RU2052278C1

RU2052278C1 - Device for cleaning of potable tap water

Info

Publication number: RU2052278C1
Application number: RU93034138A
Authority: RU
Inventors: Д.Д. Покровский; Б.Р. Горобец; В.Н. Грибков; Б.В. Щетанов; Р.Е. Шалин; Е.Б. Качанов
Original assignee: Покровский Даниил Данилович
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: cleaning of tap water. SUBSTANCE: device uses a cylindrical easing, filter cell with a diaphragm ceramic filter element or several filter elements and an accumulating vessel. Filtration through the diaphragm provides for sterilization of water and retention of any solid suspensions measuring more than 0.1 to 0.2 μm. The accumulating vessel is used for quick intake of cleaned water by the user, as well as for diaphragm flushing. The sealed accumulating vessel accommodates sorbent-absorber of solved toxicants and scents. Diaphragm reclaiming is accomplished spontaneously at use of water for industrial needs due to tangential high-speed flow, as well as filtrate back pressure pulse through the diaphragm from the accumulating vessel. The filter functions without any loss of capacity for at least a year. EFFECT: enhanced quality. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки водопроводной питьевой воды, например в квартире, детском саду, поликлинике и т. д. The invention relates to devices intended for the purification of tap drinking water, for example, in an apartment, kindergarten, clinic, etc.

Наиболее известным и широко распространенным способом очистки воды в бытовых условиях [1-3] является пропускание ее через слой засыпки, например, из активированного угля. При этом засыпка выполняет одновременно роль сорбента-поглотителя растворенных токсичных примесей грубого фильтра, улавливающего частицы с размерами порядка сотен микрон. Патрон с засыпкой имеет ресурс работы, как правило, около 4 куб.м. после чего подлежит замене. The most famous and widespread method of water purification in domestic conditions [1-3] is to pass it through a layer of backfill, for example, from activated carbon. In this case, backfill simultaneously plays the role of an adsorbent-absorber of dissolved toxic impurities of a coarse filter that traps particles with sizes of the order of hundreds of microns. The backfill cartridge has a working resource, as a rule, about 4 cubic meters. after which it must be replaced.

Известно использование в бытовой технике и более тонких фильтров (3-5 мкм) из пористой керамики, углеродных и стеклянных волокон и т.д. Такие фильтры имеют больший ресурс работы, однако также не защищают от вредных веществ с размерами порядка 0,2 мкм. Кроме того, они требуют довольно сложных систем для регулярной промывки [4]
Для полной стерилизации питьевой воды могут быть использованы аппараты обратного осмоса [5] Однако, как правило, они очень сложны для эксплуатации в бытовых условиях, требуют насосов, развивающих давление 50-60 атм, осмотические полимерные мембраны примерно через полгода выходят из строя, особенно при работе на хлорированный воде.Known for the use in household appliances and thinner filters (3-5 microns) of porous ceramics, carbon and glass fibers, etc. Such filters have a longer service life, but also do not protect against harmful substances with sizes of the order of 0.2 microns. In addition, they require fairly sophisticated systems for regular flushing [4]
Reverse osmosis devices can be used for complete sterilization of drinking water [5] However, as a rule, they are very difficult to operate in a domestic environment, require pumps that develop a pressure of 50-60 atm, osmotic polymer membranes fail after about six months, especially when work on chlorinated water.

Известно устройство для очистки воды в бытовых условиях [6] которое работает от водопроводной сети и состоит из обратно осмотической фильтровальной ячейки, патрона с ионообменным очистителем, патрона с активированным углем и накопительной емкости. Производительность 20-40 л/сут обеспечивается полимерной мембраной с высокоразвитой поверхностью. Промывка мембраны не производится, поэтому также как и в других устройствах здесь требуется периодическая замена дорогостоящей мембранной ячейки. A device for water purification in domestic conditions [6] is known which operates from a water supply network and consists of a reverse osmotic filter cell, a cartridge with an ion-exchange cleaner, an activated carbon cartridge and a storage tank. Productivity 20-40 l / day is provided by a polymer membrane with a highly developed surface. The membrane is not washed, therefore, as well as in other devices, periodic replacement of an expensive membrane cell is required here.

Задача, на решение которой было направлено заявленное изобретение, сводилась к созданию простого и доступного для использования в бытовых условиях устройства, в котором для очистки питьевой воды было бы возможно использование в течение достаточно длительного времени фильтра с удерживающей способностью не хуже чем 0,1-0,2 мкм. The task to which the claimed invention was directed was to create a simple and affordable device for use in domestic conditions in which it would be possible to use a filter with a holding capacity of at least 0.1-0 for a sufficiently long time , 2 microns.

Это решается тем, что в качестве основы фильтровальной ячейки используется керамический фильтрующий элемент с волокнистой керамической мембраной высокой производительности, а система его подсоединения к трубопроводу и накопительной емкости обеспечивает регулярную автоматическую промывку и регенерацию мембраны без каких-либо дополнительных сложных устройств при использовании водопроводной воды на нужды, не требующие очистки. This is solved by the fact that a ceramic filter element with a high-performance fibrous ceramic membrane is used as the basis of the filter cell, and the system of its connection to the pipeline and storage tank ensures regular automatic washing and regeneration of the membrane without any additional complex devices when using tap water for needs not requiring cleaning.

Схема предлагаемого устройства приведена на чертеже. A diagram of the proposed device is shown in the drawing.

Фильтровальная ячейка состоит из цилиндрического корпуса 2, устанавливаемого соосно с ним с зазором от его внутренней стенки трубчатого фильтрующего керамического элемента 3 с керамической волокнистой мембраной 4 с удерживающей способностью 0,1-0,2 мкм на внутренней поверхности керамической трубки, сальниковых уплотнений 5, фланцев 6 со штуцерами или каких-либо других переходных устройств для подсоединения к трубопроводу и выходного штуцера 8, сообщенного с зазором между фильтрующим элементом и корпусом ячейки. The filter cell consists of a cylindrical body 2, mounted coaxially with it with a gap from its inner wall of the tubular filtering ceramic element 3 with a ceramic fiber membrane 4 with a holding capacity of 0.1-0.2 microns on the inner surface of the ceramic tube, stuffing box seals 5, flanges 6 with fittings or any other transition devices for connecting to the pipeline and the outlet fitting 8, in communication with the gap between the filter element and the cell body.

Фильтровальная ячейка подключена к трубопроводу между вентилем 1 на входе в помещение и раздаточным вентилем 7, предназначенными для пользования водой, не требующей очистки. The filter cell is connected to the pipeline between the valve 1 at the entrance to the room and the dispensing valve 7, designed to use water that does not require cleaning.

Выходной штуцер 8 соединен с трубопроводом с накопительным баком 9, в нижней части которого находится сливной раздаточный вентиль 10, а в крышке воздушно-водяной клапан 11 с сифоном 12, опущенным на глубину, равную 1/5 1/10 высоты бака. При необходимости очистки воды от органических соединений, хлора и других примесей, улавливаемых сорбентами, патрон с поглотителем 13 размещается внутри накопительного бака. The outlet nozzle 8 is connected to the pipeline with an accumulation tank 9, in the lower part of which there is a drain transfer valve 10, and in the cover an air-water valve 11 with a siphon 12 lowered to a depth equal to 1/5 1/10 of the tank height. If necessary, purify water from organic compounds, chlorine and other impurities trapped by sorbents, a cartridge with an absorber 13 is placed inside the storage tank.

В устройствах с высокой производительностью в корпусе фильтровальной ячейки устанавливается одновременно несколько фильтрующих элементов, возможна также установка фильтрующих элементов в виде многоканальных труб с мембраной на каждом из внутренних каналов. In devices with high performance, several filter elements are installed simultaneously in the filter cell housing; filter elements can also be installed in the form of multichannel pipes with a membrane on each of the internal channels.

В описанном устройстве в начальный момент работы при постоянно открытом вентиле 1, закрытых вентилях 7 и 10 и пустом баке под действием давления в трубопроводе вода начинает фильтроваться через мембрану и проницаемые стенки фильтрующего элемента, и через выходной штуцер 8 и соединительный трубопровод поступает в накопительный бак. По достижению уровнем воды нижнего обреза сифона столб жидкости в нем запирает воздушный клапан 11. Давление в баке начинает расти за счет уменьшения объема воздушной подушки пока не сравняется с давлением в основном трубопроводе между вентилями 1 и 7. Фильтрация прекращается. При пользовании очищенной водой открывается вентиль 10, уровень в баке падает, открывается клапан 11, вода сливается вплоть до опорожнения бака. При закрытии вентиля 10 процесс повторяется. In the described device, at the initial moment of operation with constantly open valve 1, closed valves 7 and 10 and an empty tank under the pressure in the pipeline, water begins to filter through the membrane and permeable walls of the filter element, and through the outlet fitting 8 and the connecting pipe enters the storage tank. When the water level reaches the bottom edge of the siphon, the liquid column in it closes the air valve 11. The pressure in the tank begins to increase by reducing the volume of the air cushion until it is equal to the pressure in the main pipe between valves 1 and 7. Filtration stops. When using purified water, valve 10 opens, the level in the tank drops, valve 11 opens, water drains until the tank is empty. When closing the valve 10, the process is repeated.

В описанном устройстве регенерация мембраны происходит автоматически и каждый раз, когда для пользования неочищенной водой (при мытье рук, посуды и т. п.) открывается раздаточный вентиль 7. При этом поток воды, проходящий со значительно большей, чем в режиме фильтрации скоростью по внутреннему каналу фильтрующего элемента, смывает с поверхности мембраны осадок. Одновременно давление в канале падает и оказывается существенно ниже установившегося ранее равновесного в накопительном баке и воздушной подушке в нем. Расширяясь, она вытесняет часть воды из бака, дополнительно промывая мембрану обратным потоком фильтрата. Достаточное для этой процедуры количество воды составляет 1/5 1/10 от объема бака, что и определяет указанную выше цифру глубины погружения сифона. При закрытии вентиля 7 возобновляется прямой процесс фильтрации. In the described device, the membrane is regenerated automatically and each time when the use of the untreated water (when washing hands, dishes, etc.) opens the dispensing valve 7. Moreover, the water flow passing at a much higher rate than in the filtering mode through the internal the channel of the filter element, washes sediment from the surface of the membrane. At the same time, the pressure in the channel drops and is significantly lower than the equilibrium established earlier in the storage tank and the air cushion in it. When expanding, it displaces part of the water from the tank, additionally washing the membrane with a reverse flow of filtrate. A sufficient amount of water for this procedure is 1/5 1/10 of the tank volume, which determines the above figure of the siphon immersion depth. When closing the valve 7 resumes the direct filtering process.

Испытаниями установлено, что применение описанного устройства с волокнистой керамической мембраной, имеющей удерживающую способность 0,1-0,2 мкм, позволяет длительное время получать полностью стерилизованную воду, не содержащую также каких-либо частиц размерами более 0,1-0,2 мкм. Tests have established that the use of the described device with a fibrous ceramic membrane having a holding capacity of 0.1-0.2 microns, allows for a long time to obtain fully sterilized water, also not containing any particles larger than 0.1-0.2 microns.

П р и м е р 1. В фильтровальной ячейке использован фильтрующий элемент в виде корундовой трубки пористостью около 40% с волокнистой керамической мембраной из нитевидных кристаллов карбида кремния с удерживающей способностью 0,1-0,2 мкм, пористостью около 90% и толщиной 40 мкм. Длина фильтрующего элемента 500 мм, внутренний диаметр 6 мм. Фильтровальная ячейка врезана в трубопровод диаметром 1/2. EXAMPLE 1. In the filter cell, a filter element in the form of a corundum tube with a porosity of about 40% with a fibrous ceramic membrane of whiskers of silicon carbide with a holding capacity of 0.1-0.2 μm, porosity of about 90% and a thickness of 40 was used microns. The length of the filter element is 500 mm, the inner diameter is 6 mm. The filter cell is embedded in a 1/2 diameter pipe.

В данном устройстве после первоначального резкого падения производительности мембраны при четырех-шестиразовом в сутки открытии вентиля 7 длительностью от 1/2 до 3 мин, имитирующем бытовую практику, устанавливается стационарная средняя производительность, равная примерно 2 л/ч. В условиях московского водопровода указанная цифра не изменяется далее в течение по крайней мере одного гада. Отфильтрованная вода по данным микробиологических тестов является стерильной и не содержит частиц размером более 0,1-0,2 мкм. Качество фильтрата с течением времени не ухудшается. In this device, after the initial sharp drop in the membrane performance when the valve 7 is opened four-six times a day and lasts from 1/2 to 3 minutes, which imitates everyday practice, a stationary average productivity of about 2 l / h is established. In the conditions of the Moscow water supply system, this figure does not change further for at least one reptile. Filtered water according to microbiological tests is sterile and does not contain particles larger than 0.1-0.2 microns. The quality of the filtrate does not deteriorate over time.

П р и м е р 2. В фильтровальной ячейке установлен семиканальный рубчатый элемент с мембранами, идентичными использованным в примере 1. Ячейка врезана в трубопровод диаметром 1". Условия испытаний соответствуют примеру 1. Установившаяся средняя производительность составила примерно 5 л/ч и не изменялась в течение 1 год. Качество фильтрата соответствовало примеру 1. EXAMPLE 2. A seven-channel ribbed element with membranes identical to those used in Example 1 is installed in the filter cell. The cell is cut into a pipe with a diameter of 1 ". Test conditions correspond to Example 1. The steady-state average capacity was approximately 5 l / h and did not change. within 1 year.The quality of the filtrate was consistent with example 1.

Claims

DEVICE FOR CLEANING DRINKING WATER WATER WATER containing a filter cell, a storage tank for filtrate, means for withdrawing concentrate from the filter cell and a valve for draining the filtrate, characterized in that the filter cell is made up of a cylindrical body, a tubular filter ceramic element located on its inner the surface of a fibrous ceramic membrane installed with a gap relative to the inner walls of the housing using seals located near the ends of the ceramic tube with the formation of a space for collecting the filtrate connected by means of a fitting and a pipe with a storage tank, while the storage tank is sealed, equipped with a sorbent storage, a valve for drainage of the filtrate is located in its lower part, an air-water valve with a siphon is installed on the lid , lowered into the tank to a depth equal to 1/5-1/10 of its height, and the end face of the filter cell housing is connected to the water supply through an adapter.