Способ и устройство для очистки воды

Изобретение относится к области очистки питьевой воды с помощью фильтров, используемых в периодическом режиме. Способ работы фильтра очистки воды, содержащего сыпучий материал, используемого в периодическом режиме, включает подачу очищаемой воды на фильтрацию и отвод очищенной воды на потребление. При снижении или прекращении потребления очищенной воды поддерживают постоянную скорость фильтрации путем подачи регулируемого количества очищенной воды на вход фильтра, при этом подачу очищаемой воды снижают или прекращают. Очищенную воду накапливают в буферной емкости. Устройство для очистки воды, используемое в периодическом режиме, включает последовательно соединенные насосное устройство и фильтр, содержащий сыпучий материал, установленную на выходе фильтра емкость очищенной воды, циркуляционное насосное устройство, подключенное к емкости. При этом выход циркуляционного насосного устройства подключен к входу фильтра, а насосное устройство включает устройства регулирования потока очищаемой и очищенной воды. В качестве сыпучего материала для фильтра используют песок. Технический результат: повышение качества очистки воды и экономия водных ресурсов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к области очистки питьевой воды с помощью фильтров, используемых в периодическом режиме.

Одной из проблем фильтров, используемых в периодическом режиме, является ухудшение фильтрации, если изменяется интенсивность потребления воды. Это связано с тем, что изменяется скорость потока через фильтр, а заначит нарушается состояние частичек взвесей, уловленных фильтром, и некоторые из них, выведенные из состояния равновесия, проникают на выход фильтра и попадают в отфильтрованную воду. Это явление особенно сильно проявляется при возобновлении использования фильтра после полной остановки его работы.

Данное явление особенно влияет на работу фильтров, содержащих сыпучий фильтрующий материал, т.е. фильтрующий материал без какого-либо связующего между его отдельными частицами или волокнами, в частности песчаных фильтров.

Известен патент РФ 2225244 «Медленный песчаный фильтр для использования в условиях прерывистой подачи потока воды и способ его применения», B01D 24/12, B01D 24/46, опуб. 2004.03.10.

Данное изобретение относится к эксплуатации медленного песчаного фильтра в условиях прерывистой подачи потока воды. Медленные песчаные фильтры осуществляют фильтрацию не только за счет прохождения фильтруемой воды через слой песка, но и за счет работы биологического слоя, который состоит из водорослей, планктона, диатомовых водорослей, простейших, коловраток и бактерий. При отсутствии подачи воды биологический слой погибает и фильтр становится непригоден к использованию.

Задача, которая решается в изобретении по патенту РФ 2225244, состоит в поддержании оптимального уровня воды над песчаным фильтром, чтобы не прекратилась деятельность биологического слоя, даже когда потребления очищенной воды нет. Для того чтобы решить эту задачу поддерживают определенный уровень воды над биологическим слоем на поверхности песка, необходимый для поступления кислорода. В частном случае использования устройства для поддержания уровня воды используют воду, прошедшую фильтр.

Однако ее всегда смешивают с неочищенной водой, в частности, для того, чтобы у организмов и растений биологического слоя было питание.

Заявляемое изобретение решает задачу улучшения качества отфильтрованной воды фильтра, используемого в периодическом режиме, за счет стабилизации гидравлического режима воды, проходящей через фильтр. Скорость воды, проходящей через фильтр, меняется в небольших пределах, поэтому примеси и грязь, задержанные фильтром, остаются в нем, а не вымываются в очищенную воду при изменении ее потребления.

Заявляемый способ работы водного фильтра, используемого в периодическом режиме, включает подачу очищаемой воды на фильтрацию и отличается тем, что при использовании фильтра, в том числе при снижении или прекращении потребления очищенной воды, поддерживают постоянную скорость фильтрации путем подачи регулируемого количества очищенной воды на вход фильтра. При этом подачу очищаемой воды снижают или прекращают.

В данном способе при прекращении потребления очищенной воды поддерживают постоянную скорость фильтрации путем подачи очищенной воды на вход фильтра, а подачу очищаемой воды прекращают. При снижении потребления очищенной воды часть очищенной воды подают на вход фильтра, при этом подачу очищаемой воды снижают.

Кроме достижения качества очищаемой воды за счет стабилизации гидравлического режима воды, проходящей через фильтр, при применении данного способа реализуются также следующие дополнительные результаты.

Во-первых, качество очистки воды увеличивается за счет того, что часть воды неоднократно проходит через фильтр, что позволяет задержать большее число примесей.

Во-вторых, при начале потребления очищенной воды после перерыва не требуется пропускать первую порцию воды, которая при обычном режиме работы периодического фильтра бывает сильно загрязнена, что, в свою очередь, экономит водные ресурсы.

В частном случае выполнения способа очищенную воду накапливают в буферной емкости.

Особенно эффективно применение способа в фильтрах, содержащих сыпучий фильтрующий материал, т.е. фильтрующий материал без какого-либо связующего между его отдельными частицами или волокнами, в частности для песчаных фильтров.

Заявляемое устройство фильтра, используемого в периодическом режиме, включает последовательно соединенные насосное устройство и фильтр. На выходе фильтра установлена емкость очищенной воды, к выходу последней подключено циркуляционное насосное устройство, выход которого подключен к входу фильтра.

В частных случаях выполнения насосное устройство включает устройство регулирования потока очищаемой воды, и циркуляционное насосное устройство также включает устройство регулирования потока очищенной воды.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 приведена схема заявленного водного фильтра, используемого в периодическом режиме, на фиг.2 - обычно применяемая схема фильтра.

Обычно применяемые фильтры, в том числе фильтры, работающие в периодическом режиме, имеют схему, показанную на фиг.2. Классическое прямоточное устройство включает фильтр 21, насос 22, клапан 23, регулятор 24 очищаемой воды и регулятор 25 очищенной воды. В этих устройствах скорость фильтрации зависит от скорости потребления очищенной воды на выходе устройства. При изменении интенсивности потребления скорость фильтрации может меняться от нуля до значений, превышающих технические возможности фильтра. В данных фильтрах практически невозможно обеспечить высокое качество отфильтрованной воды на всех режимах работы фильтра, особенно при включении фильтра после перерыва в потреблении воды.

В заявляемом изобретении используется способ, реализующий стабилизацию гидравлического режима воды, проходящей через фильтр. Скорость воды, проходящей через фильтр, меняется в небольших пределах, поэтому примеси и грязь, задержанные фильтром, остаются в нем, а не вымываются в очищенную воду. Следует отметить, что данный способ реализуется, в том числе и в автоматическом режиме, то есть обеспечивается режим саморегулирования скорости воды через фильтр.

Устройство фильтра, реализующее способ, содержит последовательно соединенные насосное устройство 2 и фильтр 1. За насосным устройством установлен обратный клапан 5 и регулятор 6, например шаровой кран. На выходе фильтра установлена емкость 3 очищенной воды, к выходу которой подключено циркуляционное насосное устройство 4. На выходе циркуляционного насосного устройства 4 установлены обратный клапан 9 и регулятор 10. С выхода регулятора 10 выходит циркуляционный трубопровод 12, содержащий обратный клапан 7 и регулятор 8. Выход очищенной воды потребителю содержит регулятор 11.

Устройство фильтра может работать в нескольких режимах.

Потребление очищенной воды отсутствует.

Вода под давлением Р, создаваемым насосом 2, через обратный клапан 5, регулятор 6 подается на вход фильтра 1. С выхода фильтра 1 очищенная вода поступает в емкость 3 и снова на насос 4 и на вход фильтра 1. Далее цикл очистки повторяется. Регулятор 8 предназначен для регулирования расхода воды, подаваемой на циркуляцию. Таким образом, до регулятора 8 по направлению движения воды формируется зона высокого давления, необходимого для стабильной подачи воды на потребление. После регулятора 8 формируется зона низкого давления, параметры которой устанавливаются из условий нормальной фильтрующей способности фильтра 1. Насос 4 включен в работу постоянно, что необходимо для поддержания давления в распределительной сети.

Началось потребление воды, пополнение пока отсутствует.

Перепад давления на регуляторе 8 позволяет без значительных изменений расхода на циркуляцию и давления на потребителя отдавать накопленную многократно очищенную воду из емкости 3. При падении уровня воды в емкости 3 более чем на 10% автоматическое регулирование установки включает насос 2 на пополнение запаса в емкости 3 очищенной воды.

Потребление очищенной воды, пополнение емкости очищенной воды.

При включении насоса 2 для пополнения емкости 3 поток воды, поступающий на вход фильтра 1, создает давление, снижающее расход воды, поступающей на вход фильтра 1 по линии циркуляции 12. При этом через циркуляционную линию 12 сохраняется минимально необходимый расход, предотвращающий нагрев насоса 4. В результате скорость циркуляции замедляется, благодаря чему скорость прохождения воды через фильтр 1 колеблется в небольших пределах, не нарушающих его скоростной режим.

Поэтому во всех режимах эксплуатации устройство фильтра обеспечивает высокое качество очищаемой воды и работает стабильно.

1. Способ работы фильтра очистки воды, содержащего сыпучий материал, используемого в периодическом режиме, включающий подачу очищаемой воды на фильтрацию и отвод очищенной воды на потребление, отличающийся тем, что при снижении или прекращении потребления очищенной воды поддерживают постоянную скорость фильтрации путем подачи регулируемого количества очищенной воды на вход фильтра, при этом подачу очищаемой воды снижают или прекращают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очищенную воду накапливают в буферной емкости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сыпучего материала используют песок.

4. Устройство для очистки воды, используемое в периодическом режиме, включающее последовательно соединенные насосное устройство и фильтр, содержащий сыпучий материал, установленную на выходе фильтра емкость очищенной воды, циркуляционное насосное устройство, подключенное к емкости, отличающееся тем, что выход циркуляционного насосного устройства подключен к входу фильтра.

5. Устройство для очистки воды по п.4, отличающееся тем, что насосное устройство включает устройство регулирования потока очищаемой воды.

6. Устройство для очистки воды по п.4, отличающееся тем, что циркуляционное насосное устройство включает устройство регулирования потока очищенной воды.