Блокова система фільтрування

1 Блокова система фільтрування, що містить канал для подаваної рідини, канал для відпрацьованої рідини та канал для продукту, численні вироблювальні блоки, кожен з яких включає фільтр, що розділяє першу рідину у каналі для подаваної рідини на другу рідину у каналі для відпрацьованої рідини та на третю рідину у каналі для рідкого продукту, при цьому вироблювальні блоки розташовані усередині зовнішньої оболонки, у якій суміжні вироблювальні блоки механічно з'єднані послідовно, а по потоку відносно принаймні одного з каналів для відпрацьованої рідини та продукту вони з'єднані паралельно, а канал для подаваної рідини, канал для відпрацьованої рідини та канал для рідкого продукту є практично паралельними відносно один одного на усій довжині кожного з вироблювальних блоків В усьому СВІТІ існує потреба очищення рідин Однією З найважливіших комерційних потреб є виробництво прісної води із солоної або солонуватої води Окрім способів дистиляції така проблема вирішується шляхом фільтрування Існує багато способів фільтрування, до яких належать зворотний осмос, ультрафільтрація та пперфільтрація Усі ЦІ способи позначаються у цьому опису загальним терміном "фільтрація" БІЛЬШІСТЬ фільтрувальних установок складаються з камери, що містить фільтр, та трьох шляхів протікання, які сполучаються із ЗОВНІШНІМ сере 2 Система за п 1, яка відрізняється тим, що кожен вироблювальний блок містить ділянку кожного 3 каналів для подаваної рідини, відпрацьованої рідини та продукту 3 Система за п 1, яка відрізняється тим, що кожен вироблювальний блок містить ділянку принаймні двох з каналів для подаваної рідини, відпрацьованої рідини та продукту 4 Система за п 1, яка відрізняється тим, що кожен вироблювальний блок містить ділянку принаймні одного з каналів для подаваної рідини, відпрацьованої рідини та продукту 5 Система за п 1, яка відрізняється тим, що блоки принаймні частково знаходяться над рівнем грунту 6 Система за п 1, яка відрізняється тим, що блоки принаймні частково знаходяться нижче рівня грунту 7 Система за п 1, яка відрізняється тим, що фільтри є мембранами зворотного осмосу 8 Система за будь-яким із пп 1 - 7, яка відрізняється тим, що додатково включає помпу, що створює тиск у каналі для подаваної рідини 9 Система за будь-яким із пп 1 - 7, яка відрізняється тим, що додатково включає агрегат, що використовує принцип обміну роботи та створює тиск у каналі для подаваної рідини 10 Система за будь-яким із пп 1 - 7, яка відрізняється тим, що додатково включає стовп рідини, що створює тиск у каналі для подаваної рідини довищем Крізь один шлях протікання тече подавана рідина, крізь інший шлях протікання тече відфільтрована рідина (тобто продукт), а крізь третій шлях протікання тече відкинута рідина, яку ІНОДІ також називають відпрацьованою рідиною У випадку використання установок зворотного осмосу для очищення солонуватої води подавана рідина буде солонуватою водою, відфільтрована рідина буде демшералізованою (прісною) водою, в той час як відпрацьована рідина буде солоною водою Фільтрувальні споруди взагалі включають численні фізично окремі фільтрувальні установки, які О ю 00 ю 58544 розташовують на або біля поверхні грунту Подавана, відфільтрована та відпрацьована рідини проходять крізь три окремі труби, ВІДПОВІДНО, і кожна фільтрувальна установка з'єднана по потоку з кожною трубою за допомогою рукава або іншого трубопроводу У таких варіантах здійснення уся система є блоковою, тобто різні фільтрувальні установки включають блоки РІЗНІ блоки механічно розташовано більш чи менш паралельно, і різні мембрани розташовано паралельно по потоку Така схема розташування має багато переваг, не найменша з яких полягає утому, що окремі блоки можна від'єднати від системи для роботи, не торкаючись решти системи Патент США за №4 125 463, автор Chenoweth, використовує таку саме стратегію, за тим виключенням, що його різні блоки зворотного осмосу (які називаються фільтрувальними агрегатами) розташовані по п'ять навколо загальної вертикальної труби Таке удосконалення дозволяє зручно влаштувати сотні блоків усередині єдиної обсадної труби Проте, знов не пояснюється та не пропонується будь-який супер-блок, який зміг би вмістити набори з п'яти блоків зворотного осмосу, розташованих ПОСЛІДОВНО Ще ІНШІ винаходи пропонують створити глибоко під водою корпус для розміщення фільтрувальних блоків І знов пропонується фізично розташувати блоки більш-менш паралельно, а фільтри пропонується розташувати паралельно відносно потоку ВІДОМІ схеми розташування блоків, проте, мають обмеження Паралельне розташування блоків потребує значного простору, а коли їх розташовують на грунті для комерційного застосування, часто необхідно використовувати відносно великий фундамент Концепція Chenoweth використання глибокої свердловини дозволяє відносно ефективно використовувати простір, проте вона є не практичною через необхідність застосування великої КІЛЬКОСТІ взаємозв'язків Цим винаходом пропонується пристрій, у якаму вироблювальні блоки, що містять фільтри, механічно з'єднані послідовно, а фільтри, що містяться у вироблювальних блоках, з'єднані паралельно по потоку разом зі шляхами протікання подаваної рідини, відфільтрованої рідини та відпрацьованої рідини Серед багатьох різних можливостей, що пропонуються, кожен вироблювальний блок може з успіхом містити не тільки фільтр, але й усі три шляхи протікання, завдяки чому ряд з'єднаних блоків можна встановити, легко доглядати та ремонтувати, та видалити як єдиний вузол Крім того, передбачається, що з'єднані блоки можна розташувати за схемою з ефективним використанням простору, такою як розташування у глибокій або МІЛКІЙ свердловині, башті, уздовж грунту, у боці пагорба або гори, або навіть під трасою або автостоянкою Крім того, передбачається, що суміжні вироблювальні блоки можуть з'єднуватися один з одним з використанням ковзної муфти, і що вироблювальні блоки можна підтримувати у зчепленому стані завдяки з'єднанням з опорними тросами або стрижнями РІЗНІ задачі, властивості, аспекти та переваги даного винаходу стануть більш зрозумілими завдяки наступному детальному опису переважних варіантів здійснення у поєднанні з супровідними ілюстративними матеріалами, де подібні числові позначення відповідають подібним компонентам Фігура 1 - принципова схема системи фільтрування згідно з цим винаходом Фігура 2 - схематичне зображення переважного варіанта здійснення системи фільтрування на основі свердловини згідно з цим винаходом Фігура 3 - тривимірне зображення з частковим розрізом колектора вироблювального блока згідно з цим винаходом Фігура 4 - схематичне зображення переважного варіанта здійснення наземної системи фільтрування згідно з цим винаходом На фіг 1 система фільтрування 5 взагалі містить численні вироблювальні блоки 10, що є з'єднаними кінець до кінця Кожен блок 10 включає три трубопроводи, трубопровід 12А для подаваної рідини, трубопровід 12В для відпрацьованої рідини та трубопровід 12С для продукту РІЗНІ трубопроводи з'єднані по потоку з фільтрами 14 за допомогою відгалужень 16А, 16В та 16С ВІДПОВІДНО Взагалі, подавана рідина тече крізь трубопроводи 12А та 16А до фільтра 14, який розділяє потоки відпрацьованої рідини та продукту Відпрацьована рідина тече крізь трубу 16В у трубопровід 12В, а продукт тече крізь трубу 16С у трубопровід 12С Трубопроводи 12А, 12В та 12С з'єднані від блока до блока так, що кожен тип рідини тече крізь усі блоки, які розташовано послідовно На фіг 2 видно, що система 105 включає ІНШІ блоки та з'єднання, що є корисними для переважного варіанта здійснення винаходу Тут, подавана вода 120А, така як солона або солонувата вода, нагнічується помпою 133 угору крізь постачальний трубопровід 131 до виробничої установки зворотного осмосу на основі свердловини Подавана вода 120А тече потім униз уздовж шляху протікання 134А до фільтра 150 у модуль 110, який ВІДДІЛЯЄ продукт 120С, прісну воду, від відпрацьованої води 120В Продукт 120С, прісна вода, тече угору у шляху протікання 134С до резервуара-збірника 140 за допомогою помпи 135 Відпрацьована вода 120В тече угору у шляху протікання 134В для відпрацьованої води і випускається із системи 5 крізь трубопровід Таким чином, різні блоки 110 є механічно зв'язаними послідовно, а фільтри 150 для рідини є з'єднаними паралельно відносно шляхів протікання 134А, 134В та 134С рідини На фіг 2 також зображено головну споруду 111 та перехідний блок 160, завдяки якому здійснюється перехід між помпою або вироблювальними блоками та поверхнею Крім того, передбачається, що суміжні вироблювальні блоки 100 можуть з'єднуватися один з одним за допомогою ковзної муфти (не зображено) і що вироблювальні блоки можна підтримувати у зчепленому стані завдяки з'єднанням з опорними тросами або стрижнями На фіг 3 зображено колектор 210, який можна розташувати на одному КІНЦІ вироблювального блока для з'єднання двох суміжних блоків, та для з'єднання різноманітних шляхів протікання Серед іншого, колектор 210 визначає декілька каналів 216, крізь які подавана рідина проходить (дивись 58544 стрілку 206) із ділянки 134А постачання подаваної рідини (дивись фіг 2) до внутрішньої ділянки 200 для протікання до того, як потрапити до фільтра (не показано) РІЗНІ канали 216 утворено усередині ребер 217, які також призначені для підтримки труби 260, що визначає шлях протікання продукту Як буде легко зрозуміти, відпрацьована рідина, проходячи фільтр(и) у блоці 210, тече у напрямку стрілки 208 і звідти уздовж шляху 134С (дивися фіг 2) На фіг 4 система 305 ілюструє взагалі наземний варіант здійснення винаходу, у якому подавана вода 320А нагнічується помпою 333 угору крізь постачальний трубопровід 331 у попередній фільтр 335 та у помпу 336, що використовує принцип обміну роботи Подавана вода 320А потім подається крізь постачальний трубопровід 331В до двох вироблювальних блоків 310 крізь шлях протікання 334А подаваної рідини Усередині вироблювальних блоків 310 деяка КІЛЬКІСТЬ подаваної рідини 320А проходить крізь фільтри 314 для отримання продукту 320С, який збирається у шляху протікання 334С продукту Продукт 320С потім тече під впливом сили тяжіння до резервуаразбірника 340 Рідина, що не проходить крізь фільтри 314, стає відпрацьованою рідиною 320В і проходить уздовж шляху протікання 334В, і виводиться із системи Отже у цьому варіанті здійснення, як і у варіанті здійснення з фіг 2, ділянки одного з шляхів протікання (тут шляху протікання 334А подаваної рідини) розташовано між блоками 310 та зовнішньою оболонкою 390 Звичайно, також передбачаються ІНШІ варіанти здійснення, у яких ділянки одного або більше різних шляхів протікання знаходяться усередині блоків 310 Передбачається, що система за фіг 4 переважно включатиме у будь-якому випадку від двох до 50 або більше вироблювальних блоків 310, при цьому довжина кожного вироблювального блока переважно становитиме від приблизно 10 футів («3,05м) до приблизно 20 футів («6,1м) Діаметр зовнішньої оболонки переважно становить приблизно ЗО дюймів («0,76м), проте він може бути більшим або меншим І зовнішня оболонка, звичайно, може бути не круглою у поперечному розрізі У випадку застосування існуючих фільтрів очікують, що така система вироблятиме у день приблизно 2 мільйони галонів («7,57 млн літрів) прісної води або іншого рідкого продукту Додаткові деталі переважних систем, які можуть бути прийнятними щодо суті цього винаходу, описано у WO 98/09718 Такі деталі стосуються переважних типів помп, переважних розмірів блоків, переважних орієнтацій та способів розташування систем, переважних фільтрів тощо Особливо передбачаються варіанти здійснення, у яких тиск, потрібний для роботи фільтрів, забезпечується помпою або стовпом рідини 3 цією метою переважно використовувати об'ємну помпу, особливо якщо такі помпи включено у агрегати, що використовують принцип обміну роботи Також переважно застосовувати стовпи подаваної рідини, особливо якщо глибина стовпа становить, принаймні, 200 футів («61м), переважно, принаймні, 500 футів («152,5м), ще більш переважно, принаймні 1000 футів («305м) та найбільш переважно, принаймні 1500 футів («457,5м) Існує, звичайно, безліч інших модифікацій, які можна здійснити у межах викладеної у цьому описі загальної концепції Наприклад, на фіг 1 зображено, що усі три трубопроводи 12А, 12В та 12С для рідини повністю знаходяться усередині вироблювальних блоків 10 У альтернативних варіантах здійснення винаходу будь-який один, будь-які два або усі три трубопроводи для рідини можна розташувати за межами вироблювальних блоків 10 Фіг 2 є підхожим прикладом, оскільки подавана рідина 120А тече у шляху протікання 134А, що знаходиться за межами блоків 110, тобто, між блоками 110 та обсадною трубою У інших варіантах здійснення системи фільтрування згідно з суттю винаходу можна розташувати згідно з численними конфігураціями та схемами розташування Наприклад, системи можуть мати конфігурацію єдиної довгої труби, "ферми" коротких труб, або навіть конфігурацію кривої або кола Також, системи можна розташувати над грунтом, під грунтом, частково над та частково під грунтом, вертикально, горизонтально та під будь-яким кутом між ними Слід також розуміти, що подавана рідина, відпрацьована рідина та рідкий продукт можуть бути різними для різних систем, і їх слід розглядати у найбільш загальному сенсі Наприклад, подавана рідина може бути забрудненою нічим іншим окрім дуже невеликої КІЛЬКОСТІ звичайної солі, або вона може бути значно забрудненою будь-якими органічними, неорганічними, розчиненими або суспендованими твердими речовинами Подібним чином, відпрацьована рідина у системі демінералізацм може бути не зовсім відпрацьованою, проте її можна постачати до вторинної системи фільтрування з використанням більш високого тиску Ще, далі, стосовно фільтрування харчових рідин, таких як апельсиновий сік, відпрацьована рідина може мати велике комерційне значення, наприклад, її можна застосувати як корм для тварин та добрива Щодо подібних трубопроводів, рідкий продукт не повинен бути особливо чистим Чистота є відносною і можна застосувати деякі системи, що виробляють воду або ІНШІ рідини, які звичайно не вважають прийнятними для пиття Отже, було описано блокові системи фільтрування, у яких блоки механічно з'єднані послідовно, проте фільтри з'єднані паралельно по потоку Незважаючи на те, що було зображено і описано певні варіанти здійснення та застосування винаходу, для фахівців у цій області буде очевидно, що можливими є набагато більше модифікацій, які не суперечать концепції винаходу, яку запропоновано тут Отже, винахід не можна обмежувати інакше, як згідно з духом формули винаходу, що додається 58544 Ї2А. 1SB і V. 16С І6В 16В '18С 140 160 ФІГ 2 208 210 21? 216 200 ФІГ 58544 334C ' 310 1 10 ЗІ4 314 1 і " •ь 310 у •у I ^ -•= | і 314 3 4 3C / / 334A 331А 333 ФІГ 4 Комп'ютерна верстка О В Кураєв Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна