Установка для фільтрування води з використанням зворотного осмосу

Корисна модель може бути використаний в харчовій та хімічній промисловості, в сільському господарстві та житлово-комунальному господарстві, а також в енергетиці, при фільтруванні та підготовці води. Відома установка для одержання освітленої води з використанням ультрафільтрації, яка містить ультрафільтраційну установку, підключену після сітчастих передфільтрів з розміром пор 200мкм, та з’єднану з зворотно-осмотичного установкою, що знесолює [1]. Недоліком цієї установки є її велике енергоспоживання, оскільки конструкція установки не є оптимізованою. Найбільш близькою є установка для одержання глибоко знесоленої води з використанням зворотного осмосу, котра містить зворотно-осмотичну установку, що знесолює, підключену послідовно по воді після фільтрів механічної очистки катриджного типу, додатково встановлених після фільтрів попередньої очистки, та з’єднаної з лінією видачі пермеату та лінією відводу концентрату [2]. Цій установці властивий такий самий недолік. В основу корисної моделі поставлена здача шляхом вдосконалення конструкції зворотно-осмотичної установки, зменшити енергоспоживання установки для фільтрування води з використанням зворотного осмосу не погіршуючи при цьому якість відфільтрованої води (пермеату). 1. Поставлена задача вирішується тим, що в установці для фільтрування води з використанням зворотного осмосу, котра містить зворотно-осмотичну установку, що знесолює, підключену послідовно по воді після фільтрів механічної очистки катриджного типу, додатково встановлених після фільтрів попередньої очистки, та з’єднаної з лінією видачі пермеату та лінією відводу концентрату, новим є те, що фільтрувальні елементи зворотноосмотичної установки, котрі мають циліндричну форму однакового діаметру, однакову довжину та однакову площину фільтрувальної поверхні мембрани, підключені між собою по воді паралельно і з’єднані в окремі з’єднання, а самі паралельні з’єднання фільтрувальних елементів між собою підключені по воді паралельно і з’єднані в окремі блоки, а блоки з’єднані між собою по воді послідовно, причому кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у блоці, котрий розташований на вході води в зворотно-осмотичну установку може бути максимальною, а кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у блоці, котрий розташований на виході з зворотно-осмотичної установки концентрату може бути мінімальною, причому кількість фільтрувальних елементів у блоці, котрий розташований на вході води в зворотно-осмотичну установку і є вхідним, може бути не більшою 60, а кількість фільтрувальних елементів у блоці, котрий розташований на виході концентрату зворотно-осмотичної установки і є вихідним, може бути не більшою 30, крім цього кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у блоках, котрі підключені по воді між вхідним і вихідним блоками і є середніми, може бути однаковою з кількістю фільтрувальних елементів вхідного чи ви хідного блоків, а може бути меншою від кількості фільтрувальних елементів вхідного блоку та більшою від кількості фільтрувальних елементів вихідного блоку, до того ж кількість фільтрувальних елементів у середніх блоках може бути однаковою, а може зменшуватися від блока до блоку у напрямку їх послідовного підключення по воді від вхідного блоку до ви хідного. 2. Новим за п.1 також е те, що фільтрувальні елементи зворотно-осмотичної установки, котрі мають циліндричну форму різного діаметру та однакову довжину, підключені між собою по воді паралельно і з’єднані в окремі з’єднання, а самі паралельні з’єднання фільтрувальних елементів між собою підключені по воді паралельно і з’єднані в окремі блоки, а блоки з’єднані між собою по воді послідовно, причому загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у блоці, котрий розташований на вході води в зворотно-осмотичну установку може бути максимальною, а загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у блоці, котрий розташований на виході з зворотно-осмотичної установки концентрату може бути мінімальною, крім цього загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у блоках, котрі підключені по воді між вхідним і вихідним блоками і є середніми, може бути однаковою з загальною сумою всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у вхідному чи вихідному блоках, а може бути меншою від загальної суми всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у вхідному блоці та більшою від загальної сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів вихідного блоку, до того ж загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у середніх блоках може бути однаковою, а може зменшуватися від блока до блоку у напрямку їх послідовного підключення по воді від вхідного блоку до вихідного. 3. Новим за п.1-2 також є те, що фільтрувальні елементи кожного з’єднання, котрі мають циліндричну форму однакового діаметру, однакову довжину та однакову площину фільтрувальної поверхні мембрани, можуть бути з’єднані між собою не тільки паралельно, але й послідовно, причому кожне паралельне з’єднання складає окрему збірку, котра послідовно з’єднана з іншою паралельною збіркою, причому кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у збірці, котра розташована на вході води в з’єднання може бути максимальною, а кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у збірці, котра розташована на виході з з’єднання концентрату, може бути мінімальною, до того ж кількість фільтрувальних елементів у збірці, котра розташована на вході води в з’єднання і є вхідною, може бути не більшою 60, а кількість фільтрувальних елементів у збірці, котра розташована на виході концентрату з з’єднання, і є вихідною, може бути не більшою 30, крім цього кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у збірках, котрі підключені по воді між вхідною і вихідною збірками і котрі є середніми, може бути однаковою з кількістю фільтрувальних елементів вхідної чи вихідної збірок, а може бути меншою від кількості фільтрувальних елементів вхідної збірки та більшою від кількості фільтрувальних елементів вихідної збірки, до того ж кількість фільтрувальних елементів у середніх збірках може бути однаковою, а може зменшуватися від збірки до збірки у напрямку їх послідовного підключення по воді від вхідної збірки до вихідної. 4. Новим за п.1-3 є ще й те, що фільтрувальні елементи кожного з’єднання, котрі мають циліндричну форму різного діаметру та однакову довжину, можуть бути з’єднані між собою не тільки паралельно, але й послідовно, причому кожне паралельне з’єднання складає окрему збірку, котра послідовно з’єднана з іншою паралельною збіркою, причому загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів, паралельно з’єднаних у збірці, котра розташована на вході води в з’єднання, може бути максимальною, а загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів, паралельно з’єднаних у збірці, котра розташована на виході концентрату з з’єднання, може бути мінімальною, крім цього загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у збірках, котрі підключені по воді між вхідною і вихідною збірками і котрі є середніми, може бути однаковою з загальною сумою всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран елементів вхідної чи вихідної збірок, а може бути меншою від загальної суми всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів вхідної збірки та більшою від загальної сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів вихідної збірки, до того ж загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у середніх збірках може бути однаковою, а може зменшуватися від збірки до збірки у напрямку їх послідовного підключення по воді від вхідної збірки до вихідної. 5. Новим за п.1-4 є ще й те, що фільтрувальні мембрани фільтрувальних елементів можуть мати пори різних розмірів, однак кожна окрема мембрана має пори однакового розміру, а фільтрувальні елементи, при послідовному підключені їх по воді, встановлюють так, що на вході води розташований фільтрувальний елемент з максимальним розміром пор фільтрувальної мембрани, а на виході концентрату розташований фільтрувальний елемент з мінімальним розміром пор фільтрувальної мембрани. На Фіг.1 схематично зображена установка для фільтрування води з використанням зворотного осмосу. На Фіг.2 схематично зображена зворотно-осмотична установка, яка містить фільтрувальні елементи однакового діаметру d та однакової довжини L. З’єднання фільтрувальних елементів обведені пунктиром, а блоки, котрі утворюють фільтрувальні елементи обведені суцільною лінією. На Фіг.3 схематично зображена зворотно-осмотична установка, яка містить фільтрувальні елементи різних діаметрів d1, d2, d3 та однакової довжини L. З’єднання фільтрувальних елементів обведені пунктиром, а блоки, котрі утворюють фільтрувальні елементи обведені суцільною лінією. На Фіг.4 схематично зображено з’єднання зворотно-осмотичної установки, яке містить фільтрувальні елементи однакового діаметру d та однакової довжини L. З’єднання фільтрувальних елементів обведено пунктиром, а збірки фільтрувальних елементів, котре містить з’єднання, обведені суцільною лінією. На Фіг.5 схематично зображено з’єднання зворотно-осмотичної установки, яке містить фільтрувальні елементи різних діаметрів d1, d2, d3 та однакової довжини L. З’єднання фільтрувальних елементів обведено пунктиром, а збірки фільтрувальних елементів, котре містить з’єднання, обведені суцільною лінією. На Фіг.6 схематично зображений фільтрувальний елемент зворотно-осмотичної установки в розмотаному вигляді. Установка для фільтрування води з використанням зворотного осмосу складається з фільтрів попередньої очистки 1, фільтрів механічної очистки катриджного типу 2 та зворотно-осмотичної установки 3, підключених між собою по воді послідовно (Фіг.1). Зворотно-осмотична установка 3 в свою чергу містить фільтрувальні елементи 4, котрі мають циліндричну форму і з’єднані між собою по воді у з’єднання 5. З’єднання 5, в свою чергу з’єднані по воді у блоки 6 (Фіг.2, 3). Кожне з’єднання 5 може містити окремі збірки фільтрувальних елементів 7 (Фіг.4, 5). Кожний фільтрувальний елемент 4 складається в свою чергу з мембрани 8 та прокладки 9, намотаних навколо пластикової трубки по відводу пермеату 10 (Фіг.6). Фільтрувальні елементи 4 зворотно-осмотичної установки 3, котра зображена на Фіг.2, мають циліндричну форму однакового діаметру d, однакову довжину L та однакову площину фільтрувальної поверхні мембрани, підключені між собою по воді паралельно і з’єднані в окремі з’єднання 5, а самі паралельні з’єднання 5 фільтрувальних елементів 4 між собою підключені по воді паралельно і з’єднані в окремі блоки 6, а блоки з’єднані між собою по воді послідовно, причому кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у блоці 6.1, котрий розташований на вході води в зворотно-осмотичну установку 3 є максимальною і дорівнює дев’яти, а кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у блоці 6.3, котрий розташований на виході з зворотноосмотичної установки 3 концентрату є мінімальною і дорівнює трьом. Крім цього кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів у блоці 6.2, котрий підключений по воді між вхідним і вихідним блоками і є середнім, е меншою від кількості фільтрувальних елементів 4 вхідного блоку 6.1 та більшою від кількості фільтрувальних елементів 4 вихідного блоку 6.3 і дорівнює шести, до того ж кількість фільтрувальних елементів у середніх блоках може бути однаковою, а може зменшуватися від блока до блоку у напрямку їх послідовного підключення по воді від вхідного блоку до вихідного. Фільтрувальні елементи 4 зворотно-осмотичної установки 3, котра зображена на Фіг.3, також мають циліндричну форму, але різних діаметрів d1, d2, d3, однакову довжину L та різну площину фільтрувальної поверхні мембран 8, підключені між собою по воді паралельно і з’єднані в окремі з’єднання 5, а самі паралельні з’єднання 5 фільтрувальних елементів 4 між собою підключені по воді паралельно і з’єднані в окремі блоки 6, а блоки б з’єднані між собою по воді послідовно. Загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 у блоці 6.1, котрий розташований на вході води в зворотно-осмотичну установку 3 є в даному випадку максимальною, а загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 у блоці 6.3, котрий розташований на виході з зворотно-осмотичної установки концентрату є мінімальною, крім цього загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 у блоці 6,2, котрий підключений по воді між вхідним і вихідним блоками і є середнім, є меншою від загальної суми всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 у вхідному блоці 6.1 та більшою від загальної сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 вихідного блоку 6.3, до того ж загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 у середніх блоках може бути однаковою, а може зменшуватися від блока до блоку у напрямку їх послідовного підключення по воді від вхідного блоку до ви хідного. Фільтрувальні елементи 4 з’єднання 5, котре окремо вказано на Фіг.4 також мають циліндричну форму однакового діаметру d, однакову довжину L та однакову площину фільтрувальної поверхні кожної мембрани 8. На Фіг.4 фільтрувальні елементи 4 з’єднані між собою не тільки паралельно, але й послідовно, причому кожне паралельне з’єднання складає окрему збірку 7, котра послідовно з’єднана по воді з іншою паралельною збіркою 7 причому кількість паралельно з’єднаних фільтр увальних елементів 4 у збірці 7.1, котра розташована на вході води в з’єднання 5 може є максимальною і дорівнює трьом, а кількість паралельних фільтрувальних елементів 4 у збірці 7.3, котра розташована на виході з з’єднання 5 концентрату, є мінімальною і дорівнює одному. Крім цього кількість паралельно з’єднаних фільтрувальних елементів 4 у збірці 7.2, котра підключена по воді між вхідною 7.1 і вихідною 7.2 збірками і котра є середньою, є меншою від кількості фільтрувальних елементів 4 вхідної збірки 7.1 та більшою від кількості фільтрувальних елементів 4 вихідної збірки 7.3 і дорівнює двом, до того ж кількість фільтрувальних елементів 4 у середніх збірках може бути однаковою, а може зменшуватися від збірки до збірки у напрямку їх послідовного підключення по воді від вхідної збірки до вихідної. Фільтрувальні елементи 4 з’єднання 5, котре окремо вказано на Фіг.5 також мають циліндричну форму різних діаметрів d1, d2, d3 та однакову довжину L, а також однакову площину фільтрувальної поверхні кожної мембрани 8. На Фіг.5 фільтрувальні елементи 4 з’єднані між собою не тільки паралельно, але й послідовно, причому кожне паралельне з’єднання складає окрему збірку 7, котра послідовно з’єднана по воді з іншою паралельною збіркою 7. До того ж загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4, паралельно з’єднаних у збірці 7.1, котра розташована на вході води в з’єднання 5, може бути максимальною, а загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4, паралельно з’єднаних у збірці 7.3, котра розташована на виході концентрату з з’єднання, може бути мінімальною, крім цього загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 у збірці 7.2, котра підключена по воді між вхідною і вихідною збірками і котра є середньою, є меншою від загальної суми всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 вхідної збірки 7.1 та більшою від загальної сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран 8 фільтрувальних елементів 4 вихідної збірки 7.3, до того ж загальна сума всіх площин фільтрувальних поверхонь мембран фільтрувальних елементів у середніх збірках може бути однаковою, а може зменшуватися від збірки до збірки у напрямку їх послідовного підключення по воді від вхідної збірки до вихідної. У всіх вказаних випадках мембрани 8 фільтрувальних елементів 4 мають однаковий розмір пор. Крім цього фільтрувальні мембрани 8 фільтрувальних елементів 4 можуть мати пори різних розмірів, однак кожна окрема мембрана 8 має пори однакового розміру, а фільтрувальні елементи 4, при послідовному підключені їх по воді, встановлюють так, що на вході води розташований фільтрувальний елемент з максимальним розміром пор фільтрувальної мембрани, а на виході концентрату розташований фільтрувальний елемент з мінімальним розміром пор фільтрувальної мембрани. Установка для фільтрування води з використанням зворотного осмосу працює наступним чином. Вхідну воду подають на фільтри попередньої очистки 1 і далі на фільтри механічної очистки катриджного типу 2. За допомогою цих фільтрів вхідну воду очищують від гр убого забруднення частками різного походження. Після фільтрів 1 та 2 вхідну воду подають на вхід зворотно-осмотичної установки 3 (Фіг.1). За допомогою зворотноосмотичної установки 3 вхідну воду знесолюють, отримуючи при цьому очищену воду (пермеат) і залишки вхідної води (концентрат). Очищену воду (пермеат) відбирають за допомогою пластикової трубки 10 (Фіг.6). Знесолення води здійснюють шляхом пропускання вхідної води через мембрани 8 фільтрувальних елементів 4. Енергетичні затрати по знесоленню води головним чином обумовлені тиском води на вході в зворотноосмотичну установку 3 та об’ємом пропущеної через зворотно-осмотичну установку води. В тому разі, якби всі фільтрувальні елементи 4 зворотно-осмотичної установки 3 були підключені по воді паралельно, енергетичні витрати були б невиправдано великими через великий об’єм прокачаної води через зворотно-осмотичну установку. В тому разі, якби всі фільтрувальні елементи 4 зворотно-осмотичної установки 3 були підключені по воді послідовно, неможливо було б отримати якісну очищену воду (пермеат) в потрібному об’ємі. Вказане в заявці розташування фільтрувальних елементів 4 в зворотно-осмотичній установці 3 є оптимальним в пристосуванні до потреб чистої води на кожному конкретному підприємстві (її об’єму та якості), а також з урахування конструкцій самих фільтрувальних елементів 4. Кількість фільтрувальних елементів 4 вході води не повинна перевищувати 60, а кількість фільтрувальних на виході концентрату не повинна перевищувати 30, оскільки в цьому випадку собівартість зворотно-осмотичної установки буде невиправдано високою. При розташуванні на вході води фільтрувального елементу 4 з максимальним розміром пор фільтрувальної мембрани, а на виході фільтрувального елемент з мінімальним розміром пор фільтрувальної мембрани, також оптимізують енерговитрати, оскільки це дає можливість більше відбирати чистої води з вихідного концентрату чи збільшувати якість того об’єму води що відбирають з зворотно-осмотичної установки, котра містить фільтрувальні елементи з однаковим розміром пор. І також це дає змогу отримувати більше чистої води з вхідних фільтрувальних елементів, на вхід яких не поступає концентрат. Таким чином, енерговитрати по знесолюванню води (енергоспоживання установки для фільтрування води з використанням зворотного осмосу), не погіршуючи її якості, можна зменшити не за рахунок конструкції фільтрувальних елементів, а за рахунок їх оптимального розташування та підключення по воді в зворотноосмотичній установці. Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель №7744 U, C09F 1/44, бюл. №7, 2005р. 2. Патент України на корисну модель №6546 U, C09F 1/44, бюл. №5, 2005р.