фильтр для очистки природной и доочистки питьевой воды

Формула изобретения

Фильтр для очистки природной и доочистки питьевой воды, содержащий корпус с плавающей загрузкой, распределительную систему, средство для автоматического переключения режима работы фильтра, емкость с замоченным сорбционным или ионообменным материалом, отличающийся тем, что он оборудован емкостью для приема отработанного сорбционного или ионообменного материала, плавающей емкостью, служащей для зарядки и включения в работу сифона, наклонными лотками для подачи замоченного сорбционного или ионообменного материала из емкости в плавающую загрузку, причем емкость с замоченным материалом расположена внутри корпуса фильтра, системой автоматической подачи сорбционного материала, включающей металлический шар с полимерным или гуммированным покрытием, устойчивую к растяжению нить, поплавок, изготовленный из легкого плавающего материала в верхней части и металлической пластины в нижней части, неподвижно закрепленные кольца или ролики.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к глубокой очистке воды фильтрованием через инертную и инертно-сорбционную фильтрующие насадки и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Известен фильтр для очистки жидкостей, включающий корпус с размещенной внутри загрузкой из плавающих гранул, нижнюю сборно-распределительную систему, надфильтровое пространство ( авт. свид. СССР N 1307649, кл. В 01 D 23/10, 23/20, 1985).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного фильтра, относится то, что для эффективной его работы требуется устройство значительного числа сорбционных кассет и регенерация сорбента без остановки фильтра возможна только при больших площадях его поперечного сечения.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является фильтр для очистки воды, содержащий корпус с плавающей загрузкой, распределительную систему, средство для автоматического переключения режима работы фильтра ( авт. свид. СССР N 1604404, кл. В 01 D 23/48, 1988), принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что для глубокой очистки воды требуется устройство бака-гидрозатвора с ионообменным или сорбционным материалом вне корпуса фильтра и не предусмотрена автоматическая подача сорбционного или ионообменного материала и сбор отработанного сорбента.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей фильтра за счет использования более простой системы гидроавтоматики и рациональное использование сорбционного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что фильтр для очистки природной и доочистки питьевой воды, содержащий корпус с плавающей загрузкой, распределительную систему, средство для автоматического переключения режима работы фильтра, емкость с замоченным сорбционным или ионообменным материалом, отличающийся тем, что он оборудован емкостью для приема отработанного сорбционного или ионообменного материала, плавающей емкостью, служащей для зарядки и включения в работу сифона, наклонными лотками для подачи замоченного сорбционного или ионообменного материала из емкости в плавающую загрузку, причем емкость с замоченным материалом расположена внутри корпуса фильтра, системой автоматической подачи сорбционного материала, включающей металлический шар с полимерным или гуммированным покрытием, устойчивую к растяжению нить, поплавок, изготовленный из легкого плавающего материала в верхней части и металлической пластины в нижней части, неподвижно закрепленные кольца или ролики.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показал, что предлагаемое решение отличается от прототипа направлением фильтрования воды, конструкцией бака-гидрозатвора, наличием автоматической системы ввода сорбционного или ионообменного материала, что соответствует критерию "новизна".

Поиск технических решений в смежных и других областях техники не позволил выявить отличительные признаки заявленного технического решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется схемой, представленной на фиг.1, и разрезом I-I (фиг. 2).

Фильтр для очистки природной и доочистки питьевой воды содержит корпус 1, осветлительный слой плавающей загрузки 2, осветлительно-сорбционный слой 3, расположенные внутри корпуса фильтра, систему 4, расположенную над фильтрующей загрузкой и предназначенную для предотвращения всплытия фильтрующего слоя в надфильтровое пространство 5, предназначенное для хранения объема промывной воды, сифон 6 для отвода промывной воды, восходящая ветвь которого соединена с нижней дренажной системой 7 для сбора промывной воды, расположенной между осветлитель ым слоем плавающей загрузки 2 и днищем корпуса 1, а нисходящая - с плавающей емкостью 8, размещенной в баке-гидрозатворе 9 для зарядки и включения в работу сифона 6, воздушную трубку 10, соединенную одним концом с сифоном 6 в верхней точке его перегиба, а другим погруженную в надфильтровое пространство 5 до отметки Z_min и предназначенную для срыва вакуума в сифоне 6. Для введения в плавающую загрузку сорбционного или ионообменного материала фильтр оборудован наклонными лотками 11 с отверстиями в нижней части 12. Для хранения необходимого объема сорбционного или ионообменного материала в надфильтровом пространстве 5 фильтра имеется емкость для сорбционного материала 13, нижняя часть которой имеет вид перевернутого усеченного конуса. Подача сорбционного или ионообменного материала в наклонные лотки осуществляется при помощи металлического шара с полимерным или гуммированным покрытием 14, который посредством устойчивой к растяжению нити 15 связан с поплавком 16, состоящим из легкого плавающего материала в верхней его части и металлической пластины в нижней части. Перемещение нити 15 происходит по неподвижно закрепленным кольцам или роликам 17. Вертикальному перемещению плавающей емкости 8 в баке-гидрозатворе 9 способствуют направляющие 18. Гибкая трубка 19, соединенная одним концом с карманом для приема и отвода промывной воды 20, а другим с плавающей емкостью 8 способствует ее опорожнению. Для равномерного распределения подаваемой на очистку воды фильтр оборудован нижней распределительной системой подачи исходной воды 21 с отверстиями в нижней части трубопровода. Отработанный сорбционный материал 22 накапливается в емкости 23, выполненной в виде перевернутой усеченной пирамиды. Для подачи исходной воды фильтр оборудован трубопроводом 24, который через нижнюю распределительную систему 21 связан с подфильтровым пространством 25. Отвод воды из надфильтрового пространства осуществляется по трубопроводу 26. Для управления процессом сбора и отвода сорбционного или ионообменного материала фильтр оборудован задвижками 27 и 28.

Фильтр для очистки природной и доочистки питьевой воды работает следующим образом. Исходная вода по трубопроводу 24 через нижнюю распределительную систему 21 поступает в подфильтровое пространство 25. Далее вода проходит через осветлительный слой плавающей загрузки 2, комбинированный осветлительно-сорбционный слой 3 и, освобождаясь от примесей, через систему 4 поступает в надфильтровое пространство 5, откуда она отводится по трубопроводу 26. Во время работы фильтра задвижка 27 закрыта, а задвижка 28 открыта, поплавок 16 находится в полузатопленном или незатопленном состоянии за счет выталкивающей силы легкого плавающего материала, нить 15 ослаблена, а металлический шар с полимерным или гуммированным покрытием плотно прилегает к внутренним стенкам нижней части емкости для сорбционного материала 13. По мере заиления фильтрующей загрузки давление в подфильтровом пространстве растет, и восходящая ветвь сифона 6 заполняется водой выше уровня Z_max. При достижении предельных потерь напора (задаются превышением сифона над уровнем Z_max) нисходящая ветвь сифона начинает заполняться водой с нижней части в точке касания торца ветви сифона с дном плавающей емкости 8 до верхней точки перегиба. Плавающая емкость 8 рассчитывается таким образом, чтобы удержать столб воды в нисходящей ветви сифона 6 до верхней точки перегиба. Дальнейшее повышение уровня воды в нисходящей ветви сифона приводит к его зарядке и выводу фильтра в режим промывки. Плавающая емкость наполняется промывной водой, опускается до дна бака-гидрозатвора 9 и промывная вода по трубке 19 отводится в сборный карман 20. Промывка фильтра осуществляется в нисходящем потоке жидкости, движущейся из надфильтрового пространства вниз. Плавающая загрузка при промывке расширяется и находящийся в ней сорбционный материал под действием силы тяжести движется вниз и поступает в емкость для приема отработанного сорбционного материала 23. В этот период уровень жидкости в надфильтровом пространстве понижается, достигает отметки Z₁, поплавок 16 натягивает нить 15, шар 14 движется вверх и сорбционный материал по наклонным лоткам 11 начинает поступать в верхний слой плавающей загрузки. При достижении уровнем воды отметки Z_min происходит срыв вакуума в трубке 10, а затем в сифоне. Срыв вакуума в сифоне определяет окончание процесса промывки фильтра. После этого сифон не работает до момента подъема уровня жидкости в нем до отметки точки перегиба, что определяет его повторное включение в работу. При необходимости опорожнения емкости 23 во время работы фильтра закрывается задвижка 28, открывается задвижка 27 и отработанный сорбционный материал отводится на регенерацию.