Устройство для очистки воды

Устройство для очистки воды.
Изобретение относится к системам очистки питьевой воды, а в частности, к устройствам для очистки воды, установленным в линии водопровода.
Предлагаемое устройство может быть использовано для очистки водопроводной воды от большинства твердых и коллоидных частиц, солей тяжелых металлов (медь, ртуть, и т.д.), токсичных органических веществ различной природы (фенол, пестициды, хлорорганика и др.) и микроорганизмов.
Известен мембранный бытовой прибор для получения питьевой воды, содержащий вертикальный корпус с крышками, расположенные по оси корпуса последовательно мембранный фильтрующий элемент и угольный фильтр, трубопроводы для подвода водопроводной воды и для отвода очищенной воды ( см. Патент РФ №2049534, по кл.. ВО ID 63/10, 1992г.) Недостатками известного прибора являются:
-ограниченная производительность;
-ограниченный ресурс, из-за быстрого загрязнения мембранного фильтра;
-получение воды с низким содержанием минеральных солей, т.к. в ней отсутствуют необходимые для жизнедеятельности человека компоненты.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является бытовая установка для эффективной очистки воды хозяйственно-питьевого назначения, включающая установленные на линии хода воды вертикальный мембранный фильтр, соединенный с ним фильтр дополнительной очистки, линии для подвода и отвода воды и дроссели, установленные в линии возврата воды. (см. Патент US № 5160608, кл. ВОЮ 21/30, 1992г.)
МКИ: ВОЮ 21/30; ВОЮ 63/10 В известной установке фильтры выполнены но следующей схеме:
вертикальный мембранный в виде обратноосмотического элемента, а дополнительный фильтр в виде угольного фильтра.
Кроме того, установка снабжена сборником для очищенной воды. Недостатками известной конструкщ1и являются :
-сложность конструкции, так как в ней присутствует накопительная емкость, в которой необходимо поддерживать избыточное давление, а это затрудняет работу устройства;
-невозможность  воды с высокими органолептическими показателями из-за использования угольного фильтра с ограниченными сорбщюнными характеристиками;
-ограниченный ресурс, поскольку обратноосмотический элемент имеет ограниченные эксплутащюнные характеристики;
-малая производительность из-за наличия сборника для очищенной воды;
-низкое соотношение объемов очищенной и возвратной воды 0,6-0,8. Технической задачей предлагаемого гообретения является достижение
высоких показателей производительности и органолептики воды.
Технический результат в предлагаемом изобретение достигают созданием устройства для очистки воды, включающего установленные на линии хода воды вертикальный мембранный фильтр, соединенный с ним фильтр дополнительной очистки, линии для подвода и отвода воды и дроссели, установленные в линии возврата воды, в котором ,согласно изобретению, вертикальный мембранный фильтр выполнен в виде ультрафильтрационной мембраны, размер пор которой обеспечивает получение соотношения объема очищенной и возвратной воды 1,0-ь1,2, а в качестве фильтра дополнительной очистки используют элемент, состоящий из слоев сорбентов и хемосорбционных волокон, при этом в линию подвода воды перед вертикальным мембранным фильтром установлен дополнительный дроссель.
2 Использование в предлагаемом устройстве для очистки воды
дополнительного дросселя позволяет регулировать скорость очистки воды.
В предлагаемом устройстве исключено использование предварительных фильтров, т.к. в нем применена ультрафильтрационная мембрана с увеличенной площадью контакта с загрязненной водой и оптимизированными с этой площадью размерами ее пор.
Проведенные патентные исследования ноказали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков, в аналогичных устройствах для очистки воды, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна.
При анализе известных аналогов и прототипа не обнаружено предложеьше с совокупностью существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, из чего следует, что для специалистов, занимающихся очисткой воды, оно явным образом не следует из уровня техники и , следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень.
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием устройства для очистки воды и чертежом, на котором показан его поперечный разрез.
Устройство для очистки воды включает установленные на линии хода воды вертикальный мембранный фильтр 1, соединенный с ним фильтр 2 дополнительной очистки, линии для подвода 3 и отвода 4 воды , дроссели 5, установленные в линии возврата воды 6 и дополнительный дроссель 7, установленный в линию подвода воды 3 перед вертикальным мембранным фильтром 1.
Вертикальный мембранный фильтр 1 выполнен в виде ультрафильтрационной мембраны 8, размер пор которой предназначен для получения соотношения объема очищенной и возвратной воды 1,0-г1,2.
3 Такое соотношение объемов очищенной и возвратной воды было
достигнуто в процессе экспериментов, когда в течение часа было очищено 60 литров воды, а объем возвратной воды при этом достигал 50-60 литров
Если соотношерше объемов очищенной и возвратной воды меньше 1 ,то производительность устройства резко уменьшается, а при соотношении больше 1,2 резко снижается его эксплуатационный ресурс из-за загрязнения внешней поверхности ультрафильтрационной мембраны.
В качестве фильтра дополнительной очистки 2 используют элемент, состоящий из слоев сорбентов и хемосорбционных волокон.
Сочетание слоев разнородных химических элементов, обладающих различными сорбционными свойствами, позволяет в целом для дополнительного фильтра повысить его эксплуатационные характеристики. Работа устройства для очистки воды осуществляется следующим образом:
Работа устройства основана на пропорциональном соотношение фильтрационных способностей ультрафильтрационной мембраны и сорбционных свойств различного рода волокон и сорбентов.
Вода по линии для ее подвода 3 поступает в вертикальный мембранный фильтр 1, в котором под действием давления в линии подвода формируется движение воды в режиме «кросс-флоу, когда молекулы воды, с одной стороны, проталкиваются через поры ультрафильтрациошюй мембраны 8 (полупроницаемой в радиальном направлении), а с другой стороны, оставшаяся часть воды, содержащая загрязнения, проходя через осевые каналы 9 в мембране, уносит с собой загрязнения через дроссель 5, установленный в линии возврата воды б.в дренажную магистраль ,.а далее в канализацию.
Предварительно очищенная вода, прошедшая через поры мембраны8 в радиальном направлении, накапливается в центральном канале 10 ультрафильтрационной мембраны и далее поступает в фильтр дополнительной очистки воды 2, проходя через которой, попадает в линию
4 отвода воды 4, соединенную с отдельным краном для чистой воды (на
черт, не показан).
В предлагаемом устройстве ультрафильтрационная мембрана пропускает через себя определенное количество минеральных солей , необходимых для жизнедеятельности организма человека (соли кальция и магния ),задерживая при этом различного рода загрязнения, присутствующие в воде.
Устройство для очистки воды в реальных условиях устанавливают непосредственно в водопроводную сеть, получаемая при этом вода подается потребителю через отдельный (предназначенный только для данной цели) кран.
В предлагаемом устройстве происходит многоступенчатая очистка воды с дополнительной ее бактерицидной очисткой без использования хлора (или фтора).
Предлагаемое устройство для очистки воды было испытано и при этом получены следующие технические результаты.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. Исходная (неочищенная вода)- из водопроводной сети холодного
Давление ,кг/кв.см2,0- 3,5
Температура воды, град Цельсия5 - 35
Остаточное содержание свободного хлора, мг/лдо 1,0
Кислотность исходной воды, рН5-8
Растворенные в воде твердые вещества (сухой остаток)до 1000
Общее содержание железа, мг/лдо 0,9
Запах, баллыдо 10
Цветность ,граддо 70
НОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Производительность по очищенной воде 50 -60 л Степень очистки,%не менее 98
5
водоснабжения. Органолептические пок Вкус, баллы Запах Цветность, градус Мутность, мг/л Ресурс Соли тяжелых металлов, пестициды, хлорорганика, фенол, бензол, нефтепродукты, активный хлор, коллоидные частицы, микроорганизмы. азатели очищенной воды: О (вкус не ощущается) отсутствует О О не более трех часов непрерывной работы в сутки в течение трех лет 6 (