RU10744U1 - HOUSEHOLD MEMBRANE FILTER FOR PURIFICATION OF DRINKING WATER BY SELF-WATER - Google Patents

Abstract

1. Бытовой мембранный фильтр для очистки питьевой воды самотеком, содержащий корпус, неразборный мембранный фильтрующий элемент, образующий внутренний объем, соединенный с отводной трубкой, отличающийся тем, что мембранный фильтрующий элемент уложен по спирали, а внутренний объем заполнен сорбентом.2. Фильтр по п.1, в котором в качестве сорбента используется активированный уголь, содержащий серебро с добавками или без ионообменной смолы.1. A household membrane filter for the purification of drinking water by gravity, containing a housing, a non-separable membrane filter element forming an internal volume connected to a branch pipe, characterized in that the membrane filter element is laid in a spiral and the internal volume is filled with sorbent. 2. The filter according to claim 1, in which activated carbon containing silver with or without additives of an ion-exchange resin is used as a sorbent.

Description

Бытовой мембранный фильтр для очистки питьевой водыHousehold membrane filter for drinking water treatment

МКИ: ЕОЗС 1/10 , B01D 13/00MKI: EOZS 1/10, B01D 13/00

самотеком.by gravity.

Устройство относится к средствам водоподготовки и предназначено для дополнительной очистки холодной воды в быту или полевых условиях.The device relates to water treatment and is intended for additional purification of cold water in the home or field conditions.

Известен компактный картридж для системы очистки питьевой воды (патент США 4913808,МКИ ВО ID 27/10), в котором используется две стадии очистки активированным углем, многослойная смесь для деминерализации и субмикронная фильтрация. Система может быть установлена на кухонный кран со сменой картриджа и обеспечивает получение питьевой воды в наиболее чистом виде, свободной от органики, бактерий, минералов и взвешенных частиц. Известен также многоступенчатый фильтр (патент США 5552046, МКИ ВО ID 27/10), в котором первая ступень очистки обеспечивается гранулированным активированным углем, заключенным в многослойную фильтруюшую среду имеющую размеры пор от 5 до 0,45 мкм в первом слое и 0,2 мкм или менее во втором. При этом 99% частиц с размерами больше 0,5 мкм удаляются первым слоем , а 99,9% бактерий и цистов во втором.A compact cartridge is known for a drinking water purification system (US patent 4913808, MKI VO ID 27/10), which uses two stages of activated carbon purification, a multilayer mixture for demineralization and submicron filtration. The system can be installed on a kitchen faucet with a cartridge change and ensures the receipt of drinking water in its purest form, free of organics, bacteria, minerals and suspended particles. A multi-stage filter is also known (US patent 5552046, MKI VO ID 27/10), in which the first stage of purification is provided by granular activated carbon enclosed in a multilayer filter medium having pore sizes of 5 to 0.45 μm in the first layer and 0.2 μm or less in the second. In this case, 99% of particles with sizes larger than 0.5 microns are removed by the first layer, and 99.9% of bacteria and cysts in the second.

Данные устройства крепятся к крану, что не совсем удобно, если необходимо набрать из этого же крана воду, не предназначенную для питья. В этом случае фильтр необходимо снимать с крана, либо использовать фильтр в составе устройства, обеспечиваюш его поочередное подключение фильтрованной или не фильтрованной воды к выходу крана. Эти устройства требуют создания избыточного давления очищаемой воды и поэтому не применимы в полевых или условиях чрезвычайной ситуации.These devices are attached to the tap, which is not very convenient if you need to collect water from the same tap that is not intended for drinking. In this case, the filter must be removed from the tap, or use the filter as part of the device, providing it with alternate connection of filtered or unfiltered water to the tap outlet. These devices require the creation of excess pressure of the treated water and therefore are not applicable in the field or in an emergency.

Кроме того, в процессе работы фильтра на поверхности мембраны будет происходить накопление осадка. Причем толпщна слоя осадка на мембране пропорциональна объему отфильтрованной через неё воды. Под действием гидродинамического потока фильтрата осадок будет уплотняться или коагулировать, вследствие этого будет происходить уменьшение производительности фильтра, что в конце концов приведет к необходимости его замены.In addition, during the operation of the filter, sediment will accumulate on the membrane surface. Moreover, the thick layer of sediment on the membrane is proportional to the volume of water filtered through it. Under the influence of the hydrodynamic flow of the filtrate, the precipitate will condense or coagulate, as a result of which there will be a decrease in the filter performance, which will eventually lead to the necessity of replacing it.

Известны также бытовые мембранные фильтры (типа «Крымская росинка см, ТУ 56МП.13784701.001-92 и «Nerox - см. «Стандарты и качество, 1995,№11.- С 65.) для очистки питьевой воды самотеком.Household membrane filters are also known (such as “Crimean dewdrop cm, TU 56MP.13784701.001-92 and Nerox - see“ Standards and quality, 1995, No. 11.- C 65.) for the purification of drinking water by gravity.

Фильтр содержит фильтрующий элемент в виде плоской рамки, к плоскостям которой герметично присоединена трековая мембрана. Трековая мембрана - это специально обработанная полимерная пленка, в которой имеются поры размером 0,2 или 0,4 мкм. Внутренний объем фильтрующего элемента соединен с отводной гибкой трубкой длиной не менее 1 м. Фильтр помещается в очищаемую воду, которая находится в емкости расположенной примерно на 1 м выше емкости для сбора чистой воды. Такой фильтр можно использовать в бытовых и полевых условиях.The filter contains a filter element in the form of a flat frame, to the planes of which a track membrane is hermetically connected. A track membrane is a specially processed polymer film that has pores of 0.2 or 0.4 microns in size. The internal volume of the filter element is connected to a bypass flexible tube with a length of at least 1 m. The filter is placed in purified water, which is located in a container located about 1 m above the container for collecting clean water. Such a filter can be used in domestic and field conditions.

Данное устройство принимаем за прототипThis device is taken as a prototype

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

малый поток очищенной воды -16-20 л/сутки и необходимость частой регенерации, которые определяются малой площадью мембраны при относительно больших габариты фильтрующего элемента (190x210x35 мм), что не всегда удобно особенно в полевых условиях.a small flow of purified water -16-20 l / day and the need for frequent regeneration, which are determined by the small membrane area with relatively large dimensions of the filter element (190x210x35 mm), which is not always convenient especially in the field.

недостаточное качество очистки, связанное с наличием только одной мембранной ступени очистки, которая не позволяет очищать воду от растворенных химических примесей.insufficient quality of treatment associated with the presence of only one membrane stage of treatment, which does not allow to purify water from dissolved chemical impurities.

Таким образом, существует задача создания более удобного и эффективного в эксплуатации бытового водоочистителя.Thus, there is the task of creating a more convenient and efficient in operation domestic water purifier.

Техническим результатом разработки данной полезной модели является увеличение производительности и ресурса за счет увеличения рабочей площади мембраны при зпменьшении габаритов фильтрующего элемента и улучшение очистки воды от растворенных примесей.The technical result of the development of this utility model is to increase productivity and resource by increasing the working area of the membrane while decreasing the dimensions of the filter element and improving the purification of water from dissolved impurities.

Для решения этой задачи, как и в прототипе, бытовой мембранный фильтр содержит неразборный мембранный фия ующий элемент, образ тощий внутренний объем, соединенный с гибкой отводной трубкой. В отлргчие от прототипа фильтрующий выполнен в виде спиральной конструкции, а его внутренний заполнен сорбентом. В качестве сорбента целесообразно использоватьTo solve this problem, as in the prototype, a household membrane filter contains a non-separable membrane effluent element that forms a thin internal volume connected to a flexible outlet pipe. In contrast to the prototype, the filter is made in the form of a spiral structure, and its internal is filled with a sorbent. It is advisable to use as a sorbent

активированный уголь, содержащий серебро с добавками или без ионообменных смол.activated carbon containing silver with or without ion exchange resins.

На Фиг. 1 приведена схема устройства. В его состав входят: 1 нижняя крышка, 2 - верхняя крышка , 3 - гибкая отводная трубка, 4 ситовая ткань, 5 - кольцо, 6 - отверстие, 7 - сорбент, 8 - корпус мембранного фильтрующего элемента, 9 - мембрана, 10 - сепаратор, 11обечайка корпуса фильтра, 12,13 - отверстия, 14 - грузило.In FIG. 1 shows a diagram of the device. It consists of: 1 bottom cover, 2 - top cover, 3 - flexible outlet tube, 4 sieve cloth, 5 - ring, 6 - hole, 7 - sorbent, 8 - membrane filter element housing, 9 - membrane, 10 - separator 11 the filter housing shell, 12.13 - holes, 14 - sinker.

Бытовой мембранный фильтр представляет собой корпус, образованный верхней 2 и нижней 1 крышками и обечайкой 11. В корпусе размещён неразборный фильтрующий элемент из мембраны 9, уложенной в спираль внутри корпуса 8 фильтрующего элемента. Внутренний объем фильтрующего элемента заполнен сорбентом 7 и соединен с гибкой отводной трубкой 3. Отверстия 6 и 13 служат для пропускания воды к поверхности мембраны, свернутой в спираль, через отверстие 12 вода прошедшая через мембрану 9 попадает во внутренний объем, заполненный сорбентом 7. Сепаратор 10 выполнен из ситовой ткани и служит для отделения витков спирали мембраны 9 друг от друга.The household membrane filter is a housing formed by the upper 2 and lower 1 covers and the shell 11. In the housing there is a non-separable filter element from the membrane 9, laid in a spiral inside the housing 8 of the filter element. The inner volume of the filter element is filled with sorbent 7 and connected to a flexible outlet pipe 3. Holes 6 and 13 serve to pass water to the surface of the membrane, rolled into a spiral, through the hole 12, water passing through the membrane 9 enters the inner volume filled with sorbent 7. Separator 10 made of sieve fabric and serves to separate the spiral coils of the membrane 9 from each other.

На Фиг.2 приведена схема, показывающая работу фильтра. Фильтр 15 помещается в емкость 16 с очищаемой водой 17. Отводная трубка 3 помещается в емкость 18 для сбора очищенной воды 19, при этом между уровнем воды в емкости 16 и концом отводной трубки создается перепад высот Н.2 is a diagram showing the operation of the filter. The filter 15 is placed in a container 16 with purified water 17. The drain pipe 3 is placed in a container 18 to collect purified water 19, while a height difference N is created between the water level in the container 16 and the end of the drain pipe.

На Фиг 3. приведена зависимость потока очищенной воды от объема очищенной водопроводной воды.Figure 3. shows the dependence of the flow of purified water from the volume of purified tap water.

Работает устройство следующим образом. Две емкости 16 и 19 примерно одинаковой вместимости устанавливаются таким образом ,чтобы между ними был перепад высот. Очищаемая вода 17 наливается в верхнюю емкость 16. Фильтр 15 с трубкой 3 помещается в верхнюю емкость 16 на время необходимое для заполнения их водой. Свободный конец трубки 3 при этом остается над поверхностью воды 17. Вода попадает внутрь фильтра через отверстия 6 и 13 в крышках 1 и 2 корпуса. Нод действием разности давлений с одной и другой стороны мембраны 9 вода просачивается сквозь поры мембраны и через отверстия 12 в корпусе 8 попадает во внутренний объем фильтрующего элемента, проходит через сорбент 7 и попадает в отводную трубку 3. Носле заполнения фильтра и трубки водой свободный конец трубки 3 опускается в емкость 18 для сбора очищенной воды 19. Нод действием разности давлений, обусловленных разностью высот между емкостями 16 и 18, очищенная вода самотеком поступает в емкость 18.The device operates as follows. Two containers 16 and 19 of approximately the same capacity are installed so that there is a difference in height between them. The purified water 17 is poured into the upper container 16. The filter 15 with the tube 3 is placed in the upper container 16 for the time necessary to fill them with water. The free end of the tube 3 remains above the surface of the water 17. Water enters the filter through the openings 6 and 13 in the covers 1 and 2 of the housing. But by the action of the pressure difference from one or the other side of the membrane 9, water seeps through the pores of the membrane and through the holes 12 in the housing 8 enters the internal volume of the filter element, passes through the sorbent 7 and enters the outlet tube 3. After filling the filter and the tube with water, the free end of the tube 3 is lowered into a container 18 to collect purified water 19. However, by the action of a pressure difference due to the height difference between containers 16 and 18, the purified water flows by gravity into the container 18.

Для остановки процесса фильтрации и облегчения последующего запуска необходимо поднять конец трубки 18 и повесить ее на край емкости 16с фильтром 15.To stop the filtering process and facilitate subsequent start-up, it is necessary to raise the end of the tube 18 and hang it on the edge of the container 16c with the filter 15.

Данное устройство было реализовано в фильтре, в котором в качестве мембранной ступени использовался спиральный фильтр с трековой мембраной с порами 0,4 мкм, площадью 0,2 м, а в качестве сорбента - серебросодержащий активированный уголь типа АГ-8 (ТУ 6-15-04873044-54-92).This device was implemented in a filter in which a spiral filter with a track membrane with pores of 0.4 μm, an area of 0.2 m was used as a membrane step, and silver-containing activated carbon of the AG-8 type (TU 6-15- 04873044-54-92).

На Фиг. 3 приведена экспериментально измеренная зависимость удельной производительности фильтра от объема фильтрата.In FIG. Figure 3 shows the experimentally measured dependence of the specific filter capacity on the filtrate volume.

Технические характеристики водоочистителя:Water purifier specifications:

Габаритные размеры, мм, не более - 68 х 135.Overall dimensions, mm, no more - 68 x 135.

Масса, г, не более - 210.Weight, g, no more - 210.

Поток очищенной воды, л/час, не менее - 3, Водоочиститель обеспечивает эффективную очистку при пропускании не менее 1000 л водопроводной воды.The flow of purified water, l / h, at least 3, The water purifier provides effective cleaning when passing at least 1000 l of tap water.

Качество холодной водопроводной воды (г. Томск) после водоочистителя характеризуется следующими показателями:The quality of cold tap water (Tomsk) after the water purifier is characterized by the following indicators:

Качество очистки модельной среды от синтетических поверхностноактивных веществ (СПАВ) и железа характеризуется следующими данными.The quality of cleaning the model environment from synthetic surface-active substances (SAS) and iron is characterized by the following data.

Преимущества водоочистителя в следующем:The advantages of a water purifier are as follows:

простота эксплуатации, не требуется избыточное давление в водопроводной сети, не перекрывается в процессе очистки водопроводный кран, работа водоочистителя не требует надзора.ease of operation, does not require excess pressure in the water supply network, the water tap does not overlap during the cleaning process, the operation of the water purifier does not require supervision.

повыщенная по сравнению с аналогами скорость очистки (более 3 л/час) вследствие большей площади мембраны.increased cleaning rate compared to analogs (more than 3 l / h) due to the larger membrane area.

более широкий спектр очищаемых примесей и большая глубина очистки вследствие наличия второй сорбционной ступени очистки и большего времени контакта воды с сорбентом.a wider range of purified impurities and a greater cleaning depth due to the presence of a second sorption purification step and a longer contact time of water with the sorbent.

повышенный ресурс, связанный с тем, что удельный на единицу гшошади поток фильтрата через мембрану мал и не приводит к уплотнению слоя осадка на мембране, что является основной причиной снижения производительности мембранных фильтров.increased resource associated with the fact that the specific filtrate per unit of horseback filtrate through the membrane is small and does not lead to compaction of the sediment layer on the membrane, which is the main reason for the decrease in the performance of membrane filters.

Claims (2)

1. Бытовой мембранный фильтр для очистки питьевой воды самотеком, содержащий корпус, неразборный мембранный фильтрующий элемент, образующий внутренний объем, соединенный с отводной трубкой, отличающийся тем, что мембранный фильтрующий элемент уложен по спирали, а внутренний объем заполнен сорбентом.1. A household membrane filter for the purification of drinking water by gravity, comprising a housing, a non-separable membrane filter element forming an internal volume connected to an outlet pipe, characterized in that the membrane filter element is arranged in a spiral and the internal volume is filled with a sorbent. 2. Фильтр по п.1, в котором в качестве сорбента используется активированный уголь, содержащий серебро с добавками или без ионообменной смолы.

2. The filter according to claim 1, in which activated carbon containing silver with or without additives of an ion exchange resin is used as a sorbent.