RU2184596C1

RU2184596C1 - Filter for purification of liquid, particularly, drinkable water

Info

Publication number: RU2184596C1
Application number: RU2001104303/12A
Authority: RU
Inventors: А.В. Воробьев; В.В. Воробьев; Т.Э. Воробьева; Л.А. Сапожкова; Н.Н. Трофимов
Original assignee: Ооо "Эптон"
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-07-10

Abstract

FIELD: filters for purification of liquids, particularly, drinkable water. SUBSTANCE: filter has a body with inlet and outlet pipe unions. Inlet pipe union is located in upper side part of the body. Installed in the body lower part is additional pipe union for discharge of washing water. Installed on outlet pipe union located on the body cover is a filter element made in the form of changeable cartridge from layers arranged in the following sequence in direction of liquid flow from external surface to filter center : layer of quartz fabric, layer of quartz fibers with diameter of 3-5 mcm; layer of quartz ultrathin fibers with diameter of 1-1.5 mcm; layer of ion-exchange filter cloth from chemisorption cation-exchange fiber; layer of carbon activated nonwoven material; layer of quartz fabric with layer thickness ratio of (2-2.5):(10-12):(8-10):(2-4):(2-4):1, respectively. Ratio of thicknesses of quartz fibers layers with diameters of 3-5 mcm and 1-1.5 mcm is within (1.1-1.3). EFFECT: higher quality of water purification, reduced operation expenditures and increased productivity. 1 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей, в частности к фильтрам для питьевой воды, и может быть использовано в пищевой и медицинской промышленности. The invention relates to a device for cleaning liquids, in particular to filters for drinking water, and can be used in the food and medical industries.

Известен патронный фильтр для жидкостей (пат. ФРГ 4401116, МКИ⁶ В 01 D 29/21, заявлен. 17.01.94 г., опубликован в 1997 г.), включающий внутреннюю перфорированную опорную трубку, обмотанную матом-основой из пористого материала. Отдельные витки мата разделены слоем из порошкообразной фильтрующей вспомогательной среды. Фильтр регенерируется простой обратной промывной, однако наличие порошкообразного слоя ограничивает его применение, так как наблюдается большой унос порошкообразной среды, что в свою очередь снижает качество фильтрации жидкостей, снижает производительность.Known cartridge filter for liquids (US Pat. Germany 4401116, MKI ⁶ 01 D 29/21, declared. 01/17/94, published in 1997), including an inner perforated support tube, wrapped in a base mat of porous material. The individual turns of the mat are separated by a layer of a powdery filter medium. The filter is regenerated by a simple backwash, however, the presence of a powder layer limits its use, since there is a large ablation of the powder medium, which in turn reduces the quality of filtration of liquids and reduces performance.

Известен фильтрующий материал для очистки питьевой воды (патент Российской Федерации 2019265, МКИ⁵ B 01 D 39/00, 15/00, заявлен. 25.09.92 г. опубликован в бюл. 17, 1994 г.) на основе активированного углеродного волокна ВИОН КТ-1, волокнистого материала или бумаги. Материал может содержать также активированный уголь. В фильтр запускают смесь указанных материалов.Known filter material for treating drinking water (patent of the Russian Federation 2019265, MKI ⁵ B 01 D 39/00, 15/00, claimed. September 25, 1992 published in Bull. 17, 1994) based on activated carbon fiber VION CT -1, fibrous material or paper. The material may also contain activated carbon. A mixture of these materials is launched into the filter.

Предлагаемый фильтрующий материал вроде бы неплохо очищает питьевую воду, однако имеет очень низкую производительность, так как фильтрующая смесь быстро забивается, что требует частой регенерации, и в конечном счете не допускает применения в промышленности. The proposed filter material purifies drinking water, but it has a very low productivity, as the filter mixture clogs quickly, which requires frequent regeneration, and ultimately does not allow industrial use.

Известно устройство для очистки воды (патент Российской Федерации 2038316, МКИ⁶ C 02 F 1/28, В 01 D 39/00, заявлен. 30.07.91 г., опубликован в бюл. 18, 1995 г., прототип), включающее корпус с входным и выходным штуцерами и многослойную фильтрующую загрузку, при этом загрузка содержит в первом и последнем слое волокнистый нейтральный и/или ионообменный амфотерный полимерный материал или волокнистый активированный уголь, а между ними расположены по крайней мере один слой сильноосновного анионита на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола и слой смеси волокнистого активированного угля и сильноосновного или сильнокислотного ионита или гранулированного активированного угля.A device for water purification (patent of the Russian Federation 2038316, MKI ⁶ C 02 F 1/28, 01 D 39/00, claimed. 07.30.91, published in bull. 18, 1995, prototype), comprising a housing with inlet and outlet fittings and a multilayer filter charge, wherein the load contains in the first and last layer a fibrous neutral and / or ion-exchange amphoteric polymer material or fibrous activated carbon, and between them are at least one layer of a strongly basic anion exchange resin based on a grafted polypropylene fiber styrene copolymer and divinylbenzene and a layer of a mixture of fibrous activated carbon and strongly basic or strongly acidic ion exchanger or granular activated carbon.

Послойная укладка фильтрованных материалов обеспечивает последовательную очистку воды от загрязняющих примесей, а применение материалов в виде волокон позволяет повысить скорость фильтрации, что выгодно отличает данное устройство от фильтров со смесовой укладкой фильтровальных материалов. Layered laying of filtered materials provides sequential purification of water from contaminants, and the use of materials in the form of fibers allows to increase the filtration rate, which distinguishes this device from filters with mixed laying of filter materials.

Однако данное устройство ненадежно в работе, так как слои фильтровального материала быстро забиваются солями жидкости, для очистки слоев фильтр надо разбирать, что повышает эксплуатационные расходы. Невелика и производительность такого устройства, так как работают только торцевые поверхности слоев. Кроме того, устройство не обеспечивает очистку воды от железа, если его содержание в воде более 0,8 мг/л. However, this device is unreliable in operation, since the layers of the filter material are quickly clogged with liquid salts, the filter must be disassembled to clean the layers, which increases operating costs. The productivity of such a device is small, since only the end surfaces of the layers work. In addition, the device does not provide water purification from iron, if its content in water is more than 0.8 mg / l.

Целью изобретения является повышение качества очистки, снижение эксплуатационных затрат и повышение производительности. The aim of the invention is to improve the quality of cleaning, reducing operating costs and increasing productivity.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтре для очистки воды, включающем корпус с входным и выходным штуцерами и многослойный фильтрующий элемент, входной штуцер расположен в верхней боковой части корпуса, в нижней части корпуса дополнительно установлен штуцер для слива промывной жидкости, а многослойный фильтрующий элемент выполнен в виде сменного картриджа из слоев, расположенных в следующей последовательности по ходу движения жидкости с внешней поверхности к центру фильтра: - слой кварцевой ткани; - слой кварцевых волокон диаметром 3-5 мкм; - слой кварцевых ультратонких волокон диаметром 1-1,5 мкм; - слой ионообменного фильтровального полотна из хемосорбционного катионообменного волокна ВИОН КТ-1; - слой углеродного активированного нетканого материала; - слой кварцевой ткани при соотношении толщин слоев (2-2,5):(10-12):(8-10):(2-4):(2-4):1 соответственно, при этом отношение толщин слоев кварцевых волокон диаметром 3-5 мкм и диаметром 1-1,5 мкм выдержано в пределах (1,1-1,3):1. This goal is achieved by the fact that in the filter for water purification, which includes a housing with inlet and outlet fittings and a multilayer filter element, the inlet fitting is located in the upper side of the housing, an additional nozzle for draining the washing liquid is installed in the lower part of the housing, and the multilayer filter element is made in the form of a replaceable cartridge from layers located in the following sequence in the direction of the liquid from the outer surface to the center of the filter: - a layer of quartz fabric; - a layer of silica fibers with a diameter of 3-5 microns; - a layer of quartz ultrathin fibers with a diameter of 1-1.5 microns; - a layer of ion-exchange filter cloth made of chemisorption cation-exchange fiber VION KT-1; - a layer of carbon activated non-woven material; - a quartz fabric layer with a ratio of layer thicknesses (2-2.5) :( 10-12) :( 8-10) :( 2-4) :( 2-4): 1, respectively, while the ratio of the thicknesses of the layers of quartz fibers with a diameter of 3-5 microns and a diameter of 1-1.5 microns is maintained in the range (1.1-1.3): 1.

Фильтр для очистки воды (см. чертеж) включает корпус 1, в верхней боковой части которого расположен входной штуцер 2, в нижней части корпуса установлен штуцер 3 для слива промывной воды, крышки 4 с выходным штуцером 7, на котором установлен фильтрующий элемент 9, состоящий из опорной перфорированной трубки 8 и слоев фильтрующих материалов: 10 - слой кварцевой ткани (а); 11 - слой кварцевых волокон диаметром 3-5 мкм (б); 12 - слой кварцевых ультратонких волокон диаметром 1-1,5 мкм (в); 13 - слой ионообменного полотна ВИОН КТ-1 (г); 14 - слой углеродного активированного нетканого материала АНМ (д); 15 - слой кварцевой ткани (е) с торцов закрытые крышками 16 и нижней торец перфорированной трубки заглушен пробкой 17 через центрирующую пластину 18, что позволяет работать фильтру в любом положении. Крепление фильтрующего цемента в корпусе осуществляется при помощи профильного хомута 6 через уплотнительную резиновую прокладку 5. The filter for water purification (see drawing) includes a housing 1, in the upper side of which an inlet fitting 2 is located, in the lower part of the housing there is a fitting 3 for draining the wash water, a cover 4 with an outlet fitting 7, on which a filter element 9 is installed, consisting of from a supporting perforated tube 8 and layers of filtering materials: 10 - a layer of quartz fabric (a); 11 - a layer of quartz fibers with a diameter of 3-5 microns (b); 12 - a layer of quartz ultrathin fibers with a diameter of 1-1.5 microns (in); 13 - layer of ion-exchange cloth VION KT-1 (g); 14 - layer of carbon activated non-woven fabric of the ASM (d); 15 - a layer of quartz fabric (e) from the ends closed by covers 16 and the bottom end of the perforated tube is plugged with a stopper 17 through the centering plate 18, which allows the filter to work in any position. Fastening the filter cement in the housing is carried out using the profile clamp 6 through the rubber sealing strip 5.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Загрязненная вода через входной штуцер 2 подается в корпус фильтра 1, сливной штуцер 3 перекрыт. Далее вода проходит через фильтрующий элемент 9, последовательно проходя фильтрующие материалы 10-15, где происходит очистка от механических примесей, двух- и трехвалентного железа, тяжелых металлов, частичное умягчение и обеззараживание воды. Очищенная вода выходит из выходного штуцера 7. По мере накопления на фильтрующем элементе отфильтрованной массы, о чем можно судить по снижению его производительности, фильтр промывают, для чего перекрывают входной штуцер и подают воду через выходной штуцер 7, сливной штуцер 3 при этом открывают. Происходит вымывание отфильтрованной массы на поверхность фильтрующего элемента и ее смыв. Окончательно смыв отфильтрованной массы с поверхности фильтрующего элемента осуществляют через входной штуцер 2 при открытом сливном штуцере 3 и закрытом выходном штуцере 7. Contaminated water through the inlet fitting 2 is fed into the filter housing 1, the drain fitting 3 is closed. Next, the water passes through the filter element 9, sequentially passing the filter materials 10-15, where there is cleaning from mechanical impurities, ferrous and trivalent iron, heavy metals, partial softening and disinfection of water. The purified water leaves the outlet nipple 7. As the filtered mass accumulates on the filter element, which can be judged by the decrease in its productivity, the filter is washed, for which the inlet nipple is closed and water is supplied through the nipple 7, and the drain nipple 3 is opened. The filtered mass is washed out onto the surface of the filter element and its rinsed. Finally, the filtered mass is washed off the surface of the filter element through the inlet 2 with the open drain nipple 3 and the closed outlet nipple 7.

Для испытания фильтра были изготовлены 3 образца, в которых выдержаны соотношения толщин слоев, указанных в табл. 1. To test the filter, 3 samples were made in which the ratios of the thicknesses of the layers indicated in the table are maintained. 1.

Выход за указанные пределы снижает качество очищенной воды. Going beyond these limits reduces the quality of purified water.

Фильтр изготовлен из инертных материалов, разрешенных к практике хозяйственного питьевого водоснабжения. The filter is made of inert materials approved for the practice of domestic drinking water supply.

Характеристики применяемых материалов приведены в табл. 2. The characteristics of the materials used are given in table. 2.

Испытания фильтрующих элементов проводились на приготовленных растворах, в качестве основы которых использовалась природная артезианская вода скважины глубиной 220 метров. Характеристики исходной воды, раствора на ее основе и результаты исследования работы фильтрующих элементов по примерам 1-3 приведены в табл. 3. Testing of the filter elements was carried out on prepared solutions, the basis of which was used natural artesian well water 220 meters deep. The characteristics of the source water, a solution based on it and the results of a study of the operation of the filter elements in examples 1-3 are given in table. 3.

Как видно из табл. 3, прелагаемый фильтр позволяет очисть воду от механических примесей, частиц тонкой дисперсной фазы и коллоидных образований, тяжелых металлов и ионов железа, высокомолекулярных органических соединений и микроорганизмов, и доведения качества воды до уровня гигиенических требований Сан Пин 2.1.4.559-96 "Питьевая вода". As can be seen from the table. 3, the proposed filter allows you to clean water from mechanical impurities, particles of a fine dispersed phase and colloidal formations, heavy metals and iron ions, high molecular weight organic compounds and microorganisms, and bring the water quality to the level of hygiene requirements of San Ping 2.1.4.559-96 "Drinking water" .

Конструкция фильтра позволяет проводить его регенерацию простой промывкой, не разбирая фильтра, что позволяет снизить эксплуатационные расходы. Расположение входного штуцера в верхней боковой части корпуса позволяет задействовать в работе боковую поверхность фильтрующего элемента, а не торцевые, как в прототипе, что повышает производительность фильтра. The design of the filter allows its regeneration by simple washing, without disassembling the filter, which reduces operating costs. The location of the inlet fitting in the upper side of the housing allows you to use the side surface of the filter element, and not the end ones, as in the prototype, which increases the filter performance.

Результаты исследования работы фильтра с 1000 мм фильтрующим элементом, выполненным по примеру 1, на реальной воде из артезианской скважины 3 глубиной 220 метров приведены в табл. 4. The results of the study of the filter with a 1000 mm filter element, made according to example 1, in real water from an artesian well 3 with a depth of 220 meters are shown in table. 4.

Приведенные результаты показывают, что данные фильтры можно использовать и для доочистки питьевой воды до более высокого качества. The results show that these filters can also be used for the purification of drinking water to a higher quality.

Фильтры выполнены с фильтрующими элементами нескольких типоразмеров на различные производительности и количество очищаемой воды до их регенерации. Их габаритные размеры и характеристики приведены в табл. 5. Filters are made with filter elements of several sizes for different capacities and the amount of water to be treated before regeneration. Their overall dimensions and characteristics are given in table. 5.

Данные фильтры использованы в составе установки для доочистки воды при получении воды высокого качества. These filters are used as part of the installation for the purification of water upon receipt of high quality water.

Claims

Filter for cleaning liquids, in particular drinking water, including a housing with inlet and outlet fittings and a multilayer filter element, characterized in that the inlet fitting is located in the upper side of the housing, an additional nozzle for draining the washing liquid is installed in the lower part of the housing, and a multilayer filter the element is made in the form of a replaceable cartridge from layers located in the following sequence in the direction of the liquid from the outside to the center of the filter: a layer of quartz fabric; a layer of silica fibers with a diameter of 3-5 microns; a layer of quartz ultrathin fibers with a diameter of 1-1.5 microns; a layer of an ion-exchange filter cloth of chemisorption cation-exchange fiber; a layer of carbon activated non-woven material; a layer of quartz fabric with a ratio of layer thicknesses (2-2.5): (10-12): (8-10): (2-4): (2-4): 1, respectively, while the ratio of the thicknesses of the layers of quartz fibers with a diameter 3-5 and 1-1.5 microns are maintained in the range (1.1-1.3): 1.