ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
WATER FILTER

Изобретение относится к устройствам скорых фильтров для очистки природных и сточных вод от цветности, мутности, железа, нефтепродуктов.
Известен скорый фильтр для очистки питьевых и сточных вод, содержащий цеолит в качестве сорбирующего материала. В теле фильтра размещены электроды, разделяющие слои сорбента, причем четные электроды подключены к отрицательному полюсу источника питания, нечетные электроды к положительному полюсу (Патент РФ 2315647, МПК C02F 1/64). Устройство содержит одну или несколько соединенных параллельно колонок со смесью активированного угля или сульфоугля и цеолита.
Устройство имеет сложную конструкцию, большое количество сорбирующих и фильтрующих материалов, требует сложной регенерации разнообразных загрузочных материалов, требует затраты электроэнергии на поляризацию многочисленных электродов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электрохимический фильтр (Назаров В.Д., Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов // Вода и экология. Проблемы и решения. - 2006. - 4, с.13-25). Скорый электрохимический фильтр имеет корпус, распределительную и сборную систему такие же, как стандартные скорые фильтры с зернистой загрузкой. Отличительной особенностью электрохимических фильтров является то, что они загружены тремя слоями зернистых материалов, крайние из которых электропроводны и отличаются значением электродного потенциала, а средний слой представляет собой зернистый минеральный фильтрующий материал, например силицированный кальцит, при этом в теле фильтра создается электрохимический источник тока, под действием которого происходит растворение анодного материала с образованием коагулянта. Кроме того, за счет создания электрического поля в теле фильтра происходит поляризация зерен минерального фильтрующего материала, приводящая к увеличению способности фильтра задерживать механические примеси и эмульгированные нефтепродукты.
Недостатком скорого фильтра по прототипу является недостаточно высокий эффект очистки воды от загрязняющих веществ.
Задачей изобретения является повышение эффекта очистки природных и сточных вод от цветности, мутности, железа, нефтепродуктов.
Поставленная задача решается тем, что фильтр для очистки воды, содержащий корпус, распределительную и сборную систему, минеральный зернистый фильтрующий материал, электроположительный и электроотрицательный электрод, согласно изобретению имеет электроотрицательные электроды, выполненные в виде вертикально расположенных в фильтрующем материале трубок с перфорацией, нижние концы которых объединены общим коллектором, электроположительные электроды выполнены в виде вертикально расположенных стержней, причем электроды образуют чередующиеся ряды, параллельные торцевой стенке корпуса, а стержни расположены в шахматном порядке относительно трубок. Трубки выполнены из алюминия, стержни из меди, расстояние между соседними трубками и стержнями составляет 200-240 мм.
На чертеже представлен фильтр для очистки воды.
Фильтр имеет корпус 1 прямоугольной формы, в котором расположена распределительная 2 и сборная 3 системы. Фильтр загружен минеральным зернистым материалом, например силицированным кальцитом 4. В фильтрующем материале вертикально расположены электроды, образующие ряды, параллельные торцевым стенкам корпуса, причем ряды с электроотрицательными электродами 5 и с электроположительными электродами 6 чередуются. Электроотрицательные электроды 5 выполнены из алюминиевых трубок, имеющих перфорированные отверстия диаметром 1,5 мм, причем количество отверстий назначается таким, чтобы суммарная площадь отверстий равнялась площади сечения полости трубки.
Электроположительные электроды 6 выполнены из медных стержней. Медные стержни расположены в шахматном порядке относительно алюминиевых трубок.
Алюминиевые трубки нижним концом выведены за пределы корпуса и объединены общим коллектором 7. Распределительная система 2 соединена с водосборным лотком 8.
Устройство работает следующим образом. Природная или сточная вода подается в распределительную систему 2, выполненную в виде лотка. Вода переливается через кромку лотка, заполняет корпус фильтра, фильтруется сквозь зернистый материал 4. Диспергированные твердые и жидкие частицы (механические примеси, жиры, нефтепродукты) осаждаются в зернистом материале за счет действия молекулярных сил. В зернистом материале расположены две системы электродов: из электроотрицательных металлов 5 и из электроположительных металлов 6. Между электродами в воде возникает разность потенциалов, приводящая к образованию электрического поля. При этом происходит поляризация зерен фильтрующего материала и появление связанного заряда на поверхности зерен. Диспергированные в воде частицы загрязняющих веществ, имеющие положительные или отрицательные заряды, дополнительно закрепляются в фильтрующем материале за счет действия электростатических сил. Кроме того, ионы тяжелых металлов, например железа, находящегося в любых природных и сточных водах, под действием электрического поля перемещаются к электроотрицательному электроду 5.
Очищаемая вода фильтруется в зернистом материале в направлении сверху вниз, отводится с помощью сборной системы 3. Часть воды под гидростатическим напором отводится из фильтра через перфорационные отверстия электродов 5 и полости самих электродов в коллектор 7 в виде элюата на утилизацию. Регенерация фильтрующего материала производится обратным током воды из сборной системы 3 в распределительную систему 2 и далее в лоток 8, из которого промывная вода отводится на очистку.
Электроды 5 и 6 расположены в шахматном порядке, что позволяет разместить их так, чтобы расстояние между соседними электродами было бы одинаковым. Как показано в работе (Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов. Автореферат канд. дисс. - Уфа, 2008. - см. с.15), оптимальным расстоянием между электродами в зависимости от солесодержания является 200-240 мм.
Пример реализации устройства.
Проводили опыты на натурной воде р. Обь. Вода не соответствует питьевому качеству по цветности, мутности, железу, нефтепродуктам. Результаты опытов приведены в таблице. Воду фильтровали со скоростью 5 м/ч.
Таблица
Загрязняющие вещества
Содержание
Исходное
Конечное по прототипу
Конечное по изобретению
Цветность, град.
48
20
16
Мутность, мг/л
1,65
0,26
0,20
Железо, мг/л
2,0
0,16
0,05
Нефтепродукты, мг/л
1,80
0,10
0,03
Из приведенных данных следует, что качество очищенных вод по изобретению выше по всем показателям относительно прототипа.