При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности («Роспатента») мы решили ввести на сайте рубрику «Патент недели». Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.
Патент недели: как почистить воду
Прежде чем чистая вода попадет в пластиковую бутылку, в систему водоснабжения или в сельскохозяйственные поливальные установки, требуется предварительная подготовка. Соли, металлы и другие примеси из горных пород, почвы насыщают воду природного происхождения многочисленными микроэлементами, которые могут оказывать негативное влияние на организм человека или рост растений. Воде нужна промышленная очистка.
Патент: 2641132
Авторы: Олег Говоров, Василий Семеновых, Жанна Говорова
Патентообладатель: Научно-технический центр «ФОНСВИТ»
Для очистки или предварительной подготовки природных вод от железа, марганца и взвешенных веществ используются множество видов фильтров и промышленных установок. Но ни одну из них нельзя назвать идеальной. В каких-то установках в процессе эксплуатации снижается степень очистки исходной воды поскольку постепенная кольматация — естественное проникновение частиц в элементы фильтра — окисленным железом или любое нарушение центровки штока приводят к уменьшению зазора между элементами установки и корпусом, нарушению работы механизма и массообмена между водой и воздухом. В других — снижается эффективность дегазации и степень очистки воды от железа, поскольку «зерна плавающей загрузки» плотно облепляют узел газоотвода, элементы которого постепенно обрастают, что приводит к невозможности работы узла газоотвода и так далее.
Установка российских изобретателей состоит из вертикального корпуса, который по горизонтали поделен решеткой на зону аэрации в верхней части и зону фильтрования. В корпус вдоль его оси встроена цилиндрическая камера смешения. Исходная (природная) вода подается через трубопровод в зону аэрации. К нему подключено еще два трубопровода: через один подается водо-воздушная смесь, другой — подает воду на промывку. Зона аэрации снабжена узлом газопровода со сбросным клапаном и газоотводящей трубой, длину которой внутри зоны аэрации можно менять. В зоне фильтрования находится фильтрующая смесь — плавающая загрузка с размером зерен 3-5 миллиметров, а также сборная система, которая соединена с трубопроводами отвода очищенной и промывной воды.
Подземная вода подается в нижнюю часть камеры смешения. В процессе подачи за счет конструктивных особенностей происходит ее интенсивная аэрация. Струя водо-воздушной смеси, ударяясь о стенку камеры смешения, закручиваясь за счет так называемой тангенциальной подачи, создает эффект, подобный кипению воды. Благодаря вращательному движению в камере смешения происходит веерный выход воды в свободный объем зоны аэрации. Вода попадает в воздушный «мешок», где одновременно с процессом аэрации происходит процесс дегазации растворенных в воде углекислоты, сероводорода и других газов, которые выводятся через узел газоотвода.
Затем аэрированная и освобожденная преимущественно от углекислоты и сероводорода вода поступает в зону фильтрования, в слой плавающей загрузки, где вода очищается от взвешенных веществ, железа и других примесей. Пройдя через загрузку, вода попадает в нижнюю часть установки и через сборную систему по трубопроводу отвода очищенной воды подается на другие сооружения.
За счет наличия подобной камеры смешения, трубопровода подачи водо-воздушной смеси и возможности тангенциальной подачи в предложенной установке вода максимально насыщается кислородом. В установке ускоряется окисление содержащегося в воде двухвалентного железа в трехвалентное. За счет отвода газов через сбросной клапан узла газоотвода повышается степень дегазации, удаляются, в частности, углекислота и сероводород. Следовательно — повышается рН воды, что способствует ускорению процесса окисления и гидролиза железа и частично марганца с образованием гидроксидов, которые задерживаются на зернах плавающей загрузки в зоне фильтрования. Отсутствие движущихся элементов, в свою очередь, облегчает обслуживание и эксплуатацию установки.
Предложенная установка также позволяет повысить степень очистки воды от примесей за более короткое время, чем ранее известные запатентованные аналоги.
Подробности изобретения и его чертежи — в опубликованном патенте.