RU2616677C1 - Mineralized cartridge for drinking water and method of its application - Google Patents
Mineralized cartridge for drinking water and method of its application Download PDFInfo
- Publication number
- RU2616677C1 RU2616677C1 RU2015149787A RU2015149787A RU2616677C1 RU 2616677 C1 RU2616677 C1 RU 2616677C1 RU 2015149787 A RU2015149787 A RU 2015149787A RU 2015149787 A RU2015149787 A RU 2015149787A RU 2616677 C1 RU2616677 C1 RU 2616677C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- calcium
- mineralizing
- cartridge
- magnesium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
Abstract
Description
Изобретение предназначено для обеспечения необходимого содержания ионов кальция, магния и фтора в питьевой воде в диапазоне оптимальных для человека концентраций на протяжении длительного ресурса работы устройства без резких экстракционных значений их концентраций в минерализованной воде. Предложен минерализующий картридж, обеспечивающий требуемые физиологические показатели питьевой воды путем искусственной ее минерализации минерализующими материалами с учетом гидравлических особенностей протекания жидкости через предложенное устройство. Настоящий минерализующий картридж может быть применен в составе мембранных систем, а именно для нанофильтрационных систем, систем обратного осмоса и систем очистки воды, базирующихся на разных принципах физико-химической очистки.The invention is intended to provide the necessary content of calcium, magnesium and fluoride ions in drinking water in the range of concentrations optimal for humans over the long life of the device without sharp extraction values of their concentrations in mineralized water. A mineralizing cartridge is proposed that provides the required physiological parameters of drinking water by artificially mineralizing it with mineralizing materials, taking into account the hydraulic characteristics of the fluid flowing through the proposed device. This mineralizing cartridge can be used as part of membrane systems, namely for nanofiltration systems, reverse osmosis systems and water treatment systems based on different principles of physico-chemical treatment.
Целевыми показателями по химическому составу минерализованной воды являются следующие параметры: содержание ионов кальция в минерализованной воде 25-35 мг/л, ионов магния 5-10 мг/л, фторид-ионов - не более 0,8 мг/л, общей жесткости - не более 2,5 мг-экв/л, значение рН минерализованной воды 6,5-8,5 ед. рН. По данным Всемирной Организации Здравоохранения питьевая вода с такими показателями по уровню минерализации является физиологически полноценной и в полной мере отвечающей потребностям человека в указанных минералах, поступаемых в организм человека с питьевой водой. Увеличение содержания солей кальция и магния может явиться причиной возникновения и/или обострения некоторых заболеваний мочеполовой системы, например мочекаменной или желчекаменной болезни, увеличение концентрации фторид-ионов в воде - стать причиной флюороза зубов. Обеспечить требуемые физико-химические показатели воды возможно путем искусственной минерализации воды водорастворимыми минерализующими материалами с учетом гидравлических особенностей протекания жидкости через минерализатор.The targets for the chemical composition of mineralized water are the following parameters: the content of calcium ions in mineralized water 25-35 mg / l, magnesium ions 5-10 mg / l, fluoride ions - not more than 0.8 mg / l, the total hardness is not more than 2.5 mEq / l, the pH value of saline water is 6.5-8.5 units. pH According to the World Health Organization, drinking water with such indicators in terms of mineralization is physiologically complete and fully meets the human needs for these minerals that enter the human body with drinking water. An increase in the content of calcium and magnesium salts can cause the onset and / or exacerbation of certain diseases of the genitourinary system, for example, urolithiasis or cholelithiasis, an increase in the concentration of fluoride ions in water can cause tooth fluorosis. It is possible to provide the required physico-chemical characteristics of water by artificial mineralization of water with water-soluble mineralizing materials, taking into account the hydraulic characteristics of the fluid flowing through the mineralizer.
Из области техники известна система для очистки воды [US 7,507,334]. Задачей данного изобретения является получение очищенной воды с рН 8.0 из системы обратного осмоса с присущими преимуществами модульной системы фильтрации на основе обратного осмоса и без использования нескольких фильтров реминерализации. Вода поступает в первый модульный осадочный фильтр, который удаляет механические частицы размером до 5 микрон; затем поступает в модульный фильтр с углем из скорлупы кокосового ореха, который удаляет хлор и 14000 других химических веществ; после чего проходит через мембрану обратного осмоса, где вода эффективно очищается от оставшихся растворенных компонентов. Эту ультрачистую воду с низким рН (рН 6.2-6.8) затем пропускают через фильтр с комбинацией угля из скорлупы кокосового ореха и реминерализатора, где происходит повышение рН до 7.0, откуда вода поступает в резервуар для хранения до того момента, пока пользователь не откроет кран. Как только потребуется, вода покидает резервуар, направляется обратно через тот же самый фильтр с комбинацией угля из скорлупы кокосового ореха и реминерализатора, во второй раз за счет использования обратных клапанов повышается рН до 8.0, прежде чем попадет пользователю. К системе могут быть добавлены другие модульные фильтры, например, с ультрафиолетовым светом для уничтожения микроорганизмов, или фильтр для очистки от железа.A system for purifying water is known from the technical field [US 7,507,334]. The objective of the invention is to obtain purified water with a pH of 8.0 from a reverse osmosis system with the inherent advantages of a modular filtration system based on reverse osmosis and without using several remineralization filters. Water enters the first modular sedimentary filter, which removes mechanical particles up to 5 microns in size; then it enters a modular filter with coal from a coconut shell, which removes chlorine and 14,000 other chemicals; after which it passes through a reverse osmosis membrane, where water is effectively purified from the remaining dissolved components. This ultrapure water with a low pH (pH 6.2-6.8) is then passed through a filter with a combination of coal from a coconut shell and a remineralizer, where the pH rises to 7.0, from where the water enters the storage tank until the user opens the tap. As soon as required, water leaves the tank, is sent back through the same filter with a combination of coconut shell coal and remineralizer, the second time, through the use of check valves, the pH rises to 8.0 before it reaches the user. Other modular filters can be added to the system, for example, with ultraviolet light to kill microorganisms, or a filter to remove iron.
Данное техническое решение имеет недостатки. Наличие двух обратных клапанов несколько увеличивает стоимость системы. При неисправности хотя бы одного из клапанов работоспособность системы будет невозможна. При длительном простаивании системы первая порция сливаемой воды будет иметь концентрацию минерализованных компонентов выше, чем последующая, поступающая из накопительного бака.This technical solution has disadvantages. The presence of two check valves slightly increases the cost of the system. If at least one of the valves malfunctions, the system will not be able to function. With prolonged shutdown of the system, the first portion of the drained water will have a concentration of mineralized components higher than the next one coming from the storage tank.
Известно устройство для очистки воды [US 7,156,992]. Устройство содержит корпус, имеющий входной патрубок в его нижней части и содержащий несколько цилиндров, расположенных друг за другом вдоль продольной оси корпуса. Каждый цилиндр содержит внутри трубку, расположенную коаксиально, и четыре ребра, расположенных между наружной поверхностью трубки и внутренней поверхностью цилиндра и образующих с ними четыре объема, предназначенных для размещения в них магнитных частиц. Три других ребра расположены внутри каждой трубки и соединены друг с другом вдоль общей грани, расположенной на оси трубки, а также с внутренней поверхностью трубки и создают три других объема в каждой трубке, предназначенных для размещения в них минерализующих частиц. Одно из трех внутренних ребер имеет выемку в верхней кромке, еще одно из них имеет выемку в нижней кромке. Резервуар для воды расположен в верхней части расположенных друг за другом цилиндров и имеет водопроницаемое дно. Крышка крепится к верхней части корпуса и имеет выходной патрубок.A device for water purification [US 7,156,992]. The device comprises a housing having an inlet pipe in its lower part and containing several cylinders located one after another along the longitudinal axis of the housing. Each cylinder contains inside the tube, located coaxially, and four ribs located between the outer surface of the tube and the inner surface of the cylinder and forming four volumes with them, designed to accommodate magnetic particles in them. Three other ribs are located inside each tube and are connected to each other along a common face located on the axis of the tube, as well as with the inner surface of the tube and create three other volumes in each tube, designed to accommodate mineralizing particles. One of the three inner ribs has a recess in the upper edge, one of them has a recess in the lower edge. The water tank is located in the upper part of the cylinders located one after another and has a permeable bottom. The cover is attached to the upper part of the housing and has an outlet pipe.
Данное устройство имеет следующие недостатки. Картридж имеет много мелких деталей сложной конструкции. При сборке устройства необходимо обеспечивать высокую точность монтажа минерализующих блоков во избежание неработоспособности конструкции. Сдвиг вокруг центральной оси одного из блоков приведет к потере работоспособности минерализатора. При длительном простаивании минерализатора первая порция воды будет иметь концентрацию растворимых компонентов выше, чем последующая порция минерализованной воды.This device has the following disadvantages. The cartridge has many small parts of complex design. When assembling the device, it is necessary to ensure high accuracy of the installation of mineralizing blocks in order to avoid the inoperability of the structure. A shift around the central axis of one of the blocks will lead to loss of operability of the mineralizer. If the mineralizer is idle for a long time, the first portion of water will have a concentration of soluble components higher than the subsequent portion of mineralized water.
Наиболее близким по совокупности признаков техническим решением является способ минерализации жидкости и система для его осуществления [RU 2515317]. Способ минерализации жидкости, очищенной методом обратного осмоса, осуществляется путем пропускания ее через входной канал по крайней мере в один блок минерализации, заполненный рабочей средой с по крайней мере одним средством удержания рабочей среды, с последующим прохождением минерализованной жидкости из блока минерализации по средству перемещения жидкости в накопительную емкость и из накопительной емкости через блок минерализации в выходной канал. Жидкость при этом выходит из блока минерализации в накопительную емкость и из накопительной емкости входит в блок минерализации по одной рабочей линии, причем при прохождении жидкости в обратном направлении из накопительной емкости через блок минерализации происходит промывка по крайней мере одного средства удержания рабочей среды, выполняющего функцию постфильтра, расположенного внутри блока минерализации перед выходным отверстием для жидкости, поступающей в выходной канал.The closest in terms of features technical solution is the method of mineralization of the liquid and the system for its implementation [RU 2515317]. The method of mineralizing a liquid purified by reverse osmosis is carried out by passing it through an inlet channel to at least one mineralization unit filled with a working medium with at least one means of holding the working medium, followed by the passage of the mineralized liquid from the mineralization unit through the liquid moving means into storage tank and from the storage tank through the mineralization unit to the outlet channel. In this case, the liquid exits the mineralization unit to the storage tank and enters the mineralization unit to the mineralization unit along one working line, and at least one means of holding the working medium, which functions as a post-filter, is flushed when the liquid flows in the opposite direction from the storage tank located inside the mineralization block in front of the outlet for the liquid entering the outlet channel.
Это техническое решение также имеет ряд недостатков. При залипании или ином дефекте обратного клапана работоспособность системы будет нарушена. При потреблении минерализованной воды после длительного простаивания системы первая порция сливаемой воды будет насыщена минералами существенно выше, нежели последующий объем воды за счет длительной экстракции из минерализующей загрузки в минерализующем картридже. При полном опорожнении накопительной емкости и открытом кране вода после стадии очистки будет идти напрямую к потребителю, минуя минерализующий картридж.This technical solution also has several disadvantages. If the check valve is stuck or otherwise defective, the system will not function properly. When mineralized water is consumed after prolonged shutdown of the system, the first portion of the drained water will be saturated with minerals significantly higher than the subsequent volume of water due to prolonged extraction from the mineralizing load in the mineralizing cartridge. When the storage tank is completely empty and the tap is open, the water after the cleaning step will go directly to the consumer, bypassing the mineralizing cartridge.
Технической задачей является разработка относительно простого по конструкции и недорогого минерализующего элемента, обеспечивающего необходимое содержание ионов кальция, магния и фтора в минерализованной воде в диапазоне оптимальных для человека концентраций на протяжении длительного ресурса работы минерализующего устройства без резких экстракционных значений их концентраций в минерализованной воде.The technical task is to develop a relatively simple in construction and inexpensive mineralizing element that provides the necessary content of calcium, magnesium and fluoride ions in mineralized water in the range of concentrations optimal for humans over the long life of a mineralizing device without sharp extraction values of their concentrations in mineralized water.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в состав минерализующего картриджа для воды включают водорастворимые материалы, позволяющие насытить воду ионами кальция, магния и фтора в количестве, обеспечивающем физиологическую полноценность питьевой воды, а место его установки в системе и форму кальциевого композита выбирают таким образом, чтобы избежать перенасыщения воды минералами в процессе различных режимов эксплуатации.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the composition of the mineralizing cartridge for water includes water-soluble materials that saturate the water with calcium, magnesium and fluoride ions in an amount that ensures the physiological usefulness of drinking water, and choose the place of its installation in the system and the form of the calcium composite in this way to avoid the supersaturation of water with minerals during various modes of operation.
Технический результат достигается тем, что предложен минерализующий картридж для питьевой воды, состоящий из последовательно соединенных: узла ввода воды; узла минерализации, выполненного в виде полого цилиндра, на основаниях которого установлены водопроницаемые пористые перегородки, и содержащего между указанными перегородками по ходу течения жидкости первую ступень минерализации, содержащую кальциевый композит в форме цилиндра со сквозным отверстием на оси вращения, водопроницаемую пористую перегородку, вторую ступень минерализации, содержащую смесь инертной засыпки и состава, насыщающего воду ионами магния и фтора; и узла вывода воды, отличающийся тем, что в качестве минерализующих компонентов используют, об. %:The technical result is achieved by the fact that a mineralizing cartridge for drinking water is proposed, consisting of serially connected: water inlet unit; mineralization unit, made in the form of a hollow cylinder, on the bases of which water-permeable porous partitions are installed, and containing between the said partitions along the liquid flow a first mineralization step containing a calcium composite in the form of a cylinder with a through hole on the axis of rotation, a water-permeable porous partition, a second mineralization step containing a mixture of inert filling and a composition that saturates water with magnesium and fluorine ions; and node output water, characterized in that as mineralizing components used, about. %:
При этом в качестве эффективного состава, в отношении минерализации воды, в состав минерализующего картриджа входят компоненты, произведение растворимости и площадь контакта с водой которых позволяют обеспечить физиологическую полноценность получаемой минерализованной воды.At the same time, as an effective composition, with regard to water mineralization, the composition of the mineralizing cartridge includes components whose solubility product and contact area with water make it possible to ensure physiological usefulness of the obtained mineralized water.
Важно, что кальциевый композит в форме цилиндра имеет соотношение размеров диаметр : длина =1:(1÷4). Таким образом, достигается постоянство площади контакта композита с жидкостью при его постепенном вымывании в течение ресурса и обеспечивается постоянство концентрации выделяемого компонента.It is important that the calcium composite in the form of a cylinder has a ratio of the dimensions diameter: length = 1: (1 ÷ 4). Thus, a constant contact area of the composite with the liquid is achieved when it is gradually washed out over the course of the resource and a constant concentration of the released component is ensured.
Предпочтительно, что для изготовления кальциевого композита используют водорастворимые соли, которые при растворении дополнительно минерализуют воду, например, сульфатами. Кальциевый композит может быть изготовлен на основе сульфата кальция со следующими добавками: хлорид кальция, и/или йодид кальция, и/или гидросульфат кальция, и/или карбонат кальция, и/или гидрокарбонат кальция, и/или сульфит кальция, и/или гидросульфит кальция и т.п. Для минерализованных вод концентрация сульфат-иона в диапазоне 0-150 мг/л не сказывается на органолептических свойствах воды. Уменьшение содержания кальциевого композита ниже 25 об. % не приведет к достаточной степени минерализации воды по ионам кальция, загрузка выше 60 об. % может привести к значительному выделению сульфат-ионов, что может негативно сказаться на органолептических показателях минерализованной воды.Preferably, for the manufacture of the calcium composite, water-soluble salts are used, which, when dissolved, additionally mineralize water, for example, sulfates. The calcium composite can be made on the basis of calcium sulfate with the following additives: calcium chloride and / or calcium iodide and / or calcium hydrogen sulfate and / or calcium carbonate and / or calcium hydrogen carbonate and / or calcium sulfite and / or hydrosulfite calcium, etc. For mineralized waters, the concentration of sulfate ion in the range of 0-150 mg / l does not affect the organoleptic properties of water. The decrease in the content of calcium composite below 25 vol. % will not lead to a sufficient degree of mineralization of water by calcium ions, loading above 60 vol. % can lead to a significant release of sulfate ions, which can adversely affect the organoleptic characteristics of saline water.
Заявляемый диапазон содержания водорастворимых соединений магния 5÷25 об. % позволяет достичь концентрации ионов магния в минерализованной воде в диапазоне, отвечающем требованиям физиологической полноценности. При содержании ниже 5 об. % концентрация ионов магния в минерализованной воде не соответствует этим требованиям. Содержание магниевых соединений более 25 об. % приведет к перенасыщению очищенной воды ионами магния и, как следствие, увеличению уровня рН выше предельно допустимого, что в свою очередь может способствовать образованию накипи на нагревательных элементах в процессе кипячения минерализованной воды. В качестве материалов, выделяющих ионы магния, могут быть использованы хлорид магния, и/или карбонат магния, и/или карбонат магния основной, и/или гидроксид магния, и/или оксид магния, и/или природные или синтетические материалы, включающие указанные соединения.The inventive range of water-soluble compounds of magnesium is 5 ÷ 25 vol. % allows you to achieve a concentration of magnesium ions in mineralized water in the range that meets the requirements of physiological usefulness. When the content is below 5 vol. % the concentration of magnesium ions in mineralized water does not meet these requirements. The content of magnesium compounds is more than 25 vol. % will lead to a supersaturation of purified water with magnesium ions and, as a result, an increase in the pH level above the maximum permissible, which in turn can contribute to the formation of scale on the heating elements in the process of boiling mineralized water. As materials that emit magnesium ions, magnesium chloride and / or magnesium carbonate and / or basic magnesium carbonate and / or magnesium hydroxide and / or magnesium oxide and / or natural or synthetic materials including these compounds can be used .
Содержание фторирующего компонента на уровне 5÷10 об. % является оптимальным. Содержание фторирующего компонента более 10 об. % приведет к перенасыщению минерализованной воды ионами фтора, использование загрузки меньше 5 об. % не позволит достигнуть желаемого минерализующего эффекта. В качестве фторсодержащего материала могут быть использованы гранулированные природные минералы, например, на основе фторида кальция и/или иных неорганических солей с размером гранул 0.5÷2.0 мм.The content of the fluorinating component at the level of 5 ÷ 10 vol. % is optimal. The content of the fluorinating component is more than 10 vol. % will lead to a supersaturation of mineralized water with fluorine ions, the use of a load of less than 5 vol. % will not allow to achieve the desired mineralizing effect. Granular natural minerals, for example, based on calcium fluoride and / or other inorganic salts with a grain size of 0.5 ÷ 2.0 mm, can be used as fluorine-containing material.
Инертная засыпка минерализующего картриджа предназначена для заполнения пустот минерализующего компонента с целью недопустимости транзитного, нефункционального протока воды мимо минерализующей загрузки. Инертной загрузкой может являться, например: гидроантрацит, кварц, тела различной геометрической формы из оксида алюминия или оксида титана. Также при необходимости это могут быть материалы, являющиеся компонентами для очистки воды, например: активированные угли, ионообменные смолы, ионообменные волокна, цеолиты и иные материалы. Часть инертной засыпки минерализующего картриджа может быть заменена на минерализующую засыпку, выделяющую калий (например, ионообменная смола в К-форме), и/или бикарбонаты (например, гидрокарбонат кальция), и/или йодид-ионы (например, йодсодержащая смола, йодид калия). Состав выбирается в зависимости от потребностей в том регионе, где он будет использоваться, что позволяет адаптировать его для конкретных условий применения.The inert filling of the mineralizing cartridge is designed to fill the voids of the mineralizing component in order to prevent the transit, non-functional flow of water past the mineralizing load. Inert loading can be, for example: hydroanthracite, quartz, bodies of various geometric shapes from aluminum oxide or titanium oxide. Also, if necessary, these can be materials that are components for water purification, for example: activated carbons, ion-exchange resins, ion-exchange fibers, zeolites and other materials. A portion of the inert filling of the mineralizing cartridge may be replaced by a mineralizing filling emitting potassium (e.g., K-form ion exchange resin) and / or bicarbonates (e.g. calcium bicarbonate) and / or iodide ions (e.g. iodine-containing resin, potassium iodide ) The composition is selected depending on the needs in the region where it will be used, which allows you to adapt it for specific conditions of use.
Для предотвращения перемещения между секциями минерализующего картриджа инертной засыпки и материалов, выделяющих при растворении ионы магния, фтора, а также для предотвращения блокировки полого канала кальциевого композита в конструкции минерализующего картриджа используют водопроницаемые пористые перегородки. Они могут быть выполнены из полимерных, и/или керамических, и/или металлокерамических материалов. В предложенном минерализующем картридже установлены 3 перегородки: первая по ходу течения жидкости предотвращает попадание в минерализующий картридж механических загрязнителей из исходной воды; вторая отделяет минерализующий композит от смеси фторирующего компонента, инертной засыпки и материала, выделяющего ионы магния, и предотвращает блокировку полого канала кальциевого композита частицами смеси; третья предотвращает вымывание мелкодисперсных фракций минерализующих компонентов из картриджа. Толщина пористых перегородок должна обеспечивать гарантированное несмешивание компонентов секций минерализующего картриджа и не создавать значительного гидравлического сопротивления. Перегородки могут быть однослойные, многослойные, асимметричные по своей толщине.In order to prevent the movement between the sections of the mineralizing cartridge of an inert filling and materials releasing magnesium and fluoride ions during dissolution, as well as to prevent blocking of the hollow channel of the calcium composite, permeable porous partitions are used in the construction of the mineralizing cartridge. They can be made of polymer, and / or ceramic, and / or cermet materials. In the proposed mineralizing cartridge, 3 partitions are installed: the first along the course of the liquid flow prevents mechanical contaminants from entering the mineralizing cartridge from the source water; the second separates the mineralizing composite from the mixture of the fluorinating component, the inert backfill and the material releasing magnesium ions, and prevents the particles of the mixture from blocking the hollow channel of the calcium composite; the third prevents leaching of finely dispersed fractions of mineralizing components from the cartridge. The thickness of the porous partitions should ensure guaranteed non-mixing of the components of the sections of the mineralizing cartridge and not create significant hydraulic resistance. Partitions can be single-layer, multi-layer, asymmetric in thickness.
Важно, что кальциевый композит и водопроницаемые перегородки имеют герметичное крепление к стенкам полого цилиндра для предотвращения паразитного протекания воды в обход указанных элементов.It is important that the calcium composite and water-permeable partitions are sealed to the walls of the hollow cylinder to prevent parasitic leakage of water bypassing these elements.
Корпус картриджа может быть изготовлен из полипропилена, полиэтилена или иных полимерных и неполимерных материалов, имеющих допуск для контакта с питьевой водой.The cartridge case can be made of polypropylene, polyethylene or other polymeric and non-polymeric materials that are approved for contact with drinking water.
Технический результат также достигается тем, что предложен способ применения минерализующего картриджа, установленного в системе для очистки воды, содержащей помимо него как минимум модуль мембранной очистки, автопереключатель и накопительную емкость, заключающийся в том, что минерализующий картридж устанавливают после автопереключателя, установленного после модуля мембранной очистки, и до накопительной емкости по ходу течения жидкости.The technical result is also achieved by the fact that a method of using a mineralizing cartridge installed in a system for water purification, containing in addition to it at least a membrane cleaning module, a circuit breaker and a storage tank, in which a mineralizing cartridge is installed after the automatic switch installed after the membrane cleaning module, is proposed , and to the storage tank along the course of the fluid flow.
Сущность заявляемого изобретения поясняется схемой, чертежом и примерами его реализации.The essence of the claimed invention is illustrated by the diagram, drawing and examples of its implementation.
На Фиг. 1 представлен чертеж минерализующего картриджа для питьевой воды, на котором: 1 - узел ввода воды; 2 - полый цилиндр; 3 - первая водопроницаемая пористая перегородка; 4 - стакан; 5 - кальциевый композит; 6 - водопроницаемая пористая перегородка; 7 - смесь инертной засыпки и магниево-фторирующего состава; 8 - третья водопроницаемая пористая перегородка; 9 - узел вывода воды.In FIG. 1 is a drawing of a mineralizing cartridge for drinking water, on which: 1 - a water inlet assembly; 2 - hollow cylinder; 3 - the first permeable porous septum; 4 - a glass; 5 - calcium composite; 6 - permeable porous septum; 7 - a mixture of inert filling and magnesium-fluorinating composition; 8 - the third permeable porous septum; 9 - node output water.
На Фиг. 2 представлена предложенная схема установки минерализующего картриджа в систему очистки воды, на которой: 10 - картриджи предварительной очистки; 11 - мембранный картридж; 12 - накопительный бак; 13 - угольный картридж-постфильтр; 14 - картридж с минерализующей загрузкой; 15 - автопереключатель; 16 - повысительный насос.In FIG. 2 shows the proposed installation scheme of the mineralizing cartridge in a water treatment system, in which: 10 - pre-treatment cartridges; 11 - membrane cartridge; 12 - storage tank; 13 - carbon cartridge post-filter; 14 - cartridge with mineralizing loading; 15 - auto switch; 16 - booster pump.
Минерализующий картридж работает следующим образом. Вода через узел ввода воды (1) попадает внутрь полого цилиндра (2) минерализующего картриджа и, пройдя через первую пористую перегородку (3), где она очищается от механических загрязнителей, поступает в полость стакана (4), содержащего кальциевый композит (5), омывая который вода насыщается ионами кальция. Затем, пройдя через вторую пористую перегородку (6), вода вступает в контакт со смесью (7) инертной засыпки и магниево-фторирующего состава, где вода насыщается ионами магния и фтора. После чего жидкость, пройдя сквозь третью пористую перегородку (8), покидает минерализующий картридж через узел вывода воды (9). При этом пористая перегородка (6) предотвращают блокировку полого канала кальциевого композита частицами смеси, а пористая перегородка (8) - вымывание мелкодисперсных фракций минерализующих компонентов из картриджа.Mineralizing cartridge works as follows. Water through the water inlet assembly (1) enters the hollow cylinder (2) of the mineralizing cartridge and, passing through the first porous septum (3), where it is cleaned of mechanical contaminants, enters the cavity of the glass (4) containing a calcium composite (5), washing which water is saturated with calcium ions. Then, passing through the second porous septum (6), the water comes into contact with a mixture (7) of inert filling and magnesium-fluorinating composition, where the water is saturated with magnesium and fluorine ions. After which the liquid, passing through the third porous septum (8), leaves the mineralizing cartridge through the water outlet (9). In this case, the porous septum (6) prevents blocking of the hollow channel of the calcium composite by the mixture particles, and the porous septum (8) prevents leaching of finely dispersed fractions of mineralizing components from the cartridge.
Типовая система обратного осмоса или нанофильтрации малой производительности, как правило, представляет собой 7 последовательно соединенные модули для предварительной очистки воды, базовой очистки, резервного хранения и кондиционирования очищенной воды (Фиг. 2). По ходу тока воды в системе эти модули представляют собой картриджи предварительной очистки (10) для удаления взвешенных частиц (механических загрязнений), умягчения и/или дехлорирования воды, обезжелезивания и/или последующей тонкой фильтрацией предварительно очищенной воды мембранным картриджем (11). Встречается различная комбинация из, как правило, 3-х картриджей предварительной очистки воды в зависимости от комплектации водоочистителя. 4-ой стадией (базовой очисткой) в таких системах является стадия мембранного разделения. В системах малой производительности (до 600 л/сутки по очищенной воде) устанавливают рулонные (спиральнонавитые) мембранные элементы обратного осмоса, нанофильтрации, ультрафильтрации типоразмера 1812 и 2012 или аналогичные. Мембранные элементы могут быть так же выполнены в виде полых волокон или трубчатого модуля. Мембранные элементы позволяют организовать очистку воды с выходом по очищенной воде до 50% от входа исходной загрязненной воды. Остальная вода при этом, как правило, дренируется в канализацию. После стадии мембранной очистки вода поступает в 5-й модуль, представляющий собой накопительный бак (12), где она хранится до того момента, как начнется потребление воды пользователем системы. Таким образом, создается резерв очищенной воды, т.к. производительность мембранных фильтров достаточно низка. По пути из накопительного бака вода проходит через 6-ой элемент, угольный картридж-постфильтр (13), который призван удалять возможные привкусы и запахи, которые могли появиться в воде после длительного хранения очищенной воды в баке. 7-ой стадией обработки воды в таких системах является картридж с минерализующей загрузкой (14). В некоторых системах картриджи 6 и 7 могут быть переставлены местами. Недостатком такой комбинации установки картриджей в системе является то, что минерализующий картридж установлен последним или предпоследним в системе. Растворимость всех веществ зависит от их химической природы и напрямую зависит от времени контакта очищенной воды с материалом и условий растворения. Для изготовления проточных минерализаторов, как правило, используют малорастворимые соединения природного происхождения, например кальцит или доломит. Та часть воды, которая будет контактировать с минерализующей загрузкой при простаивании системы, насытится солями больше, чем та часть воды, которая должна быть минерализована при быстром протоке воды через минерализующий картридж. Для обеспечения равномерности растворения и стабильности показаний по минерализации очищенной воды минерализатор следует устанавливать после автопереключателя (15) мембранной системы до отвода на бак-накопитель очищенной воды. Это позволит производить минерализацию при стабильных, близких расходах воды через минерализующий картридж и нивелировать экстракционные эффекты, обусловленные длительным простаиванием системы без использования. Нивелирование экстракционных эффектов достигается за счет того, что в начале потребления очищенной воды потребителю очищенная вода поступает из бака-накопителя, по мере опорожнения бака и срабатывания автопереключателя (15) системы и перевода ее в состояние «фильтрация» минерализованная вода смешивается с потоком, идущем из накопительного бака (12) и не наблюдается резких увеличений концентрации минерализующих компонентов в минерализованной воде. Установка картриджа с минерализующей загрузкой (14) непосредственно после мембранного картриджа (11) не желательна, чтобы не допустить отложение минеральных солей на внутренней поверхности рабочего органа автопереключателя (15) и возможного преждевременного выхода его из рабочего состояния. Системы обратного осмоса также часто оснащают повысительным насосом (16) для повышения производительности системы при низком давлении воды в подводящем трубопроводе.A typical system of reverse osmosis or nanofiltration of low productivity, as a rule, consists of 7 series-connected modules for pre-treatment of water, basic treatment, backup storage and conditioning of purified water (Fig. 2). In the direction of the water flow in the system, these modules are pre-treatment cartridges (10) for removing suspended particles (mechanical impurities), softening and / or dechlorinating water, deferrization and / or subsequent fine filtering of pre-treated water with a membrane cartridge (11). There is a different combination of, as a rule, 3 cartridges of preliminary water purification, depending on the configuration of the water purifier. The 4th stage (basic purification) in such systems is the membrane separation stage. In low-capacity systems (up to 600 l / day in purified water), roll (spiral-wound) membrane elements of reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration of sizes 1812 and 2012 or similar are installed. Membrane elements can also be made in the form of hollow fibers or a tubular module. Membrane elements allow you to organize water purification with the release of purified water up to 50% of the input of the original contaminated water. The remaining water in this case, as a rule, is drained into the sewer. After the membrane cleaning stage, water enters the 5th module, which is a storage tank (12), where it is stored until the moment when the user starts to consume water. Thus, a reserve of purified water is created, because the performance of membrane filters is quite low. On the way from the storage tank, water passes through the 6th element, a carbon post-filter cartridge (13), which is designed to remove possible smacks and smells that could appear in the water after long-term storage of purified water in the tank. The 7th stage of water treatment in such systems is a cartridge with mineralizing loading (14). On some systems,
Минерализующий картридж может быть изготовлен следующим образом. Сначала изготавливают блок с кальциевым композитом. Корпус блока представляет собой стакан с цилиндрическим отверстием в его дне. Стакан устанавливают отверстием на стержень, затем в него заливают композит. После затвердевания композита стакан снимают со стержня. Затем в цилиндрический корпус минерализующего картриджа с дном, содержащим патрубок для выхода минерализованной воды, герметично к его оболочке со стороны дна устанавливают водопроницаемую пористую перегородку, затем засыпают смесь, содержащую материалы, выделяющих ионы магния и фтора, и инертную засыпку, после чего герметично к оболочке устанавливают вторую водопроницаемая пористую перегородку, герметично к оболочке устанавливают цилиндрический блок с кальциевым композитом, направленный дном ко второй водопроницаемой перегородке, затем герметично к оболочке устанавливают третью водопроницаемую пористую перегородку. В конце сборки к корпусу герметично крепят крышку с входным патрубком для подачи исходной маломинерализованной воды.Mineralizing cartridge can be made as follows. First, a block with a calcium composite is made. The block body is a glass with a cylindrical hole in its bottom. The glass is installed with a hole on the rod, then the composite is poured into it. After the composite has hardened, the glass is removed from the rod. Then, in the cylindrical body of the mineralizing cartridge with a bottom containing a pipe for the output of saline water, a water-permeable porous septum is sealed to its shell from the bottom side, then a mixture containing materials releasing magnesium and fluorine ions and an inert filling are filled in, and then sealed to the shell a second permeable porous septum is installed, a cylindrical block with a calcium composite is sealed to the shell, with the bottom directed to the second permeable septum, then a third permeable porous septum is sealed to the shell. At the end of the assembly, a cover with an inlet pipe is tightly attached to the housing to supply the initial low-saline water.
Ниже приведены примеры достижения технического результата при использовании заявляемого минерализующего картриджа производительностью 15 л/час. В качестве примеров приведены данные протоколов лабораторных исследований проб воды, предварительно очищенной методом обратного осмоса, нанофильтрации и полученной на дистилляционной установке до и после использования заявляемого минерализующего картриджа. В СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» нет требований к физиологической полноценности воды, есть только ограничения по ПДК ряда компонентов. СанПиН 2.1.4.1116-02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества» предусматривает требования по содержанию микро- и макроэлементов к бутилированной воде. При разработке заявляемого технического решения учитывались требования обоих СанПиН.The following are examples of achieving a technical result when using the inventive mineralizing cartridge with a capacity of 15 l / h. As examples, the data of the protocols of laboratory studies of water samples previously purified by reverse osmosis, nanofiltration and obtained at a distillation unit before and after using the inventive mineralizing cartridge are given. In SanPiN 2.1.4.1074-01 "Drinking water. Hygienic requirements for water quality of centralized drinking water supply systems. Quality control ”there are no requirements for the physiological usefulness of water, there are only restrictions on the MPC of a number of components. SanPiN 2.1.4.1116-02 "Drinking water. Hygienic requirements for the quality of water packaged in containers. Quality Control ”provides requirements for the content of micro and macro elements for bottled water. When developing the proposed technical solution, the requirements of both SanPiN were taken into account.
Выполнение заявленного минерализующего картриджа для питьевой воды позволяет насытить воду ионами кальция, магния и фтора в количестве, обеспечивающем физиологическую полноценность питьевой воды, а место его установки в системе выбирают таким образом, чтобы избежать перенасыщения воды минералами в процессе различных режимов эксплуатации.The implementation of the claimed mineralizing cartridge for drinking water allows you to saturate the water with calcium, magnesium and fluoride ions in an amount that ensures the physiological usefulness of drinking water, and its installation location in the system is chosen in such a way as to avoid water supersaturation with minerals during various operating conditions.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149787A RU2616677C1 (en) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | Mineralized cartridge for drinking water and method of its application |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149787A RU2616677C1 (en) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | Mineralized cartridge for drinking water and method of its application |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2616677C1 true RU2616677C1 (en) | 2017-04-18 |
Family
ID=58642529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015149787A RU2616677C1 (en) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | Mineralized cartridge for drinking water and method of its application |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2616677C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2669277C1 (en) * | 2017-08-28 | 2018-10-09 | Акционерное Общество "БВТ БАРЬЕР РУС" | Water filter balancing cartridge |
| RU194144U1 (en) * | 2019-05-13 | 2019-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | FILTER - MINERALIZER |
| RU2708363C1 (en) * | 2019-05-13 | 2019-12-05 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Device for mineralization of water |
| RU195484U1 (en) * | 2019-05-21 | 2020-01-29 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR MINERALIZATION OF WATER |
| RU2715155C1 (en) * | 2019-07-25 | 2020-02-25 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Pressure filter mineralizing cartridge |
| CN112608050A (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-06 | 滨特尔民用水处理有限责任公司 | System and method for remineralizing fluids |
| RU216126U1 (en) * | 2021-03-16 | 2023-01-17 | Александр Михайлович Фридкин | DEVICE FOR REDUCING REDOX POTENTIAL (ORP) OF WATER AND MINERALIZATION |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8043509B2 (en) * | 2005-07-06 | 2011-10-25 | Sylvan Source, Inc. | Water purification system |
| RU2515317C1 (en) * | 2012-12-12 | 2014-05-10 | Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") | Liquid mineralisation method and system for realising said method |
| RU2533715C1 (en) * | 2013-09-05 | 2014-11-20 | Закрытое акционерное общество "МЕТТЭМ-технологии" | Filtering chuck for preparation of drinking water from source with low content of calcium, magnesium and fluorine ions and increased content of iron ions |
| RU2540159C1 (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-10 | Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") | Filtering module of device for liquid purification (versions) |
-
2015
- 2015-11-20 RU RU2015149787A patent/RU2616677C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8043509B2 (en) * | 2005-07-06 | 2011-10-25 | Sylvan Source, Inc. | Water purification system |
| RU2515317C1 (en) * | 2012-12-12 | 2014-05-10 | Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") | Liquid mineralisation method and system for realising said method |
| RU2540159C1 (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-10 | Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") | Filtering module of device for liquid purification (versions) |
| RU2533715C1 (en) * | 2013-09-05 | 2014-11-20 | Закрытое акционерное общество "МЕТТЭМ-технологии" | Filtering chuck for preparation of drinking water from source with low content of calcium, magnesium and fluorine ions and increased content of iron ions |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2669277C1 (en) * | 2017-08-28 | 2018-10-09 | Акционерное Общество "БВТ БАРЬЕР РУС" | Water filter balancing cartridge |
| RU194144U1 (en) * | 2019-05-13 | 2019-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | FILTER - MINERALIZER |
| RU2708363C1 (en) * | 2019-05-13 | 2019-12-05 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Device for mineralization of water |
| RU195484U1 (en) * | 2019-05-21 | 2020-01-29 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR MINERALIZATION OF WATER |
| RU2715155C1 (en) * | 2019-07-25 | 2020-02-25 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Pressure filter mineralizing cartridge |
| CN112608050A (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-06 | 滨特尔民用水处理有限责任公司 | System and method for remineralizing fluids |
| CN112608050B (en) * | 2019-10-04 | 2023-11-03 | 滨特尔民用水处理有限责任公司 | System and method for remineralizing a fluid |
| RU216126U1 (en) * | 2021-03-16 | 2023-01-17 | Александр Михайлович Фридкин | DEVICE FOR REDUCING REDOX POTENTIAL (ORP) OF WATER AND MINERALIZATION |
| RU2805475C1 (en) * | 2023-05-18 | 2023-10-17 | Акционерное Общество "БВТ БАРЬЕР РУС" | Mineralizing filter element for enriching demineralized water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2616677C1 (en) | Mineralized cartridge for drinking water and method of its application | |
| US6001244A (en) | Performance water purification system | |
| US20090008318A1 (en) | Modular Water Purification and Delivery System | |
| RU2515317C1 (en) | Liquid mineralisation method and system for realising said method | |
| US20080083666A1 (en) | System for Processing Contaminated Water | |
| JP5822286B1 (en) | Reverse osmosis membrane water purifier that can initialize the reverse osmosis membrane | |
| EP3624928A1 (en) | Commercial laundry waste water treatment system | |
| JPS60220107A (en) | Water purifier | |
| KR20120000649A (en) | Water purifier for automatic sterilization | |
| SI24500A (en) | Mobile cleaning system for drink water preparation, chemical multimedia filter and functioning thereof | |
| CA2957625A1 (en) | Water treatment device and operating method for water treatment device | |
| RU2590543C1 (en) | Block-modular water treatment station for water supply systems | |
| WO2015173981A1 (en) | Direct reverse osmosis membrane water purification apparatus with regenerable reverse osmosis membrane | |
| EP2298702A1 (en) | A water purification device | |
| KR200381845Y1 (en) | Pre-filter for water purification apparatus | |
| RU2669277C1 (en) | Water filter balancing cartridge | |
| KR102006397B1 (en) | Water Cleaning System for Sediment pre-filter capable of discharging pollutants | |
| US20160229712A1 (en) | Device for purifying a liquid | |
| RU2746612C1 (en) | Liquid purification system | |
| RU22434U1 (en) | SOLUTION SEPARATION INSTALLATION | |
| KR20110104665A (en) | Flushing system of ultra filtration filter and water purifier of the same | |
| RU2300413C2 (en) | Membrane installation for separation of the solutions | |
| RU2772828C1 (en) | Poly(trimethylene-dicarboxylate) based device for water desalation and purification | |
| KR100942132B1 (en) | High-turbidity filter | |
| US20220032218A1 (en) | Liquid Purification System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181121 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200422 |