Полістирольний фільтр імпрегнований сріблом

Винахід призначений для очищення та знезараження питної і стічної води від забруднюючих речовин шляхом їх фільтрування крізь спеціальні фільтруючі завантаження і може бути використаний для водопідготовки як комунального, так і промислового призначення, для консервації очищеної води, кондиціювання води в плавальних басейнах, при виготовленні будівельних сумішей тощо. Відомий фільтр [1] для очистки рідини, конструкція якого складається з корпусу, заповненого гранульованим фільтруючим матеріалом, наприклад, дробленим керамзитом або спіненим полістиролом, трубопроводів підводу очищаємої води та відводу фільтрату, пристрою для збору і відведення промивної води, розташованого в нижній частині корпусу. Недоліком фільтру є не тільки невисока ефективність очищення (особливо це стосується вилучення високодисперсних домішкових включень), але й неможливість проведення знезараження води. Для цього фільтр такого типу вимагає проведення попередньої реагентної обробки води, щоб забезпечити знезараження води та коагуляції частинок. Найбільш близьким до технічного рішення, що пропонується, є відомий фільтр [2] (прототип) для очистки рідини, який включає корпус з перфорованою перегородкою, під якою розташоване фільтруюче завантаження, трубопровід подачі води на очистку і відводу фільтрату, тр убопроводу вилучення осаду. Недоліком самого фільтру є те, що елементи фільтруючого завантаження, які призначені для осадження на них домішок, нейтральні по відношенню до шкідливих властивостей домішок, особливо тих, що знаходяться в розчиненому стані. Механізм осадження на них частинок базується на механічній взаємодії з поверхнею гранул фільтруючого завантаження. Частинки, що осаджуються на гранулах фільтруючого завантаження, утворюють тонкий шар покриття. Таким чином, в подальшому домішки, особливо ті, що містять шкідливі речовини, можуть бути джерелом для подальшого забруднення води. Ними можуть бути мікроорганізми, для яких, за певних умов, може утворюватись сприятливе середовище для росту і розмноження. Саме тому для знезараження стічної води із подальшим застосуванням фільтра-прототипу до основного обладнання, призначеного для вилучення зважених речовин, необхідно додавати окремі пристрої для знезаражування, традиційно, це із застосуванням хлору. Цей шлях ускладнює процес вилучення забруднень із води, потребує додаткового експлуатаційного персоналу і робить його як дорогим, так і небезпечним, особливо при експлуатації локальних мереж для об'єктів невеликої продуктивності. В основу винаходу поставлена задача в полістирольному фільтрі імпрегнованим сріблом, який складається з корпусу із перфорованою перегородкою, під якою розташоване фільтруюче завантаження, трубопровід подачі води на очистку і відводу фільтрату, трубопроводу вилучення осаду, шляхом обладнання трубопроводу подачі води на очистку розподільною мережею, розташованою в буферній насадці, що знаходиться над перфорованою перегородкою. Додатково забезпечений системою імпрегнування насадки іонами срібла, яка складається із ємкості з розчином срібла, трубопроводів, що з'єднують її з дозатором подачі розчину в корпус фільтра, розташованого над буферною насадкою, та додатковим обладнанням системою циркуляції, яка з'єднує трубопровід відводу фільтрату з над фільтровим простором пристрою, забезпечити збільшення площі масообміну між гранулами завантаження, імпрегнованого іонами срібла з водним середовищем в поровому просторі. Поставлена задача досягається в конструкції полістирольного фільтру імпрегнованого сріблом, який включає корпус з перфорованою перегородкою, під якою розташоване фільтруюче завантаження, трубопровід подачі води на очистку і відводу фільтрату, трубопровід вилучення осаду, за рахунок того, що розподільна мережа, якою обладнаний трубопровід подачі води на очистку, розташована в буферній насадці, котра знаходиться над перфорованою перегородкою, а також додатково забезпечений системою імпрегнування насадки іонами срібла, яка складається із ємкості з розчином срібла, трубопроводів, що з'єднують її з дозатором подачі розчину в корпус фільтра, розташованого над буферною насадкою, окрім того, фільтр обладнаний додатковою системою циркуляції, що з'єднує тр убопровід відводу фільтрату з надфільтровим простором пристрою. Поставлена задача досягається за допомогою того, що в полістирольному фільтрі імпрегнованому сріблом, дозатор подачі розчину в корпус фільтра розташований в шарі фільтруючого завантаження, яке знаходиться під перфорованою перегородкою. Додаткове забезпечення фільтру системою імпрегнування фільтруючого завантаження іонами срібла, що знаходиться в корпусі фільтра, дозволяє надати активних знезаражуючих властивостей робочому органу пристрою (фільтруючому завантаженню) від шкідливих мікроорганізмів за рахунок розчину срібла, що подається з ємкості по трубопроводах через дозатор, а також за рахунок роботи додаткової системи циркуляції, що з'єднує трубопровід відводу фільтрату з надфільтровим простором пристрою. Розташування розподільної мережі, якою обладнаний трубопровід подачі води на очистку в додатковій буферній насадці, створює оптимальні гідравлічні параметри розподілу та входження води на очистку таким чином, що у поєднанні із розташуванням дозатора над буферною насадкою і додатковою циркуляцією із зони очищеного продукту утворюється шар чистої води, збагаченої іонами срібла, який використовується для імпрегнування в першу чергу буферної насадки, а також полістирольного завантаження, яке знаходиться під перфорованою перегородкою в період звільнення фільтру від вловлених домішок. В залежності від характеру забруднення можливе найбільш інтенсивне насичення поверхні нижнього шару полістирольного фільтруючого завантаження срібломісткими інгредієнтами, тому дозатор подачі розчину в корпус фільтра розташований в шарі фільтруючого завантаження, яке знаходиться під перфорованою перегородкою. Завдяки запропонованому те хнічному рішенню досягається обгортання поверхні іонами срібла, за рахунок чого збільшується площа контакту масообміну між знезаражуючою речовиною і водою, чим досягається підвищення ефективності процесу знезараження. На фіг.1 зображена принципова схема полістирольного фільтра імпрегнованого сріблом. Конструкція фільтра імпрегнованого сріблом складається із корпусу 1, з перфорованою перегородкою 2 з буферною насадкою на ній 3, в якій розміщена розподільна мережа трубопроводу подачі води на очищення 4, знизу перфорованої перегородки розміщене полістирольне фільтруюче завантаження 5, в нижній частині корпусу розміщений приймальний патрубок трубопроводу відводу фільтрату 6, до приймального патрубку приєднаний також трубопровід вилучення осаду 7, фільтр обладнаний системою імпрегнування насадки іонами срібла, яка складається із ємкості з розчином срібла 8, трубопроводів 9, що з'єднують її з дозатором подачі розчину в корпус фільтра 10, який розташований над буферною насадкою, або в шарі полістирольного фільтруючого завантаження, додаткової системи циркуляції, що включає з'єднувальний трубопровід 11 та насос 12. Полістирольний фільтр імпрегнований сріблом працює наступним чином. До включення фільтра в роботу попередньо проводиться імпрегнування насадки (покриття поверхні шаром іонами срібла), що проводиться шляхом подачі колоїдного розчину срібла з ємкості 8 по трубопроводу 9 в дозатор 10, через який розчин із водою потрапляє на буферну насадку 3 і далі - полістирольне фільтруюче завантаження 5, покриваючи іонною плівкою розгалужену площу гранул. Вода подається через розподільну мережу патрубка подачі на очищення 4 в буферну насадку 3, яка знаходиться над перфорованою перегородкою 2 корпусу фільтра 1. Проходячи крізь буферну насадку 3, поверхня якої імпрегнована сріблом, завдяки чому її поверхня набуває антисептичних властивостей, вода знезаражується від дії біологічно шкідливих забруднень, а потрапляючи за перфоровану перегородку 2 і при фільтруванні крізь фільтруюче полістирольне завантаження 5, відбувається осадження на фільтруючому завантаженні інших домішкових включень (переважно зважених). Таким чином вода очищається від забруднень і далі відводиться по патрубку 6. Паралельно із процесом очищення, завдяки роботі додаткової системи циркуляції, частина очищеної води по з'єднувальному трубопроводу 11 насосом 12 подається у верхню зону корпусу 1, що знаходиться над буферною насадкою 3, утворюючи шар очищеної води, збагаченої водним розчином срібла. Після вичерпання сорбційних можливостей фільтруючого завантаження фільтр виводиться в режим регенерації. Для цього припиняється надходження води через патрубок 4, відкривається вентиль на трубопроводі вилучення осаду 7, через який вилучаються домішки, що осіли на фільтруючому завантаженні, цьому сприяє більш висока швидкість проведення відмивки із розрідженням та перемішуванням полістирольного завантаження потоком води з верхньої частини корпусу 1. Промивна вода відводиться по трубопроводу 7, а завантаження заповнює очищена вода, що знаходилась над буферною насадкою 3, збагачена іонами срібла, які за короткотривалий період обгортають очищену поверхню фільтруючого завантаження, надаючи його всій його поверхні антисептичних властивостей. Після цього вода знову подається на очищення. В залежності від характеру забруднень, конструкція дозволяє надавати знезаражуючих властивостей нижньому шару завантаження шляхом розташування дозатора 10 системи імпрегнування в шарі полістирольного завантаження 5 під перфорованою перегородкою 2. У цьому випадку спочатку провадиться вилучення із води грубодисперсних домішкових включень в буферній насадці 3 та верхньою частиною завантаження 5, після чого провадиться активне знезараження в шарі нижньої частини полістирольного завантаження 5. Після промивки цикл фільтрування повторюється. Запропоновані конструктивні рішення мають суттєві відмінності від відомих технічних рішень. Відомо, що іони срібла пригнічують розвиток бактерій при досить низьких концентраціях (10-10 моль/л), дозволяючи використовува ти їх для дезинфекції та стерилізації води (стабілізовані колоїдні розчини, такі як протаргол, коларгол та інші). Конструкція пристрою передбачає використовувати розчини не шляхом перемішування у воді, що не може забезпечити достатньої інтенсивності, а за рахунок контактування розвинутої поверхні, якою є фільтруюче завантаження, а тому проща контакту, яка є поверхнею масообміну між антисептиком та водою, значно зростає, що робить процес знезараження води більш ефективним та здатним вплинути на продуктивність роботи установки. Знезараження води відбувається безпосередньо в фільтрі, не потребує додаткового обладнання для змішування, адже процес провадиться безпосередньо на гранулах фільтруючого завантаження, а осад, яким покривається завантаження, також набуває антисептичних властивостей, що також сприяє очищенню води. Це дозволяє зробити висновок, що використання полістирольного фільтру імпрегнованого сріблом є більш ефективним (у порівнянні із відомими конструкціями), а також призводить до економії дорогих реагентів, адже витрата срібломісткого розчину, що покриває розгалужену поверхню, є меншою ніж перемішування і постійне знаходження іонів срібла у воді. Необхідно також вказати, що використання фільтра є більш безпечним, адже його конструкція дозволяє контролювати вміст срібломістких сполук в очищеній воді тому, що передбачений саме поверхневий контакт між сріблом-антисептиком і водою, а не безпосереднє його включення в склад води. Економічний ефект від впровадження пристрою, що патентується, може складати до 250 тис. гривень на рік порівняно із безхлорним екологічно безпечним знезараженням води ультрафіолетом або озоном для очисних споруд продуктивністю 500...1000 м.куб. на добу. Солі срібла виготовляються в Україні і є більш доступними для використання порівняно із рідким хлором або КМnO4 . Використана інформація. 1. А.с. СРСР №682246, ВОІД 23/26; 1975р 2. Журба М.Г. Пенополистирольные фильтры (М., Стройиздат, 1992. (прототип).