фильтр для очистки жидкости, в частности питьевой воды

Формула изобретения

Фильтр для очистки жидкостей, в частности питьевой воды, включающий корпус с входным и выходным штуцерами и многослойный фильтрующий элемент, отличающийся тем, что входной штуцер расположен в верхней боковой части корпуса, в нижней части корпуса дополнительно установлен штуцер для слива промывной жидкости, а многослойный фильтрующий элемент выполнен в виде сменного картриджа из слоев, расположенных в следующей последовательности по ходу движения жидкости с внешней стороны к центру фильтра: слой кварцевой ткани; слой кварцевых волокон диаметром 3-5 мкм; слой кварцевых ультратонких волокон диаметром 1-1,5 мкм; слой ионообменного фильтровального полотна из хемосорбционного катионообменного волокна; слой углеродного активированного нетканого материала; слой кварцевой ткани при соотношении толщин слоев (2-2,5): (10-12): (8-10): (2-4): (2-4): 1 соответственно, при этом отношение толщин слоев кварцевых волокон диаметром 3-5 и 1-1,5 мкм выдержано в пределах (1,1-1,3): 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей, в частности к фильтрам для питьевой воды, и может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности.

Известен патронный фильтр для жидкостей (пат. ФРГ 4401116, МКИ⁶ В 01 D 29/21, заявлен. 17.01.94 г., опубликован в 1997 г.), включающий внутреннюю перфорированную опорную трубку, обмотанную матом-основой из пористого материала. Отдельные витки мата разделены слоем из порошкообразной фильтрующей вспомогательной среды. Фильтр регенерируется простой обратной промывной, однако наличие порошкообразного слоя ограничивает его применение, так как наблюдается большой унос порошкообразной среды, что в свою очередь снижает качество фильтрации жидкостей, снижает производительность.

Известен фильтрующий материал для очистки питьевой воды (патент Российской Федерации 2019265, МКИ⁵ B 01 D 39/00, 15/00, заявлен. 25.09.92 г. опубликован в бюл. 17, 1994 г.) на основе активированного углеродного волокна ВИОН КТ-1, волокнистого материала или бумаги. Материал может содержать также активированный уголь. В фильтр запускают смесь указанных материалов.

Предлагаемый фильтрующий материал вроде бы неплохо очищает питьевую воду, однако имеет очень низкую производительность, так как фильтрующая смесь быстро забивается, что требует частой регенерации, и в конечном счете не допускает применения в промышленности.

Известно устройство для очистки воды (патент Российской Федерации 2038316, МКИ⁶ C 02 F 1/28, В 01 D 39/00, заявлен. 30.07.91 г., опубликован в бюл. 18, 1995 г., прототип), включающее корпус с входным и выходным штуцерами и многослойную фильтрующую загрузку, при этом загрузка содержит в первом и последнем слое волокнистый нейтральный и/или ионообменный амфотерный полимерный материал или волокнистый активированный уголь, а между ними расположены по крайней мере один слой сильноосновного анионита на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола и слой смеси волокнистого активированного угля и сильноосновного или сильнокислотного ионита или гранулированного активированного угля.

Послойная укладка фильтрованных материалов обеспечивает последовательную очистку воды от загрязняющих примесей, а применение материалов в виде волокон позволяет повысить скорость фильтрации, что выгодно отличает данное устройство от фильтров со смесовой укладкой фильтровальных материалов.

Однако данное устройство ненадежно в работе, так как слои фильтровального материала быстро забиваются солями жидкости, для очистки слоев фильтр надо разбирать, что повышает эксплуатационные расходы. Невелика и производительность такого устройства, так как работают только торцевые поверхности слоев. Кроме того, устройство не обеспечивает очистку воды от железа, если его содержание в воде более 0,8 мг/л.

Целью изобретения является повышение качества очистки, снижение эксплуатационных затрат и повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтре для очистки воды, включающем корпус с входным и выходным штуцерами и многослойный фильтрующий элемент, входной штуцер расположен в верхней боковой части корпуса, в нижней части корпуса дополнительно установлен штуцер для слива промывной жидкости, а многослойный фильтрующий элемент выполнен в виде сменного картриджа из слоев, расположенных в следующей последовательности по ходу движения жидкости с внешней поверхности к центру фильтра: - слой кварцевой ткани; - слой кварцевых волокон диаметром 3-5 мкм; - слой кварцевых ультратонких волокон диаметром 1-1,5 мкм; - слой ионообменного фильтровального полотна из хемосорбционного катионообменного волокна ВИОН КТ-1; - слой углеродного активированного нетканого материала; - слой кварцевой ткани при соотношении толщин слоев (2-2,5):(10-12):(8-10):(2-4):(2-4):1 соответственно, при этом отношение толщин слоев кварцевых волокон диаметром 3-5 мкм и диаметром 1-1,5 мкм выдержано в пределах (1,1-1,3):1.

Фильтр для очистки воды (см. чертеж) включает корпус 1, в верхней боковой части которого расположен входной штуцер 2, в нижней части корпуса установлен штуцер 3 для слива промывной воды, крышки 4 с выходным штуцером 7, на котором установлен фильтрующий элемент 9, состоящий из опорной перфорированной трубки 8 и слоев фильтрующих материалов: 10 - слой кварцевой ткани (а); 11 - слой кварцевых волокон диаметром 3-5 мкм (б); 12 - слой кварцевых ультратонких волокон диаметром 1-1,5 мкм (в); 13 - слой ионообменного полотна ВИОН КТ-1 (г); 14 - слой углеродного активированного нетканого материала АНМ (д); 15 - слой кварцевой ткани (е) с торцов закрытые крышками 16 и нижней торец перфорированной трубки заглушен пробкой 17 через центрирующую пластину 18, что позволяет работать фильтру в любом положении. Крепление фильтрующего цемента в корпусе осуществляется при помощи профильного хомута 6 через уплотнительную резиновую прокладку 5.

Устройство работает следующим образом.

Загрязненная вода через входной штуцер 2 подается в корпус фильтра 1, сливной штуцер 3 перекрыт. Далее вода проходит через фильтрующий элемент 9, последовательно проходя фильтрующие материалы 10-15, где происходит очистка от механических примесей, двух- и трехвалентного железа, тяжелых металлов, частичное умягчение и обеззараживание воды. Очищенная вода выходит из выходного штуцера 7. По мере накопления на фильтрующем элементе отфильтрованной массы, о чем можно судить по снижению его производительности, фильтр промывают, для чего перекрывают входной штуцер и подают воду через выходной штуцер 7, сливной штуцер 3 при этом открывают. Происходит вымывание отфильтрованной массы на поверхность фильтрующего элемента и ее смыв. Окончательно смыв отфильтрованной массы с поверхности фильтрующего элемента осуществляют через входной штуцер 2 при открытом сливном штуцере 3 и закрытом выходном штуцере 7.

Для испытания фильтра были изготовлены 3 образца, в которых выдержаны соотношения толщин слоев, указанных в табл. 1.

Выход за указанные пределы снижает качество очищенной воды.

Фильтр изготовлен из инертных материалов, разрешенных к практике хозяйственного питьевого водоснабжения.

Характеристики применяемых материалов приведены в табл. 2.

Испытания фильтрующих элементов проводились на приготовленных растворах, в качестве основы которых использовалась природная артезианская вода скважины глубиной 220 метров. Характеристики исходной воды, раствора на ее основе и результаты исследования работы фильтрующих элементов по примерам 1-3 приведены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, прелагаемый фильтр позволяет очисть воду от механических примесей, частиц тонкой дисперсной фазы и коллоидных образований, тяжелых металлов и ионов железа, высокомолекулярных органических соединений и микроорганизмов, и доведения качества воды до уровня гигиенических требований Сан Пин 2.1.4.559-96 "Питьевая вода".

Конструкция фильтра позволяет проводить его регенерацию простой промывкой, не разбирая фильтра, что позволяет снизить эксплуатационные расходы. Расположение входного штуцера в верхней боковой части корпуса позволяет задействовать в работе боковую поверхность фильтрующего элемента, а не торцевые, как в прототипе, что повышает производительность фильтра.

Результаты исследования работы фильтра с 1000 мм фильтрующим элементом, выполненным по примеру 1, на реальной воде из артезианской скважины 3 глубиной 220 метров приведены в табл. 4.

Приведенные результаты показывают, что данные фильтры можно использовать и для доочистки питьевой воды до более высокого качества.

Фильтры выполнены с фильтрующими элементами нескольких типоразмеров на различные производительности и количество очищаемой воды до их регенерации. Их габаритные размеры и характеристики приведены в табл. 5.

Данные фильтры использованы в составе установки для доочистки воды при получении воды высокого качества.