фильтрующий элемент, применяемый в сфере очистки природных вод
Классы МПК: | B01D39/06 неорганические, например асбестовое волокно, стеклянные шарики или стекловолокно B01J20/02 содержащие неорганические материалы C02F1/00 Обработка воды, промышленных или бытовых сточных вод |
Автор(ы): | Антонова Наталья Александровна (RU), Домашенко Юлия Евгеньевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Антонова Наталья Александровна (RU), Домашенко Юлия Евгеньевна (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-11-24 публикация патента:
20.11.2013 |
Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтрующий элемент, применяемый в сфере очистки природных вод, характеризуется тем, что при его получении в качестве наполнителей и заполнителей используют продукты переработки горелых пород терриконов: отсев с размером 0,3-5 мм, отсев с размером 10-50 мм, муку из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов. В качестве вяжущего используют эпоксидную смолу или полиэфирную смолу. Фильтрующий элемент выполнен в форме правильного шестиугольника. Технический результат: увеличение фильтрующей поверхности, тем самым улучшение эффекта очистки природных вод. 3 табл., 1 пр.
Формула изобретения
Фильтрующий элемент, применяемый в сфере очистки природных вод, характеризующийся тем, что при его получении в качестве наполнителей и заполнителей используют продукты переработки горелых пород терриконов, соответственно отсев с размером 0,3-5 мм, отсев с размером 10-50 мм, муку из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов, вяжущее - эпоксидную смолу или полиэфирную смолу, при этом фильтрующий элемент выполнен в форме правильного шестиугольника.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области фильтрования, в частности к очистке природных вод в фильтрах различной конструкции с помощью фильтрующих элементов.
Известен способ очистки природных мутных вод [2055630, B01D 25/26, опуб. 1996.03.10] на скором фильтре. Сущность изобретения: скорый (безнапорный) фильтр содержит корпус, на дне которого установлены фильтроблоки, изготовленные из пористого полимербетона, закрепленные стяжками, лотки для отвода промывных вод и выпуска фильтрата и вход для подачи жидкости на фильтр.
Недостатками этого способа является применение в конструкции скорого фильтра фильтроблоков, на основе полимербетона, при производстве которого используются дорогостоящие компоненты - песок, цемент.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению являются полимербетонные фильтры для очистки промстоков и технической воды в системах оборотного водоснабжения предприятий от механических примесей (песок, окалина, волокна и др.), а также питьевой воды в системах хозяйственно-питьевого. водоснабжения [ООО "Эколот", http://www.ecolot.ru]. Основная деталь фильтров - цилиндрические фильтроэлементы из пористого полимербетона. Предлагаемая технология позволяет получать пористый полимербетон оптимального состава. В качестве наполнителя используется кварцевый песок - зерна размером 0,6-1,2 мм, имеющие форму близкую к сферической (скатанные).
Недостатками этой конструкции являются: высокая стоимость кварцевого песка, используемого для получения фильтроэлементов; трудоемкость выделения необходимой фракции кварцевого песка, что увеличивает затраты на получения 1 м3 очищенной воды.
Задачей изобретения является создание технического решения возможной утилизации отходов угольной промышленности при изготовление фильтрующего элемента, применяемого в сфере очистки природной воды; снижение стоимости фильтрующего элемента; снижение стоимости очистки природной воды; улучшения экологической ситуации угледобывающих районов за счет применения горелой породы терриконов при производстве фильтрующих элементов.
Поставленная задача достигается за счет замены кварцевого песка и каменного щебня, входящих в основной состав нового фильтрующего элемента, на нерудные материалы, выделенные из горелых пород терриконов - отходов угольной промышленности. В качестве заполнителей применяется - отсев с размером 0,3-5 мм и отсев 10-50 мм, наполнителей - мука из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов, вместо кварцевого песка и каменного щебня, вяжущего - эпоксидная смола или полиэфирная смола; применения новой формы фильтрующих элементов - правильный шестиугольник.
Фильтрующий элемент с использованием нерудных материалов, выделенных из горелых пород терриконов, позволяет снизить стоимость очистки природной воды; повысить качество очистки природной воды; улучшить экологическую ситуацию угледобывающих районов за счет применения горелой породы терриконов при производстве фильтрующих элементов.
Фильтрующий элемент получают классическим способом (СН 525-80 "Инструкция по технологии приготовления полимербетонов и изделий из них"), но заменяют кварцевый песок и каменный щебень на нерудные материалы, выделенные из горелых пород терриконов - отходы угольной промышленности, в частности в качестве заполнителей применяется - отсев с размером 0,3-5 мм и отсев 10-50 мм, наполнителей - мука из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов, вяжущих - эпоксидная смола или полиэфирная смола; применяется новая форма фильтрующих элементов - правильный шестиугольник.
Технический результат достигается за счет использования горелых пород терриконов вместо каменного щебня и кварцевого песка, при этом в качестве заполнителей применяется - отсев с размером 0,3-5 мм и отсев 10-50 мм, наполнителей - мука из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов, вяжущего - эпоксидная смола или полиэфирная смола; при этом фильтрующий элемент выполнен в форме правильного шестиугольника, позволяющей увеличить фильтрующую поверхность на 30%, тем самым улучшить эффект очистки природных вод. Выбранный диапазон размеров частиц наполнителя и заполнителя основывается на требованиях, предъявляемых к исходным материалом, необходимых для выполнения технологии изготовлении материала. (Патуроев В.В. Полимербетоны. НИИ бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1987. 286 с. ISBN 5-247-00089-4).
ПРИМЕР. Очистка природной воды производится на напорном фильтре известной конструкции в двух ступенчатой схеме, при предварительной обработке алюмосодержащими коагулянтами.
По известному способу очистка производится на напорном фильтре известной конструкции с применением фильтрующего элемента из полимербетона известной конструкции и состава.
По предлагаемому способу очистка производится на напорном фильтре известной конструкции с применением фильтрующего элемента в форме правильного шестиугольника, включающего в себя горелые породы терриконов. Известно, что при обработке воды алюмосодержащими коагулянтами природная вода становится химически активная. В табл.1 приведены основные химические вещества, входящие в состав известного и нового фильтрующих элементов, которые могут вступить в реакцию при фильтровании природной воды.
Таблица 1 | ||||||
Состав | Химический состав заполнителя и наполнителя, % | |||||
фильтрующих элементов | SiO2 | Fe2O3 | Al2 O3 | CaO | MgO | Na2O, K2O |
Новый | ||||||
фильтрующий | 66,5 | 8,2 | 18,5 | 2 | 0,7 | 0,49 |
элемент | ||||||
Известный | ||||||
фильтрующий | 98,2 | 0,028 | 0,29 | 0,13 | 0,15 | 0,13 |
элемент |
Применение нового фильтрующего элемента позволяет очищать природные воды с эффективностью до 80-95% и получать после очистки воду, по основным показателям соответствующую питьевой воде (СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Основные требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»). Значения основных показателей природной воды до и после обработки с использованием предлагаемого фильтрующего элемента отражены в табл.2.
Таблица 2 | ||||||||||||
До обработки | После обработки | |||||||||||
Мутность, мг/дм 3 | Цветность, град | AL3+, мг/дм3 | Са 2+, мг/дм3 | Mg2+ , мг/дм3 | pH | Мутность, мг/ дм3 | Цветность, град | Al3+, мг/дм3 | Са2+, мг/дм3 | Mg2+, мг/дм3 | pH | |
Новый | До 50 | До 120 | 0,13 | 55 | 65 | 7,2 | 5 | 6 | 0,15 | 55 | 65 | 6,8 |
Старый | До 50 | До 120 | 0,13 | 55 | 65 | 7,2 | 7,5 | 12 | 0,13 | 55 | 65 | 6,8 |
Развитая структура поровых каналов нового фильтрующего элемента существенно увеличивает удельную поверхность фильтрования, что позволяет увеличить скорость фильтрования, не уменьшая эффективность очистки. В то же время больший диапазон по содержанию взвешенных веществ в очищаемой воде не значительно влияет на интенсивность промывки и фильтроцикл.
Новая форма фильтрующих элементов позволяет разместить их более компактно и значительно увеличить площадь поверхности фильтрации. Так в фильтры диаметром 3 м возможно установить 43 колонны новых фильтрующих элементов диаметром 0,5 м и высотой 2 м каждая, площадь фильтрации при этом составит 103,2 м2. Фильтрующие элементы новой формы позволяют снизить затраты на очистку 1 м3 очищаемой воды, увеличить поверхность фильтрования.
Сравнительная характеристика напорных фильтров с применением фильтрующих элементов известного и нового состава и формы представлена в табл.3
Таблица 3 | ||
Напорный фильтр известной конструкции | Напорный фильтр новой конструкции | |
Эффективность очистки, % | 80-90 | 80-95 |
Удельная поверхность фильтрования, см2/г | 21-50 | 8-156 |
Скорость фильтрования | 6,6 | 5-8 |
интенсивность промывки, л/с·м 2 | 3,5-5,5 | 4,5-7 |
Диапазон по взвешенным, мг/л | 10-40 | 5-50 |
Класс B01D39/06 неорганические, например асбестовое волокно, стеклянные шарики или стекловолокно
Класс B01J20/02 содержащие неорганические материалы
Класс C02F1/00 Обработка воды, промышленных или бытовых сточных вод