УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЛЬТРАЦИИ
DEVICE TO CLEAN WATER USING FILTRATION

Изобретение относится к области очистки воды от различного вида загрязнений и может быть использовано при очистке питьевой воды, а также промышленных и бытовых сточных вод.
Для очистки воды от загрязнений широко применяются устройства, содержащие в своем составе фильтры.
Так, например, известно устройство для очистки воды [RU 2092224], которое содержит корпус и съемную фильтрующую насадку, выполненную в виде расположенных на расстоянии друг от друга перфорированных дисков, на обеих поверхностях которых размещены слои сорбирующего материала.
Рассматриваемое устройство просто по конструкции, однако в процессе его эксплуатации требуется периодическая смена фильтрующей насадки, обусловленная уменьшением с течением времени сорбционной емкости сорбента, что снижает удобство пользования устройством.
Известно устройство для очистки воды с использованием фильтрации [RU 2157344], которое выбрано автором в качестве ближайшего аналога.
Рассматриваемое устройство включает сопряженные друг с другом нижнюю трубчатую проточную камеру, содержащую электродный блок, в которую подается из отстойника очищаемая вода, и верхнюю цилиндрическую проточную камеру, в которой осуществляется очистка поступающей в нее из нижней камеры воды с использованием фильтрации. Верхняя камера содержит средство для подвода в нее воды из нижней камеры, а также установленные последовательно один за другим в направлении движения воды два дискообразных фильтрующих пластинчатых элемента с фильтрующими отверстиями. Указанные пластинчатые элементы примыкают к внутренней боковой поверхности верхней камеры и установлены с обеспечением прохода очищаемой воды через их фильтрующие отверстия. Верхняя камера также содержит средство для отвода очищенной воды, расположенное в ее нижней части. В качестве пластинчатых элементов, имеющих фильтрующие отверстия, в рассматриваемом устройстве использованы подключенные к источнику постоянного тока или постоянного напряжения пластинчатые разнополярные электроды, выполненные из фильтрующего электропроводного материала.
Рассматриваемое устройство предназначено для обработки воды, предварительно очищенной от грубых загрязнений в отстойнике. Из отстойника вода подается в нижнюю камеру, движется в нижней камере снизу вверх, поступает в верхнюю камеру в объем, находящийся над пластинчатыми элементами с фильтрующими отверстиями, и после достижения в указанной камере уровня поверхности, где происходит пеноотделение, движется вниз, проходя через образованный указанными пластинчатыми элементами механический фильтр. Прошедшая через фильтр очищенная вода отводится из верхней камеры с помощью расположенного в ней средства для отвода очищенной воды. В рассматриваемом устройстве дополнительно осуществляется электрофлотационная очистка воды, обусловленная образованием электролизных газовых пузырей в воде.
Рассматриваемое устройство обеспечивает эффективную очистку воды от различного вида загрязнений.
Однако данное устройство сложно по конструкции. Кроме того, рассматриваемое устройство не предназначено для очистки воды от грубых загрязнений, что требует использования дополнительного оборудования - отстойника, в котором осуществляется предварительная очистка воды от указанных загрязнений.
Задачей заявляемого устройства является упрощение конструкции.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для очистки воды с использованием фильтрации, включающем камеру для очищаемой воды, содержащую средство для подвода в камеру очищаемой воды, расположенные в камере последовательно один за другим в направлении движения воды, по меньшей мере, два фильтрующих пластинчатых элемента с фильтрующими отверстиями, установленные с обеспечением прохода через них очищаемой воды, примыкающие к внутренней боковой поверхности камеры, а также средство для отвода очищенной воды из камеры, согласно изобретению пластинчатые элементы имеют высоту, меньшую высоты камеры, и установлены с образованием прохода для воды в верхней части камеры над их верхними торцами, камера содержит расположенную в направлении движения воды после пластинчатых элементов емкость для очищенной воды, поверхность которой отделяет ее объем от объема камеры, а также расположенный в направлении движения воды после емкости выпускной патрубок, при этом высота емкости меньше высоты камеры, передняя поверхность емкости имеет фильтрующие отверстия, емкость установлена с образованием проходов для воды в верхней части камеры над верхней поверхностью и в нижней части камеры под нижней поверхностью емкости, средство для отвода очищенной воды из камеры выполнено в виде выведенного из камеры трубопровода, соединенного с емкостью.
В частном случае выполнения изобретения в качестве пластинчатых элементов использованы соединенные с источником постоянного тока или постоянного напряжения разнополярные пластинчатые электроды, в которых выполнены фильтрующие отверстия, при этом в верхней части емкости расположена выведенная из камеры газоотводная трубка.
В частном случае выполнения изобретения, когда в качестве пластинчатых элементов использованы пластинчатые электроды с фильтрующими отверстиями, электроды, имеющие положительную полярность, изготовлены из алюминия.
В частном случае выполнения изобретения, когда в качестве пластинчатых элементов использованы пластинчатые электроды с фильтрующими отверстиями и электроды, имеющие положительную полярность, изготовлены из алюминия, в камере в направлении движения воды перед емкостью расположена дополнительная пара разнополярных пластинчатых электродов с фильтрующими отверстиями, в которой электрод, имеющий отрицательную полярность, изготовлен из алюминия.
Наличие в заявляемом устройстве фильтрующих пластинчатых элементов с фильтрующими отверстиями обеспечивает очистку воды от дисперсных загрязнений путем ее фильтрации. Размер фильтрующих отверстий может быть одинаковым для всех пластинчатых элементов или может уменьшаться от элемента к элементу в направлении движения воды.
Количество фильтрующих пластинчатых элементов выбрано не менее двух, так как в случае использования одного фильтрующего пластинчатого элемента не удается достигнуть эффективной очистки воды от дисперсных загрязнений.
При увеличении числа указанных пластинчатых элементов повышается вероятность задержки частиц загрязнений на рассматриваемых фильтрующих поверхностях (при любом соотношении размеров фильтрующих отверстий от элемента к элементу) и, соответственно, повышается степень очистки воды. Однако при большом количестве пластинчатых элементов снижается скорость фильтрации и увеличиваются габаритные размеры камеры. Таким образом, количество пластинчатых элементов в заявляемом устройстве выбирается исходя из требуемой степени очистки воды с учетом заданной скорости фильтрации и допустимых габаритных размеров устройства.
Выбор высоты пластинчатых элементов менее высоты камеры и установка их с образованием прохода для воды в верхней части камеры над их верхними торцами обеспечивают формирование в массе движущейся в камере воды поверхностного слоя, в который попадают всплывающие вверх загрязнения. При этом через фильтрующие отверстия в пластинчатых элементах проходит вода, очищенная от указанных загрязнений, а указанные загрязнения легко удаляются из верхней части камеры.
Относительно донной части камеры пластинчатые элементы могут быть установлены с образованием прохода для воды в нижней части камеры под их нижними торцами, или, по меньшей мере, часть пластинчатых элементов может быть установлена таким образом, что их нижние торцы примыкают к донной части камеры.
Преимущественной является установка первого в направлении движения воды пластинчатого элемента с обеспечением примыкания его нижнего торца к донной части камеры, а всех прочих пластинчатых элементов с образованием прохода для воды в нижней части камеры под их нижними торцами. В таком случае обеспечивается задержка самых крупных частиц загрязнений в зоне перед пластинчатыми элементами, при этом менее интенсивно нарастает слой дисперсных загрязнений в пространстве под нижними торцами пластинчатых элементов, что позволяет реже производить удаление указанных загрязнений из данной области.
Расположенная в камере емкость, передняя поверхность которой содержит фильтрующие отверстия, служит для сбора проникающей в нее через указанные отверстия воды, прошедшей через пластинчатые элементы. При этом, поскольку высота емкости меньше высоты камеры и она установлена с образованием проходов для воды над ее верхней и под ее нижней поверхностями, в емкость не попадают поверхностный и придонный слои воды и, соответственно, присутствующие в указанных слоях загрязнения. Таким образом, в емкость попадает очищенная от различного вида загрязнений вода.
Размер емкости по ширине может соответствовать ширине камеры или быть меньше ширины камеры. В последнем случае вода при своем движении обтекает емкость не только сверху и снизу, но и со стороны ее боковой поверхности.
Наличие выведенного из камеры трубопровода, соединенного с емкостью, обеспечивает отвод из камеры очищенной воды, поступающей в емкость.
Наличие выпускного патрубка обеспечивает отвод из камеры части воды, не попадающей в емкость. Указанная часть воды может содержать загрязнения, не задержанные фильтрующими пластинчатыми элементами, а также попадающие в нее из поверхностного слоя. Отводимая из камеры через указанный патрубок вода может быть использована в установках или в технологических процессах, где допустима относительно невысокая степень очистки воды, или может быть вновь подана в камеру на повторную очистку.
Заявляемое устройство является простым по конструкции, поскольку оно содержит единую камеру, в которой смонтированы все необходимые для осуществления очистки воды не сложные по конструкции элементы.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является упрощение конструкции устройства.
При этом устройство обеспечивает эффективную очистку воды без предварительного удаления из нее грубых загрязнений.
В случае когда в качестве пластинчатых элементов использованы соединенные с источником постоянного тока или постоянного напряжения разнополярные пластинчатые электроды, в которых выполнены фильтрующие отверстия, обеспечивается дополнительная электрофлотационная очистка воды, обусловленная образованием в обрабатываемой массе воды в межэлектродном пространстве электролизных газовых пузырей. Передняя поверхность емкости также может представлять собой пластинчатый электрод с фильтрующими отверстиями, подключенный к источнику постоянного тока или постоянного напряжения. При этом наличие в верхней части емкости выведенной из камеры газоотводной трубки обеспечивает отвод электролизных газов из очищенной воды.
В случае когда в качестве пластинчатых элементов использованы разнополярные пластинчатые электроды с фильтрующими отверстиями и при этом электроды, имеющие положительную полярность, изготовлены из алюминия, последние продуцируют ионы, являющиеся активным коагулянтом, связывающим частицы загрязнений с образованием флокул, которые захватываются пузырьками газов и всплывают в верхнюю часть камеры.
В случае когда электроды, имеющие положительную полярность, изготовлены из алюминия и в камере в направлении движения воды перед емкостью расположена дополнительная пара разнополярных пластинчатых электродов с фильтрующими отверстиями, в которой электрод, имеющий отрицательную полярность, изготовлен из алюминия, на последнем происходит восстановление ионов коагулянта и, соответственно, удаление указанных ионов из очищаемой воды.
На чертеже представлен общий вид устройства.
Устройство включает проточную камеру 1 для очищаемой воды, относящуюся, в частности, к камерам ящичного типа, снабженную средством 2 для подвода в нее очищаемой воды, выполненным в виде входного патрубка, и выпускным патрубком 3. В камере 1 последовательно один за другим в направлении движения воды расположены пластинчатые элементы 4 с фильтрующими отверстиями 5 (на чертеже обозначено одно фильтрующее отверстие). Указанные пластинчатые элементы, в частности, выполнены в виде разнополярных пластинчатых электродов, имеющих фильтрующие отверстия, подключенных к источнику постоянного тока или постоянного напряжения (на чертеже не показан). В каждой паре электродов 4 электрод, имеющий положительную полярность, изготовлен из алюминия. Устройство также содержит дополнительную пару разнополярных электродов 6 с фильтрующими отверстиями 7 (на чертеже обозначено одно фильтрующее отверстие), в которой электрод, имеющий отрицательную полярность, изготовлен из алюминия.
Входной патрубок 2 установлен с обеспечением подачи воды в объем камеры 1, расположенный перед пластинчатыми элементами 4 и 6.
Пластинчатые элементы 4 и 6 имеют высоту, меньшую высоты камеры 1, примыкают к ее внутренней боковой поверхности, в частности к внутренней поверхности ее боковых стенок, и установлены с образованием прохода для воды в верхней части камеры 1 над их верхними торцами. Первый из пластинчатых элементов 4 в направлении движения воды установлен с обеспечением примыкания его нижнего торца к донной части камеры 1, а все прочие пластинчатые элементы 4 и 6 установлены с образованием прохода для воды в нижней части камеры под их нижними торцами.
Камера 1 содержит расположенную в направлении движения воды после пластинчатых элементов 6 емкость 8 для очищенной воды, поверхность которой отделяет ее объем от объема камеры 1. Высота емкости 8 меньше высоты камеры 1, ширина емкости 8 соответствует ширине камеры 1. Передняя поверхность 9 емкости 8 имеет фильтрующие отверстия 10 (на чертеже обозначено одно фильтрующее отверстие). Емкость 8 установлена с образованием проходов для воды в верхней части камеры 1 над верхней поверхностью и в нижней части камеры 1 под нижней поверхностью емкости 8. В верхней части емкости 8 имеется газоотводная трубка 11.
Устройство снабжено средством 12 для отвода очищенной воды из камеры 1, выполненным в виде выведенного из камеры 1 трубопровода 12, соединенного с нижней частью емкости 8.
Устройство работает следующим образом.
Очищаемая вода подается в камеру 1 через входной патрубок 2 и движется в камере 1 в направлении от патрубка 2 к выпускному патрубку 3. Часть воды проходит через фильтрующие пластинчатые элементы 4 и 6 и попадает в емкость 8 через отверстия 10 в ее передней поверхности 9, а часть воды обтекает сверху и снизу емкость 8 и отводится из камеры 1 через выпускной патрубок 3.
Присутствующие в воде загрязнения, имеющие удельный вес меньше, чем у воды, всплывают и попадают в движущийся в верхней части камеры 1 поверхностный слой.
Тяжелые частицы загрязнений опускаются вниз и скапливаются в придонном слое воды, при этом наиболее тяжелые и крупные частицы задерживаются в зоне перед первым пластинчатым элементом 4.
Вода, проходящая через пластинчатые элементы 4 и 6, а также через переднюю поверхность 9 емкости 8, фильтруется и очищается от дисперсных загрязнений. При этом загрязнения, присутствующие в поверхностном и придонном слоях, не попадают в емкость 8, поскольку указанные слои воды обтекают ее соответственно сверху и снизу.
Очищенная вода отводится из камеры 1 через соединенный с емкостью 8 трубопровод 12.
Протекающая через камеру 1 вода подвергается электролизу, в ходе которого образуются пузырьки электролизного газа, распространяющиеся в массе воды в направлении снизу вверх. Частицы загрязнений, масса и размеры которых обуславливают образование флотокомплексов частица-пузырек, захватываются пузырьками электролизного газа, всплывают в верхнюю часть камеры 1 и попадают в поверхностный слой воды.
В ходе электролиза электроды 4, которые изготовлены из алюминия и имеют положительную полярность, продуцируют ионы коагулянта, связывающие частицы загрязнений с образованием флокул, которые также захватываются пузырьками электролизных газов, всплывают в верхнюю часть камеры 1 и попадают в поверхностный слой воды. При этом на электроде 6, который изготовлен из алюминия и имеет отрицательную полярность, происходит восстановление ионов коагулянта и, соответственно, удаление указанных ионов из очищаемой воды.
Присутствующие в поверхностном слое загрязнения вместе с пеной удаляются из верней части камеры 1.
Накапливающиеся в придонном слое воды загрязнения периодически удаляются из нижней части камеры 1.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает тонкую очистку воды от различного вида загрязнений.