устройство для получения питьевой воды

Формула изобретения

1 1. Устройство для получения питьевой воды, содержащее корпус со штуцерами для ввода и вывода воды и последовательно расположенными блоком предварительной очистки, блоком тонкой очистки в виде мембранного обратноосмотического элемента и блоком адсорбции, отличающееся тем, что блок предварительной очистки снабжен центральной перфорированной трубкой, вокруг которой размещены по крайней мере один фильтрующий элемент и по крайней мере одна разделительная сетка, а блок адсорбции выполнен в виде цилиндра, снабженного центральной перфорированной трубкой, к которой прикреплен по крайней мере один спиральный разделитель, между витками которого размещен сорбент, при этом по периферии верхней торцевой поверхности цилиндра выполнены отверстия для ввода воды, а в центре нижней торцевой поверхности цилиндра выполнено отверстие для вывода воды, сообщенное с центральной перфориованной трубкой.2 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по крайней мере один фильтрующий элемент и по крайней мере одна разделительная сетка прикреплены к центральной перфорированной трубке и спирально на нее намотаны, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде рукава из фильтрующего материала с вложенным в него листом дренажа.2 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фильтрующий элемент выполнен в виде фильтрующего материала, уложенного вокруг центральной перфорированной трубки концентрическими гофрами, при этом разделительные сетки выполнены в виде концентрических колец, размещенных между впадинами и выступами гофр.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области глубокой очистки воды, используемой в качестве продукта питания, а также в лечебных целях. Очистка производится практически от любых примесей размером до 10^-4 микрон, что обеспечивает удаление из питьевой воды вредных для здоровья человека примесей, включая органические компоненты, микроорганизмы, ионы тяжелых металлов (хрома, кадмия, никеля, меди), радионуклиды (стронций, цезий и другие). Устройство может быть применено в медицинской и электронной промышленности.

Известен способ очистки воды по патенту США N 4808287, кл. В 01 D 13/00, 1988, согласно которому исходную воду пропускают через фильтр предварительной очистки, а затем последовательно через первый и второй фильтры с активированным углем и защитный 1-5-микронный фильтр. Вытекающий из последнего фильтра поток воды подается первым нагнетательным насосом под давлением 2,1-28 атм в первую камеру обратного осмоса, где удаляются растворенные частицы. Поток, вытекающий из первой камеры обратного осмоса, подается вторым нагнетательным насосом под давлением 28 атм во вторую камеру обратного осмоса.

Известна (патент США N 4842724, кл. В 01 D 13/00, 1989) установка для очистки питьевой воды, которая содержит несущий отсек, в котором находятся насос с электроприводным агрегатом и мембранный фильтр со средним размером пор порядка 0,5 мкм и два закрепленных на верхней стенке отсека бачка, в один из которых заливают порцию водопроводной или подобной воды, а в другом собирается по мере фильтрования очищенный продукт. Неочищенная вода и загрязненный концентрат после очистки непрерывно циркулируют в установке.

Известен (патент США N 4902427, кл. В 01 D 13/00, 1990) фильтр для очистки питьевой воды от тяжелых металлов, содержащий фильтрующий патрон для удаления тяжелых металлов из воды, который включает пористый центральный стержень и спирально намотанные на него в чередующемся порядке слои волокнистого и фильтрующего материалов, причем последний пропитан костяным углем.

Указанные устройства отличаются сложностью, связанной с необходимостью использования гидронасосов и создания высоких давлений до 28 атм и недостаточной эффективностью, малой надежностью, быстрым выходом из строя фильтрующего материала.

Известно (патент США N 4865726, кл. В 01 D 13/00, 1989) устройство для получения питьевой воды, которое содержит набор последовательно расположенных средств очистки воды от химических, биологических и радиоактивных загрязняющих примесей, от патогенных бактерий, вирусов и от обычных твердых включений. Первым на пути поступающей воды установлен фильтр грубой очистки в виде перфорированной пластины, предназначенной для удаления крупных частиц. Далее расположены фильтр тонкой очистки, задерживающий более мелкие включения, ультрафильтр, обеспечивающий освобождение воды от остатков нерастворенных примесей и узел обратноосмотического разделения. На последней стадии производится очистка воды активированным углем от остатков химических соединений, в т. ч. с высокой токсичностью. Ультрафильтр и узел обратноосмотического разделения соединены между собой напрямую без промежуточных полостей. Это устройство является наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения.

Недостатком прототипа является малая загрязненность фильтра предварительной очистки, т.е. его малая надежность и быстрый выход из строя. Кроме того, на последней стадии очистки воды известная конструкция не обеспечивает равномерное взаимодействие всей массы активного угля с очищаемой водой.

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение срока службы фильтра и качества очищаемой воды, включая ее энергетизацию. Сущность изобретения заключается в следующем: устройство содержит корпус со штуцерами для входа и выхода воды и последовательно расположенными внутри него блоком предварительной очистки, блоком тонкой очистки в виде мембранного обратноосмотического элемента и блоком адсорбции. Блок предварительной очистки имеет центральную перфорированную трубку, вокруг которой размещены, по крайней мере, один фильтрующий элемент и, по крайней мере, одна разделительная сетка, а блок адсорбции выполнен в виде цилиндра, снабженного центральной перфорированной трубкой, в которой прикреплен, по крайней мере, один спиральный разделитель, между витками которого размещен сорбент, при этом на периферии верхней торцевой поверхности цилиндра выполнены отверстия для ввода воды, а в центре нижней торцевой поверхности цилиндра выполнено отверстие для вывода воды, сообщенное с центральной перфорированной трубкой. По крайней мере, один фильтрующий элемент и, по крайней мере, одна разделительная сетка могут быть прикреплены к центральной перфорированной трубке и спирально на нее намотаны, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде рукава из фильтрующего материала с вложенным в него листом дренажа, фильтрующий элемент может быть выполнен также в виде фильтрующего материала, уложенного вокруг центральной перфорированной трубки концентрическими гофрами, при этом разделительные сетки выполнены в виде концентрических колец, размещенных между впадинами и выступами гофр.

Предлагаемая конструкция для получения воды, позволит:

обеспечить глубокую очистку воды (таблица 1);

создать фильтр предварительной очистки с большой площадью фильтрации за счет компактной укладки фильтроматериала;

многократно использовать фильтр предварительной очистки путем его периодической промывки;

обеспечить экологическую безопасность населения, т.к. в результате обработки воды не нарабатываются побочные токсические примеси ("осколки") и отдельные вредные примеси не накапливаются, а уносятся вместе со сбрасываемой водой. Исключается возможность "проскока", а также спонтанного и залпового "сброса" вредных примесей в отфильтрованную воду;

обеспечить заданный уровень очистки за счет изменения давления исходной очищаемой воды;

обеспечить энергетизацию питьевой воды и ее биологическую ценность.

Структурная схема устройства для очистки воды (фиг. 1) включает: 1 блок предварительной очистки; 2 блок тонкой фильтрации; 3 рулонный обратноосмотический элемент; 4 кран-регулятор давления воды; 5 камера загрязненной воды (концентрата); 6 блок адсорбции (активный уголь); 7 - линия вывода очищенной воды; 8 линия слива концентрата.

Блок предварительной очистки (первый вариант) включает (фиг. 2): 1 - рукав из фильтроматериала; 2 разделительную сетку; 3 дренаж; 4 трубку; 5 корпус блока.

Блок предварительной очистки (второй вариант) включает (фиг. 3): 1 - рукав из фильтроматериала; 2 разделительную сетку; 3 трубку; 4 корпус блока; 5 манжету;

Блок адсорбции (фиг. 4) включает: 1 первое крыло спирали; 2 второе крыло спирали; 3 сорбент; 4 трубку; 5 корпус блока; 6 верхний торец с отверстием для потока воды; 7 нижний торец с центральным отверстием для трубки и штифтами; 8 заготовка для спирали; 9 разделитель спирали; 10 - отверстия в верхней диске; 11 отверстия в трубке.

Описание работы устройства.

Для работы устройства необходимо подать воду на вход блока предварительной очистки под давлением от 1 до 6 атм, например, можно соединить шлангом водопроводный кран с корпусом фильтра (фиг. 1).

Исходная вода, поступившая в блок 1 предварительной очистки (фиг. 2), очищается от примесей с размером частичек 5-10 мкм. Это происходит в процессе прохождения потока воды через фильтроматериал 1 блока предварительной очистки (фиг. 2), а далее через дренаж 3 и трубку 11. Накопление частиц и грязи происходит в начале ближе к центру фильтра, а затем уже на периферийной части. Вода, очищенная от крупных частиц, из рукава 1 поступает в трубку 4 и через нее направляется в блок молекулярной фильтрации 2 (фиг. 1), в котором поток воды проникает через боковую поверхность рулонного обратноосмотического элемента 3, и далее поток движется вдоль мембраны элемента 3.

В результате такого движения потока часть воды под действием тангенциального давления проходит сквозь мембраны и направляется в блок абсорбции 6, другая часть потока (загрязненная часть, неочищенная вода), которая не прошла сквозь мембрану, проходит между слоями рулона мембраны элемента 3 и направляется в камеру 6 загрязненной воды, а затем через кран 4 и шланги направляется на слив в канализацию.

Очищенная часть воды поступает в блок адсорбции и затем через отверстия 10 в верхнем торце 6 (фиг. 4) направляется в периферийные части спирали 1, 2 и затем, по мере движения, поток последовательно будет проходить через весь объем сорбента через отверстия 11 в трубку 4 для сбора полностью очищенной воды, которая направляется в сосуд 7.

Для регулирования режима очистки используется кран-регулятор давления воды на сливе. Для повышения давления и повышения степени очистки питьевой воды необходимо с помощью крана 4 уменьшить слив загрязненной воды.

Для профилактики и очистки мембраны рулонного обратноосмотического элемента необходимо полностью открыть кран 4 на некоторое время.

С уменьшением производительности супер-фильтра при стабильном давлении исходного потока необходимо произвести промывку разборного блока предварительной очистки 1 (фиг. 1) путем разворачивания рукава 1 (фиг. 2) и промывки его моющими средствами. После промывки рукава 1 производят скручивание его в спираль и установку в корпус 5 блока предварительной очистки.

Аналогично используется второй вариант блока предварительной очистки (фиг. 3). Данное устройство разработано на стадии создания опытного образца, в блоке тонкой очистки применен элемент рулонный обратноосмотический марки ЭРО-65-235 (ТУ 6-55-221-1341-93). В блоке предварительной очистки в качестве фильтрующего материала для рукава используют ткань капроновую, ветрозащитную, парашютную без красителя, в качестве дренажа используют полотно трикотажное, основа вязальная ПТО-3, лавсановое, в качестве разделителя используют сетку безузелковую полипропиленовую. В блоке адсорбции в качестве адсорбента используют активный уголь марки АГ-3. В таблице приведены технические характеристики опытного образца предлагаемого устройства.

Кроме того, получаемая питьевая вода энергетизируется за счет вращения потока воды, обеспечиваемого конструкцией устройства в целом и его отдельных блоков.