БЫТОВОЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ДООЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Фильтр относится к экологии и охране здоровья человека, может быть использован в санитарно-эпедимиологической технике и в быту для очистки питьевой воды от примесей, бактерий и микробов.
Все более возрастающее загрязнение природных вод микроорганизмами, устойчивых к действию химических дезинфекторов (вирусы, споровые формы, простейшие), предопределяет необходимость применения высоких доз реагентов либо других безопасных методов, к таким методам относятся физико-химические методы очистки воды (Коваленко Н.А. и др. Адсорбционно-каталитическая очистка и обеззараживание питьевой воды \ Журнал водоснабжение и санитарная техника, - 2003. - №5. - с.37-38).
Известно устройство для обработки воды, содержащее рабочую камеру с подводящими и отводящими патрубками, на боковых гранях которой закреплены плоские ультразвуковые преобразователи, механизм подачи воды под давлением, экрана отражающего ультразвук (RU 2356845 С2, МПК C02F1 1\36, опубл. 27.05.2009).
Недостатком такого устройства является недостаточное обеззараживание питьевой воды, так как между плоскими ультразвуковыми преобразователями, расположенными в боковых гранях корпуса, и отражающим экраном, расположенным в нижней части корпуса, не соблюдается расстояние равное кратной величине длины полуволны ультразвука.
Наиболее близким аналогом к заявляемому фильтру является устройство, содержащее корпус с патрубками ввода и вывода питьевой воды, излучатель ультразвука, соединенный с генератором ультразвука, расположенным на внешней поверхности корпуса (RU 6787 U1, МПК C02F1 1\24, C02F1 1\36, опубл. 16.06.1998). Данное устройство является наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков.
Недостатком такого устройства является недостаточная очистка жидкости так, как величина зазора между излучателем и днищем корпуса не соответствует кратности длины полуволны ультразвука, и эффект акустической кавитации не эффективен.
Технической задачей, на достижение которой направлено заявляемое устройство, является доочистка питьевой воды от примесей и микроорганизмов методами ультразвуковой обработки.
Техническая задача достигается тем, что внутренняя полость корпуса разделена двумя горизонтальными перегородками на три камеры, в средней из которых установлен ультразвуковой излучатель, причем расстояние между верхней поверхностью излучателя и первой перегородкой, а также расстояние между нижней поверхностью излучателя и второй перегородкой кратно длине полуволны ультразвука, при этом в первой перегородке выполнено, по меньшей мере, два отверстия, а во второй - одно центральное отверстие, причем в нижней камере корпуса выше патрубка вывода воды установлена сорбционная загрузка, выполненная в виде заключенных в решетчатую оболочку слоев кварца, керамзита, шунгита.
В предлагаемом фильтре доочистка и обеззараживание питьевой воды происходит в два этапа. На первом этапе обеззараживание воды происходит в зазоре между верхней поверхностью ультразвукового излучателя и первой перегородкой, а также в зазоре между нижней поверхностью ультразвукового излучателя и второй перегородкой.
Для образования стоячей волны, при которой амплитуда результирующих колебаний будет максимальной, расстояние между ультразвуковым излучателем и перегородкой (отражателем), должно быть равно кратному числу полуволн. Отраженный от перегородки звук, распространяясь навстречу волне от излучателя и взаимодействуя с ней, обеспечивает создание чередующихся волн повышенного и пониженного давления, то есть акустическую кавитацию. При кавитации происходит образование и захлопывание полостей в объеме очищаемой воды, находящейся под действием ультразвука с образованием мельчайших пузырьков, заполненных воздухом.
При этом пузырьки закрепляются на неоднородностях, находящихся в воде в качестве которых служат бактерии, микробы и простейшие. Захлопывание пузырьков воздуха с образованием при этом высоких ударных локальных давлений приводит к мгновенному разрыву бактерий и микробов, вызывая их разрушение.
На втором этапе доочистки воды в качестве фильтрующего материала используется загрузка в виде слоев кварца, керамзита, шунгита, заключенных в решетчатую оболочку. Решетчатая оболочка изготовляется из полиэтилена высокого давления так, как этот материал обладает высокой механической прочностью и экологически нейтрален.
Использование в качестве фильтрующего материала кварца и керамзита позволяет осуществить доочистку питьевой воды от механических примесей, а также от остатков нефтепродуктов, масел, находящихся в воде в виде эмульсии. Минерал шунгит обладает высоким содержанием углерода до 96% и по адсорбционным свойствам соответствует активированному углю. Шунгит нейтрализует действие микроорганизмов вредных для организма человека, а также улучшает токсиологические, органолептические свойства питьевой воды.
На чертеже приведено схематичное изображение фильтра.
Бытовой фильтр для доочистки питьевой воды содержит корпус 1, с патрубками ввода 2 и вывода 3 питьевой воды, ультразвуковой излучатель 4, соединенный с генератором ультразвука 5, первую перегородку 6 с отверстиями 7, вторую перегородку 8 с центральным отверстием 9, сорбционную загрузку 10.
Доочистка питьевой воды в фильтре, происходит следующим образом.
Через патрубок ввода 2, расположенный в верхней части корпуса 1, верхняя камера заполняется питьевой водой, которая через отверстия 7 перегородки 6 самотеком поступает в среднюю камеру и зазор, образованный ее нижней поверхностью и верхней поверхностью ультразвукового излучателя 4, а также в зазор, образованный верхней поверхностью перегородки 8 и нижней поверхностью излучателя 4. Далее вода самотеком через центральное отверстие 9 поступает в нижнюю камеру корпуса и проходит через сорбционную загрузку 10 в виде слоев кварца, керамзита, шунгита, заключенных в решетчатую оболочку.
При включении генератора ультразвуковых колебаний 5, сигнал передается на ультразвуковой излучатель 4, в качестве которого используется магнитострикционный преобразователь.
На первом этапе обеззараживание воды происходит в зазоре между верхней поверхностью ультразвукового излучателя и первой перегородкой 6, а также в зазоре между нижней поверхностью ультразвукового излучателя и второй перегородкой 8. Здесь, вода, содержащая бактерии и микробы, подвергается мощному направленному потоку ультразвука, под действием которого происходит кавитация пузырьков воздуха. При захлопывании пузырьков воздуха происходит резкий перепад давлений, что приводит к разрушению бактерий и микробов.
Далее обеззараженная вода через центральное отверстие нижней перегородки самотеком перетекает в нижнюю камеру.
На втором этапе доочистка питьевой воды от механических примесей происходит при их сорбировании на фильтрующей загрузке 10, находящейся в нижней камере корпуса и состоящей из слоев кварца, керамзита, шунгита, заключенных в решетчатую оболочку.
Вывод очищенной питьевой воды из фильтра осуществляется через патрубок вывода 3.
При использовании фильтра для доочистки питьевой воды с маломощным ультразвуковым генератором мощностью 2-25 Вт степень стерилизации составила 99-100%.