Бытовой фильтр для получения питьевой воды

 

Изобретение предназначено для очистки воды. Фильтр содержит последовательно соединенные узел механической очистки, электрокоагулятор и узел сорбционной очистки. Электроды коагулятора выполнены в виде пластин из алюминия и/или его сплавов, расположенных так, что на них может быть подано напряжение до 60 B. Фильтр обеспечивает доочистку поступающей по сетям водоснабжения воды и доводит ее качество до установленных санитарно-гигиенических нормативов питьевой воды. 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области бытовой техники, в частности устройств очистки воды, и может быть использовано для очистки воды до категории "питьевая" в бытовых условиях.

Реальная экологическая ситуация, сложившаяся на сегодняшний день в большинстве стран мира, заставляет искать принципиально новый подход к решению задач водоподготовки. Многие источники водозабора содержат различные органические и минеральные примеси как природного, так и антропогенного происхождения в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые значения. Кроме того, источники водозабора зачастую содержат в большом количестве и микробиологические загрязнения, в том числе и патогенные микроорганизмы. Это приводит к появлению угрозы эпидемий.

Используемые в настоящее время системы очистки воды практически не пригодны к решению поставленных задач. Они практически не задерживают растворенные в воде минеральные и органические соединения, а также микроорганизмы.

Использование в качестве обеззараживающего средства больших объемов хлора приводит к образованию опасных мутагенных токсикантов, в частности хлорорганических соединений. Использование для обеззараживания фтора приводит к образованию фторорганических соединений, также являющихся опасными мутагенными токсикантами. Применение для обеззараживания озона приводит к повышенной коррозии оборудования водоподготовки.

Строительство новых или капитальная реконструкция существующих очистных сооружений требуют огромных бюджетных капиталовложений.

При этом подобные очистные сооружения будут крайне неэкономичны в эксплуатации.

Реальным путем решения проблемы получения питьевой воды, соответствующей нормативам ВОЗ, является организация промышленного выпуска основанных на новых технологиях очистки воды микромодулей заводской сборки, сочетающих качество очистки воды, простоту эксплуатации и возможность изменения комплектности микромодуля в зависимости от качества исходной воды.

Известна установка для очистки воды (RU, патент 2109688, С 02 F 1/00, 1997), содержащая последовательно соединенные подводящую магистраль, узел предварительной очистки с линией отвода концентрата, снабженной дроссельным устройством, реактор-деструктор, выполненный в виде герметичного корпуса, содержащего кавитационную камеру с УЗ-излучателем и фотохимическую с источником УФ-излучения, узел сорбционной очистки и линию отвода очищенной воды потребителю. Указанная установка не может быть использована в быту, поскольку ее размеры подразумевают стационарное использование. Кроме того, наличие УЗ-обработки в условиях жилого помещения вызывает состояние дискомфорта.

Известен также бытовой фильтр для очистки воды (ЕР, 0236017, В 01 D 27/02, 1990), содержащий цилиндрический корпус с днищем и съемной крышкой, имеющий запорное устройство, присоединенные к корпусу подводящий и отводной патрубки, коаксиально расположенные относительно оси корпуса от периферии к центру соответственно фильтрующие элементы для механической и сорбционной очистки и загерметизированный по торцам элемент стерилизации воды. К сожалению, известное устройство не позволяет полностью удалить загрязнения и получить воду, соответствующую условиям, предъявляемым к питьевой воде.

Наиболее близким аналогом можно признать установку для подготовки питьевой воды (RU, патент 2104959, С 02 F 1/46, 1998), содержащий узел механической очистки, узел электрической очистки и узел сорбционной очистки, причем в качестве узла электрической очистки использован электролизер. Установку нежелательно использовать в быту, поскольку при электролизе воды образуется смесь водорода и кислорода, способных взаимодействовать между собой с взрывом, кроме того, качество очистки воды указанной установкой невелико.

Техническая задача, решаемая с использованием настоящего изобретения, состоит в разработке конструкции экономичной установки комплексной очистки воды малой производительности, пригодной для использования в бытовых условиях.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении возможности доочистки поступающей по сетям водоснабжения воды и доведения ее качества до установленных санитарно-гигиенических нормативов питьевой воды.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать фильтр, представляющий собой последовательно соединенные с возможностью разделения узел механической очистки, электрокоагулятор, узел сорбционной очистки и силовой модуль, содержащий понижающий трансформатор, выпрямитель переменного напряжения и средство переключения полярности на электродах электрокоагулятора, причем электрокоагулятор выполнен с электродами в виде пластин из алюминия и/или его сплавов, расположенными таким образом, что на них может быть подано напряжение до 60 В при обеспечении смены полярности электродов в течение 4 - 7 мин. Между узлом механической очистки и электрокоагулятором может быть дополнительно установлен узел озонирования. Узел озонирования может быть также установлен между электрокоагулятором и узлом сорбционной очистки. После фильтра сорбционной очистки может быть дополнительно установлен узел УФ-стерилизации. Силовой модуль соединен с электрокоагулятором и, в случае их использования, с узлами озонирования и УФ-стерилизации. Узел механической очистки может содержать набор металлических и/или полимерных сеток и/или глубинные мембранные или патронные фильтры. В качестве глубинных фильтров могут быть использованы нетканые синтетические материалы или фильтры на основе минеральных волокон. Узел сорбционной очистки может быть выполнен в виде проточной емкости, заполненной сорбентом, или в виде перфорированного цилиндра, на поверхность которого намотан рулонный сорбционный материал. В качестве сорбента могут быть использованы сорбенты минерального и/или органического происхождения и/или ионообменники. В качестве минеральных сорбентов могут быть использованы цеолиты и/или силикагели. В качестве органических сорбентов могут быть использованы активированный уголь, и/или углеродные волокна, и/или ткани из углеродных волокон, и/или энтеросорбенты. Конкретное выполнение устройства определяется качеством исходной воды и требованиями к получаемой воде.

На графическом материале приведена базовая конструкция бытового фильтра для получения питьевой воды. На графическом материале приняты следующие обозначения: узел 1 механической очистки, электрокоагулятор 2, узел 3 сорбционной очистки, силовой модуль 13. Узел 1 механической очистки содержит корпус 4 и съемную крышку 5, закрепленную любым известным способом на корпусе 4. В съемной крышке 4 выполнен штуцер для подвода очищаемой воды. Корпус 4 любым известным образом, преимущественно резьбовым, соединен с корпусом 6 электрокоагулятора 2. Место соединения корпусов 4 и 6 является точкой подвода очищенной от механических примесей воды в электрокоагулятор 2. Кроме указанного корпуса 6 электрокоагулятор 2 содержит электродные пластины 7, установленные в держателях 8. На держателях закреплены клеммы (не показаны) подвода электрического питания, установленные любым известным образом, обеспечивающим электробезопасность электрической схемы бытового фильтра. Узел 3 сорбционной очистки представляет собой корпус 9 с полостью 10, закрытой съемной крышкой 11. Корпус 9 соединен с корпусом 6 с возможностью разделения любым известным способом, преимущественно резьбовым. В полости 10 размещен сорбент 12, в частности активированный уголь.

Фильтр работает следующим образом. Водопроводную воду, предварительно прошедшую традиционный цикл очистки и обеззараживания, подают к штуцеру на крышке 5 на входе узла 1 механической очистки. Узел 1 механической очистки содержит две никелевых сетки с размером ячеек 70 х 70 мкм, между которыми установлен фильтр Петрянова. Указанная система надежно отделяет взвешенные частицы до 5 мкм и коллоидные частицы размером до 12 мкм. Затем вода поступает в электрокоагулятор 2, где происходит коагуляция органических загрязнений, а также коагуляция слаборастворимых гидроксидов металлов (железо, кальций, магний, алюминий). Режим работы электрокоагулятора 2 подбирается опытным путем по органолептическим показателям. Скоагулированные органические и неорганические соединения, а также остаточный хлор отделяются от воды при прохождении ее через узел 3 сорбционной очистки. Дополнительно узел 3 сорбционной очистки частично задерживает ионные и органические примеси.

Производительность бытового фильтра определяется производительностью узла механической очистки и узла сорбционной очистки. Расход электроэнергии определяется режимами работы электрокоагулятора.

Использование изобретения позволяет в домашних условиях получить питьевую воду, показатели которой не уступают требованиям действующего ГОСТа 2874-82.

Формула изобретения

1. Бытовой фильтр для получения питьевой воды, содержащий последовательно установленные узел механической очистки, узел электрической очистки и узел сорбционной очистки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит силовой модуль, выход которого подключен к узлу электроочистки, причем узел электрической очистки выполнен в виде коагулятора с электродами в виде пластин из алюминия и/или его сплавов, расположенных так, что на них может быть подано напряжение до 60 В, а силовой модуль содержит понижающий трансформатор, выпрямитель переменного напряжения и средство переключения полярности на электродах электрокоагулятора в течение 4 - 7 мин.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что между узлом механической очистки и электрокоагулятором установлен узел озонирования, подключенный к силовому модулю.

3. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что между электрокоагулятором и узлом сорбционной очистки установлен узел озонирования, подключенный к силовому модулю.

4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что после фильтра сорбционной очистки установлен узел УФ-стерилизации, подключенный к силовому модулю.

5. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что узел механической очистки содержит набор металлических и/или полимерных сеток и/или глубинные фильтры.

6. Фильтр по п.5, отличающийся тем, что использованы мембранные или патронные фильтры.

7. Фильтр по п.5, отличающийся тем, что в качестве глубинных фильтров использованы нетканые синтетические материалы или фильтры на основе минеральных волокон.

8. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что узел сорбционной очистки выполнен в виде проточной емкости, заполненной сорбентом.

9. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что узел сорбционной очистки выполнен в виде перфорированного цилиндра, на поверхность которого намотан рулонный сорбционный материал.

10. Фильтр по п.8 или 9, отличающийся тем, что использованы сорбенты минерального и/или органического происхождения и/или ионообменники.

11. Фильтр по п.10, отличающийся тем, что в качестве минеральных сорбентов использованы цеолиты и/или силикагели.

12. Фильтр по п.10, отличающийся тем, что в качестве органических сорбентов использованы активированный уголь, и/или углеродные волокна, и/или ткани из углеродных волокон, и/или энтеросорбенты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2