Патент на изобретение №2344085

(54) ВОДООЧИСТНАЯ СИСТЕМА

(57) Реферат:

Изобретение может применяться в водоочистке. Вода непрерывно течет самотеком из верхней камеры водоочистной системы (ТС) в разливную камеру, из которой может осуществляться отбор очищенной воды. Вода последовательно протекает через узел фильтрации (СВ), узел химической очистки (CR) и очистительный узел (SC). Узел химической очистки (CR) размещен в герметизированной камере, имеющей канал для выпуска воды. Выходной канал выполнен таким образом, чтобы вода, вытекающая из узла химической очистки, поступала в очистительный узел (SC) по истечении предварительно заданного периода времени не менее 30 мин. Предложенное изобретение обеспечивает высокую степень микробиологической очистки в простой системе фильтрации с подачей воды самотеком. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к водоочистной системе, в частности к водоочистной системе с подачей воды самотеком, предназначенной для получения и разлива очищенной воды высшего качества.

Уровень техники

Весьма важной является проблема совершенствования технологии, относящейся к очистке воды, поскольку водные запасы становятся все более загрязненными. Многие водные бассейны сильно загрязнены и поэтому требуют применения более совершенных водоочистных систем.

Наличие в воде нежелательных и потенциально опасных загрязнений, особенно в питьевой воде, вызывает тревогу у многих людей. Это приводит к возникновению желания иметь водоочистные устройства у себя дома и в других местах. Разработано множество водоочистных устройств и способов очистки воды, призванных уменьшить или нейтрализовать химические загрязнения и твердые частицы. В некоторых из этих устройств и способов предусматривается для обработки воды применять химически активные материалы. Например, активированный уголь способен устранять плохой вкус и запах воды, а также хлора и других химических реактивов. Ионообменные смолы применяются для удаления из воды ионов метала и других ионов. Однако не было найдено ни одного материала или химиката, который удалял бы все загрязнения.

Помимо химических загрязнений и твердых частиц, вода часто содержит биологические загрязнения. Эти загрязнения зачастую не могут быть полностью удалены активированным углем, ионообменными смолами или другими химически активными средствами для очистки воды. Биологические загрязнения могут быть подвергнуты более жесткой химической обработке, но такие химикаты в типовых случаях сами по себе являются загрязнителями, и их нелегко приспособить к применению в устройствах для обработки с подачей самотеком, особенно – в предназначенных для домашнего пользования. Помимо стойкости к устранению стандартными химическими средствами, многие из этих биологических загрязнений, к примеру, такие как протозойные цисты, в частности криптобазидиоспоры, имеют размер всего лишь несколько микрон.

Известны несколько водоочистных систем. Широкое применение имеют очищающие таблетки, кипячение и т.д. Водоочистные устройства хорошо известны в данной области. Такие устройства используются непосредственно в водопроводной системе либо на линии, либо в самом ее конце, или же в виде самостоятельных порционных систем. Примером системы, встраиваемой в линию, является устройство, устанавливаемое под счетчиком, которое фильтрует воду перед поступлением ее к крану. К концевым устройствам относятся фильтры, монтируемые над счетчиком и на кране. К самостоятельным порционным системам относятся системы с подачей самотеком, или графинные узлы.

Для дезинфекции питьевой воды использовались также системы на основе йодированных смол. В этих системах предусматривается применение молекул иодида, находящихся в слое смолы и принимающих форму гранул, состоящих из молекул иодида и прочно связанных с основной сополимерной ионообменной смолой, обычно -стирол/дивинилбензойным (ДВБ) сополимером. Вода, проходя сквозь слой смолы, становится турбулентной. Под воздействием турбулентности принудительно происходит контакт микробов, к примеру, таких как бактерии, протозойные цисты и вирусы, с йодированными гранулами. В результате таких контактов, йод передается микробам в виде молекулярного йода, где вступает в восстановительно-окислительную реакцию с микробами, дезактивируя их.

Йод также в ничтожно малых количествах вымывается водой, в типичных случаях – примерно 0,5 частей на миллион (млн.). Точное количество отдаваемого остаточного йода является функцией времени пребывания, температуры, скорости потока, а также уровня содержания и типа ионов в поступающей воде.

В патенте US 5518613 (фирма «Харрисон Ферст Интернэшнл, Инк.», 1996) раскрывается переносное устройств для очистки воды и питья, которое предназначено для устранения из очищаемой воды потенциально вредных паразитов размером 1-2 микрона. В данном устройстве предусматривается возможность использования очищающего реагента, находящегося в соответствующей камере, что позволяет обеспечить необходимый индукционный период, требующийся для того, чтобы произошла очистка. Такое функционирование данного устройства определяется перепадом давлений, требующимся для того, чтобы жидкость прошла по трубопроводу, и который находится в пределах 1-5 фунтов/кв.дюйм (такой перепад создает потребитель, всасывая воду ртом).

Известно также использование угольных блоков в качестве очищающей среды при отфильтровывании цисты.

В WO 9529878 (фирма «Рекавери Энджиниринг Инк., 1995) раскрывается водоочистное устройство, содержащее дезинфекционный узел, в котором находятся йодированная смола и активированный древесный уголь. Основной принцип состоит в том, что размеры объема камеры ожидания и скорость потока в ней выдерживаются таким образом, чтобы дезактивировать бактерии, вирусы и другие загрязнения. Кроме того, существенным фактором является также и то, что поток жидкости продвигается равномерно, что имеет существенное значение для того, чтобы первая порция жидкости, поступившая в данный узел, оставалась впереди потока жидкости и не смешивалась с жидкостью, находившейся уже там или поступившей туда после нее.

Однако на практике установлено было, что невозможно добиться требуемого удаления цисты посредством применения йодированной смолы и только лишь путем обеспечения плавного течения потока и соответствующим регулированием времени нахождения жидкости в камере ожидания.

Таким образом, несмотря на имеющиеся знания в данной области и известность различных видов средств фильтрации и (или) очистки, невозможно было добиться требуемой высокой степени микробиологической чистоты применительно к простым системам фильтрации с подачей воды самотеком.

Настоящее изобретение обеспечивает получение простой и экономически эффективной водоочистной системы с подачей воды самотеком, которая позволяет получить требуемую высокую степень микробиологической чистоты. Эта система удобна в пользовании при применении ее в домашнем хозяйстве и (или) в жилых помещениях, причем размеры ее могут быть самыми разными и устанавливаются в соответствии с требованиями потребителя.

Краткое описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание водоочистной системы с подачей воды самотеком, которая содержит узел фильтрации, предназначенный для отфильтровывания твердых частиц, и узел химической очистки, содержащий в себе очищающий реагент, при этом узел химической очистки размещен в герметизированной камере и имеет гидравлическую связь с узлом фильтрации, благодаря наличию которой вода, обработанная в узле фильтрации, далее самотеком поступает в узел химической очистки и удерживается в нем в течение предварительно заданного периода времени, по истечении которого вода выходит из системы через очистительное средство, которое предназначено для рекуперации выщелоченного очищающего реагента.

С обеспечением при этом соответствующих преимуществ, в предлагаемой системе, согласно настоящему изобретению эффективно сочетаются узел фильтрации, предназначенный для улавливания твердых частиц, и узел химической очистки, благодаря чему не только удаляются твердые частицы (в типовых случаях – размером более чем 2 микрона), но также профильтрованная вода, не содержащая твердых частиц, подвергается, кроме того, последующей обработке очищающим реагентом в течение достаточно длительного периода времени для того, чтобы обеспечить получение микробиологически чистой высококачественной воды при одновременном сохранении простоты и преимуществ, характерных для систем фильтрации с подачей воды самотеком.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Водоочистная система с подачей воды самотеком, согласно настоящему изобретению в типовых случаях содержит узел очистки, имеющий верхнюю камеру и нижнюю камеру, которые разделены между собой перегородкой. Узел фильтрации в типовых случаях крепится к перегородке, размещаясь при этом в верхней камере, а узел химической очистки размещается в нижней камере.

Предпочтительно, узел фильтрации содержит угольный блок.

С целью облегчения проведения эффективной обработки, важно, чтобы вода оставалась в узле химической очистки в течение достаточно длительного времени.

В типовых случаях, это обеспечивается посредством расположения выходного канала, выпускающего воду из узла химической очистки, в данной конструкции таким образом, чтобы вода не могла вытекать через указанный выходной канал для воды до тех пор, пока не истечет назначенное для нее время пребывания в узле химической очистки.

Предпочтительно было бы, чтобы канал для выпуска воды снабжен был одной или более трубками, впускной конец которых располагался бы чуть ниже перегородки между верхней и нижней камерами.

Канал для выпуска воды подсоединен к очистительному средству, которое предназначено для рекуперации выщелоченного очищающего реагента. Предпочтительно было бы, чтобы данное очистительное средство представляло собой бактериостатический активированный уголь, заключенный в улавливающую камеру.

Конкретные примеры водоочистной системы, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрированы на фигурах 1-3. Как показано на фигуре 1, система содержит узел очистки, имеющий верхнюю камеру (ТС) и нижнюю камеру (ВС), разделенные между собой перегородкой (PR). Угольный блок (СВ) устанавливается на верхней стороне перегородки, с которой имеет гидравлическую связь контейнер для смолы (CR), находящийся в нижней камере (ВС). В указанном контейнере для смолы (CR) содержится очищающий реагент. Нижняя камера (ВС) снабжена трубками (Р), отходящими от нижней уплотненной стороны (BS), которые выходят на уровень чуть ниже перегородки (PR). Размерами и расположением трубок (Р) определяется время пребывания воды в нижней камере (ВС), и тем самым – время воздействия на нее очищающего реагента, находящегося в контейнере для смолы (CR). Вода, вытекающая из контейнера для смолы (CR), направляется в цилиндрическую трубу (J). Вытекшая вода собирается в камере (ВС) до тех пор, пока уровень воды в ней не достигнет впускного конца (I) трубок (Р) и вода не начнет стекать вниз по общему водяному коллектору (Н), который далее ведет к очистительному узлу (SC), который подвешен в разливной камере (DC). Воду, собирающуюся в улавливающей камере (СС), можно разливать при помощи крана (Т) для ее потребления.

На фигуре 2 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором система содержит узел очистки, имеющий верхнюю камеру (ТС) и нижнюю камеру (ВС), разделенные между собой перегородкой (PR). Угольный блок (СВ) устанавливается на верхней стороне перегородки (PR) и имеет гидравлическую связь с контейнером для смолы (CR), расположенным на нижней стороне перегородки (PR). Вода, собирающаяся в нижней камере (ВС), перемещается вниз в улавливающую камеру (СС), предусмотренную в основании (В) данного узла. Вода собирается в улавливающей камере (СС) до тех пор, пока уровень воды в ней не поднимется до очистительного узла (SC), который имеет гидравлическую связь с улавливающей камерой (СС). Воду, которая, пройдя через очистительный узел (SC), собирается в разливной камере (DC), можно разливать при помощи крана (Т) для ее потребления.

На фигуре 3 представлен еще один вариант осуществления настоящего изобретения, который может быть применен в разливном автомате, имеющем барботирующую верхнюю часть и оборудованном устройством для уравнивания давлений.

Как показано на фигуре 3, система содержит узел очистки, имеющий верхнюю камеру (ТС) и нижнюю камеру (ВС), которые поддерживаются в герметичном воздухонепроницаемом состоянии и разделены между собой перегородкой (PR). Угольный блок (СВ) обеспечивает отфильтровывание твердых частиц, а контейнер (CR) обеспечивает химическую очистку. Для получения равной величины давления в верхней части нижней камеры и в верхней части верхней камеры предусматривается устройство и (или) клапан для уравнивания давлений (PV). Камера (С) снабжена трубками (Р), отходящими от нижней уплотненной стороны (BS), которые выходят на уровень чуть ниже перегородки (PR). Вода собирается в камере (С) до тех пор, пока уровень воды в ней не достигнет впускного конца (I) трубки и вода не начнет стекать вниз по общему водяному коллектору (Н), который далее ведет к очистительному узлу (SC), который подвешен в нижней камере (ВС). Узел очистки, подробно рассмотренный здесь выше, установлен на верху разливной камеры (DC) и имеет оперативную связь с разливным автоматом, осуществляемую через центральное отверстие в нижней камере, которая простирается дальше вниз в виде патрубка (NZ), входящего внутрь верхней части разливного автомата. Указанный разливной автомат снабжен краном (Т), с помощью которого может обеспечиваться регулируемая подача очищенной воды.

Работа системы, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, происходит следующим образом:

Система очистки содержит верхнюю камеру, оборудованную фильтром предварительной очистки, состоящим из осаждающего фильтра грубой очистки и активированного угля и обеспечивающим возможность удаления хлора, органических соединений, твердых частиц и патогенной цисты. Профильтрованная вода пропускается после этого через узел химической очистки, в котором имеется соответствующий химический реагент, к примеру, такой как йод или хлор, импрегнированный соответствующим образом на инертный носитель, к примеру, такой как ионообменная смола. По мере пропускания воды через узел химической очистки, происходит выщелачивание определенного количества очищающего реагента, находящегося в смоле. Химический реагент затем удаляется из воды, посредством пропускания ее через очищающий узел, содержащий бактериостатический активированный уголь и (или) ионообменную смолу, либо какое-нибудь иное известное средство, после выдерживания воды в течение периода времени не менее чем 30 минут, считая с момента выхода ее из узла химической очистки.

Предпочтительно, чтобы время выдерживания воды находилось в пределах от 30 до 300 минут, а более предпочтительно – в пределах от 60 до 180 минут.

Демонстрация уничтожения микробов и удаления цисты

Из городской системы водоснабжения г.Мамбей было взято 1200 литров водопроводной воды, которая была заражена бактериофагами в количестве 10⁷/мл, цистами в количестве 10⁵/л и бактериями в количестве 10⁸/мл, причем каждый раз в воду вносился только лишь один тип микроорганизмов. Эту воду фильтровали, пропуская ее через водоочиститель, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, как указано в приведенном здесь выше описании со ссылками на фигуру 1 (Пример 1). В Примере 2 конструкция водоочистителя соответствовала той, которая использована была в Примере 1, за исключением того, что угольный блок в водоочиститель вставлен не был. В Примере 3 применен был фильтр обычного типа.

Данные, представленные в таблице 1, показывают, что водоочиститель, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, позволяет добиться полного уничтожения микробов.

Формула изобретения

1. Водоочистная система, в которой вода может непрерывно течь самотеком из верхней камеры (ТС), содержащей очищаемую воду, в разливную камеру (DC), из которой может осуществляться отбор очищенной воды, причем система содержит узел фильтрации (СВ), предназначенный для отфильтровывания твердых частиц, узел химической очистки (CR), содержащий в себе очищающий реагент, и очистительный узел (SC), предназначенный для удаления очищающего реагента из воды, причем упомянутые узлы расположены таким образом, что вода в процессе прохождения ее из верхнего контейнера в разливной контейнер имеет возможность последовательного протекания через узел фильтрации, узел химической очистки и очистительный узел, при этом узел химической очистки размещен в герметизированной камере, имеющей канал для выпуска воды, очищающий реагент имеет гидравлическую связь с узлом фильтрации, благодаря наличию которой вода, прошедшая через узел фильтрации, далее имеет возможность самотеком поступать в узел химической очистки, при этом выходной канал для воды выполнен таким образом, чтобы вода, вытекающая из узла химической очистки, имела возможность поступать в очистительный узел по истечении предварительно заданного периода времени, при этом предварительно заданный период времени составляет не менее 30 мин.

2. Водоочистная система по п.1, отличающаяся тем, что узел фильтрации представляет собой угольный блок.

3. Водоочистная система по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что канал для выпуска воды выполнен в виде трубок, которые оканчиваются чуть ниже верха герметизированной камеры, через которую вода имеет возможность попадать в очистительный узел.

РИСУНКИ