WO2016018175A1 - Устройство и способ очистки жидкости - Google Patents

Устройство и способ очистки жидкости Download PDF

Info

Publication number
WO2016018175A1
WO2016018175A1 PCT/RU2015/000326 RU2015000326W WO2016018175A1 WO 2016018175 A1 WO2016018175 A1 WO 2016018175A1 RU 2015000326 W RU2015000326 W RU 2015000326W WO 2016018175 A1 WO2016018175 A1 WO 2016018175A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid
filter module
crude
purified
receiving tank
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000326
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Джозеф Львович ШМИДТ
Алексей Леонидович КУЗЬМИН
Глеб Дмитриевич РУСИНОВ
Александр Геннадьевич МИТИЛИНЕОС
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн")
Priority to EP15828094.1A priority Critical patent/EP3175901A1/en
Publication of WO2016018175A1 publication Critical patent/WO2016018175A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D27/00—Cartridge filters of the throw-away type
    • B01D27/08—Construction of the casing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/26—Filters with built-in pumps filters provided with a pump mounted in or on the casing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/14—Safety devices specially adapted for filtration; Devices for indicating clogging
    • B01D35/153—Anti-leakage or anti-return valves
    • 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
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/54—Computerised or programmable systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/18—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • 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
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C02F1/003—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using household-type filters for producing potable water, e.g. pitchers, bottles, faucet mounted devices
    • 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
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • 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
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/04—Location of water treatment or water treatment device as part of a pitcher or jug

Definitions

  • the group of inventions relates to liquid purification devices, mainly drinking water, intended for use as stand-alone devices in domestic conditions, in summer cottages and garden plots, in service departments, and in liquid purification methods.
  • this invention relates to autonomous pressure devices that process certain portions of a liquid under pressure, and methods for purifying a liquid using these devices.
  • the invention may find application for the purification of drinking water and other liquids for domestic use, in the medical and other industries.
  • Known devices for cleaning liquids with gravity feed are jugs / decanters and large containers where the treated water is poured, for example, from a tap.
  • Such systems usually have a receiving tank for untreated liquid and a receiving tank for purified liquid, a replaceable filter module filled with filter material.
  • filter materials as a rule, ion exchangers and / or activated carbon are used.
  • the principle of operation of such devices for cleaning liquid is extremely simple: the liquid is poured into a receiving tank for untreated liquid, under the action of gravity, it passes through a filter module and enters a receiving tank for purified liquid.
  • coarse sorbents are used.
  • finely dispersed sorbents for example, powdered activated carbon or powdered ion-exchange resin
  • fine filter materials for example hollow fiber, membrane or carbon block elements
  • a fluid dosing and purification system is known from WO 00/71468 A1 (Kimberly-Clark Worldwide Inc. US, publ. 30.11.2000, C02F 1/00), including a container for untreated liquid, and a lid with built-in manual means air injection (bellows), a channel for the crude liquid, in which the filter module is placed, and an outlet for the outlet of the purified liquid.
  • the sealing element mounted on the lid provides the tightness inside the container for the crude liquid, which is necessary to create excess air pressure above the level of the crude liquid.
  • the manual pumping means is equipped with an inlet air valve and an outlet valve for supplying air to the crude liquid tank.
  • the principle of operation of the liquid dosing and purification system is based on forcing air into the upper part of the tank above the level of the crude liquid.
  • compressed air pushes the liquid from the hermetically sealed container for the untreated liquid into the channel, where the liquid passes through the filter module and then enters the intake through the outlet for the purified liquid.
  • a device for cleaning liquids, mainly drinking water according to the patent of the Russian Federation NA2131759 (ZAO Akvafor publ. 06/20/1999, B01D27 / 02, C02F1 / 18, C02F9 / 00), containing a filter module, adapter sleeve with an internal partition on which located fitting for the supply of cleaned fluid.
  • a tube for supplying the liquid being cleaned is hermetically connected to the fitting.
  • the device further comprises means for forcibly moving the liquid to be cleaned from the tank of the liquid to be cleaned into the filter module, made in the form of a pneumatic supercharger and tubes for supplying the liquid to be cleaned.
  • a container it comprises an open container with a crude liquid or a polymer bottle for soft drinks or other food liquids with an external thread on the neck. The device operates as follows.
  • the liquid to be cleaned (dirty water) is pumped through the pipe for supplying the liquid to be cleaned with a pneumatic blower, through the nozzle for supplying the liquid to be cleaned on the adapter sleeve, filtered through the filter material, it is cleaned, and the purified liquid (pure water) through the pipe of the purified liquid discharge on the housing the filter module and the pipe for draining the purified liquid enters the collection tank of the purified liquid (pure water).
  • a device for cleaning liquid according to US patent Nfi 6136188 (Pasupathicoil R. Soundar Rajan, Gary S. Hess (US), publ. 24.10.2000, B01 D 35/26), including a container for untreated liquid, an air pump, a lid with a retractable spout for draining the cleaned liquid and with integrated filter module.
  • the filter module includes the lower and upper micro sieve, the lower and upper layer of foam, filter material.
  • the air pump is connected to the crude liquid tank and is equipped with a check valve and an air valve. After filling the liquid purification device with water using an air pump, air is manually injected into the crude liquid tank, under the pressure of which the raw water passes through the filter module and enters the consumer.
  • a device for cleaning liquid according to US patent Na5225078 (Ametek, Inc., publ. 06.07.1993, B01D 27/02).
  • Filter jug used in domestic conditions for cleaning liquids.
  • the jug consists of a housing for purified liquid, a receiving tank for raw liquid, divided by a bellows into the upper and lower parts, a filter element, a cover with an opening for pressure equalization.
  • the pressure drop in this filtering device is created when the consumer presses a hand on an elastic section located in the central part of the cover.
  • a device for cleaning liquid according to the patent of the Russian Federation Nfl 2095317 (VNPP "Quantum”, publ. 10.11.1997, C02F1 / 18, B01 D63 / 08), including a housing in the upper part of which is made a channel with a shut-off body for pressure relief, a cover, a filter unit and means for creating pressure on the liquid to be cleaned, made in the form of a vessel made of elastic material, while the vessel is equipped with inlet and discharge check valves, the filter block is made in the form of a package of filter elements assembled on a collector tube connected to the external medium through mustache outlet pipe mounted in the wall of the housing.
  • the principle of operation of the device consists in the periodic operation of the vessel to create a pressure sufficient for the source liquid to pass through the filter unit and to raise the purified liquid through the outlet pipe for consumption.
  • the pressure vessel is manually actuated.
  • a device for cleaning liquid, in particular drinking water including a container for untreated liquid, a cover, which is mounted on a container for untreated liquid, a filter module consisting of an absorbent module and a hollow fiber module, a nozzle for the outlet of the purified liquid, and a manual pressure pumping means equipped with pressure relief means.
  • the filter module is placed in a container for untreated liquid, and a nozzle is put on its upper part. A nozzle for the outlet of the purified liquid protrudes from the nozzle out through the hole in the lid.
  • a manual pressure boosting means with pressure relief means is inserted into the cover.
  • liquid from the tank for the crude liquid flows forcibly through the filter module and leaves through a branch pipe for an exit of clear water.
  • a filter module is used, in which a hollow fiber module is inserted into the adsorbing element, however, in this case, the liquid purification device is installed on the pipe for supplying tap water under pressure, since the pressure created by hand is not enough to pass through such a filter design module.
  • the stand-alone cleaning devices described in the prior art have several disadvantages, for example, due to the use of filter modules with finely dispersed sorbents, the liquid being cleaned cannot overcome their total hydraulic resistance without the influence of a stable constant pressure, and therefore, at the end of the filtration process, some liquid will remain in the tank for untreated liquid and will not be able to pass through the filter module by gravity. Also, due to the inability of the consumer to control the degree of physical effort that he exerts during periodic mechanical influence on the injection means during the entire filtration cycle, the excess pressure created by the means of pumping air above the level of the crude liquid will be unstable. Because of this, during the filtration cycle, the uniformity and stability of fluid flow through the filter module is not ensured.
  • filtration cycle should be understood as the transit time of one portion of the crude liquid from the crude liquid tank through the replaceable filter module to the purified liquid tank. Due to the instability of the excess air pressure generated by the injection means, the fluid flows unevenly through the replacement filter module, which leads to inefficient use of the filter material and, accordingly, to a decrease in the degree of purification.
  • a device for cleaning liquid contains a receiving tank for untreated liquid with a removable cover, a receiving tank for purified liquid, a replaceable filter module filled with filter material, and an automatic means of time-controlled air discharge in the filtration mode (automatic means of discharge).
  • An automatic pumping means pumps air into the receiving tank, creating excessive air pressure above the level of the crude liquid during the entire filtration cycle, i.e., during the passage of one portion of the crude liquid from the receiving tank for the crude liquid 1 through a replacement filter module into the receiving tank for the cleaned liquids.
  • An automatic pumping means is connected to a receiving container for the purified liquid by means of a discharge pipe provided with a pressure control valve.
  • the automatic means of time-controlled air discharge includes a pneumatic supercharger, a control unit, a power source, a liquid level sensor and at least one feedback means, while the input of the pneumatic supercharger is in communication with the atmosphere.
  • the term "communicated with the atmosphere” should be understood that the pneumatic supercharger at the inlet has a pressure close to atmospheric.
  • the output of the pneumatic supercharger is connected to the input of the control unit, the output of which is connected to the input of the power source, the liquid level sensor and at least one feedback means are connected to the control unit configured to specify the sequence and time modes of operation of the pneumatic supercharger in the filtering mode.
  • the sequence and time modes of operation of the pneumatic supercharger in the filtration mode are set, for example, using a programmable microcontroller located in the control unit, and the excess air pressure is stabilized above the level of the crude liquid using feedback algorithms using feedback means and other sensors or means converting the amount of excess air pressure into a signal for transmission to the control unit.
  • the prototype device maintains the pressure above the level of the crude liquid constant throughout the filtration cycle, thereby eliminating the problem of uneven flow of the crude liquids through the filter module.
  • the prototype does not solve the problem of cleaning all the liquid contained in the receiving tank for the crude liquid, therefore, at the end of the filtration cycle, a certain amount of unfiltered liquid remains in the tank for the crude liquid of the prototype device, which reduces the efficiency of the device and leads to the formation of a stagnant zone. Such a stagnant zone can lead to the development of pathogenic bacteria in the crude liquid.
  • maintaining a constant value of pressure above the level of the crude liquid in the case of a decrease in gas pressure involves pumping gas into the receiving tank for the crude liquid, and in case of an increase, discharge of gas into the environment.
  • the prototype device has complex feedback algorithms that specify the sequence and time of the device operation modes.
  • the general objective of the group of inventions and the required technical result achieved when using the group of inventions is to develop a device and method for purifying a liquid, in particular drinking water, increasing the degree of liquid purification while reducing the time of the liquid purification process, as well as achieving guaranteed displacement of all crude liquid from the receiving tank for untreated liquids in the most effective way.
  • the receiving tank for the purified liquid and the filter module due to the automatic means of time-controlled gas injection, are capable of displacing all the crude liquid from the receiving tank for the crude liquid, provided that the gas volume is larger than the volume of the crude liquid in a receiving tank for untreated liquid, while an automatic means of time-controlled gas injection is configured to continue the process of filtering the liquid, by displacing part of the liquid from the filter module, after filtering all the liquid from the receiving tank for the crude liquid to the receiving tank for the purified liquid, and that the control unit is configured to directly control the pneumatic gas injection unit, and the fact that the filter module is provided with means to prevent penetration of the purified liquid back into the module, the means being preferably a check valve
  • the task and the required technical result when using the group of inventions is achieved by the fact that the method of cleaning the liquid, which consists in filling the receiving tank with crude liquid, performing a cycle of automatic means of time-controlled gas injection when closing the lid of the water purifier by pumping gas into the receiving tank for crude liquid, under the pressure of which the crude liquid passes from the receiving tank for the crude liquid through the filter module to the receiving tank for the purified liquid, with a gradual decrease in the excess gas pressure until the end of the filtration process with the possibility of further repeating the cycle of the automatic means of time-controlled gas injection, according to According to the invention, the crude liquid under pressure is displaced from the receiving container for the crude liquid with a gas volume greater than the volume untreated liquid in the receiving tank for the crude liquid, and after turning off the automatic means of time-controlled injection of gas, the liquid remaining in the receiving tank for the crude liquid, under pressure of an excess volume of gas, passes through the filter module into the tank for the purified liquid.
  • the claimed group of inventions is aimed at eliminating these disadvantages of the prototype.
  • Fig 1. - shows a device for cleaning liquid with a filter module located in the tank for purified liquid and means for the output of the purified liquid located on top of the filter module.
  • Fig 2. - shows a device for cleaning liquid with a filter module located in the tank for purified liquid and means for the output of the purified liquid located at the bottom of the filter module.
  • FIG. 3 - shows a device for cleaning liquid with a filter module located in the receiving tank for untreated liquid and means for the output of the purified liquid located at the bottom of the filter module.
  • FIG. 4 - shows a diagram of the functional relationships of an automatic means of time-controlled gas injection. Accepted conventions: air functional connections
  • a device for cleaning liquid contains a receiving tank for untreated liquid 1 with an upper neck 10 covering it with a structural part 11 and a removable cover 12, a filter module 3, consisting, for example, of three filter elements 4, 5 and 6, a receiving tank for purified liquid 2, an automatic means of time-controlled discharge gas in the filtration mode (automatic injection means) 13, means 18, preventing the penetration of the purified liquid back into the filter module (Fig. 2 and 3) and the outlet means of the purified liquid 7 (Fig. 1).
  • Automatic pumping means 13 includes a pneumatic pumping unit 16, a control unit 14, a connecting element 15, made, for example, in the form of a pipe, and a power source 17.
  • the control unit 14 may be, for example, a microprocessor unit (microcontroller) located on the board, containing a volatile data memory, a real-time counter and a computer.
  • microprocessor unit microcontroller
  • the control unit 14 may be located in the cover 12 (Fig. 1, 2, 3) or in the handle 9 (not shown in the drawings) of the device for cleaning liquid.
  • the control unit 14 is configured to program the operation of the automatic means of pumping gas 13, in such a way that a gas is pumped into the receiving tank for the crude liquid 1, with a volume exceeding the volume of the crude liquid in the receiving tank for the crude liquid 1, and an automatic gas pumping means 13 shuts off until the complete passage of the cleaned fluid through the filter module 3.
  • the power source 17 can be located, for example, in the cover 12 (Fig. 1, 2, 3) or in the handle 9 (not shown in the drawings) of the device for cleaning liquid.
  • the power source 17 may be, for example, a power battery or a rechargeable battery.
  • a pneumatic discharge unit 16 for example, an air microcompressor or a membrane micropump is used.
  • the connection between the elements of the automatic injection means 13 is as follows.
  • the output of the power source 17 is connected to the input to the control unit 14, the output of the control unit 14 is connected to the input to the pneumatic discharge unit 16, the output of which is connected to the receiver capacity for untreated liquid 1.
  • Pneumatic discharge unit 16 is in communication with a gas source, for example, with ambient air.
  • Automatic pumping means 13 is connected to the receiving tank for the crude liquid 1 by means of a connecting element 15 (Fig. 1, 2, 3).
  • the connecting element 15 can be made, for example, in the form of a pipe, tube or hose (not shown), made of a polymeric material.
  • control unit 14 sets the operation mode of the automatic gas injection means 13, during which a gas with a volume greater than the volume of the crude liquid is injected into the receiving tank for the crude liquid 1.
  • a gas with a volume greater than the volume of the crude liquid is injected into the receiving tank for the crude liquid 1.
  • the process of passage of liquid from a receiving tank for untreated liquid 1 and f ltruyuschego unit 3 is continued due to an excess volume of gas which stayed in the receiving container 1 to the crude liquid.
  • the filter module 3 consists of two filter elements 4 and 5 and may have a third element 6 filled, for example, with activated carbon (Fig. 1, 2, 3).
  • the installation of the filter module 3 in the receiving tank for the crude liquid 1 can be carried out by screw connection, bayonet connection or snap-fit.
  • the connection with the filter module 3 is equipped with at least one sealing means 8, which holds the air inside the receiving tank 1, allowing you to create excess pressure above the level of the crude liquid.
  • the sealing means 8 is preferably a circular o-ring.
  • the liquid passes through it, changing the direction of passage at least 1 time, however, a significant part of the liquid enters the container for purified liquid 2, and a smaller part of the liquid remains in the filter module 3 and is necessary to moisten the filter elements 4, 5 and 6.
  • the use of a filter module of the described design became possible due to the fact that the operating mode of the automatic pumping means 13 is designed to pump gas into the receiving tank for the crude liquid 1 with a volume exceeding the volume of the crude liquid in the receiving tank for the crude liquid 1. Under the excess pressure of the gas, the liquid not only overcomes the total hydraulic resistance, but also passes the filter materials 4, 5 and 6 in a shorter period of time .
  • the filter elements may be made of various filter materials and / or filled with various filter materials.
  • the filter element 4 can be made of a dense sorption mixture based on highly effective fine adsorbents, for example, powdered activated carbon, ion-exchange resins of varying degrees of dispersion, ion-exchange fibers, activated carbon fibers, and the filter element 5 is made of a hollow fiber module , or, for example, element 4 is made of carbon block, inside of which a filter element 5, made in the form of a hollow fiber module, is inserted.
  • the crude liquid passes forcibly from top to bottom into the filter element 4, and then, changing direction, from bottom to top passes the filter element 6, element 5 and leaves the space of the filter module 3 through the outlet means of the purified liquid 7 (Fig. 1).
  • the crude liquid passes from top to bottom the filter element 4 and then, changing direction, from bottom to top through the internal channel 19 between the filter element 4 and the element 5, and then from top to bottom through the filter element 6 and the filter element 5 enters the receiving tank for the purified liquid 2 (Fig. 2).
  • the filter module 3 In the case when the filter module 3 is located in the tank for the crude liquid 1, and the outlet for the purified liquid 7 is located below the filter module 3, under the action of gas, the crude liquid from the bottom of the receiving tank for the crude liquid 1 enters the filter element 4 and passes it from below upward, further from top to bottom passes the filter element 6 and the filter element 5, and through the outlet means of the purified liquid 7 enters the container for the purified liquid 2 (Fig. 3).
  • gas is injected above the surface of the crude liquid.
  • the amount of gas above the level of the crude liquid decreases, but after passing a significant amount of liquid into the tank for purified liquid 2, the gas remains in sufficient quantity so that it passes through the filter elements 4, 5 and 6 from the receiving tank for the crude liquid 1, the same sequence in which the liquid to be cleaned passed through the elements.
  • the remaining gas passes into aerosol states, since under the action of centrifugal forces it captures and carries away in its stream liquid droplets remaining in the receiving tank for the crude liquid 1 and in the filter module 3, and is removed from the filter module 3 through the outlet means of the purified liquid 7 (Fig. 1, 2, 3).
  • Liquid purification devices are provided with so-called “dead zones”, for example recesses or cavities. Moisture accumulates in the “dead zones”, which, due to capillary forces, penetrates the filter elements 4, 5 and 6. Keeping the filter module 3 moistened ensures its efficient operation.
  • the purified liquid After the completion of the filtration cycle, the purified liquid accumulates in the container for purified liquid 2.
  • means 7 (Fig. 1) and 18 (Fig. 2, 3) are provided in the design of the liquid purification device , preventing the penetration of the purified liquid back into the filter module 3.
  • the outlet for the purified liquid 7 is located in the upper part of the filter module 3, since it is located above the level of the purified liquid, it is also a means of preventing the purified liquid from entering the filter module 3.
  • Fig. 1 and may be made in the form of a pipe in the particular case of a fitting or a flexible hose (not shown in the drawings).
  • the means 18 that prevent the purified liquid from penetrating back into the filter module 3 is, for example, a check valve, preferably made in the form of a plastic disk material, such as rubber or santoprene.
  • the tool 18 can be located both in the upper (Fig. 2 and 3), and in the lower (not shown) drawings of the filter element 5.
  • the crude liquid is poured into the receiving tank for the crude liquid 1, which is closed with a lid 12.
  • the control unit 14 drives the pneumatic gas injection unit 16, and from an external source, a gas with a volume greater than the volume of the crude liquid in the receiving tank for the crude liquid 1 is supplied to the receiving tank for the crude liquid 1. Under the action of gas, part of the liquid from the receiving tank for the crude liquid 1 is passed through the filter module 3 when the automatic pumping means 13 is turned on, and part of the liquid passes through the filtering module 3 after turning off the automatic pumping means 13.
  • the cleaned liquid passes the filter elements 4, 5 and 6 sequentially, changing direction, and through the outlet means of the purified liquid 7 enters the receiving tank for the purified liquid 2.
  • the filter module 3 After the bulk of the liquid passes through the filter module 3 into the tank for purified liquid 2, the gas remaining in the receiving tank for the crude liquid 1 passes through the filter elements 4, 5 and 6, in the same sequence in which the liquid to be cleaned passes through and carries liquid droplets remaining in the receiving tank for the crude liquid 1 and in the filter module 3 are removed from the filter module 3 through the outlet means of the purified liquid 7.
  • the purified liquid accumulates in the container for purified liquid 2 and remains in it until it is used by the consumer, without contact with the filter module due to the means 7 (Fig. 1) and 18 (Figs. 2 and 3), which prevent the penetration of the purified fluid back to filter module 3.
  • the use of a device and a method for purifying a liquid can increase the degree of purification of a liquid while reducing the time for purifying a liquid, and also eliminates the need to maintain a constant pressure above the level of the crude liquid and ensures complete removal of the crude liquid from the receiving tank for the crude liquid.
  • the invention comparative tests of the liquid purification device of the present invention (hereinafter the invention) and the prototype were carried out:
  • test mode 8 hours / day - work, 16 hours - rest. Spilled volume - 1 liter. The interval between spills is 15-20 minutes.
  • Table 2 The results of comparative life tests to remove chloroform from water.
  • Table 3 The results of comparative life tests to remove lead ions from water.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к устройствам очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, предназначенным для использования в качестве автономных устройств в бытовых условиях, на дачных и садовых участках, в сервисных службах и способам очистки жидкости. В частности, данное изобретение касается напорных автономных устройств, подвергающих обработке под давлением определенные порции жидкости. Устройство и способ очистки жидкости позволяют быстро и эффективно очистить жидкость за счет того, что устройство для очистки жидкости выполнено с возможностью вытеснения всей неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости при условии подачи объема газа большего, чем объем неочищенной жидкости находящейся в приемной емкости для неочищенной жидкости. Технический результат: Повышение степени очистки жидкости при одновременном снижении времени процесса очистки жидкости.

Description

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Группа изобретений относится к устройствам очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, предназначенным для использования в качестве автономных устройств в бытовых условиях, на дачных и садовых участках, в сервисных службах, и способам очистки жидкости. В частности, данное изобретение касается напорных автономных устройств, подвергающих обработке под давлением определенные порции жидкости, и способов очистки жидкости с использованием данных устройств.
Изобретение может найти применение для очистки питьевой воды и других жидкостей бытового применения, в медицинской и других отраслях промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны устройства для очистки жидкости с гравитационной подачей. Примером таких устройств могут служить кувшины/графины и емкости больших размеров, куда обрабатываемая вода наливается, например, из крана. Такого рода системы обычно имеют приемную емкость для неочищенной жидкости и приемную емкость для очищенной жидкости, сменный фильтрующий модуль, заполненный фильтрующим материалом. В качестве фильтрующих материалов, как правило, используют иониты и/или активированный уголь. Принцип действия подобных устройств для очистки жидкости предельно прост: жидкость наливают в приемную емкость для неочищенной жидкости, под действием силы тяжести она проходит через фильтрующий модуль и попадает в приемную емкость для очищенной жидкости. В устройствах с гравитационной подачей, как правило, используют крупнодисперсные сорбенты.
Известно, что мелкодисперсные сорбенты, например порошкообразный активированный уголь или порошкообразная ионообменная смола, а также фильтрующие материалы тонкой очистки, например половолоконные, мембранные или карбонблочные элементы, обладают высокой кинетикой сорбции, что приводит к улучшению очищающих свойств фильтрующего элемента. Однако использование перечисленных фильтрующих материалов в устройствах с гравитационной подачей может привести к уменьшению скорости фильтрации вплоть до того, что жидкость может совсем перестать проходить через фильтрующий модуль, так как давления, создаваемого столбом жидкости над модулем, оказывается недостаточно для преодоления суммарного гидравлического сопротивления фильтрующего материала.
Для наиболее эффективной фильтрации или же очистки жидкости целесообразно обеспечить контакт жидкости с фильтрующим материалом по максимально возможной большей площади, принудительно подвергая жидкость максимально интенсивному и полному процессу адсорбции для удаления присутствующих в ней примесей.
В уровне техники данная проблема частично была решена созданием автономных напорных устройств для очистки жидкости. В таких устройствах жидкость проходит через фильтр принудительно за счет разности давлений воздуха, создаваемой между приемной емкостью для неочищенной жидкости и приемной емкостью для очищенной жидкости, т.е. между входной и выходной сторонами. Подобные устройства для очистки жидкости хорошо известны.
Например, известна система дозирования и очистки жидкости по публикации WO 00/71468 А1 (Kimberly-Clark Worldwide Inc. US, опубл. 30.11.2000, C02F 1/00), включающая емкость для неочищенной жидкости, и крышку со встроенными в нее ручным средством нагнетания воздуха (сильфоном), каналом для неочищенной жидкости, в который помещен фильтрующий модуль, и отверстием для выхода очищенной жидкости. Уплотнительный элемент, устанавливаемый на крышке, обеспечивает внутри емкости для неочищенной жидкости герметичность, необходимую для создания избыточного давления воздуха над уровнем неочищенной жидкости. Ручное средство нагнетания оснащено входным воздушным клапаном и выходным клапаном подачи воздуха в емкость с неочищенной жидкостью. Принцип работы системы дозирования и очистки жидкости основан на нагнетании воздуха в верхнюю часть емкости над уровнем неочищенной жидкости. При нажатии рукой на сильфон сжатый воздух выталкивает жидкость из герметично закрытой емкости для неочищенной жидкости в канал, где жидкость проходит через фильтрующий модуль и далее через выход для очищенной жидкости поступает на потребление. Известно устройство для очистки жидкости, преимущественно питьевой воды, по патенту РФ NA2131759 (ЗАО «Аквафор» опубл. 20.06.1999, B01D27/02, C02F1/18, C02F9/00), содержащее фильтрующий модуль, переходную втулку с внутренней перегородкой, на которой расположен штуцер для подвода очищаемой жидкости. К штуцеру герметично присоединена трубка для подвода очищаемой жидкости. Устройство дополнительно содержит средство для принудительного перемещения очищаемой жидкости из емкости очищаемой жидкости в фильтрующий модуль, выполненное в виде пневматического нагнетателя и трубок подвода очищаемой жидкости. В качестве емкости оно содержит открытую емкость с неочищенной жидкостью или полимерную бутылку для прохладительных напитков или иных пищевых жидкостей с наружной резьбой на горловине. Устройство работает следующим образом. Очищаемая жидкость (грязная вода) через трубку подвода очищаемой жидкости с помощью пневматического нагнетателя, через штуцер подвода очищаемой жидкости на переходной втулке прокачивается в фильтрующий модуль, профильтровывается через фильтрующий материал, очищается, а очищенная жидкость (чистая вода) через патрубок отвода очищенной жидкости на корпусе фильтрующего модуля и трубку для отвода очищенной жидкости поступает в емкость сбора очищенной жидкости (чистой воды).
Известно устройство для очистки жидкости по патенту США Nfi 6136188 (Pasupathicoil R. Soundar Rajan, Gary S. Hess (US), опубл. 24.10.2000, B01 D 35/26), включающее емкость для неочищенной жидкости, воздушный насос, крышку с выдвижным носиком для слива очищенной жидкости и со встроенным фильтрующим модулем. Фильтрующий модуль включает в себя нижнее и верхнее микросито, нижний и верхний слой пеноматериала, фильтрующий материал. Воздушный насос соединен с емкостью для неочищенной жидкости и снабжен обратным клапаном и воздушным клапаном. После заполнения устройства для очистки жидкости водой с помощью воздушного насоса вручную внутрь емкости для неочищенной жидкости нагнетают воздух, под давлением которого неочищенная вода проходит через фильтрующий модуль и поступает к потребителю.
Известно устройство для очистки жидкости по патенту США Na5225078 (Ametek, Inc., опубл. 06.07.1993, B01D 27/02). Кувшин для фильтрации используют в бытовых условиях для очистки жидкости. Кувшин состоит из корпуса для очищенной жидкости, приемной емкости для неочищенной жидкости, разделенной сильфоном на верхнюю и нижнюю части, фильтрующего элемента, крышки с отверстием для выравнивания давления. Перепад давления в данном фильтрующем устройстве создается при нажатии потребителем рукой на эластичный участок, располагающийся в центральной части крышки.
Известно устройство для очистки жидкости по патенту РФ Nfl 2095317 (ВНПП «Квант», опубл.10.11.1997, C02F1/18, B01 D63/08), включающее в себя корпус, в верхней части которого выполнен канал с запорным органом для сброса давления, крышку, фильтрующий блок и средство для создания давления на очищаемую жидкость, выполненное в виде сосуда из эластичного материала, при этом сосуд снабжен впускным и нагнетательным обратными клапанами, фильтрующий блок выполнен в виде пакета фильтрующих элементов, собранных на коллекторной трубке, связанной с внешней средой через установленный в стенке корпуса отводящий патрубок. Принцип работы устройства заключается в периодической работе сосуда для создания давления, достаточного для прохождения исходной жидкости через фильтрующий блок и подъема очищенной жидкости по отводящему патрубку на потребление. Сосуд для создания давления приводится в действие вручную.
Известно устройство для очистки жидкости, в частности питьевой воды по патенту США Ns 4636307 (Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Japan, опубл. 13.01.1987, B01 D19/00; B01 D 13/01), включающее емкость для неочищенной жидкости, крышку, которая устанавливается на емкость для неочищенной жидкости фильтрующий модуль, состоящий из адсорбирующего модуля и половолоконного модуля, патрубок для выхода очищенной жидкости и ручное средство нагнетания давления, снабженное средством сброса давления. Фильтрующий модуль помещается в емкость для неочищенной жидкости, и на его верхнюю часть надевается насадка. Патрубок для выхода очищенной жидкости выступает из насадки наружу через отверстие в крышке. Ручное средство нагнетания давления со средством сброса давления вставлено в крышку. При работе средства нагнетания давления жидкость из емкости для неочищенной жидкости принудительно протекает через фильтрующий модуль и выходит через патрубок для выхода чистой воды. В одном из вариантов исполнения устройства используется фильтрующий модуль, в котором в адсорбирующий элемент вставлен половолоконный модуль, однако в этом случае, устройство для очистки жидкости устанавливается на трубу подачи водопроводной воды под давлением, так как давления, создаваемого в ручную недостаточно для прохождения такой конструкции фильтрующего модуля.
Автономные устройства для очистки, описанные в уровне техники имеют ряд недостатков, например из-за использования фильтрующих модулей с мелкодисперсными сорбентами, очищаемая жидкость не может преодолеть их суммарное гидравлическое сопротивление без воздействия стабильного постоянного давления, а следовательно, по окончании процесса фильтрации какая-то часть жидкости останется в емкости для неочищенной жидкости и не сможет пройти через фильтрующий модуль самотеком. Также из-за невозможности потребителя контролировать степень физического усилия, которое он оказывает при периодическом механическом воздействии на средство нагнетания в течение всего фильтрационного цикла, избыточное давление, создаваемое средством нагнетания воздуха над уровнем неочищенной жидкости будет нестабильным. Из-за этого во время фильтрационного цикла не обеспечивается равномерность и устойчивость протекания жидкости через фильтрующий модуль. Под «фильтрационным циклом» в данном случае следует понимать время прохождения одной порции неочищенной жидкости из емкости для неочищенной жидкости через сменный фильтрующий модуль в емкость для очищенной жидкости. Из-за нестабильности избыточного давления воздуха, создаваемого средством нагнетания, жидкость протекает через сменный фильтрующий модуль неравномерно, что приводит к неэффективному использованию фильтрующего материала и, соответственно, к уменьшению степени очистки.
Известно устройство для очистки жидкости по патенту РФ Ns 2445999 (ЗАО «Аквафор Продакшн», опубл. 27.03.2012, B01 D 27/02, B01 D 35/26).
Это изобретение является наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению и выбрано нами в качестве прототипа. Устройство для очистки жидкости содержит приемную емкость для неочищенной жидкости со съемной крышкой, приемную емкость для очищенной жидкости, сменный фильтрующий модуль, заполненный фильтрующим материалом, и автоматическое средство регулируемого во времени нагнетания воздуха в режиме фильтрации (автоматическое средство нагнетания). Автоматическое средство нагнетания нагнетает воздух внутрь приемной емкости, создавая избыточное давление воздуха над уровнем неочищенной жидкости в течение всего фильтрационного цикла, т. е. во время прохождения одной порции неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 через сменный фильтрующий модуль в приемную емкость для очищенной жидкости. Автоматическое средство нагнетания соединено с приемной емкостью для очищенной жидкости посредством нагнетательного патрубка , снабженного регулировочным клапаном давления.
Автоматическое средство регулируемого во времени нагнетания воздуха включает пневматический нагнетатель, блок управления, источник питания, датчик уровня жидкости и по меньшей мере одно средство обратной связи, при этом вход пневматического нагнетателя сообщен с атмосферой. Под термином «сообщен с атмосферой» следует понимать, что пневматический нагнетатель у входа имеет давление, близкое к атмосферному. Выход пневматического нагнетателя соединен с входом блока управления, выход которого соединен с входом источника питания, датчик уровня жидкости и по меньшей мере одно средство обратной связи соединены с блоком управления, выполненным с возможностью задания последовательности и временных режимов работы пневматического нагнетателя в режиме фильтрации. Задание последовательности и временных режимов работы пневматического нагнетателя в режиме фильтрации осуществляется, например, при помощи программируемого микроконтроллера, расположенного в блоке управления, а стабилизация избыточного давления воздуха над уровнем неочищенной жидкости - при помощи алгоритмов обратной связи, использующих средства обратной связи и иные датчики или средства, преобразующие величину избыточного давления воздуха в сигнал для передачи на блок управления.
Устройство по прототипу поддерживает давление над уровнем неочищенной жидкости постоянным в течение всего фильтрационного цикла, тем самым устраняя проблему неравномерности протекания неочищенной жидкости через фильтрующий модуль. Однако в прототипе не решена проблема очистки всей жидкости, содержащейся в приемной емкости для неочищенной жидкости, поэтому по завершении цикла фильтрации в емкости для неочищенной жидкости устройства по прототипу остается некоторое количество неотфильтрованной жидкости, что снижает эффективность работы устройства и приводит к образованию застойной зоны. Такая застойная зона может привести к развитию в неочищенной жидкости болезнетворных бактерий. Более того, поддержание постоянного значения давления над уровнем неочищенной жидкости в случае понижения давления газа предполагает подкачивание газа в приемную емкость для неочищенной жидкости, в случае повышения - сброс газа в окружающую среду. Для этого, в устройстве по прототипу установлены сложные алгоритмы обратной связи задающие последовательность и время режимов работы устройства.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Общей задачей группы изобретений и требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании группы изобретений является разработка устройства и способа очистки жидкости, в частности питьевой воды, повышение степени очистки жидкости при одновременном снижении времени процесса очистки жидкости, а также достижение гарантированного вытеснения всей неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости наиболее эффективным способом.
Поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений достигается тем, что устройство для очистки жидкости содержащее приемную емкость для неочищенной жидкости, соединенную с автоматическим средством регулируемого во времени нагнетания газа в режиме фильтрации посредством соединительного элемента, включающим пневматический блок нагнетания газа, блок управления и источник питания; приемную емкость для очищенной жидкости и фильтрующий модуль, благодаря работе автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа, выполнено с возможностью вытеснения всей неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости при условии подачи объема газа большего, чем объем неочищенной жидкости находящейся в приемной емкости для неочищенной жидкости, при этом автоматическое средство регулируемого во времени нагнетания газа выполнено с возможностью продолжения процесса фильтрации жидкости, посредством вытеснения части жидкости из фильтрующею модуля, после фильтрации всей жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости в приемную емкость для очищенной жидкости, и тем, что блок управления выполнен с возможностью прямого управления пневматическим блоком нагнетания газа, и тем, что фильтрующий модуль снабжен средством, препятствующим проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, при этом средство представляет собой предпочтительно обратный клапан, который может быть расположен в верхней или нижней части фильтрующего модуля, и тем, что средство выхода очищенной жидкости в приемную емкость для очищенной жидкости расположено в верхней части фильтрующего модуля, при этом средство выхода очищенной жидкости расположено выше уровня очищенной жидкости, находящийся в приемной емкости для очищенной жидкости, и тем, что фильтрующий модуль состоит по меньшей мере из двух элементов фильтрации, при этом фильтрующий модуль выполнен с возможностью прохождения жидкости через него меняя направление прохождения жидкости по меньшей мере 1 раз, и таким образом, что предпочтительно часть отфильтрованной жидкости попадает в приемную емкость для очищенной жидкости, а меньшая часть жидкости остается в фильтрующем модуле для увлажнения элементов фильтрации, и что поток газа, попадая в фильтрующий модуль, и меняя направление прохождения через модуль по меньшей мере 1 раз, захватывает частицы жидкости и вместе с ними удаляется из фильтрующего модуля, через средство выхода очищенной жидкости и, что при прохождении газа под действием центробежных сил меньшая часть жидкости задерживается в «мертвых зонах» фильтрующего модуля.
Также поставленная задача и требуемый технический результат при использовании группы изобретений достигается тем, что способ очистки жидкости, заключающийся в заполнении приемной емкости неочищенной жидкостью, осуществлении цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа при закрытии крышки водоочистителя посредством нагнетания газа в приемную емкость для неочищенной жидкости, под давлением которого неочищенная жидкость проходит из приемной емкости для неочищенной жидкости через фильтрующий модуль в приемную емкость для очищенной жидкости, с постепенным уменьшением избыточного давления газа до окончания процесса фильтрации с возможностью дальнейшего повторения цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа, согласно изобретению неочищенную жидкость под давлением вытесняют из приемной емкости для неочищенной жидкости объемом газа большим, чем объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости, и после отключения автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа, жидкость, оставшаяся в приемной емкости для неочищенной жидкости, под давлением избыточного объема газа проходит через фильтрующий модуль в емкость для очищенной жидкости.
Заявляемая группа изобретений направлена на устранение указанных недостатков прототипа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
1. Фиг 1. - изображено устройство для очистки жидкости с фильтрующим модулем, расположенным в емкости для очищенной жидкости и средством выхода очищенной жидкости, расположенным сверху фильтрующего модуля.
2. Фиг 2. - изображено устройство для очистки жидкости с фильтрующим модулем, расположенным в емкости для очищенной жидкости и средством выхода очищенной жидкости расположенным снизу фильтрующего модуля.
3. Фиг. 3 - изображено устройство для очистки жидкости с фильтрующим модулем, расположенным в приемной емкости для неочищенной жидкости и средством выхода очищенной жидкости расположенным снизу фильтрующего модуля.
4. Фиг. 4— изображена схема функциональных связей автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа. Принятые условные обозначения: воздух функциональные связи
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для очистки жидкости содержит приемную емкость для неочищенной жидкости 1 с верхней горловиной 10, закрывающей ее конструкционной деталью 11, и съемной крышкой 12, фильтрующий модуль 3, состоящий, например, из трех фильтрующих элементов 4, 5 и 6, приемную емкость для очищенной жидкости 2, автоматическое средство регулируемого во времени нагнетания газа в режиме фильтрации (автоматическое средство нагнетания) 13, средство 18, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль (Фиг. 2 и 3) и средство выхода очищенной жидкости 7 (Фиг.1).
Автоматическое средство нагнетания 13 включает пневматический блок нагнетания 16, блок управления 14, соединительный элемент 15, выполненный, например, в виде патрубка, и источник питания 17.
Блок управления 14, может представлять собой, например, расположенный на плате микропроцессорный блок (микроконтроллер), содержащий энергозависимую память данных, счетчик реального времени и вычислитель.
Блок управления 14 может располагаться в крышке 12 (Фиг. 1 , 2, 3) или в ручке 9 (на чертежах не показано) устройства для очистки жидкости.
Блок управления 14 выполнен с возможностью программирования работы автоматического средства нагнетания газа 13, в таком режиме, при котором в приемную емкость для неочищенной жидкости 1 нагнетается газ, объемом превышающим объем неочищенной жидкости находящейся в приемной емкости для неочищенной жидкости 1, и автоматическое средство нагнетания газа 13 отключается до окончания полного прохождения очищаемой жидкости через фильтрующий модуль 3.
Источник питания 17 может располагаться, например, в крышке 12 (Фиг. 1 , 2 ,3) или в ручке 9 (на чертежах не показано) устройства для очистки жидкости. Источником питания 17 может служить, например, батарея питания или аккумуляторная батарея.
В качестве пневматического блока нагнетания 16 используют, например, воздушный микрокомпрессор или мембранный микронасос.
Связь между элементами автоматического средства нагнетания 13 осуществляется следующий образом. Выход источника питания 17 подсоединен ко входу в блок управления 14, выход блока управления 14 соединен со входом в пневматический блок нагнетания 16, выход которого соединен с приемной емкостью для неочищенной жидкости 1. Пневматический блок нагнетания 16 имеет сообщение с источником газа, например, с воздухом окружающей среды.
Автоматическое средство нагнетания 13 соединено с приемной емкостью для неочищенной жидкости 1 посредством соединительного элемента 15 (Фиг. 1 , 2, 3). Соединительный элемент 15 может быть выполнен, например, в виде патрубка, трубки или шланга (на чертежах не показано), изготовленного из полимерного материала.
Как было сказано ранее, блок управления 14 задает режим работы автоматического средства нагнетания газа 13, во время работы которого в приемную емкость для неочищенной жидкости 1 нагнетается газ объемом большим, чем объем неочищенной жидкости. (Благодаря этому, в отличие от прототипа, появляется возможность отключения автоматического средства нагнетания газа 13 до окончания полного прохождения жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 через фильтрующий модуль 3, так как за время работы автоматического средства нагнетания 13 объема газа, забранного из внешнего источника, достаточно для осуществления полного цикла фильтрации. После отключения автоматического средства нагнетания газа 13 процесс прохождения жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 и фильтрующего модуля 3 продолжается за счет избыточного объема газа, который остался в приемной емкости для неочищенной жидкости 1.
Фильтрующий модуль 3 состоит из двух элементов фильтрации 4 и 5 и может иметь, третий элемент 6, заполненный, например, активированным углем (Фиг. 1 , 2, 3). Установка фильтрующего модуля 3 в приемной емкости для неочищенной жидкости 1 может осуществляться винтовым соединением, байонетным соединением либо защелкиванием. Место соединения с фильтрующим модулем 3 снабжено, по меньшей мере, одним средством уплотнения 8, которое удерживает воздух внутри приемной емкости 1 , позволяя создать избыточное давление над уровнем неочищенной жидкости. Средство уплотнения 8 представляет собой преимущественно круглое уплотнительное кольцо.
В конструкции фильтрующего модуля 3, описанной выше, жидкость проходит через него, меняя направление прохождения по меньшей мере 1 раз, при этом значительная часть жидкости попадает в емкость для очищенной жидкости 2, а меньшая часть жидкости остается в фильтрующем модуле 3 и необходима для увлажнения фильтрующих элементов 4, 5 и 6.
В отличие от прототипа, в заявляемом устройстве применение фильтрующего модуля описанной конструкции стало возможным благодаря тому, что режим работы автоматического средства нагнетания 13 рассчитан на нагнетание в приемную емкость для неочищенной жидкости 1 газа объемом превышающим объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости 1. Под избыточным давлением газа жидкость не только преодолевает суммарное гидравлическое сопротивление, но и проходит фильтрующие материалы 4, 5 и 6 за более короткий промежуток времени.
Фильтрующие элементы могут быть выполнены из различных фильтрующих материалов и/или заполнены различными фильтрующими материалами.
Например, в корпусе фильтрующего модуля 3 фильтрующий элемент 4 может быть выполнен из плотной сорбционной смеси на основе высокоэффективных мелкодисперсных адсорбентов, например, порошкообразного активированного угля, ионообменных смол различной степени дисперсности, ионообменных волокон, активированных углеродных волокон, а фильтрующий элемент 5 выполнен из половолоконного модуля, или, например, элемент 4 выполнен из карбонблока, внутрь которого вставлен фильтрующий элемент 5, выполненный в виде половолоконного модуля. Для исключения заражения половолоконного модуля внизу фильтрующего элемента 5 может быть расположен элемент 6, заполненный, например, активированным углем.
Однако следует понимать, что комбинации фильтрующих элементов, применимых в настоящем изобретении не ограничивается только приведенными примерами.
В случае, когда фильтрующий модуль 3 расположен в емкости для очищенной жидкости 2, а средство выхода очищенной жидкости 7 находится в верхней части фильтрующего модуля 3 под действием газа неочищенная жидкость принудительно сверху вниз проходит в фильтрующий элемент 4, и далее, меняя направление, снизу вверх проходит фильтрующий элемент 6, элемент 5 и покидает пространство фильтрующего модуля 3 через средство выхода очищенной жидкости 7(Фиг. 1).
В случае, когда, фильтрующий модуль 3 расположен в емкости для очищенной жидкости 2, а средство выхода очищенной жидкости 7 находится снизу фильтрующего модуля 3, под действием газа неочищенная жидкость сверху вниз проходит фильтрующий элемент 4 и далее, меняя направление, снизу вверх через внутренний канал 19 между фильтрующим элементом 4 и элементом 5, и далее сверху вниз через фильтрующий элемент 6 и фильтрующий элемент 5 поступает в приемную емкость для очищенной жидкости 2 (Фиг. 2).
В случае, когда фильтрующий модуль 3 расположен в емкости для неочищенной жидкости 1, а средство выхода очищенной жидкости 7 располагается снизу фильтрующего модуля 3, под действием газа неочищенная жидкость из нижней части приемной емкости для неочищенной жидкости 1 поступает в фильтрующий элемент 4 и проходит его снизу вверх, далее сверху вниз проходит фильтрующий элемент 6 и фильтрующий элемент 5, и через средство выхода очищенной жидкости 7 поступает в емкость для очищенной жидкости 2 (Фиг. 3).
В приемной емкости для неочищенной жидкости 1 над поверхностью неочищенной жидкости нагнетается газ. В процессе фильтрации количество газа над уровнем неочищенной жидкости снижается, но после прохождения значительного объема жидкости в емкость для очищенной жидкости 2, газа остается в достаточном количестве, чтобы из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 он прошел через фильтрующие элементы 4, 5 и 6, в той же последовательности, в которой через элементы проходила очищаемая жидкость. В процессе прохождения через устройство для очистки жидкости оставшийся газ переходит в состояния аэрозоля, так как под действием центробежных сил захватывает и уносит в своем потоке капли жидкости, оставшиеся в приемной емкости для неочищенной жидкости 1 и в фильтрующим модуле 3, и удаляется из фильтрующего модуля 3 через средство выхода очищенной жидкости 7 (Фиг. 1 , 2, 3).
Для того, чтобы не допустить обезвоживания фильтрующего модуля 3 после прохождения через него газа, в конструкции фильтрующего модуля 3 устройства для очистки жидкости предусмотрены так называемые «мертвые зоны», например углубления или полости. В «мертвых зонах» скапливается влага, которая за счет капиллярных сил проникает внутрь фильтрующих элементов 4, 5 и 6. Сохранение фильтрующего модуля 3 увлажненным обеспечивает его эффективную работу.
После завершения цикла фильтрации очищенная жидкость скапливается в емкости для очищенной жидкости 2. Для того, чтобы очищенная жидкость не поднималась обратно в фильтрующий модуль 3 в конструкции устройства для очистки жидкости предусмотрено средство 7 (Фиг. 1) и 18 (Фиг. 2, 3), препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль 3.
В случае, когда средство выхода очищенной жидкости 7 расположено в верхней части фильтрующего модуля 3, поскольку оно расположено выше уровня очищенной жидкости, то одновременно является и средством, препятствующим проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль 3. (Фиг. 1), и может быть выполнено, в виде патрубка в частном случае штуцера или гибкого шланга (на чертежах не показано).
В случае, когда выход очищенной жидкости 7 в емкость для очищенной жидкости 2 находится в нижней части фильтрующего модуля 3, средство 18, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль 3, представляет собой, например, обратный клапан, выполненный предпочтительно в виде диска из пластичного материала, например из резины или сантопрена. Средство 18 может быть расположено в как верхней (Фиг. 2 и 3), так и в нижней ( на чертежах не показано) части фильтрующего элемента 5.
Работа устройства и способ очистки жидкости осуществляются следующим образом.
Неочищенную жидкость заливают в приемную емкость для неочищенной жидкости 1, которую закрывают крышкой 12.
Автоматически либо вручную включают автоматическое средство нагнетания газа 13. Блок управления 14 приводит в действие пневматический блок нагнетания газа 16, и из внешнего источника в приемную емкость для неочищенной жидкости 1 поступает газ объемом большим, чем объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости 1. Под действием газа часть жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости 1 пропускают через фильтрующий модуль 3 при включенном автоматическом средстве нагнетания 13, а часть жидкости проходит через фильтрующий модуль 3 после отключения автоматического средства нагнетания 13.
Очищаемая жидкость проходит фильтрующие элементы 4, 5 и 6 последовательно, меняя направление, и через средство выхода очищенной жидкости 7 поступает в приемную емкость для очищенной жидкости 2.
После прохождения основного объема жидкости через фильтрующий модуль 3 в емкость для очищенной жидкости 2, оставшийся в приемной емкости для неочищенной жидкости 1 газ проходит через фильтрующие элементы 4, 5 и 6, в той же последовательности, в которой через элементы проходила очищаемая жидкость и уносит в своем потоке капли жидкости, оставшиеся в приемной емкости для неочищенной жидкости 1 и в фильтрующим модуле 3, и удаляется из фильтрующего модуля 3 через средство выхода очищенной жидкости 7.
По завершении цикла фильтрации очищенная жидкость скапливается в емкости для очищенной жидкости 2 и остается в ней до момента использования ее потребителем, не имея контакта с фильтрующим модулем благодаря средству 7 (Фиг. 1) и 18 (Фиг. 2 и 3), препятствующему проникновению очищенной жидкости обратно в фильтрующий модуль 3.
Использование устройства и способа очистки жидкости позволяет повысить степень очистки жидкости при одновременном снижении времени очистки жидкости, а также устраняет необходимость поддержания давления над уровнем неочищенной жидкости постоянным и обеспечивает полное удаление неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости. Для подтверждения эффективности работы устройства очистки жидкости были проведены сравнительные испытания устройства для очистки жидкости настоящего изобретения (далее изобретение) и прототипа:
1. ресурсные гидравлические испытания;
2. ресурсные испытания на модельном растворе хлороформа;
3. ресурсные испытания на модельном растворе ионов свинца.
Для всех испытаний был выбран следующий режим тестирования: 8 ч / сутки - работа, 16 ч - отдых. Проливаемый объем - 1 л. Интервал между проливаниями - 15-20 минут.
1. Ресурсные гидравлические испытания .
В качестве модельного раствора была использована водопроводная вода.
Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Таблица 1. Результаты сравнительных ресурсных гидравлических испытаний.
Figure imgf000018_0001
Данные таблицы 1 показывают, что при работе изобретения требуется в значительно меньше времени, чем при использовании прототипа. 2. Ресурсные испытания на модельном растворе хлороформа (концентрация поддерживалась в пределах от 285 до 325 мкг/л).
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2 Результаты сравнительных ресурсных испытаний по удалению из воды хлороформа.
Figure imgf000019_0001
Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что при прохождении жидкости суммарным объемом 300 л через изобретение и прототип остаточная концентрация хлороформа для изобретения составляет 3,3 мкг/л, что в три раза меньше, чем для прототипа.
3 Ресурсные испытания на модельном растворе ионов свинца, (концентрация ионов свинца в растворе поддерживалась в пределах от 144 до156 мкг/л).
Результаты испытаний приведены в таблице 3.
Таблица 3 Результаты сравнительных ресурсных испытаний по удалению из воды ионов свинца.
Figure imgf000020_0001
Из данных приведенных в таблице 3 видно, что при прохождении жидкости суммарным объемом 300 л через изобретение и прототип, остаточная концентрация ионов свинца для изобретения составляет 3,4 мкг/л, что почти в три раза меньше, чем для прототипа .
Результаты всех сравнительных испытаний подтверждают эффективность работы Изобретения в части повышения степени очистки жидкости при одновременном снижении времени процесса очистки жидкости.

Claims

Формула
1. Устройство для очистки жидкости, содержащее приемную емкость для неочищенной жидкости, соединенную с автоматическим средством регулируемого во времени нагнетания газа в режиме фильтрации посредством соединительного элемента, включающим пневматический блок нагнетания газа, блок управления и источник питания; емкость для очищенной жидкости и фильтрующий модуль со средствами входа и выхода жидкости, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вытеснения всей неочищенной жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости при условии подачи объема газа большего, чем объем неочищенной жидкости находящейся в приемной емкости для неочищенной жидкости.
2. Устройство для очистки жидкости по п. 1, отличающееся тем, что автоматическое средство регулируемого во времени нагнетания газа выполнено с возможностью продолжения процесса фильтрации жидкости, посредством вытеснения части жидкости из фильтрующего модуля, после фильтрации всей жидкости из приемной емкости для неочищенной жидкости в емкость для очищенной жидкости.
3. Устройство для очистки жидкости по п. 1 , отличающееся тем, что блок управления выполнен с возможностью прямого управления пневматическим блоком нагнетания газа.
4. Устройство для очистки жидкости по п. 1 отличающееся тем, что фильтрующий модуль снабжен средством, препятствующим проникновению очищенной жидкости обратно в модуль.
5. Устройство для очистки жидкости по п. 4 отличающееся тем, что средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, представляет собой предпочтительно обратный клапан.
6. Устройство для очистки жидкости по п. 4 отличающееся тем, что средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, расположено в верхней части фильтрующего модуля.
7. Устройство для очистки жидкости по п. 4 отличающееся тем, что средство, препятствующее проникновению очищенной жидкости обратно в модуль, расположено в нижней части фильтрующего модуля.
8. Устройство для очистки жидкости по п. 1 отличающееся тем, что в верхней части фильтрующего модуля расположено средство выхода очищенной жидкости в емкость для очищенной жидкости.
9. Устройство для очистки жидкости по п. 8 отличающееся тем, что средство выхода очищенной жидкости расположено выше уровня очищенной жидкости, находящейся в емкости для очищенной жидкости.
10. Устройство для очистки жидкости по п. 1 отличающееся тем, что фильтрующий модуль состоит по меньшей мере из двух элементов фильтрации.
11. Устройство для очистки жидкости по п. 10, отличающееся тем, что фильтрующий модуль выполнен с возможностью прохождения жидкости через него меняя направление прохождения жидкости по меньшей мере 1 раз.
12. Устройство для очистки жидкости по п. 10, отличающееся тем, что фильтрующий модуль выполнен таким образом, что предпочтительно часть отфильтрованной жидкости попадает в емкость для очищенной жидкости, а меньшая часть жидкости остается в фильтрующем модуле для увлажнения элементов фильтрации.
13. Устройство для очистки жидкости по п. 10, отличающееся тем, что фильтрующий модуль выполнен таким образом, что поток газа, попадая в фильтрующий модуль, и меняя направление прохождения через модуль по меньше мере 1 раз, захватывает частицы жидкости и вместе с ними удаляется из фильтрующего модуля, через средство выхода очищенной жидкости.
14. Устройство для очистки жидкости по п. 13, отличающееся тем, что фильтрующий модуль выполнен таким образом, что при прохождении газа под действием центробежных сил меньшая часть жидкости задерживается в «мертвых зонах» фильтрующего модуля.
15. Способ очистки жидкости заключающийся в заполнении приемной емкости неочищенной жидкостью, осуществлении цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа при закрытии крышки водоочистителя посредством нагнетания газа в приемную емкость для неочищенной жидкости, под давлением которого неочищенная жидкость проходит из приемной емкости для неочищенной жидкости через фильтрующий модуль в приемную емкость для очищенной жидкости, с постепенным уменьшением избыточного давления газа до окончания процесса фильтрации с возможностью дальнейшего повторения цикла работы автоматического средства регулируемого во времени нагнетания газа, отличающийся тем, что неочищенную жидкость под давлением вытесняют из приемной емкости для неочищенной жидкости объемом газа большим, чем объем неочищенной жидкости в приемной емкости для неочищенной жидкости, и после отключения автоматического средства регулируемою во времени нагнетания газа, жидкость, оставшаяся в приемной емкости для неочищенной жидкости, под давлением избыточного объема газа, проходит через фильтрующий модуль в емкость для очищенной жидкости.
PCT/RU2015/000326 2014-07-31 2015-05-26 Устройство и способ очистки жидкости WO2016018175A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15828094.1A EP3175901A1 (en) 2014-07-31 2015-05-26 Device and method for purifying liquid

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014131845 2014-07-31
RU2014131845/05A RU2573520C1 (ru) 2014-07-31 2014-07-31 Устройство и способ очистки жидкости

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016018175A1 true WO2016018175A1 (ru) 2016-02-04

Family

ID=55087220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000326 WO2016018175A1 (ru) 2014-07-31 2015-05-26 Устройство и способ очистки жидкости

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3175901A1 (ru)
RU (1) RU2573520C1 (ru)
WO (1) WO2016018175A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110430928A (zh) * 2017-03-20 2019-11-08 伊莱克福有限公司 液体净化设备
CN113710343A (zh) * 2019-04-15 2021-11-26 伊莱克福有限公司 液体供应装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5225078A (en) * 1992-03-04 1993-07-06 Ametek, Inc. Plymouth Products Division Pour-through pitcher filter
RU2163829C1 (ru) * 2000-05-24 2001-03-10 Закрытое акционерное общество "МЕТТЭМ-технологии" Бытовой фильтр
US7507338B2 (en) * 2006-10-13 2009-03-24 Filtrex Holdings Pte Ltd. Universal water purifier unit assembly device
RU2445999C1 (ru) * 2010-09-02 2012-03-27 Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") Устройство для очистки жидкости

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095317C1 (ru) * 1996-04-18 1997-11-10 Внедренческое научно-производственное предприятие "КВАНТ" Фильтр для очистки жидкости

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5225078A (en) * 1992-03-04 1993-07-06 Ametek, Inc. Plymouth Products Division Pour-through pitcher filter
RU2163829C1 (ru) * 2000-05-24 2001-03-10 Закрытое акционерное общество "МЕТТЭМ-технологии" Бытовой фильтр
US7507338B2 (en) * 2006-10-13 2009-03-24 Filtrex Holdings Pte Ltd. Universal water purifier unit assembly device
RU2445999C1 (ru) * 2010-09-02 2012-03-27 Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") Устройство для очистки жидкости

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110430928A (zh) * 2017-03-20 2019-11-08 伊莱克福有限公司 液体净化设备
EP3603766A4 (en) * 2017-03-20 2021-01-13 Electrophor, Inc. LIQUID PURIFICATION DEVICE
CN113710343A (zh) * 2019-04-15 2021-11-26 伊莱克福有限公司 液体供应装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3175901A1 (en) 2017-06-07
RU2573520C1 (ru) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7507338B2 (en) Universal water purifier unit assembly device
US9022223B1 (en) Self-cleaning water filtration system
RU2445999C1 (ru) Устройство для очистки жидкости
US8216462B2 (en) Portable drinking water purification device
US6919025B2 (en) Portable drinking device
US7604737B2 (en) Water filter device for use with individual containers
US9670076B2 (en) Water filtration system having selectively configurable filtration capabilities
TWI549734B (zh) 淨水濾心、淨水器以及濾材
CN201436055U (zh) 便携式净水装置
RU2573520C1 (ru) Устройство и способ очистки жидкости
US20180022620A1 (en) Water Filtration Device
WO2019096231A1 (zh) 净化滤芯及净水杯
WO2016115340A1 (en) Self-cleaning water filtration system
KR20110058328A (ko) 맞춤형 복합 필터 부재, 복합 필터 및 이를 구비한 정수기
RU2568730C1 (ru) Индивидуальное средство для очистки жидкости
RU2597605C1 (ru) Система очистки жидкости
CN114269693A (zh) 液体的膜式净化设备
CN207671838U (zh) 一种新型多功能污水处理设备
CN201347390Y (zh) 综合过滤结构中设有烧结碳层的野外直饮水壶
RU2653119C1 (ru) Устройство очистки жидкости
RU108317U1 (ru) Бытовой фильтр для очистки воды
CN201347391Y (zh) 装有去除残留有机物结构的直饮水壶
JP4076848B2 (ja) 浄水器
US20180057378A1 (en) Intermittent cycled filter apparatus and system
WO1998032698A1 (fr) Dispositif portatif de traitement d'eau, cartouche de traitement d'eau, structure combinee de cartouche et de bouteille a boire, et procede de traitement d'eau utilisant la cartouche

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15828094

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015828094

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015828094

Country of ref document: EP