УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

Устройство для очистки и обеззараживания воды.
Полезная модель относится к конструктивному выполнению средств очистки и обеззараживания воды,применяемых преимущественно в полевых условиях для получения питьевой воды из необорудованных источниках.
Известно устройство,включающее пластмассовую трубку,внутри которой размещен входной фильтр из пористого материала,слой полигалоидной ионообменной смолы,промежуточный фильтр из из пористого полимерного материала, выходной фильтр из пористого полимерного материала и мундштук/1/.
Такое устройство позволяет довольно эффективно обеззараживать воду от микроорганизмов и в некоторой степени очищает ее от механических примесей.Так при непрерывном пропускании через данное устройство речной воды с исходной зараженностью кищечной палочкой 10 микробных клеток /л и содержанием механических примесей 60-100 мг/л на выходе устройства получают воду с зараженностью около 100 микробных клеток/л и содержанием примесей 40-70 мг/л.
Такие параметры явно недостаточны,кроме того,устройство имеет малую пропускную способность из необорудованных источников,содержащих значительное количество микровзвесей органического и неорганического происхождения.В среднем пропускная способность такого устройства не превьщ1ает 10-15 л,что недостаточно как с точки зрения работы устройства, так и с точки зрения на получение затрат на 1 л воды.Более того, согласно ГОСТ-2874-82 содержание кишечной палочки в воде не должно превьщ1ать 3 микробных клетки /л,что так же не обеспечивается данным устройством.
Наиболее близким к заявленному является устройство для очистки и обеззараживания воды,включающее цилиндрический корпус,в котором между
М.кл.В01024/08
приемной частью и выходной частью расположено несколько ступеней очистки,йоглощения и обеззараживания с соответствующими элементами/2/. В данном случае корпус выполнен из полимерной трубки,с одной стороны которой установлен входной фильтр,а с другой-трубчатый мундштук и между ними размещены через разделительные пористые прокладки обеззараживающий материал, материал, содержащий активированный уголь и бактерицидный материал.
Данные устройство позволяют практически на порядок улучшить параметры очистки и обеззараживания,но и это оказывается недостаточным,кроме того,общий объем очищаемой воды практически не изменился.
В последнее время к устройствам для очистки и обеззараживания воды ужесточились требования в части увеличения количества обеззараженной воды/не менее 25-30 л/и повышения качества очистки от органических примесей..Это обусловлено необходимостью увеличения продолжительности пользования одним устройством/порядка 7 дней при 5-7 л потребления/ и необходимостью очистки воды из необорудованных источников от растворенных токсичных веществ,среди которых на первом месте находятся галогенорганические соединения/продукты химических превращений пестицидов/.
Техническим результатом,который достигается использованием данной полезной модели является повьш1ение пропускной способности и степени очистки воды от токсичных органических примесей при сохранении высокой скорости прохождения воды,эффективного обеззараживания от микроорганизмов и высокой степени очистки от механических примесей и обеспечения низкого содержания дезинфектанта в воде.
Указанная задача,решаемая данной полезной моделью достигается за счет того,что расположенная в приемной части первая ступень очистки выполнена в виде катущки, ось симметрии которой расположена по оси симметрии цилиндрического корпуса, причем, катушка имеет внутренний
- 3
канал,расположенный вдоль упомянутой оси, проходящий через фланец катушки,примыкающий к элементам следующей ступени ,а другой ее фланец перекрывает упомянутый канал, при этом, последний сообщен посредством отверстий и/или прорезей,выполненных в соединяющей фланцы части катушки или проходах этой части с объемом,ограниченным фланцами катушки и внут ренней частью цилиндрического корпуса,кроме того,часть катушки,соединяюшдя ее фланцы окружена фильтрующим материалом ,а в приемной части корпуса ,расположенной между фланцами катушки выполнены сквозные отверстия и/ или прорези.
А так же за счет того,что фильтруюш$ й материал состоит из содержащих активированный уголь волокон,намотанных вокруг части,соединяющей фланцы катушки ,а фильтрующий материал обладает пористостью 0,4 .
Причем,между первой ступенью очистки и выходной частью корпуса расположены ступень обеззараживания и ,содержащая активированный уголь, ступень поглощения,на торцах которых установлены перфорированные цилиндрические вставки, причем,цилиндрические вставки ступени поглощения и первая вставка ступени обеззараживания,примыкающая к первой ступени очистки ,установлены неподвижно,а вторая вставка ступени обеззараживания установлена с возможностью перемещения вдоль оси симметрии цилиндрического корпуса и подпружинена относительно соответствующей вставки ступени поглощения посредством пружинного элемента.
Кроме того,пружинный элемент выполнен из спирального полимера или витого, содержащего активированный уголь материала, а объем, заключенный между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и соседними вставками ступени обеззараживания и ступени поглощения составляет 20-100% объема ступени поглощения.
При этом,соотношение между объемами ступеней обеззараживания и поглощения составляет от 5:4 до 2:1,а качестве активированного угля
ступени поглощения используют активированный лигниновый уголь с размером гранул от 0,5 до 1,5 мм.
Наряду с этим, одна из ступеней выполнена в виде ступени стерилизации, в которой имеется по крайней мере один промежуточный слой из содержащх активированный уголь волокон .причем ступень стерилизации установлена между соответствующей вставкой ступени поглощения и концом выходной части корпуса,причем, между торцом ступени стерилизации и концом выходной части корпуса расположена перфорированная цилиндрическая вставка.
А каждая из упомянутых вставок выполнена в виде горшка и имеет проницаемое дно и установлена без контакта дна с элемента1у{и соответствующей ей ступени ,причем,пространство,ограниченное дном горщка, его стенками и поверхностью соответствующей прилегающей к ему ступени заполнено волокнами активированного угля,при этом, на конце выходной части корпуса установлена насадка.
Поиск,проведенный по патентно-технической литературе показал,что заявленная совокупность неизвестна,т.е. она соответствует условию патентоспособности новизна.
Поскольку заявленная полезная модель изготавливается из известных составляющих,то она соответствует условию патентоспособности промьшленная применимость.
На Фиг.1 представлен продольный разрез заявленной полезной модели, на Фиг.2-разрез перфорированной цилиндрической вставки , на Фиг.Зпродольный разрез элементов первой ступени фильтрации.
Устройство для очистки и обеззараживания воды включает цилиндрический корпус 1,например, в виде полимерной трубки в которой устанвлены несколько ступеней обработки воды,в том числе ступень 2 обеззараживания, включающая слой дезинфицирующей ионообменной смолы и ступень погc v&
- 4 лощения 3 .содержащую активированный уголь.Упомянутые ступени на торцах имеют цилиндрические вставки 4/4а,4в,4с,4d,4e/,которые имеют боковую поверхность 5 и заполнены .например,волокнами активированного угля, кроме того,цилиндрические вставки могут быть выполнены в виде горшков. Одна из ступеней выполнена в виде ступени стерилизации и представляет собой бактерицидный материал 7 /включающий,например,слой из содержащих активированный уголь волокон/и прокладку 8,причем,данный слой расположен между вставками 4а и 4в,причем,последняя относится к ступени поглощения,а 4а является последней вставкой в выходном конце корпуса 1.Вставки 4в,4с и 4 е укреплены жестко относительно корпуса,а вставка 4 d -с возможностью осевого перемещения,причем между вставками 4с и 4 d установлен пружинный элемент 9 ,который может быть выполнен из спирального полимера или витого,содержащего активированный уголь материала.В приемной части корпуса 1 расположена первая ступень очистки, которая выполнена в виде входного фильтра 10 в виде катушки,на которую намотан фильтруюшдй материал 11, состоящей из включаюш их активированный уголь волокон .В выходной части корпуса 1 установлена насадка в виде мундштука 12.Во вставках 4 выполнены перфорация 13,например,в виде отверстий.Ступени очистки фиксируются около нижнего торца 15 корпуса 1 посредством входного фильтра 10 первой ступени очистки и у верхнего торца 16 посредством мундштука 12.Боковая часть 1 корпуса 1 в зоне расположения входного фильтра 10 образует объем 18, ограниченный фланцами 19,20 катушки 10,который сообщен посредством сквозных отверстий и/или прорезей 21 выполненными в боковой части 17 с внешней средой.Катушка 10 имеет внутренний канал 22,который посредством отверстий и/или прорезей или проходов 23 сообщен с объемом 18.В данном случае внутренний канал 22 может быть образован элементами 24,связуюшлми фланцы 19 и 20 .вместе составляющими катушку 10 входного
фильтра,например,элементы 24 могут быть выполнены в виде соответствующих параллельно расположенных штырей,концы которых запрессованы во фланцы 19 и ЕО.При этом,фильтрующий материал обладает пористостью 0,4 .В качестве активированного угля ступени поглощения 3 используют активированный лигниновый уголь с размером гранул от 0,5 до 1,5 мм. Объем,заключенный между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1 и соседними вставками 4 ступени обеззараживания 2 и ступени поглощения 3 составляет 20-100% объема ступени поглощения З.Соотнощение между объемами ступеней обеззараживания 2 и поглощения 3 составляет от 5:4 до 2:1.А фильтрующий материал обладает пористостью 0,4 .
Устройство работает следующим образом.
Торец 15 приемной части корпуса 1 устройства опускают в воду из необорудованного источника,в качестве которого может использоваться любой водоем.Со стороны насадки-мундщтука 12 создают разряжение.Вода через ступень фильтрации-входного фильтра 10 поступает в полость корпуса 1,в объем 18,где осуществляется ее очистка от механических включений, причем, использование для прохождения воды боковой части 17 корпуса
1позволяет существенно увеличить площадь контакта фильтра с водой, т.е. увеличить площадь фильтрации,что увеличивает долговечность входного фильтра 10.Пройдя через фильтрующий материал 11,очищенная от грубых механических примесей вода поступает в ступень обеззараживания
2,в качестве которой можно использовать ионообменную смолу и далее, при проходе через ступень поглощения 3,содержащую активированный уголь осуществляется абсорбция растворенных в виде веществ,это улучщает вкус очищаемой воды,кроме того, снижается уровень остаточного иода в очищенной воде/или другого элемента в зависимости от применяемой ионообменной смолы/.Пружинный элемент 9 поддерживает ступень обеззараживания в плотном состоянии и не позволяет его частицам,перемещаясь от
X//f//
- б тока воды,образовывать каналы для прохода воды без должной степени обеззараживания.После этого вода проходит через ступень стерилизации с бактерицидным материалом 7,причем,прокладки 8 позволяют нормализовать ток воды и дополнительно осуществить фильтрацию и абсорбирование растворенных в воде веществ.С увеличением числа прокладок 8 качество очистки возрастает Далее вода поступает в насадку 12.Она готова к употреблению.
Работоспособность данного устройства проверяли по его пропускной способности,степени очистки воды от токсичных органических примесей и примесей механического характера,эффективности обеззараживания и скорости прохождения воды через устройство и содержанию дезинфектанта в очищенной воде.Для определения пропускной способности через устройство с помощью насоса,создающего разряжение 0,2 атм пропускали по 0,5 л в день речной воды с исходной зарансенностью кшиечной палочкой 10 м. клеток/литр и загрязненностью механическими частицами 60 мг/л.Пропускную способность определяют как количество пропущенной воды до трехкратного снижения начальной скорости прохождения воды через устройство.Эффективность обеззараживания определяют по содержанию кишечной палочки в очищенной воде.Согласно требованием ГОСТ 2874-82 при содержании кишечной палочки более 3 м .клеток/л вода считается непригодной для питья.Степень очистки от механических примесей оценивают по коэффициенту пропускания механических примесей,определяемому как отношение содержания примесей в очищенной воде к содержанию примесей в исходной. Скорость прохождения воды через устройство оценивают по количеству воды/в мл/,прошедшему через устройство за 1 минуту при разности давлений на входе и выходе устройства,равном 0,2 атм.Содержание дезинфектанта в пропущенной воде при использовании полииодной анионообменной смолы отт.енивяют по содержанию иолг1.При содержанрти иода свыше А мг/л во
- 7 да приобретает неприятный залах и становится непригодной для питья.Степень очистки воды от токсичных органических примесей оценивали по процентному отношению концентраций этих примесей в воде до и после ее прохождения через устройство.
Работоспособность устройства иллюстрирует следующий пример.В полимерной трубке длиной 200 мм и внутренним диаметром 10 мм полимерные сетки всех фильтров снабжены волокнистым углеродистым материалом.В качестве входной ступени 10 фильтрации используют катушку с волокнистым углеродистым материалом 11 .высота которой составляет 25 мм или 12 % от длины устройства.Соотношение слоев полииодной смолы СИА-1/ТУ-64-2-381-87/ и угля активированного лигнинового,т.е. слоев ступеней 2 и 3 разделенных перфорированными цилиндрическими вставками 4 составляет 3:2.8 качестве наполнителя ступени стерилизации используют серебросодержащий катионит с содержанием ионов серебра 8,5 мг-экв./л и гранулометричеким составом 0,5-1,2 мм и четыре слоя прокладок из содержащих активированный уголь волокон,высота выходной части составляет 10 мм или 5% от длины устройства.
Пропускная способность такого устройства составляет 25 л,содержание кишечной палочки в очищенной воде-менее 3 м.клеток/л,коэффициент пропускания механических частиц равен 10%,скорость прохождения воды через устройство составляет 125 мл/мин,содержание иода в пропущенной воде-2,5 мг/л.
Источники информации:
1.Патент США N 4298475,кл.В01024/08, 1981.
2.Патент США N 4995976,КЛ.В01024/08, 1991.