АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель предназначена для очистки воды, как для индивидуальных потребителей, так и для промышленных целей и относится к устройствам, обеспечивающим тонкую очистку воды от взвесей, бактерий, и растворенных в воде химических соединений.
Известен аппарат для очистки воды, содержащий корпус, внутри которого имеются первичный объем для воды подлежащей фильтрации, вторичный объем для отфильтрованной воды и фильтровальные средства, которые выполнены с возможностью фильтрации воды, направляемой посредством силы тяжести из первичного объема, расположенного в корпусе, во вторичный объем (Патент РФ №2258673 «Аппарат для очистки воды», МПК C 02 F 1/18, опубликован 20.08.2005 г.). Фильтрующее воздействие аппарата основано на тонкой фильтровальной пленке, изготовленной из материала на основе пластика, например, такой как трековая мембрана с толщиной пленки 7-25 мкм и размером пор от 0,05 до 10 мкм. Фильтровальные средства содержат несущее устройство для закрепления фильтровальной пленки, с несущим устройством сопряжен проточный канал для отвода фильтрата во вторичный объем, причем фильтровальные средства размещены в дополнительном объеме, выполненным изолировано от вторичного объема для того, чтобы полностью отделить фильтровальные средства, окруженные неочищенной водой в дополнительном объеме первичного объема, от вторичного объема, при этом дополнительный объем соединен с первичным объемом и имеет по сравнению с ним существенно уменьшенное поперечное сечение. Недостатком этого технического решения является: небольшая скорость фильтрации, что обусловлено конструкцией аппарата и фильтрацией под воздействием силы тяжести. Кроме того, ограниченный первичный объем не позволяет осуществлять непрерывную фильтрацию объема воды, большего, чем первичный объем.
Наиболее близким техническим решением является устройство для очистки жидкости, содержащее фильтрующие средства для отделения путем механической фильтрации примесей, имеющихся в подлежащей обработке жидкости, и средства очистки из активированного угля для устранения путем поглощения примесей, имеющихся в подлежащей обработке жидкости (Патент РФ №2224576 «Устройство для очистки жидкости», МПК B 01 D 27/02, опубликован 27.02.2004 г.) Указанные средства, по существу, встроены в устройство, причем средства очистки выполнены в виде цилиндра, покрытого по своим поверхностям, находящимся в контакте с неочищенной жидкостью, тонкой фильтрующей пленкой, изготовленной из материла на основе пластика, такого как трековая мембрана. Такое размещение фильтрующих средств и средств очистки обеспечивает обработку жидкости, включая предварительную ее фильтрацию перед контактом с элементом из активированного угля. К недостаткам описанного изобретения относятся следующие: основная нагрузка по механической очистке воды приходится на трековую мембрану, особенно при фильтрации сильно загрязненной воды, что приводит к необходимости частой промывки фильтрующего патрона. Кроме того, трековая мембрана пропускает растворенные в воде хлор и некоторые органические соединения, которые затем сорбируются средствами очистки из активированного угля. В процессе фильтрации активированный уголь насыщается, после чего может произойти выброс сорбированных примесей в фильтрат, что практически невозможно проконтролировать.
Перед авторами заявляемого технического решения стояла задача устранить указанные недостатки и разработать аппарат для очистки воды, позволяющий осуществлять многоступенчатую фильтрацию больших объемов воды с получением фильтрата высокой чистоты с гарантированным контролем качества фильтрата.
Для решения поставленной задачи предлагается аппарат для очистки воды, содержащий фильтрующие средства для предварительной фильтрации
2
и фильтр тонкой очистки воды, имеющий фильтроэлемент, изготовленный из фильтрующей пленки из материала на основе пластика, такого как трековая мембрана или аналогичного материала толщиной предпочтительно 7-25 мкм и диаметром сквозных пор от 0,05 до 10 мкм, причем, фильтрующая пленка упрочнена посредством укрепляющего слоя, выполненного, например, из нетканого материала, соединенного, по крайней мере, с одной фильтрующей поверхностью указанной пленки, например, ламинированием. Заявляемое техническое решение отличается тем, что линейные размеры фильтрующих средств для предварительной фильтрации сопоставимы между собой, фильтрующие средства для предварительной фильтрации и фильтр тонкой очистки размещены в корпусе аппарата с возможностью последовательной фильтрации воды, поступающей в аппарат через штуцер в объем для неочищенной воды, который образован внешней фильтрующей поверхностью средств для предварительной фильтрации, и внутренней поверхностью корпуса, причем фильтр тонкой очистки воды размещен с возможностью контактирования фильтрующей поверхности фильтроэлемента с водой, обработанной фильтрующими средствами для предварительной фильтрации, фильтроэлемент закреплен на, по крайней мере, одной несущей поверхности, а фильтр тонкой очистки воды снабжен устройством для сбора и отвода фильтрата, соединенным с выходным штуцером аппарата. Предпочтительно, чтобы линейные размеры фильтрующих средств для предварительной фильтрации различались между собой не более чем в 40 раз. Целесообразно укрепляющий слой фильтроэлемента выполнять из нетканого полимерного материала плотностью 10-50 г/м.
Техническим результатом заявляемого решения является создание аппарата для многоступенчатой фильтрации больших объемов воды с получением фильтрата высокой чистоты и гарантированным контролем качества фильтрата. Выполнение фильтрующих средств для предварительной фильтрации с линейными размерами, сопоставимыми между собой,
позволяет при достаточно высокой скорости фильтрации значительно увеличить время контакта неочищенной воды с материалом, из которого изготовлены указанные средства (например, полипропиленом, активированным углем, ионообменной смолой и др.). В этом случае выбор оптимального соотношения линейных размеров фильтрующих средств для предварительной фильтрации, зависящий от конкретного исполнения заявляемого технического решения, приводит к максимально эффективной обработке воды перед ее тонкой очисткой. Размещение в аппарате в определенной последовательности фильтрующих средств для предварительной очистки воды путем механического, и/или химического, и/или биологического отделения примесей и фильтра тонкой очистки специальной конструкции в сочетании со специфическими свойствами фильтроэлемента, позволяет гарантировано контролировать качество воды на выходе из заявляемого аппарата, поскольку фильтроэлемент, изготовленный на основе трековой мембраны, по сути, является «контрольной» мембраной. Средства для предварительной фильтрации имеют ресурс, который зависит от многих факторов, в частности, от качества неочищенной воды, от времени года, регулярности использования устройства и т.д. Так как определить этот ресурс весьма сложно, то существует вероятность выброса накопленных загрязнений в фильтрат.В этом случае фильтроэлемент, которым в заявляемом техническом решении снабжен фильтр тонкой очистки, задержит выброс примесей из фильтрующих средств для предварительной фильтрации и просто перестанет работать, т.е. из аппарата перестанет поступать фильтрат, что послужит сигналом для замены средств для предварительной фильтрации и регенерации (промывки) фильтроэлемента.
В зависимых пунктах формулы полезной модели описаны предпочтительные варианты осуществления заявляемого технического решения.
В частном случае выполнения аппарата для очистки воды, направляемой под давлением, или под воздействием силы тяжести, или за
счет создаваемого разряжения фильтрующие средства для предварительной фильтрации и фильтр тонкой очистки воды установлены последовательно в корпусе аппарата перпендикулярно потоку фильтруемой воды, причем средства для предварительной фильтрации плотно примыкают своей боковой поверхностью к внутренней поверхности корпуса аппарата, фильтр тонкой очистки снабжен плоским корпусом с двумя несущими поверхностями, на каждой из которых закреплен фильтроэлемент, герметично соединенный с указанными поверхностями по периметру, а несущие поверхности снабжены каналами для сбора и отвода фильтрата.
В другом частном случае выполнения аппарата для очистки воды, направляемой под давлением, или под воздействием силы тяжести, или за счет создаваемого разряжения фильтрующие средства для предварительной фильтрации и фильтр тонкой очистки воды установлены последовательно в корпусе аппарата перпендикулярно потоку фильтруемой воды, причем средства для предварительной фильтрации плотно примыкают своей боковой поверхностью к внутренней поверхности корпуса аппарата, фильтр тонкой очистки, снабженный плоским корпусом с одной несущей поверхностью, герметично соединен по боковой поверхности с внутренней поверхностью корпуса аппарата, а фильтроэлемент по периметру герметично прикреплен к несущей поверхности, при этом несущая поверхность корпуса фильтра тонкой очистки снабжена каналами для сбора и отвода фильтрата.
2
В описанных выше вариантах осуществления аппарата для очистки воды несущие поверхности фильтра тонкой очистки могут быть выполнены рифлеными, или волнистыми, или с насечками. Целесообразно между фильтроэлементом и каждой несущей поверхностью корпуса фильтра тонкой очистки разместить подложки, изготовленные из нетканого или сетчатого материала, например, из полипропилена плотностью от 20 до 200 г/м. Фильтр тонкой очистки может быть выполнен многоблочным с параллельным или последовательным соединением блоков.
2
В частном случае осуществления аппарата для очистки воды, направляемой под давлением корпус аппарата выполнен разъемным, фильтрующие средства для предварительной фильтрации и фильтр тонкой очистки выполнены в виде фильтрующего патрона, установленного в корпусе аппарата с герметичным соединением торцев фильтрующего патрона с прилегающими частями внутренней поверхности корпуса и с возможностью извлечения фильтрующего патрона из корпуса, причем одна из разъемных частей корпуса снабжена входным и выходным штуцерами для подвода неочищенной воды и отвода фильтрата соответственно, фильтрующие средства для предварительной фильтрации выполнены в виде цилиндра, внутри которого размещен фильтр тонкой очистки, представляющий собой несущее устройство с цилиндрической поверхностью, на которой герметично по своему периметру закреплен фильтроэлемент, причем указанное несущее устройство снабжено сквозными отверстиями и проточным каналом для отвода фильтрата к выходному штуцеру. Герметичное соединение торцев фильтрующего патрона с прилегающими частями внутренней поверхности корпуса целесообразно выполнять с использованием уплотняющих прокладок. Цилиндрическая поверхность несущего устройства может быть выполнена рифленой, или волнистой, или с насечками. Между цилиндрической поверхностью несущего устройства и фильтроэлементом может быть размещена подложка, выполненная из нетканого или сетчатого материала, например, из полипропилена плотностью от 20 до 200 г/м.
В другом частном случае осуществления аппарата для очистки воды, направляемой под давлением, корпус аппарата выполнен, по крайней мере, из двух последовательно соединенных разъемных секций, одна из частей каждой секции снабжена входным устройством для обрабатываемой воды и устройством для отвода обработанной воды, фильтр тонкой очистки воды размещен в последней секции по направлению подачи воды, фильтрующие средства для предварительной фильтрации выполнены в виде фильтрующих
2
2
патронов, установленных в отдельных секциях корпуса с возможностью извлечения фильтрующих патронов, а устройство для отвода фильтрата соединено с выходным штуцером аппарата. Целесообразно фильтрующие патроны устанавливать с герметичным соединением торцев каждого фильтрующего патрона с прилегающими частями внутренней поверхности каждой секции корпуса или один из торцев каждого фильтрующего патрона выполнять загерметизированным, а другой герметично соединять с прилегающей частью внутренней поверхности каждой секции корпуса, например, с использованием уплотняющей прокладки. В частном случае осуществления такого аппарата фильтр тонкой очистки выполнен в виде несущего устройства с цилиндрической поверхностью, на которой герметично по своему периметру закреплен фильтроэлемент, причем указанное несущее устройство снабжено сквозными отверстиями и проточным каналом для отвода фильтрата к выходному штуцеру. Цилиндрическая поверхность несущего устройства может быть выполнена рифленой, или волнистой, или с насечками. Между цилиндрической поверхностью несущего устройства и фильтроэлементом может быть размещена подложка, выполненная из нетканого или сетчатого материала, например, из полипропилена плотностью от 20 до 200 г/м. В другом частном случае выполнения аппарата, корпус которого состоит из нескольких секций, фильтр тонкой очистки снабжен плоским корпусом с не менее, чем одной несущей поверхностью, на которой закреплен фильтроэлемент, герметично соединенный с указанной поверхностью по периметру, а несущая поверхность снабжена каналами для сбора и отвода фильтрата и может быть выполнена рифленой, или волнистой, или с насечками. Целесообразно между фильтроэлементом и каждой несущей поверхностью разместить подложки, изготовленные из нетканого или сетчатого материала, например, из полипропилена плотностью от 20 до 200 г/м. Фильтр тонкой очистки может быть выполнен многоблочным с параллельным или последовательным соединением блоков.
На фиг.1 представлен продольный разрез аппарата для очистки воды, направляемой под давлением, или под воздействием силы тяжести, или за счет создаваемого разряжения, фильтр тонкой очистки которого снабжен плоским корпусом с одной несущей поверхностью.
На фиг.2 представлен продольный разрез аппарата для очистки воды, фильтр тонкой очистки которого выполнен из двух параллельно соединенных блоков, каждый из которых снабжен плоским корпусом с двумя несущими поверхностями.
На фиг.3 представлен продольный разрез аппарата для очистки воды, направляемой под давлением, в котором фильтрующие средства для предварительной фильтрации и фильтр тонкой очистки выполнены в виде фильтрующего патрона.
На фиг.4 представлен продольный разрез аппарата для очистки воды, направляемой под давлением, корпус которого выполнен из трех секций, фильтр тонкой очистки состоит из двух параллельно соединенных блоков, каждый из которых снабжен плоским корпусом с двумя несущими поверхностями и размещен в третьей секции от входного штуцера аппарата.
На фиг.5 представлена схема работы аппарата для очистки воды под воздействием силы тяжести (безнапорный режим работы аппарата).
Аппарат для очистки воды содержит корпус 2, в котором размещены фильтрующие средства для предварительной фильтрации 3, 4 и фильтр тонкой очистки 5, имеющий фильтроэлемент 6, изготовленный из фильтрующей пленки, которая упрочнена посредством укрепляющего слоя. Фильтрующие средства для предварительной фильтрации 3, 4 и фильтр тонкой очистки 5 размещены в корпусе аппарата 2 с возможностью последовательной фильтрации воды, поступающей в аппарат через штуцер 1.
В частном случае выполнения в аппарате для очистки воды, направляемой под давлением, или под воздействием силы тяжести, или за счет создаваемого разряжения (фиг.1 и 2), фильтрующие средства для предварительной фильтрации 3 и 4 и фильтр тонкой очистки 5
устанавливают последовательно в корпусе аппарата 2 перпендикулярно потоку фильтруемой воды. Фильтрующие средства для предварительной фильтрации 3 и 4 плотно примыкают своей боковой поверхностью к внутренней поверхности корпуса аппарата 2, который предпочтительней выполнять разборным для регенерации фильтрующих средств 3 и 4 и промывки фильтра тонкой очистки 5. Фильтр тонкой очистки 5 снабжен плоским корпусом с одной несущей поверхностью 7 (фиг.1) или двумя несущими поверхностями 7 (фиг.2). К каждой несущей поверхности 7 прикреплен фильтроэлемент 6, герметично соединенный с указанными поверхностями по периметру. Фильтр тонкой очистки 5 может быть выполнен, например, из двух параллельно соединенных блоков (фиг.2).
В частном случае выполнения аппарат для очистки воды, направляемой под давлением (фиг.3) корпус аппарата 2 выполнен разъемным, фильтрующие средства для предварительной фильтрации 3 и 4 и фильтр тонкой очистки 5 выполнены в виде фильтрующего патрона. Нижняя разъемная часть корпуса 2 снабжена входным 1 и выходным 8 штуцерами. Фильтр тонкой очистки 5, размещенный внутри фильтрующих средства для предварительной фильтрации 3 и 4 выполненных в виде цилиндра, представляет собой несущее устройство с цилиндрической поверхностью 7, на которой герметично по своему периметру закреплен фильтроэлемент. Несущее устройство снабжено сквозными отверстиями и проточным каналом для отвода фильтрата к выходному штуцеру 8.
В другом частном случае осуществления аппарата для очистки воды, направляемой под давлением (фиг.4), корпус аппарата 2 выполнен из трех последовательно соединенных разъемных секций, верхняя часть каждой секции снабжена входным устройством для обрабатываемой воды и устройством для отвода обработанной воды. Фильтр тонкой очистки 5 размещен в третьей секции по направлению подачи воды. В первой и во второй секции корпуса 2 установлены фильтрующие патроны для предварительной механической и сорбционной очистки воды. Фильтр тонкой
очистки 5 состоит из двух параллельно соединенных блоков, каждый из которых снабжен плоским корпусом с двумя несущими поверхностями 7. К каждой несущей поверхности 7 прикреплен фильтроэлемент 6, герметично соединенный с указанными поверхностями по периметру.
Аппарат для очистки воды работает следующим образом. Неочищенная вода поступает через штуцер 1 в объем для неочищенной воды корпуса 2. После прохождения водой фильтрующих средств для предварительной фильтрации 3 и 4 подготовленная к тонкой очистке вода фильтруется при помощи фильтроэлемента и через систему для сбора и отвода фильтрата фильтра тонкой очистки поступает к выходному штуцеру 8. Работа заявляемого аппарата в безнапорном режиме проиллюстрирована схемой, представленной на фиг.5. В емкость с неочищенной водой 9, размещенную выше, чем аппарат для очистки воды погружают шланг, второй конец которого присоединен к входному штуцеру 1. Под действием силы тяжести происходит фильтрация, и фильтрат через выходной штуцер 8 поступает в емкость для сбора фильтрата 10. Такое использование аппарата, возможные конструкции которого представлены на фиг.1 и 2, весьма полезно в полевых условиях и при отсутствии централизованного водоснабжения.