Фильтр для очистки природных и сточных вод

Полезная модель относится к области очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ и растворенных органических загрязнений. Фильтр может применяться в системах коммунального водоснабжения, а также для очистки производственных сточных вод.

Задачей полезной модели является увеличение эффекта очистки воды от взвешенных веществ и растворенных органических загрязнений.

Задача решается тем, что в фильтре для очистки природных и сточных вод, включающем нижний и верхний ярусы, разделенные дырчатой перегородкой, распределительную и сборную систему, поддерживающий слой и зернистый фильтрующий материал, систему распределения воздуха, расположенную между ярусами, согласно полезной модели в фильтрующем материале нижнего яруса расположены стержневые электроды из электроположительного и электроотрицательного материала, образующие чередующиеся ряды, причем все электроды одинаковой полярности соединены токопроводом, а между разнополярными токопроводами включено сопротивление нагрузки, фильтрующий материал верхнего яруса выполнен из металлокомплексного катализатора, нижнего яруса - из зернистого фильтрующего материала. Фильтрующий материал нижнего яруса выполнен из силицированного кальцита фракции 2-5 мм. Фильтрующий материал верхнего яруса выполнен из алюмомарганцевого катализатора АОК 7541 фракции 3 мм. Электроотрицательные электроды выполнены из алюминия в виде стержней диаметром 3-5 мм. Электроположительные электроды выполнены из графита в виде стержней диаметром 3-5 мм. Сопротивлением нагрузки являются светодиодные лампы.

Полезная модель относится к области очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ и растворенных органических загрязнений. Фильтр может применяться в системах коммунального водоснабжения, а также для очистки производственных сточных вод.

Известен фильтр для каталитической очистки природных и сточных вод от загрязнений, включающий емкость, систему подачи и отвода обрабатываемой воды, поддерживающий слой, двухслойную фильтрующую загрузку, причем двухслойная загрузка состоит из металлокомплексного катализатора и из песка (Патент RU на ПМ 47248).

Недостатком фильтра является то, что он не дает достаточно высокого эффекта очистки воды от загрязнений.

Наиболее близким к заявленному объекту решением задачи является двухъярусный аэрируемый зернистый фильтр, разделенный дырчатой перегородкой на нижний и верхний ярусы. Ярусы загружены поддерживающими слоями из гравия и кварцевым песком. Скорость фильтрования 6-7 м/ч, интенсивность промывки 16-18 л/(с·м ²) в течении 7-8 минут. В верхний ярус подается воздух со скоростью 0,7-1,0 м/ч (Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Под ред. Самохина В.Н. - М., Стройиздат, 1981 - 639 с. см. с.278-279).

Недостатком фильтра является то, что он не дает достаточно высокого эффекта очистки воды от загрязнений.

Задачей полезной модели является увеличение эффекта очистки воды от взвешенных веществ и растворенных органических загрязнений.

Задача решается тем, что в фильтре для очистки природных и сточных вод, включающем нижний и верхний ярусы, разделенные дырчатой перегородкой, распределительную и сборную систему, поддерживающий слой и зернистый фильтрующий материал, систему распределения воздуха, расположенную между ярусами, согласно полезной модели в фильтрующем материале нижнего яруса расположены стержневые электроды из электроположительного и электроотрицательного материала, образующие чередующиеся ряды, причем все электроды одинаковой полярности соединены токопроводом, а между разнополярными токопроводами включено сопротивление нагрузки, фильтрующий материал верхнего яруса выполнен из металлокомплексного катализатора, нижнего яруса - из зернистого фильтрующего материала. Фильтрующий материал нижнего яруса выполнен из силицированного кальцита фракции 2-5 мм. Фильтрующий материал верхнего яруса выполнен из алюмомарганцевого катализатора АОК 7541 фракции 3 мм. Электроотрицательные электроды выполнены из алюминия в виде стержней диаметром 3-5 мм. Электроположительные электроды выполнены из графита в виде стержней диаметром 3-5 мм. Сопротивлением нагрузки являются светодиодные лампы. На фиг.1 представлен фильтр для очистки природных и сточных вод, на фиг.2 - сечение нижнего яруса.

Фильтр содержит корпус 1 прямоугольной формы, в нижней части которого расположена распределительная система 2, в верхней части - водосборный лоток 3. В корпусе 1 расположены верхний ярус 4 и нижний ярус 5, загруженные гранулированными материалами. Верхний ярус загружен алюмомарганцевым катализатором АОК 7541 фракции 3 мм, нижний ярус загружен активным зернистым фильтрующим материалом - силицированным кальцитом фракции 2-5 мм. Ярусы разделены дырчатой перегородкой 6, над которой находится система 7 распределения воздуха.

Нижний и верхний ярусы в нижней части загружены поддерживающими слоями из гравия (на фигуре не показаны).

В зернистом материале нижнего яруса 5 вертикально расположены стержневые электроды диаметром 3-5 мм из электроотрицательного материала (алюминий) 8 и электроположительного (графит) 9, образующие чередующиеся ряды, причем все электроды одинаковой полярности соединены токопроводом, а между разнополярными токопроводами включено сопротивление нагрузки 10, в качестве которого могут быть использованы индикаторные светодиодные лампы.

Фильтр работает следующим образом. Подача исходной воды осуществляется в нижнюю часть корпуса 1, вода фильтруется в направлении снизу вверх.

Нижний ярус 5 предназначен для осветления воды. Для увеличения эффекта очистки воды в фильтрующей загрузке расположены вертикально стержневые электроды 8 и 9, образующие электрохимические источники тока. Действие электрохимических источников тока проявляется за счет двух механизмов. Во-первых, под действием тока происходит растворение алюминия с образованием гидроксида алюминия, который является коагулянтом. Во-вторых, происходит поляризация минеральных зерен фильтрующего материала под действием электрического поля с образованием связанных зарядов, что увеличивает эффект закрепления извлекаемых частиц за счет электростатических сил.

С другой стороны, вырабатываемая источниками тока электроэнергия может быть использована для работы светодиодных ламп 10, используемых в качестве индикаторных ламп на пульте управления фильтров.

Оптимальное расстояние между разнополярными электродами равно 220 мм ±10% (Назаров М.В. Очистка природных и сточных вод с применением электрохимических методов. / Автореферат канд. дисс.: Уфа, 2008, 24 с, см. с.15).

Далее вода, поднимаясь вверх, проходит дырчатую перегородку 6, насыщается кислородом воздуха, поступающего от системы 7 распределения воздуха. Однако кислород воздуха обладает низкой окислительной способностью относительно растворенных органических веществ, поэтому его действие необходимо усилить воздействием катализаторов. Одним из эффективных катализаторов является алюмомарганцевый катализатор АОК 7541 (ТУ 6-68-197-2004).

Режим фильтрования: скорость фильтрования 6-7 м/ч, фильтроцикл 24 ч, интенсивность промывки 16-18 л/(с·м²) в течении 7-8 мин. воздух подается в верхний ярус со скоростью 0,7-1,0 м/ч.

Пример 1. Проводили опыты по очистке природной воды, содержащей взвешенные вещества и растворенные органические вещества (гуминовые кислоты). Результаты приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 следует, что использование предложения повышает эффект очистки воды от взвешенных и органических веществ.

Пример 2. Проводили опыты по очистке промышленной сточной воды молочного комбината. Результаты приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 следует, что использование предложения повышает эффект очистки сточной воды от взвешенных и органических веществ.

1. Фильтр для очистки природных и сточных вод, включающий нижний и верхний ярусы, разделенные дырчатой перегородкой, распределительную и сборную систему, поддерживающий слой и зернистый фильтрующий материал, систему распределения воздуха, расположенную между ярусами, отличающийся тем, что в фильтрующем материале нижнего яруса расположены стержневые электроды из электроположительного и электроотрицательного материала, образующие чередующиеся ряды, причем все электроды одинаковой полярности соединены токопроводом, а между разнополярными токопроводами включено сопротивление нагрузки, фильтрующий материал верхнего яруса выполнен из металлокомплексного катализатора, нижнего яруса - из зернистого фильтрующего материала.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий материал нижнего яруса выполнен из силицированного кальцита фракции 2-5 мм.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий материал верхнего яруса выполнен из алюмомарганцевого катализатора АОК 7541 фракции 3 мм.

4. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что электроотрицательные электроды выполнены из алюминия в виде стержней диаметром 3-5 мм.

5. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что электроположительные электроды выполнены из графита в виде стержней диаметром 3-5 мм.

6. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве сопротивления нагрузки используют светодиодные лампы.