RU2151747C1

RU2151747C1 - Household filter for preparing potable water

Info

Publication number: RU2151747C1
Application number: RU99104384A
Authority: RU
Inventors: К.Г. Боголицын; Ю.А. Садовников; А.М. Айзенштадт; М.В. Богданов; В.Я. Лифшиц
Original assignee: Боголицын Константин Григорьевич; Садовников Юрий Александрович
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-06-27

Abstract

FIELD: devices for cleaning water. SUBSTANCE: filter includes mechanical cleaning unit, electric coagulator and sorption cleaning unit connected in series. Coagulator electrodes are made in form of plates manufactured from aluminum and/or its alloys located in such way that voltage of up to 60 V may be fed to them. Filter ensures final cleaning of water to preset sanitary standards. EFFECT: enhanced efficiency of cleaning. 12 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области бытовой техники, в частности устройств очистки воды, и может быть использовано для очистки воды до категории "питьевая" в бытовых условиях. The invention relates to the field of household appliances, in particular water purification devices, and can be used to purify water to the category of "drinking" in domestic conditions.

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. The real environmental situation that has developed in most countries of the world today makes us look for a fundamentally new approach to solving water treatment problems. Many sources of water intake contain various organic and mineral impurities of both natural and anthropogenic origin in concentrations significantly exceeding the maximum permissible values. In addition, water intake sources often also contain large quantities of microbiological contaminants, including pathogenic microorganisms. This leads to an epidemic threat.

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. Currently used water purification systems are practically not suitable for solving the tasks. They practically do not retain mineral and organic compounds dissolved in water, as well as microorganisms.

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. The use of large volumes of chlorine as a disinfectant leads to the formation of dangerous mutagenic toxicants, in particular organochlorine compounds. The use of fluorine for disinfection leads to the formation of organofluorine compounds, which are also dangerous mutagenic toxicants. The use of ozone for disinfection leads to increased corrosion of water treatment equipment.

Строительство новых или капитальная реконструкция существующих очистных сооружений требуют огромных бюджетных капиталовложений. The construction of new or major reconstruction of existing treatment facilities require huge budgetary investments.

При этом подобные очистные сооружения будут крайне неэкономичны в эксплуатации. Moreover, such treatment facilities will be extremely uneconomical in operation.

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. The real way to solve the problem of obtaining drinking water that meets WHO standards is to organize industrial production of factory-assembled micromodules based on new technologies for water purification, combining the quality of water purification, ease of operation and the possibility of changing the completeness of the micromodule depending on the quality of the source water.

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. A known installation for water purification (RU, patent 2109688, C 02 F 1/00, 1997), containing a serially connected supply line, a pre-treatment unit with a concentrate discharge line equipped with a throttle device, a reactor-destructor, made in the form of a sealed housing containing a cavitation chamber with an ultrasonic emitter and a photochemical chamber with a UV radiation source, a sorption treatment unit, and a purified water outlet line to the consumer. The specified installation cannot be used in everyday life, since its dimensions imply stationary use. In addition, the presence of ultrasound treatment in a residential environment causes a state of discomfort.

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. Also known is a household filter for water purification (EP, 0236017, 01 D 27/02, 1990), comprising a cylindrical body with a bottom and a removable cover having a locking device, inlet and outlet pipes connected to the body, coaxially located relative to the housing axis from the periphery to the center, respectively, filter elements for mechanical and sorption cleaning and a water-sterilized element sealed at the ends. Unfortunately, the known device does not allow to completely remove impurities and to obtain water that meets the conditions for drinking water.

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. The closest analogue can be recognized as an installation for the preparation of drinking water (RU, patent 2104959, C 02 F 1/46, 1998), comprising a mechanical cleaning unit, an electrical cleaning unit and a sorption cleaning unit, and an electrolyzer is used as an electrical cleaning unit. The installation is undesirable to use in everyday life, since the electrolysis of water produces a mixture of hydrogen and oxygen that can interact with each other in an explosion, in addition, the quality of water treatment by this installation is low.

Техническая задача, решаемая с использованием настоящего изобретения, состоит в разработке конструкции экономичной установки комплексной очистки воды малой производительности, пригодной для использования в бытовых условиях. The technical problem solved using the present invention is to design a cost-effective installation of integrated water purification of low productivity, suitable for use in domestic conditions.

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. The technical result obtained as a result of the implementation of the invention is to enable the post-treatment of incoming water through the water supply networks and bringing its quality to the established sanitary and hygienic standards for drinking water.

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. To achieve the indicated technical result, it is proposed to use a filter, which is a mechanical cleaning unit, an electrocoagulator, a sorption cleaning unit, and a power module comprising a step-down transformer, an AC voltage rectifier, and a polarity switching means on the electrocoagulator electrodes, the electrocoagulator made with electrodes in in the form of plates of aluminum and / or its alloys, arranged in such a way that they can contain A voltage of up to 60 V was applied while ensuring a change in the polarity of the electrodes for 4–7 min. An ozonation unit can be additionally installed between the mechanical cleaning unit and the electrocoagulator. An ozonation unit can also be installed between the electrocoagulator and the sorption treatment unit. After the sorption filter, a UV sterilization unit can be additionally installed. The power module is connected to an electrocoagulator and, if used, to ozonation and UV sterilization units. The mechanical cleaning unit may contain a set of metal and / or polymer grids and / or depth membrane or cartridge filters. Non-woven synthetic materials or filters based on mineral fibers can be used as depth filters. The sorption cleaning unit can be made in the form of a flow tank filled with a sorbent, or in the form of a perforated cylinder, on the surface of which a rolled sorption material is wound. As the sorbent can be used sorbents of mineral and / or organic origin and / or ion exchangers. As mineral sorbents, zeolites and / or silica gels can be used. As organic sorbents, activated carbon and / or carbon fibers and / or carbon fiber fabrics and / or enterosorbents can be used. The specific implementation of the device is determined by the quality of the source water and the requirements for the resulting water.

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. The graphic material shows the basic design of a household filter for drinking water. The following notations are used on the graphic material: mechanical cleaning unit 1, electrocoagulator 2, sorption cleaning unit 3, power module 13. The mechanical cleaning unit 1 includes a housing 4 and a removable cover 5 fixed by any known method to the housing 4. A fitting is made in the removable cover 4 for the supply of purified water. The housing 4 in any known manner, mainly threaded, is connected to the housing 6 of the electrocoagulator 2. The junction of the buildings 4 and 6 is the point of supply of purified water from mechanical impurities in the electrocoagulator 2. In addition to the specified housing 6, the electrocoagulator 2 contains electrode plates 7 mounted in holders 8. On the holders are fixed terminals (not shown) for supplying electrical power, installed in any known manner that ensures electrical safety of the electrical circuit of a household filter. The sorption cleaning unit 3 is a housing 9 with a cavity 10 closed by a removable cover 11. The housing 9 is connected to the housing 6 with the possibility of separation by any known method, mainly threaded. A sorbent 12, in particular activated carbon, is placed in the cavity 10.

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. The filter works as follows. Tap water, previously passed the traditional cycle of cleaning and disinfection, is fed to the fitting on the cover 5 at the inlet of the mechanical cleaning unit 1. The mechanical cleaning unit 1 contains two nickel nets with a mesh size of 70 x 70 μm, between which a Petryanov filter is installed. The specified system reliably separates suspended particles up to 5 microns and colloidal particles up to 12 microns in size. Then water enters electrocoagulator 2, where coagulation of organic contaminants, as well as coagulation of poorly soluble metal hydroxides (iron, calcium, magnesium, aluminum) takes place. The operating mode of the electrocoagulator 2 is selected empirically by organoleptic indicators. Coagulated organic and inorganic compounds, as well as residual chlorine, are separated from the water when it passes through the sorption treatment unit 3. Additionally, the sorption purification unit 3 partially retains ionic and organic impurities.

Производительность бытового фильтра определяется производительностью узла механической очистки и узла сорбционной очистки. Расход электроэнергии определяется режимами работы электрокоагулятора. The performance of the household filter is determined by the performance of the mechanical cleaning unit and the sorption cleaning unit. Power consumption is determined by the operating modes of the electrocoagulator.

Использование изобретения позволяет в домашних условиях получить питьевую воду, показатели которой не уступают требованиям действующего ГОСТа 2874-82. Using the invention allows at home to obtain drinking water, the performance of which is not inferior to the requirements of the current GOST 2874-82.

Claims

1. A household filter for producing drinking water, comprising sequentially installed mechanical cleaning unit, electrical cleaning unit and sorption cleaning unit, characterized in that it further comprises a power module, the output of which is connected to the electric cleaning unit, and the electrical cleaning unit is made in the form of a coagulator with electrodes in the form of plates of aluminum and / or its alloys, arranged so that voltage of up to 60 V can be applied to them, and the power module contains a step-down transformer, a rectifier voltage and a means of switching polarity on the electrodes of the electrocoagulator for 4 to 7 minutes

2. The filter according to claim 1, characterized in that between the mechanical cleaning unit and the electrocoagulator there is an ozonation unit connected to the power module.

3. The filter according to claim 1, characterized in that between the electrocoagulator and the sorption treatment unit, an ozonation unit is installed connected to the power module.

4. The filter according to claim 1, characterized in that after the sorption filter is installed UV sterilization unit connected to the power module.

5. The filter according to claim 1, characterized in that the mechanical cleaning unit contains a set of metal and / or polymer nets and / or depth filters.

6. The filter according to claim 5, characterized in that membrane or cartridge filters are used.

7. The filter according to claim 5, characterized in that non-woven synthetic materials or filters based on mineral fibers are used as depth filters.

8. The filter according to claim 1, characterized in that the sorption treatment unit is made in the form of a flow tank filled with a sorbent.

9. The filter according to claim 1, characterized in that the sorption treatment unit is made in the form of a perforated cylinder, on the surface of which a rolled sorption material is wound.

10. The filter according to claim 8 or 9, characterized in that sorbents of mineral and / or organic origin and / or ion exchangers are used.

11. The filter according to claim 10, characterized in that zeolites and / or silica gels are used as mineral sorbents.

12. The filter of claim 10, wherein activated carbon and / or carbon fibers and / or carbon fiber fabrics and / or enterosorbents are used as organic sorbents.