Устройство для тонкой очистки воды

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси Открытое акционерное общество БЕЛШИНА(72) Авторы Азаров Сергей Михайлович Гуща Василий Михайлович Макарченко Николай Николаевич Пинчук Петр Алексеевич Ратько Анатолий Иванович Шемченок Сергей Владимирович(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси Открытое акционерное общество БЕЛШИНА(57) Устройство для тонкой очистки воды, содержащее колонну, внутри которой размещена батарея параллельно соединенных керамических фильтровальных труб на основе кварца,снабженных подводящими и отводящими трубопроводами, отличающееся тем, что каждая фильтровальная труба выполнена с соотношением длины трубы и ее внутреннего диаметра в диапазоне 6-15, толщина стенки трубы находится в диапазоне 0,1-0,8 внутреннего диаметра трубы, а поровые каналы в стенках фильтровальных труб выполнены конусообразными так, что вершина конуса направлена на наружную поверхность трубы при направлении потока фильтруемой жидкости снаружи внутрь трубы. 13562 1 2010.08.30 Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано в установках комплексной очистки воды. Известна установка для комплексной очистки воды, в которой устройство для тонкой очистки воды содержит контактный фильтр с загрузкой гранулированным сорбентом 2003112802, публ. 2004.10.27. Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество очистки воды, требующее дополнительных блоков очистки, а также ограниченный ресурс работы. Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для тонкой очистки воды, содержащее колонну, внутри которой размещен обеззараживающий фильтр в виде батареи параллельно соединенных керамических труб, снабженных подводящими и отводящими трубопроводами 693415, публ. ИСМ вып. 038,11/2004. Недостатком известного устройства является ограниченный ресурс работы фильтра из-за заиливания пор, которые перестают отмываться обратным током воды. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы улучшить качество очистки воды и повысить ресурс работы устройства за счет создания условий ламинарности общего потока жидкости и удаления загрязнений с поверхности труб при отмывке обратным током воды. Поставленная задача решена следующим образом. Предложено устройство для тонкой очистки воды, содержащее колонну, внутри которой размещена батарея параллельно соединенных керамических фильтровальных труб на основе кварца, снабженных подводящими и отводящими трубопроводами, в котором каждая фильтровальная труба выполнена с соотношением длины трубы и ее внутреннего диаметра в диапазоне 6-15, толщина стенки трубы находится в диапазоне 0,1-0,8 внутреннего диаметра трубы, а поровые каналы в стенках фильтровальных труб выполнены конусообразными так, что вершина конуса направлена на наружную поверхность трубы при направлении потока фильтруемой жидкости снаружи внутрь трубы. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для тонкой очистки воды на фиг. 2 показана фильтровальная труба в разрезе на фиг. 3 показано сечение фильтрующей поверхности в увеличенном размере. Устройство для тонкой очистки воды содержит батарею параллельно соединенных керамических фильтровальных труб 1, размещенную внутри колонны 2, а также отводящие 3 и подводящие 4 трубопроводы. Керамические фильтровальные трубы 1 выполнены на основе кварца. Поверхность и форма пор керамического материала на основе кварца организуется практически гладкими сферами с удельной поверхностью 0,06-0,02 м 2/г в отличие от поверхности фильтровальных труб из других неорганических материалов, характеризующихся удельной поверхностью 0,35-4 м 2/г. Соотношение длинытрубы 1 и ее внутреннего диаметрав диапазоне 6-15 выбрано экспериментальным путем для обеспечения ламинарного характера общего потока жидкости. При соотношении длинытрубы 1 и ее внутреннего диаметраменьше 6 начинается турбулизация потока, что резко ухудшает качество очистки жидкости (табл. 1). При соотношении длинытрубы 1 и ее внутреннего диаметрабольше 15 уменьшается конструктивная прочность труб 1 на разрыв из-за гидроудара при обратной отмывке. После определенного количества циклов промывки труб 1 обратным током воды появляются трещины по центру труб, что и уменьшает прочность фильтроэлементов. Толщинастенки фильтровальной трубы 1 определяется диапазоном 0,1-0,8 внутреннего диаметратрубы 1 по следующим обстоятельствам при толщинестенки меньше 0,1 диаметратрубы наблюдается ухудшение селективности (проскок грязи) из-за появления частичных завихрений фильтруемого потока,которые срывают загрязнения со стенок поровых каналов 13562 1 2010.08.30 при толщинестенки более 0,8 диаметратрубы 1 фильтрующие трубы 1 не отмываются полностью обратным током, что приводит к постепенному заиливанию пор (табл. 2). Поровые каналы 5 в фильтровальных трубах 1 выполнены конусообразными так, что вершина конуса направленана наружную поверхность трубы 1 при направлении потока фильтруемой жидкости снаружи внутрь, из-за того, что грязь собирается слоем только на поверхности трубы 1 и не поступает внутрь при условии соблюдения заявленных диапазонов соотношения толщиныстенки и внутреннего диаметратрубы 1. Устройство для тонкой очистки воды предложенной конструкции работает в системе комплексной очистки при постоянном контроле давления посредством манометра 6 с полным удалением загрязнений при промывке пор обратным током воды, обеспечивая качество очистки и высокую производительность всей системы в целом. Таблица 1 Соотношение концентраИсходная Исходная прочность Материал ций взвешенных частиц на прочность фильтроэлеменов на Отношение фильтровходе фильтроэлеменфильтроразрыв после 50 длина/диаметр элементов тов/после фильтроэлемен- элеменов на циклов обратной тов, мг/л разрыв, МПа промывки, МПа Кварц 5,5 57/19 0,7 0,7 Кварц 6 57/5 0,7 0,7 Кварц 10 57/5 0,7 0,7 Кварц 15 57/4 0,7 0,7 Кварц 15,5 57/4 0,7 0,2 Таблица 2 Соотношение Начальная Соотношение концентратолщина стенпроизводиМатериал ций взвешенных частиц на ки фильтротельность фильтровходе фильтроэлеменэлемента/внут фильтроэлементов тов/после фильтроэлеменренний диаэлементов тов, мг/л метр трубы м 3/м 2 ч Кварц 0,08 57/22 160 Кварц 0,1 57/5 160 Кварц 0,5 57/5 160 Кварц 0,8 57/4 160 Кварц 0,85 57/4 160 Производительность фильтроэлементов после 50 циклов обратной отмывки,м 3/м 2 ч 145 140 140 140 15 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4