Фільтр для очищення води “криниця”

Изобретение относится к конструкциям материалов для фильтров очистки воды подземных и поверхностных источников водоснабжения от загрязнений и может быть использовано в современных условиях водоподготовки питьевого и технического водоснабжения. Наиболее близким к заявляемому решению является фильтр для очистки воды, представляющий собой три примыкающих друг к другу слоя, состоящих из топливного шлака определенной крупности гранул (АХ.СССР № 1623712, кл. В 01 D 39/02). Материал фильтра представляет собой шлак огненно-жидкого удаления, полученный грануляцией расплава минеральной части твердого топлива, образовавшегося после сжижения мелкодисперсной угольной массы при температуре t400-1780°0 при раздельном золошлакоудалении. Известный фильтр предназначен для очистки «оды от взвешенных частиц, размер которых колеблется в пределах 9-80 мкм. Первый слой фильтра имеет размер гранул 1,2-2,0 мм .к высоту 200 мм, второй слой размер гранул 0,41,2 мм и высоту 1200-1400 мм и, наконец, третий слой характеризуется размером гранул 0,2-0,4 мм и высотой слоя 200-600 мм. Фильтр-прототип в силу несовершенства материала, из которого он изготовлен, очищает воду от тонкодисперсных и коллоидных фракций, однако не восстанавливает органолептические свойства и не обеспечивает необходимые санитарно-гигиенические показатели воды. Задачей настоящего изобретения является усовершенствование фильтра для очистки воды посредством оптимального сочетания материала фильтрующи х слоев и размеров пор, благодаря чему процессы микрофильтрации, ультрафильтрации и глубинно-мембранные процессы, протекающие На фильтре, позволяют увеличить степень очистки от взвешенных частиц, тонкодисперсных и коллоидных частиц, частично растворенных веществ, произвести бактериальную очистку воды, повысить ее органолептические свойства, исключить запах и мутность воды. Поставленная задача решается тем, что в фильтре для очистки воды "Крыныця", состоящем из трех фильтрующи х слоев, при-мыкающих др уг к другу, согласно изобретению, первый фильтрующий слой с размером пор 50-60 Мкм получен прессованием и спеканием сырьевой смеси следующего состава, мас. %: Заявляемый фильтр в совокупности и взаимовлиянии указанных признаков обеспечивает решение поставленной задачи. Согласно предлагаемому изобретению для получения фильтрующего материала каждого из слоев используют инертные неорганические вещества, в частности корунд, бентонитовую глину, шлак ТЭС огненножидкого удаления. Однако для формования из смеси указанных компонентов материала добавляют в нее определенное количество 8%-ного раствора поливинилового спирта, который при спекании сырьевой массы придает материалу определенную пористость и равномерное ее распределение. Количественные пределы компонентов сырьевой смеси обусловлены получением оптимальных свойств, каждого из фильтрующи х слоев и их сочетанием друг с др угом. Размер пор каждого из трех слоев фильтра обусловлен необходимой эффективностью комплексной очистки воды определенного назначения. Размер пор зависит от материала слоя и условий его обработки, т.е. температуры и давления, при которых происходит прессование и спекание. Фильтрующие слои, отличающиеся составом и размером пор материала, должны в определенной последовательности примыкать друг к др угу, что обусловлено, с одной стороны, достижением необходимых гидродинамических характеристик фильтра и его производительностью, а с другой стороны, комбинированными процессами очистки воды, осуществляемыми в определенном порядке на слоях фильтра с различной природой фильтрующего материала. Первый фильтрующий слой заявляемого фильтра с размером пор 50-60 мкм в силу своей природы предназначен для задержки взвешенных коллоидных и органических веществ, солей жесткости, микроорганизмов. Эффективность процессов, протекающих на указанном фильтрующем слое, обусловлена образованием динамической мембраны из загрязнений природных и питьевых вод в основном в виде гйдроксида железа и биопленки из микроорганизмов (группа кишечной палочки, золотистого стафилококка, поливируса и т.д.). Например, "динамическая мембрана" способна активно задерживать гуминовые кислоты и фульвокислоты и др. Заряд, образовавшийся на первом слое мембраны - положительный, а заряд поверхности загрязнения природных вод - отрицательный, что и объясняет прилипание загрязненных частиц к фильтрующему материалу первого слоя. В целом процессы, протекающие на первом фильтрующем слое, можно охарактеризовать как микро- и ультрафильтрацию. Следует отметить, что динамическая мембрана на первом слое на основе корунда образуется за 3 мин и является значительно прочнее, чем на основе других известных материалов. Свойства второго слоя фильтра для очистки воды также определены химическим составом сырья, из которого он изготовлен, и соответствующим размером пор в диапазона 10-20 мкм. Причиной выбора в качестве основы сырья для второго слоя топливного шлака огненно-жидкого удаления явился тот факт, что он в своем составе содержит микродозы серебра(1 х10 мас.%), титана(0,86-1,4 мас.%), тяжелых металлов (никель, медь и др.). что придает ему свойства дезинфектора и консерванта. Наилучшие результаты очистки воды на заявляемом фильтре достигаются в том случае, когда шлак огненно-жидкого удаления имеет состав, мас.%: На втором фильтрующем слое происходит доочистка от нефтепродуктов, ПАВ, органических соединений, ионов тяжелых металлов. Наличие в слое активного углерода, обладающего каталитическими свойствами, способствует разложению органических загрязнений и переводу их в карбонатные и бикарбонатные соединения. На этом же слое происходит регулирование рН очищаемой воды в сторону ее нейтральности. Третий фильтрующий слой по своей химической природе и размеру пор 5-15 мкм служит для финишной доочистки, т.е. создает окончательный барьер для всех видов загрязнений. Практически после прохождения через третий фильтрующий слой очистка от взвешенных частиц достигает 99,5%. Заявляемый фильтр обладает рядом преимуществ в сравнении с существующими в настоящее время фильтрами, которые Заключаются в том, что он химически инертен, не требует коагулянтов или других химических реагентов. Фильтр сохраняет рабочее состояние вплоть до 900°С, что позволяет использовать его более широко, например, для фильтрации не только горячей воды, но и ее паров. Кроме того, для удаления органических соединений фильтр возможно регенерировать прокаливанием. После 3-4 часов непрерывной работы фильтра рекомендуется обрабатывать его противоточной промывкой, а через месяц регенерировать посредством кипячения в кислоте или щелочи. Соотношение слоев, а точнее их активных поверхностей, регулируют в зависимости от степени загрязнения воды и требований, предъявляемой к очищенной воде. Производительность заявляемого фильтра составляет 100-300,м/м ч. Сущность изобретения поясняется примерами конкретного вы пол нения. Пример 1. Для изготовления первого фильтрующего слоя бентонитовую глину дробили на куски 10-20 см, после чего ее обжигали в туннельной газовой печи при t = 1250 +50°С. Затем полученную сплавленную массу глины подвергали помолу. Бентонитовую глину и электрокорунд смешивали в шаровой мельнице. Одновременно готовили 8%-ный раствор поливинилового спирта в воде. В смесь бентонитовой глины и корунда добавляли отмеренное количество 8%-ного водного раствора поливинилового спирта, тщательно перемешивали. После получения смеси из трех компонентов ее прессовали при давлении 90-100 Кгс/см 2. Отпрессованные заготовки обжигали при температуре 1400°С. Получали диск диаметром.60 мм и толщиной 6 мм с размером пор 50-60 мкм и пористостью 45-50%. По приведенной выше технологической схеме готовили второй слой фильтра, сырьевой основой которого является топливный шлак огненно-жидкого удаления следующего состава, мас.%: 8%-ный раствор поливинилового спирта. Полученный материал второго фильтрующего слоя имеет размер пор 10-20 мкм и пористость 45-48 %. Второй слой имеет диаметр 60 мм, а толщину 5,5 мм. Третий фильтрующий слой готовили по технологии приготовления двух предыдущих слоев. Сырьевой основой третьего слоя является корунд, шлак огненно-жидкого удаления, бентонитовая глина и 8%-ный водный раствор поливинилового спирта. Фильтрующий слой имеет размер пор 5-15 мкм, диаметр 60 мм, толщину 5 мм. Полученные слои совмещают, помещают в любую конструкцию для фильтрования воды. Загрязненную воду пропускают через фильтр под напором 0,15 МПа. Результат очистки воды с помощью заявляемого фильтра практически не зависит от количества компонентов исходного сырья, взятого в заявляемом диапазоне, поэтому все примеры, приведенные в последующи х таблицах, получены для следующего соста ва, мас. %: В таблице 1 представлена степень очистки как холодной, так и горячей воды. В таблице 2 представлены данные, подтверждающие эффективность очистки воды посредством заявляемого фильтра по отношению к бактериям. В таблице 3 приведены показатели работы фильтра до и после химической регенерации, которые свидетельствуют о том, что производительность фильтра после химической регенерации составляет 95% от первоначальной, а показатели очистки практически не отличаются. Таким образом заявляемый фильтр очистки воды позволяет достигнуть следующих показателей, %: Достоинством предлагаемого фильтра является высокая степень очистки от взвешенных и коллоидных частиц размером 0,3-30 мкм (72-90%), причем степень удаления коллоидного железа достигает 95%, а коллоидного кремнезема - Таблица 1 До 25%.