимость по сравнению с этими ионообменными колонками значительно ниже.
Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому способу по совокупности существенных признаков является способ очистки воды, включающий пропускание воды через колонку с гранулами природного цеолита в качестве сорбента [Худяков А.В., Сухотина Е.А.. Цеолит в качестве сорбента. Внутривузовская научно-техническая конференция проф.-препод. состава по результатам науч. -исслед. работы 2000-2002 гг., Димитровград, Ульяновская обл.: ДИТУД, 2002, с.38-39], принятого за прототип.
Преимуществом данного способа-прототипа перед всеми другими аналогами является дешевизна природного сорбента - цеолита. Эта горная порода как правило находится вблизи поверхности Земли во многих регионах страны, ее мировые запасы, в том числе в России, исчисляются десятками миллиардов тонн, поэтому имеется реальная перспектива обеспечить надежную очистку практически всех вод, потребляемых человечеством, если удастся каким-нибудь относительно дешевым способом значительно увеличить сорбционную способность цеолита. Кроме способности извлекать из воды весь спектр вредных для растительных и живых организмов веществ цеолит делает воду более мягкой, придает ей отличные вкусовые качества, в воде устанавливается с помощью цеолита оптимальное для растений и животных соотношение микро- и макроэлементов, что играет существенное значение для профилактики с помощью потребления такой воды многочисленных заболеваний, возникающих из-за дефицита определенных макро- и микроэлементов (болезни из-за недостатка в организме кальция, железа, кремния, цинка, молибдена, йода, ртути и др.).
Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является устройство, состоящее из протяженной по длине цеолитовой колонки [Худяков А.В., Сухотина Е.А.. Цеолит в качестве сорбента. Внутривузовская научно-техническая конференция проф. -препод. состава по результатам науч." исслед. работы 2000-2002 гг., Димитровград, Ульяновская обл.: ДИТУД, 2002, с.38-39].
Недостатком известного устройства является относительно большие геометрические размеры устройства.
Технический результат предлагаемого изобретения - существенное увеличение сорбирующей способности природного цеолита при очистке воды, степени очистки воды, уменьшение геометрических размеров цеолитовых колонок, объема содержащегося в них сорбента при неизменной степени очистки и пропускной способности колонок и тем самым открытие перспективы
решения глобальных экологических проблем человечества.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что очищаемую воду пропускают через колонку, содержащую цеолит, в слоях цеолита создают разность электрических потенциалов величиной 20-380 В, разделяют фильтровальным полотном цеолит от воды, находящейся под действием положительного потенциала.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, дозволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматривается следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено
влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов:
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.
Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень»
Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 показан поперечный, на фиг.2 - продольный разрез цеолитовой колонки.
Устройство для осуществления способа состоит из протяженной по длине цеолитовой колонки, содержащей: первый электрод 1, который ограничивает
слои цеолита 2 с одной из боковых сторон колонки, фильтровальное армированное полотно 3, разграничивающее слои цеолита с другой боковой их стороны, емкость 4, содержащую проточную воду, второй электрод 5, расположенный внутри емкости 4.
Пример. Очищаемую воду пропускают через цеолитовую колонку, создают в слоях цеолита разность электрических потенциалов в 220 В, разделяют фильтровальным полотном из брезента - цеолит от воды, находящейся под действием положительного потенциала относительно потенциала на цеолите. Устройство для осуществления этого способа состоит из протяженной по длине цеолитовой колонки, содержащей: первый электрод 1, состоящий из алюминиевой трубы диаметром 0,4 м, длиной 10 м, который ограничивает слои цеолита 2 с одной из боковых сторон колонки, в данном случае с внешней ее боковой стороны, (слои цеолита состоят из гранул диаметром 0,1-2,5 мм природного цеолита - клиноптилолита месторождения Дзегви-Тедзами), брезентовое фильтровальное армированное полотно 3, которое разграничивает слои цеолита с другой боковой их стороны, емкость 4, которая содержит проточную воду, расположенный внутри этой емкости второй электрод 5, это внутренний электрод, коаксиальный с внешним электродом, он состоит из алюминиевой трубы диаметром 0,08 м, длиной 10 м.
Таблица.
Характеристики очистки воды.
№п/п
Концентрация исходных
Концентрация загрязнений до и после очистки, мг/л
Норма
загрязнений до очистки,
До очистки
Без электрического напряжения
С электрическим напряжением
1
2
3
4
5
6
1.
По биохимическим потребностям кислорода
700
90
8
-
2.
Азот
50
2,6
0,2
-
3.
Фосфор
50
2,8
0,2
-
4.
Жесткость общая
15
5,2
0,5
7
5.
Нитраты
10
3,1
1,0
7
6.
Нитриты
10
3,2
1,0
7
7.
Хлориды
3000
350,0
300,0
350,0
8.
Сульфаты
3000
380,0
300,0
500
9.
Медь
10
0,5
0,01
1,0
10.
Свинец
5,0
не обнар.
не обнар.
-
11.
Ртуть
5,0
не обнар.
не обнар.
-
12.
Стронций-88
30,0
8,4
1,0
8,5
Использование предлагаемого способа позволяет более чем на порядок увеличивать степень очистки воды, или на порядок увеличивать пропускную способность воды через колонку при сохранении неизменной степени очистки и неизменяемых геометрических размерах колонки.
Таким образом, изложенные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в фильтрах-сорбентах для очистки воды от всего спектра веществ, вредных или излишних для растительных и живых биологических объектов;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».