фильтр для очистки воды

Формула изобретения

1. Фильтр для очистки воды, содержащий корпус, распределительную и сборную систему, минеральный зернистый фильтрующий материал, электроположительный и электроотрицательный электроды, отличающийся тем, что электроотрицательные электроды выполнены в виде вертикально расположенных в фильтрующем материале трубок с перфорацией, нижние концы которых объединены общим коллектором, электроположительные электроды выполнены в виде вертикально расположенных стержней, причем электроды образуют чередующиеся ряды, параллельные торцевой стенке корпуса, а стержни расположены в шахматном порядке относительно трубок.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что трубки выполнены из алюминия.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что стержни выполнены из меди.

4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что расстояние между соседними трубками и стержнями составляет 200-240 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам скорых фильтров для очистки природных и сточных вод от цветности, мутности, железа, нефтепродуктов.

Известен скорый фильтр для очистки питьевых и сточных вод, содержащий цеолит в качестве сорбирующего материала. В теле фильтра размещены электроды, разделяющие слои сорбента, причем четные электроды подключены к отрицательному полюсу источника питания, нечетные электроды к положительному полюсу (Патент РФ 2315647, МПК C02F 1/64). Устройство содержит одну или несколько соединенных параллельно колонок со смесью активированного угля или сульфоугля и цеолита.

Устройство имеет сложную конструкцию, большое количество сорбирующих и фильтрующих материалов, требует сложной регенерации разнообразных загрузочных материалов, требует затраты электроэнергии на поляризацию многочисленных электродов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электрохимический фильтр (Назаров В.Д., Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов // Вода и экология. Проблемы и решения. - 2006. - 4, с.13-25). Скорый электрохимический фильтр имеет корпус, распределительную и сборную систему такие же, как стандартные скорые фильтры с зернистой загрузкой. Отличительной особенностью электрохимических фильтров является то, что они загружены тремя слоями зернистых материалов, крайние из которых электропроводны и отличаются значением электродного потенциала, а средний слой представляет собой зернистый минеральный фильтрующий материал, например силицированный кальцит, при этом в теле фильтра создается электрохимический источник тока, под действием которого происходит растворение анодного материала с образованием коагулянта. Кроме того, за счет создания электрического поля в теле фильтра происходит поляризация зерен минерального фильтрующего материала, приводящая к увеличению способности фильтра задерживать механические примеси и эмульгированные нефтепродукты.

Недостатком скорого фильтра по прототипу является недостаточно высокий эффект очистки воды от загрязняющих веществ.

Задачей изобретения является повышение эффекта очистки природных и сточных вод от цветности, мутности, железа, нефтепродуктов.

Поставленная задача решается тем, что фильтр для очистки воды, содержащий корпус, распределительную и сборную систему, минеральный зернистый фильтрующий материал, электроположительный и электроотрицательный электрод, согласно изобретению имеет электроотрицательные электроды, выполненные в виде вертикально расположенных в фильтрующем материале трубок с перфорацией, нижние концы которых объединены общим коллектором, электроположительные электроды выполнены в виде вертикально расположенных стержней, причем электроды образуют чередующиеся ряды, параллельные торцевой стенке корпуса, а стержни расположены в шахматном порядке относительно трубок. Трубки выполнены из алюминия, стержни из меди, расстояние между соседними трубками и стержнями составляет 200-240 мм.

На чертеже представлен фильтр для очистки воды.

Фильтр имеет корпус 1 прямоугольной формы, в котором расположена распределительная 2 и сборная 3 системы. Фильтр загружен минеральным зернистым материалом, например силицированным кальцитом 4. В фильтрующем материале вертикально расположены электроды, образующие ряды, параллельные торцевым стенкам корпуса, причем ряды с электроотрицательными электродами 5 и с электроположительными электродами 6 чередуются. Электроотрицательные электроды 5 выполнены из алюминиевых трубок, имеющих перфорированные отверстия диаметром 1,5 мм, причем количество отверстий назначается таким, чтобы суммарная площадь отверстий равнялась площади сечения полости трубки.

Электроположительные электроды 6 выполнены из медных стержней. Медные стержни расположены в шахматном порядке относительно алюминиевых трубок.

Алюминиевые трубки нижним концом выведены за пределы корпуса и объединены общим коллектором 7. Распределительная система 2 соединена с водосборным лотком 8.

Устройство работает следующим образом. Природная или сточная вода подается в распределительную систему 2, выполненную в виде лотка. Вода переливается через кромку лотка, заполняет корпус фильтра, фильтруется сквозь зернистый материал 4. Диспергированные твердые и жидкие частицы (механические примеси, жиры, нефтепродукты) осаждаются в зернистом материале за счет действия молекулярных сил. В зернистом материале расположены две системы электродов: из электроотрицательных металлов 5 и из электроположительных металлов 6. Между электродами в воде возникает разность потенциалов, приводящая к образованию электрического поля. При этом происходит поляризация зерен фильтрующего материала и появление связанного заряда на поверхности зерен. Диспергированные в воде частицы загрязняющих веществ, имеющие положительные или отрицательные заряды, дополнительно закрепляются в фильтрующем материале за счет действия электростатических сил. Кроме того, ионы тяжелых металлов, например железа, находящегося в любых природных и сточных водах, под действием электрического поля перемещаются к электроотрицательному электроду 5.

Очищаемая вода фильтруется в зернистом материале в направлении сверху вниз, отводится с помощью сборной системы 3. Часть воды под гидростатическим напором отводится из фильтра через перфорационные отверстия электродов 5 и полости самих электродов в коллектор 7 в виде элюата на утилизацию. Регенерация фильтрующего материала производится обратным током воды из сборной системы 3 в распределительную систему 2 и далее в лоток 8, из которого промывная вода отводится на очистку.

Электроды 5 и 6 расположены в шахматном порядке, что позволяет разместить их так, чтобы расстояние между соседними электродами было бы одинаковым. Как показано в работе (Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов. Автореферат канд. дисс. - Уфа, 2008. - см. с.15), оптимальным расстоянием между электродами в зависимости от солесодержания является 200-240 мм.

Пример реализации устройства.

Проводили опыты на натурной воде р. Обь. Вода не соответствует питьевому качеству по цветности, мутности, железу, нефтепродуктам. Результаты опытов приведены в таблице. Воду фильтровали со скоростью 5 м/ч.

Таблица
Загрязняющие вещества	Содержание
Исходное	Конечное по прототипу	Конечное по изобретению
Цветность, град.	48	20	16
Мутность, мг/л	1,65	0,26	0,20
Железо, мг/л	2,0	0,16	0,05
Нефтепродукты, мг/л	1,80	0,10	0,03

Из приведенных данных следует, что качество очищенных вод по изобретению выше по всем показателям относительно прототипа.