CS225087B1

CS225087B1 - The equipment for water treatment

Info

Publication number: CS225087B1
Application number: CS247481A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Ing Michek; Ladislav Ing Csc Zacek; Hana Ing Koubikova
Original assignee: Michek Vaclav; Ladislav Ing Csc Zacek; Hana Ing Koubikova
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1981-04-02
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález se týká zařízení,určeného k úpravě vody gravitační filtraci přes zavzdušněné filtrační lože·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a device for treating water by gravity filtration through an aerated filter bed.

Zařízení podle vynálezu umožňuje jednoduchým způsobem upravovat vodu sorpčními,výměnnými,přípádně desinfekčními materiály bez nebezpečí druhotné bakteriální kontaminace filtrátu a bez odstraňování vzduchu z filtračního lože, při současném zachování základních fyzikálních podmínek pro průběh sorpce.The device according to the invention makes it possible to treat water in a simple manner with sorption, exchangeable or disinfectant materials without the risk of secondary bacterial contamination of the filtrate and without removal of air from the filter bed, while maintaining the basic physical conditions for the sorption process.

Nároky na dodávku pitné vody se s rozvojem civilizace celosvětově zvyšují.Demand for the supply of drinking water is increasing worldwide as civilization develops.

Na drahé straně se vlivem civilizačních odpadů zhoršuje jakost povrchových a podzemních vod, jako zdrojů pro vodárenskou úpravu. Důsledkem toho je, že pitná voda se vyrábí ze zdrojů zhoršující ae kvality. 4febe* pouze jedno, maximálně dvě procenta z dodávané pitné vody je přímo požíváno lidmi, je snaha řešit problém zhoršující se kvality pitné vody oddělenou dodávkou užitkové a kvalitní pitné vody dvěma nezávislými vodovodními systémy.On the expensive side, due to civilization waste, the quality of surface and groundwater as sources for water treatment is deteriorating. As a result, drinking water is produced from sources of deterioration and quality. 4febe * only one, at most two percent of the supplied drinking water is directly consumed by people, trying to solve the problem of deteriorating drinking water quality by separate supply of utility and quality drinking water by two independent water systems.

Dalším možným řešením je dodávka takzvané balené pitné vody konzervách nebo láhvích. Nejrc&ířenějším řešením je však používání domácnostních filtrů, kterými si spotřebitelé doupravují vodu na ten stupen jakosti nebo na to složení, které jim vyhovuje, v množství,které potřebují ·Another possible solution is the supply of canned bottled drinking water or bottles. However, the most straightforward solution is to use household filters, whereby consumers consume water to the quality level or composition that suits them in the quantities they need.

Domácnost ní filtry musí v miniaturním prostoru a při laické obsluze zvládat v podstatě stejné technologické procesy, které jsou jinak realizovány ve velkých, průmyslově provozovaných úpravnách vody· Z toho vyplývá řada problémů s jejich konstrukcí a se způsobem jejich provozování· *Household filters have to handle essentially the same technological processes in miniature space and lay operation, which are otherwise implemented in large, industrially operated water treatment plants. This results in a number of problems with their construction and operation.

Jsou to m.j· problémy s udržením, případně nezhoršením bakteriologické nezávadnosti filtrátu, se snižováním průtoku v důsledku zavzdušňování filtračního lože a s nepřekročením maximálního přípustného průtoku vody přes filtr· U zařízení používajících iontoměničů jsou Často potíže s výškou zařízení. Výrobci totiž doporučují minimální vrstvy iontoměničů 600 mm nebo více ·These include, but are not limited to, problems with maintaining or not deteriorating the bacteriological integrity of the filtrate, reducing the flow rate due to the aeration of the filter bed, and not exceeding the maximum permissible water flow through the filter. Manufacturers recommend a minimum layer of ion exchangers of 600 mm or more ·

ΛΛ

225 087225 087

Zvýšená bakteriologická závadnost filtrátu vyplývá ze skutečnosti, že domácnostní filtry bývají umístěny v teplých místnostech,zpravidla v kuchyních. V případě, že filtr není na přívodu vody opatřen vhodným zařízením k zadržení nebo likvidaci bakterií, dochází totiž v důsledku periodického proteplování obsahu filtru k namnožení bakterií, které se zachytily z vody na filtrační náplni. K. této druhotné bakteriální kontaminaci dochází Již čtvrtý až pátý den provozu filtru.The increased bacteriological defect of the filtrate results from the fact that household filters are located in warm rooms, usually in kitchens. If the filter is not equipped with a suitable device for the retention or destruction of bacteria on the water inlet, because of the periodic heat-up of the filter contents, bacteria that have been trapped from the water on the filter cartridge occur. This secondary bacterial contamination occurs already on the fourth to fifth day of filter operation.

Zavzdušňování domácnostních filtrů je neobyčejně masivní. Souvisí to se značnými teplotními rozdíly mezi přiváděnou vodovodní vodou-zpravidla 4 až 12 °C-a teplotou místnosti -zpravidla 2O°C , v kuchyních i více a s nepravidelným režimem provozu filtrů. Proto jsou dosud známe domácnost ní filtry,které jsou plněny granulovanými sorbenty, trvale nebo dočasně napojeny na nějaký tlakový systém, apravidla na vodovodní rozvod, s přetla kem cca 0,15 až 0,6 láPa.Vodovodni tlak slouží k vypuzení vzduchových bublin, příp. k překonání jimi způsobeného hydraulického odporu.Jsou častá řeáení, používající ke snadnějšímu vypuzení vzduchu průtok filtrem zdola nahoru ·Ventilation of household filters is extremely massive. This is related to the considerable temperature differences between the tap water supplied - usually 4 to 12 ° C - and the room temperature - usually 20 ° C, in kitchens and more, and to the irregular operating mode of the filters. For this reason, household filters that are filled with granulated sorbents are permanently or temporarily connected to a pressure system and water supply system with an overpressure of about 0.15 to 0.6 lPa. Water pressure serves to eject air bubbles or . to overcome their hydraulic resistance. Frequent solutions using a bottom-up filter flow to eject air are common.

Problém nepřekročení maximálního průtoku u zařízení napojených na domovní vodovodní instalaci je dán skutečností, že běžná vodovodní instalace je schopná dávat o jeden až dva řády vyšší průtok, než bývá přiměřené výkonům zařízení pro dodatečnou úpravu vody. Problém je zpravidla řešen vsazením clonky nebo jiného redukčního elementu do přívodu vody na filtr. 3e známo i řešení používající k regulaci průtoku vhodně dimenzované násosky na odtoku filtrátu z filtru .The problem of not exceeding the maximum flow rate of equipment connected to a domestic plumbing installation is due to the fact that a conventional plumbing installation is capable of giving one to two orders of magnitude higher than is adequate to the performance of the after-treatment system. The problem is usually solved by inserting an orifice or other reducing element into the water inlet on the filter. It is also known to use a suitably sized siphon on the filtrate outlet from the filter to control the flow.

Potíže s dodržováním doporučených výšek filtračních sloupců iontoměničů jsou evidentní - zařízení s výškou sloupce min. 600 mm lze těžko v domácnostech umístit. Je snižováním sloupce se u iontoměničů snižuje využití jejich výměnné kapacity.Problém se řeší dvojím způsobem. BuS doporučované výšky nejsou dodrženy a kapacita ionexového lože není plně využita . To u domácnostních zařízení zpravidla vyhovuje. Nebo dodržovány jsou. Potom vznikají vysoká ionexová zařízení, umisťovaná zpravidla v suterénech budouv, koup&nách nebo podobně.Difficulties with adhering to the recommended ion exchange column heights are evident - min. 600 mm is difficult to place in homes. It is decreasing the column of ion exchangers decreasing the use of their exchange capacity. The problem is solved in two ways. The recommended height is not adhered to and the capacity of the ion-exchange bed is not fully utilized. This is generally convenient for household appliances. Or they are respected. Thereafter, high ion exchange devices are formed, generally located in basements of the future, purchases or the like.

Výše uvedené nedostatky jsou řešeny zařízením na úpravu vody podle vynálezu, jehož podstatou je filtrační těleso s regulátorem průtoku,které jsou umístěny pod Zásobníkem vstupní vody.[zásobník je přitom uzpůsoben tak, že udržuje konstantní hydrostatický tlak nad filtrem. Lze jej provést jako nádrž s plovákovým ventilem na přívodu vody, jako Liariotteovu láhev, nebo podobně. Regulátor průtoku eliminuje .vliv odporu vzduchuThe above-mentioned drawbacks are solved by the water treatment device according to the invention, which is based on a filter body with a flow regulator, which are located below the inlet water reservoir, the reservoir being adapted to maintain a constant hydrostatic pressure above the filter. It can be designed as a tank with a float valve on the water supply, like a Liariotte bottle or the like. The flow controller eliminates the effect of air resistance

225 057 obsaženého v proměnlivých množstvích ve filtrační náplni, na velikost průtoku vody zavzdušněpým filtračním ložem·225 057 contained in varying amounts in the filter cartridge, to the size of the water flow through the aerated filter bed ·

Zamezení druhotné bakteriální kontaminace je docíleno tim, že objem filtračního materiálu se volí tak malý, aby nápln byla vyčerpána za jedno nebo několik použití, v průběhu jednoho až čtyř dnů. To platí pro případy, kdy se požaduje nezhoršení bakteriologie iých vlastností vody·Avoiding secondary bacterial contamination is achieved by selecting a volume of filter material so small that the cartridge is depleted in one or more uses over a period of one to four days. This applies to cases where the bacteriology and water properties are not to be deteriorated.

V ostatních případech lze volit objemy filtračních hmot vyšší·In other cases it is possible to choose volumes of filter materials higher ·

Je-li požadováno nikoliv pouhé nezhoršení, ale naopak zlepšení bakteriologických vlastností filtrátu, lze toho docílit vřazením vrstvy nebo tablety materiálu, uvolňujícího adekvátní množství desinfekčního činidla·If not merely not deterioration, but on the contrary improvement of bacteriological properties of the filtrate is required, this can be achieved by incorporating a layer or tablet of a material releasing an adequate amount of disinfectant.

Je-li filtrační materiál uspořádán tak, že výška filtračního lože nepřesáhne několik desítek, maximálně stovek milimetrů ( dle zrnění náplně) , potom takovéto nízké lože propustí gravitačně přivedenou vodu přesto, z že z nej nebyl před filtrací vypuzen vzduch, a přesto, že vlivem postupV ného oteplování přiváděné vody dochází k dalšímu masivnímu zavzdušnování filtračního lože. Vlivem různého stupně zavzdušnění js však propustnost takového lože velmi různá. K Vyrovnání průtoků slouží regulátor, popsaný níže.If the filter material is arranged so that the height of the filter bed does not exceed a few tens, a maximum of hundreds of millimeters (depending on the granularity of the charge), then such a low bed permits gravity feed water even though air has not been expelled prior to filtration and progressive warming of the incoming water leads to further massive aeration of the filter bed. Due to the varying degree of aeration, however, the permeability of such a bed is very different. The flow regulator is described as described below.

• Bylo zjištěno, že xavzdušněné filtrační lože oproti loži zavodněnému vykazuje příznivější závislost užitečné kapacity ionexu na výšce sloupce filtračního lože, jak je dále uvedeno :• It has been found that the x-aerated filter bed exhibits a more favorable dependence of the useful ion exchange capacity on the bed height of the filter bed, as follows:

Při denitrifikaci a desodorizaci vody filtrem, složeným z aktivního uhlí a silně bazického anexu, bylo docíleno při koncentraci NOj ve vstupní vodě 88 mg 1 těchto výsledků :The denitrification and deodorization of the water with a filter consisting of activated carbon and a strongly basic anion exchange resin resulted in the following results at a concentration of NOj in the feed water of 88 mg 1:

druh lože type of bed výška anexu mm height anion exchanger mm specifické zatížení •4 «4 V IT.h specific load • 4 «4 In IT.h Konc.15 mg L NO^ ve filtrátu bylo dosaženo po přefiltrování specifického objemu filtrátu A concentration of 15 mg L NO 2 in the filtrate was achieved after filtering a specific volume of the filtrate zavzdušněné aerated 50 50 22,6 22.6 '135 '135 50 50 • 20,9 • 20.9 100 100 ALIGN! 116 116 20,7 20.7 113 ' 113 ' zavodněné flooded 174 174 19,9 19.9 129 129 205 205 25,0 25.0 135 135

Poznámka: Specifický objem filtrátu je podíl objemu filtrátu a objemu použitého ionexu · //Note: The specific volume of filtrate is the ratio of the volume of the filtrate and the volume of ion exchange resin used.

225 087225 087

Na připojených výkresech jsou znázorněny dva příklad}' možného provedení zařízení dle vynálezu, kde obr. 1. znázorňuje svislý řez zařízením, opatřeným filtračním tělesem s dvěma druhy filtračního materiálu ve třech vrstvách , s regulátorem průtoku umístěným souose a pevně spojeným se škrticím elementem , obr. 2. znázorňuje jiné provedení téhož zařízení, s filtračním tělesem obsahujícím jeden druh filtračního materiálu , s regulátorem, opatřeným vyměnitelným škrticím elementem a umístěným mimo osu zařízení ·In the accompanying drawings, two examples of a possible embodiment of the device according to the invention are shown, wherein Fig. 1 shows a vertical section through a device having a filter body with two kinds of filter material in three layers, with a flow regulator disposed coaxially and firmly connected to the throttle element. 2. depicts another embodiment of the same device, with a filter body comprising one kind of filter material, with a regulator provided with a replaceable throttle element and located off the axis of the device.

Zařízení dle obr.l. a obr. 2. se skládá ze zásobníkujvstupní vody, opatřeného trubicí ke dnu 2 a tubusem J5 a fungujícím tedy jako Mariotteova láhev. V tubusu 2 upevněno filtrační těleso _£ , s náplní sorpčnich,výměnných,příp.desinfekčních hmot, které je opatřeno regulátoremfprůtoku, na jehož spodním konci je umístěft škrticí element 6, ·The device according to FIG. and FIG. 2 consists of an inlet water reservoir provided with a bottom tube 2 and a tube 5 and thus acting as a Mariotte bottle. A filter body 6 is mounted in the tube 2, filled with sorbent, replaceable or disinfectant materials, which is provided with a flow regulator with a throttle element 6 at its lower end.

Vstupní voda, jednorázově nalitá do zásobníku 1 , prochází zavzdušněnou náplní filtračního tělesa £ . Filtrát je veden do regulátoru 2 , ve kte rém se vlivem škrtícího elementu 6. vystaví jeho hladina na výšku h · Stoupne-li odpor filtračního lože, sníží se průtok filtrátu a zároveň se sníží i výška h , určující spolu s dimenzemi elementu 6 velikost výtoku filtrátu ze zařízení · V tomtéž'okamžiku se však zároveň zvýší výška H , která naopak zvyšuje průtok filtrem, zvýšením hydrostatického tlaku, pod kterým filtr pracuje. Naopak při snížení odporu filtru dává filtr větší výkon, výška h proto vzroste, čímž se sníží výška H , v důsledku čehož dochází naopak ke snížení průtoku filtrem ·The inlet water poured into the container 1 once passes through the aerated filling of the filter body. The filtrate is fed to the regulator 2, in which its level is raised to a height h under the influence of the throttling element 6. If the resistance of the filter bed rises, the filtrate flow decreases and at the same time the height h determines At the same time, however, the height H increases at the same time, which in turn increases the flow through the filter by increasing the hydrostatic pressure below which the filter operates. Conversely, when the filter resistance decreases, the filter gives more power, so the height h increases, thus reducing the height H, which in turn reduces the flow through the filter ·

Uspořádáním zásobníku 1 jako Mariotteovy láhve a zařazením regulátoru 2 na odtok filtrátu se tedy udržuje průtok zařízením v mezích, přiměřených použitým filtračním hmotám ·Thus, by arranging the container 1 as a Mariotte bottle and incorporating the filtrate outlet regulator 2, the flow rate through the device is kept within limits appropriate to the filter media used.

Zařízením dle ofch. l.,nebo obr.2. lze výhodně upravovat zvláště malá množství vody pro potřeby jedné demácnosti. V tomto provedení je pro malé rozměry a nezávislost na zdroji tlakové vody vhodný i najbesty · Jednoduchými opatřeními se vyhýbá druhotné bakteriální kontaminaci filtrátu, přičemž zajišťuje nepřekročení maximálního průtoku vody filtrem, bez odvzdušnování filtračního loze. Obsluha zařízení je omezena na nalití vody do zásobníku a výměnu filtračních těles. Vliv laické obsluhy je tedy omezen na minimum. Při takových druzích úprav vody iontoměniči, při kterých se nevyžaduje ve filtrátu nulový obsah odstraňované součásti, je zařízení produkující malá množství vody zajímavé i tím, že umožňuje smíšení prvých podílů filtrátu, obsahujících hluboce podlimitní končen225 087 trace odstraňované složky , s podíly, obsahujícími nadlimitní koncentraceEquipment according toch. 1, or FIG. particularly small amounts of water can be advantageously treated for the needs of one demeanor. In this design, it is also best for small dimensions and independence from the pressurized water source. Simple measures avoid secondary bacterial contamination of the filtrate, ensuring that the maximum water flow through the filter is not exceeded, without venting the filter bed. Operation of the unit is limited to pouring water into the tank and replacing the filter bodies. The influence of the layman is thus kept to a minimum. In such ion-exchange water treatments where no filtrate content is required in the filtrate, a device producing small amounts of water is also interesting in allowing the first portions of the filtrate containing the deeply below-limit end of the water to be removed.

Zařízení na úpravu vody dle vynálezu nalezne použití například při výrobě domácnostních filtrů, nezávislých na přítomnosti vodovodní instalace. Je výhodné pro denitrifikaci vody určené k přípravě umělé stravy kojenců.The water treatment device according to the invention finds use, for example, in the manufacture of household filters independent of the presence of a plumbing installation. It is advantageous for the denitrification of water intended for the preparation of infant formula.

Claims

Object of the invention

Apparatus for the treatment of water by gravity filtration through an aerated bed consisting of sorption, exchangeable or disinfectant materials or combinations thereof, characterized in that the filter body (4) located below the container (1) is provided with a flow regulator (5) a throttle element (6) is provided.