устройство для очистки воды от железа и марганца

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА, содержащее корпус с коническим днищем и установленную в корпусе горизонтальную дырчатую перегородку с расположенными на ней последовательно слоями загрузки из кварцевого песка и ячеистого полимерного материала, отличающееся тем, что поверхность слоя загрузки из полимерного материала имеет форму эллиптического параболлоида.

Описание изобретения к патенту

Устройство может быть использовано в технологии обработки подземных вод, в частности в технологии обработки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения небольших поселков или отдельных зданий усадебного типа.

Известно устройство для очистки воды от железа, содержащее фильтр с загрузкой из полимерных блоков с открытыми ячейками размером 0,4-5,0 мм [1]

Использование в этом устройстве загрузки из блочного пористого пенополиуретана обеспечивает удаление железа из подземных вод с исходной его концентрацией от 1 до 5 мг/л с продолжительностью фильтроцикла от 1 до 0,5 мес. соответственно.

Кроме того, регенерацию загрузки осуществляют путем отжима с отмывкой водой, что усложняет устройство использованием дополнительного оборудования. Загрузка в виде блоков не позволяет полностью использовать потенциальную грязеемкость. Возможность фильтрования воды между блоками предопределяет увеличение высоты загрузки, а следовательно, и габаритные размеры устройства с увеличением капитальных затрат на строительство.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является устройство для очистки воды от железа и марганца, содержащее корпус фильтра с коническим днищем и поперечными дырчатыми перегородками для размещения комбинированной загрузки из ячеистого полимерного материала и кварцевого песка [2] Фильтр содержит также центральную трубу и трубу для вывода газов, а также верхний водослив.

Устройство эффективно при исходной концентрации Fe⁺² 40 мг/л и Mn 0,11 мг/л в воде, при этом содержание железа и марганца снижается до следов, т.е. практически железо и марганец удаляются полностью.

Однако данное устройство сложно в конструктивном исполнении. Подача воды по центральной трубе сверху вниз и последующая фильтрация снизу вверх через комбинированную загрузку усложняет удаление из насыщенной воздухом воды спонтанных пузырьков газа и при этом не исключается кольматация загрузки воздушными пузырьками возрастает сопротивление фильтрованию воды через загрузку. Наличие центральной и газовой труб, проходящих через загрузку, с одной стороны, уменьшает площадь фильтровальной поверхности и объем загрузки, а с другой стороны увеличивается отрицательный пристенный эффект, когда вода фильтруется не только вдоль стенок корпуса фильтра, но и вдоль поверхности проходящих через загрузку труб. Таким образом, конструкция устройства не обеспечивает равномерную работу загрузки и не позволяет полностью использовать потенциальный ресурс грязеемкости загрузки, а также уменьшает продолжительность фильтроцикла.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и увеличение фильтроцикла за счет более рационального использования загрузки без снижения качества очистки.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для очистки воды содержит корпус фильтра 1 с коническим днищем 2 и горизонтальной дырчатой перегородкой 3, слой 4 загрузки из кварцевого песка и слой 5 полимерной ячеистой загрузки с поверхностью 6 в форме эллиптического параболоида, кран 7 для регулирования подачи очищенной воды по трубопроводу 8 потребителю.

Устройство работает следующим образом.

Насыщенную воздухом подземную воду, содержащую железо и марганец, сверху подают в фильтр 1 на поверхность 6 слоя 5 полимерной фильтрующей загрузки (например, крупноячеистого отверженного поролона), выполненную в форме эллиптического параболоида. После слоя 5 загрузки вода фильтруется через слой 4 загрузки из кварцевого песка и через дырчатую дренажную перегородку 3 поступает в коническое днище 2 фильтра и далее по трубопроводу 8 при регулировании краном 7 к потребителю.

Подача насыщенной воздухом воды сверху исключает наличие в устройстве центральной трубы для подачи воды сверху вниз под слой загрузки и трубы для отвода газовых пузырьков из нижней конусной части фильтра. Вода поступает в пространство, ограниченное поверхностью эллиптического параболоида, и фильтрование начинается через среднюю (в сечении) часть загрузки, т.е. пристенный эффект полностью исключается. Полимерная загрузка с заданной поверхностью работает более эффективно, так как по мере "срабатывания" нижнего слоя поверхности эллиптического параболоида в работу включаются более верхние свежие участки и, таким образом, потенциальная грязеемкость всей загрузки используется более эффективно. Для размещения загрузки используют не две, а одну дырчатую перегородку и она же является дренажом.

При опытной проверке предлагаемого устройства при диаметре корпуса фильтра 150 мм, полимерной загрузке из отверженного поролона с ячейками 0,5-3,0 мм и высоте слоя (от нижней точки поверхности параболоида до слоя песка 20 см и при слое кварцевого песка) крупностью зерен 0,35 мм с коэффициентом неоднородности 1,75/ 50 см, при расходе обработанной воды 10 л/ч и при исходной концентрации Fe⁺², равной 8-10 мг/л, и Mn 0,15 мг/л, продолжительность фильтроцикла составила 3,5 мес. В устройстве-прототипе при таком же качестве и расходе фильтроцикл составил 2,3 мес.