Фильтр для очистки воды



Фильтр для очистки воды
Фильтр для очистки воды

 


Владельцы патента RU 2466102:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к конструкции фильтра для очистки природных и сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях. Фильтр для очистки воды включает стальной корпус, заполненный фильтрующим материалом, распределительную и сборную систему подачи и распределения воды, при этом внутри стального корпуса параллельно стенкам корпуса размещены вертикальные чередующиеся ряды в виде замкнутых цепей из соединенных последовательно проводником электроположительных и аналогично соединенных электроотрицательных электродов с образованием электрохимических источников тока, которые снабжены вольтметрами, подключенными параллельно сопротивлениям нагрузки, при этом первый ряд электроотрицательных электродов соединен с корпусом фильтра. Технический результат: повышение эффективности очистки воды и защиты от внутренней коррозии металлического корпуса, а также получение электроэнергии. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр., 2 ил.

 

Устройство относится к конструкции фильтров для очистки природных и сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях.

Известен фильтр для очистки воды, заполненный зернистым фильтрующим материалом, внутри которого расположены электрохимические источники тока (Назаров В.Д., Зенцов В.Н., Назаров М.В. Водоснабжение в нефтедобыче. - Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2010-447 с., см. с.275). Вода фильтруется в зернистом материале в направлении сверху вниз. Фильтрующий материал расположен между двумя перфорированными дисками: анодом из алюминия и катодом из графита. Анод имеет отрицательный потенциал, катод - положительный, вследствие чего вода фильтруется против направления силовых линий электрического поля. При этом алюминий растворяется, гидролизуется и образует коагулянт Аl(ОН)3, формирующий хлопья на поверхности зернистой загрузки. Коагулянт и электрическое поле, поляризующее минеральные зерна загрузки, способствуют закреплению извлекаемых частиц на зернах фильтрующего материала. Образующийся осадок удаляется промывкой. Недостатком устройства является внутренняя коррозия стального корпуса фильтра.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является скорый фильтр для очистки воды (патент на ПМ №88346). Сущность устройства заключается в том, что скорый фильтр для очистки воды, включающий стальной корпус, патрубки подвода и отвода промывной воды, нижнюю дренажную систему, желоб для сбора промывной воды, фильтрующую загрузку, поддерживающий слой, согласно полезной модели в фильтрующей загрузке содержит стержневые электроды из электроотрицательных (аноды) и электроположительных (катоды) материалов в виде чередующихся рядов, причем электроды размещены в шахматном порядке. В качестве фильтрующей загрузки использован силицированный кальцит фракции 2-5 мм. Расстояние между анодами и катодами находится в интервале 187-241 мм. В качестве электроотрицательного материала использован алюминий, а в качестве электроположительного материала использован графит. Недостатком устройства является внутренняя коррозия стального корпуса фильтра, отсутствие съема электроэнергии, образованной источником тока, невысокая эффективность очистки воды от загрязняющих веществ.

Изобретение позволяет повысить эффективность защиты от внутренней коррозии металлического корпуса, получить электроэнергию, повысить эффект очистки воды от загрязняющих веществ.

Фильтр для очистки воды включает стальной корпус, заполненный фильтрующим материалом, распределительную и сборную систему подачи и распределения воды, при этом внутри фильтра параллельно стенкам корпуса размещены вертикальные чередующиеся ряды в виде замкнутых цепей из соединенных проводником электроположительных и соединенных электроотрицательных электродов с образованием электрохимических источников тока, нагруженных на сопротивление нагрузки. Электроотрицательные электроды выполнены из алюминия, электроположительные выполнены из меди. Расстояние между электроотрицательными и электроположительными электродами равно 0,2 м ± 10%.

На фигуре 1 представлен фильтр для очистки воды. На фигуре 2 представлена конструкция электрода.

Внутри стального прямоугольного корпуса 1, заполненного фильтрующим материалом 2, например кварцевым песком, вертикально установлены электроотрицательные электроды 3 параллельно стенкам корпуса. Электроды 3 соединены последовательно проводником, образуя замкнутую цепь. Эти электроды 3 вместе со стальным корпусом 1 образуют электрохимический источник тока. Между электродами 3 и корпусом 1 подключен вольтметр 4. Параллельно электродам 3 вертикально установлены электроположительные электроды 5, аналогично соединенные проводником. Параллельно электродам 5 расположены электроотрицательные электроды 6, аналогично соединенные проводником. Между электродами 5 и 6 подключен вольтметр 7. Электроды 3, 5 и 6 представляют собой электропроводные стержни одинаковой конфигурации, нижняя часть которых расположена в диэлектрическом стакане 8. Электроотрицательные электроды 3 и 6 могут быть выполнены, например, из алюминия, электроположительные электроды 5, например, из меди. Фильтр имеет распределительную систему 9 и сборную систему 10 для подачи и распределения воды. Параллельно вольтметру 4 подключено сопротивление нагрузки 11, параллельно вольтметру 7 - сопротивление нагрузке 12. Фильтр работает следующим образом.

Вода распределяется равномерно по поверхности фильтра с помощью распределительной системы 9, выполненной в виде перфорированных труб. Вода фильтруется в зернистой минеральной загрузке в направлении сверху вниз. Осветленная вода отводится с помощью сборной системы 10. В фильтрующей загрузке расположены электроды 3, 5 и 6, выполненные из электроположительного и электроотрицательного материала, образующие электрохимические источники тока. С одной стороны, под действием электрохимического тока происходит катодная защита корпуса фильтра от внутренней коррозии, т.к. промышленные фильтры для очистки природных и сточных вод выполнены из стали, подверженной коррозии. С другой стороны, под действием электрохимических источников тока происходит увеличение эффекта очистки воды за счет растворения электроотрицательных электродов с образованием гидроксидов металла, являющихся коагулянтом, а также за счет поляризации зерен фильтрующего материала, что приводит к закреплению частиц загрязнений за счет электростатических сил. Вольтметр 4 позволяет фиксировать разность потенциалов между электродами 3 и корпусом, т.е. устанавливать факт защиты корпуса от коррозии. Вольтметр 7 позволяет фиксировать разность потенциалов между электродами 5 и 6, т.е. устанавливать факт работы электрохимических источников тока, влияющих на качество очистки воды.

Конфигурация замкнутых цепей электродов 3, 5 и 6 зависит от формы корпусов фильтров. Расстояние между электродами 3 и корпусом, между электродами 3 и 5, между электродами 5 и 6 равно 0,2 м±10% (Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов. // Автореферат канд. дисс. Уфа. 2008. с.24). Количество цепей электродов зависит от площади фильтра. Сопротивление нагрузки 11, 12 позволяет осуществлять съем электроэнергии с источников тока.

Пример 1. Проводили опыты по очистке промышленных сточных вод с минерализацией 1000 мг/л. Определяли скорость коррозии по прототипу и по изобретению. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1
Параметры фильтра По прототипу По изобретению
Скорость коррозии, мм/год 0,85 0,09
Съем электроэнергии с 1 м2 площади электродов, Вт·час Нет 20

На основании результатов опытов следует, что по сравнению с прототипом изобретение позволяет увеличить степень защиты корпуса от коррозии, при этом происходит съем электроэнергии.

Пример 2. Очистке подвергали модельный раствор. В качестве замутнителя использовали бентонит в концентрации 100 мг/л. Остаточная концентрация взвешенных веществ после фильтрования в скором фильтре (прототип) и в фильтре по изобретению представлена в таблице 2.

Таблица 2
Скорость фильтрования, м/ч
6 7 8 9 10 11 12
Скорый фильтр (прототип) 3,0 3,5 4,4 9,5 14,0 18,5 23,0
Фильтр для очистки воды (по изобретению) 2,0 2,5 3,0 5,5 7,6 10,5 13,4

На основании результатов опытов следует, что по сравнению с прототипом изобретение позволяет получить более высокий эффект очистки воды от загрязняющих веществ во всем исследованном диапазоне скоростей фильтрования, в особенности при скоростях более 8 м/ч. Это объясняется тем, что при образовании внешней электрической цепи с помощью сопротивления нагрузки увеличивается ток, вырабатываемый электрохимическим источником тока, а соответственно увеличивается скорость растворения алюминиевых электродов и образования коагулянта.

1. Фильтр для очистки воды, включающий стальной корпус, заполненный фильтрующим материалом, распределительную и сборную систему подачи и распределения воды, отличающийся тем, что внутри стального корпуса параллельно стенкам корпуса размещены вертикальные чередующиеся ряды в виде замкнутых цепей из соединенных последовательно проводником электроположительных и аналогично соединенных электроотрицательных электродов с образованием электрохимических источников тока, которые снабжены вольтметрами, подключенными параллельно сопротивлениям нагрузки, при этом первый ряд электроотрицательных электродов соединен с корпусом фильтра.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что электроотрицательные электроды выполнены из алюминия, а электроположительные - из меди.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что расстояние между электроотрицательными и электроположительными электродами равно 0,2 м ± 10%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области катодной защиты от подземной коррозии насосно-компрессорных труб нефтегазодобывающих скважин. .

Изобретение относится к защите от коррозии подземных металлических сооружений, может быть использовано при определении опасности коррозии и эффективности защиты подземных металлических сооружений и позволяет повысить надежность и качество измерений при производстве работ по электрохимической защите подземных металлических сооружений от коррозии.

Изобретение относится к оборудованию для систем катодной защиты, в частности к скважинным анодным заземлителям. .

Изобретение относится к глубинным анодным заземлителям и может быть использовано для защиты подземных трубопроводов от электрохимической коррозии. .

Изобретение относится к глубинным анодным заземлителям стержневым и может быть использовано для защиты подземных сооружений и трубопроводов от электрохимической коррозии.

Изобретение относится к катодной защите подземных сооружений от коррозии и решает задачу увеличения срока службы за счет обеспечения равномерности стекания электрического тока с электродов заземлителя в грунт.

Изобретение относится к защите подземных сооружений и трубопроводов от электрохимической коррозии, в частности, к способу сборки глубинных анодных заземлителей. .

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для электрохимической защиты от коррозии внутренних поверхностей изделий, контактирующих с проводящими агрессивными средами.

Изобретение относится к устройству для катодной защиты подземных сооружений от коррозии, в частности к глубинному скважинному заземлителю, и может быть использовано в нефтяной, газовой и энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.

Изобретение относится к комплекту деталей и способу для использования в устройстве коррозионной защиты с подачей тока для удлиненной подложки, а также в электрическом заземлении объектов.

Изобретение относится к очистке сточных вод и водных растворов ионитами и может быть использовано для очистки сточных и промывных вод гальванических производств. .

Изобретение относится к физико-химической очистке промышленных вод во флотаторах и может быть использовано в схемах обработки общего стока в пожароопасных местах промышленных предприятий, очистки локальных сточных вод отдельных огнеопасных технологических процессов, в разных отраслях промышленности: нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, нефтехимической.

Изобретение относится к физико-химической очистке промышленных вод во флотаторах и может быть использовано в схемах обработки общего стока в пожароопасных местах промышленных предприятий, очистки локальных сточных вод отдельных огнеопасных технологических процессов, в разных отраслях промышленности: нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, нефтехимической.

Изобретение относится к технике получения питьевой воды из природных сильно загрязненных источников и может быть использовано для очистки и обеззараживания балластных вод, очистки воды бассейнов и других аналогичных целей.

Изобретение относится к области очистки сточных вод, содержащих взвешенные загрязнения, в том числе: масла, нефтепродукты и другие мелко- и крупнодисперсные взвеси, и может применяться в нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, нефтехимической, машиностроительной отраслях промышленности для получения на выходе очищенной воды, не содержащей связанные масла и нефтепродукты.

Изобретение относится к технологии получения металлической меди из кислых дренажных стоков горнорудных предприятий с высокими (порядка 1-10 г/л) концентрациями ионов меди и попутной глубокой очистки сточных вод от ионов других металлов (Be, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn).

Изобретение относится к технологии получения металлической меди из кислых дренажных стоков горнорудных предприятий с высокими (порядка 1-10 г/л) концентрациями ионов меди и попутной глубокой очистки сточных вод от ионов других металлов (Be, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn).

Изобретение относится к технологии получения металлической меди из кислых дренажных стоков горнорудных предприятий с высокими (порядка 1-10 г/л) концентрациями ионов меди и попутной глубокой очистки сточных вод от ионов других металлов (Be, Cd, Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn).

Изобретение относится к устройствам для очистки нефтесодержащих вод, в частности промышленных сточных вод, ливневых и талых вод. .

Изобретение относится к производству для обработки технологических жидкостей и может применяться на различных моющих установках. .
Изобретение относится к области магнитной обработки воды и может использоваться для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды
Наверх