ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, ПРИМЕНЯЕМЫЙ В СФЕРЕ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД

Изобретение относится к области фильтрования, в частности к очистке природных вод в фильтрах различной конструкции с помощью фильтрующих элементов.

Известен способ очистки природных мутных вод [2055630, B01D 25/26, опуб. 1996.03.10] на скором фильтре. Сущность изобретения: скорый (безнапорный) фильтр содержит корпус, на дне которого установлены фильтроблоки, изготовленные из пористого полимербетона, закрепленные стяжками, лотки для отвода промывных вод и выпуска фильтрата и вход для подачи жидкости на фильтр.

Недостатками этого способа является применение в конструкции скорого фильтра фильтроблоков, на основе полимербетона, при производстве которого используются дорогостоящие компоненты - песок, цемент.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению являются полимербетонные фильтры для очистки промстоков и технической воды в системах оборотного водоснабжения предприятий от механических примесей (песок, окалина, волокна и др.), а также питьевой воды в системах хозяйственно-питьевого. водоснабжения [ООО "Эколот", http://www.ecolot.ru]. Основная деталь фильтров - цилиндрические фильтроэлементы из пористого полимербетона. Предлагаемая технология позволяет получать пористый полимербетон оптимального состава. В качестве наполнителя используется кварцевый песок - зерна размером 0,6-1,2 мм, имеющие форму близкую к сферической (скатанные).

Недостатками этой конструкции являются: высокая стоимость кварцевого песка, используемого для получения фильтроэлементов; трудоемкость выделения необходимой фракции кварцевого песка, что увеличивает затраты на получения 1 м³ очищенной воды.

Задачей изобретения является создание технического решения возможной утилизации отходов угольной промышленности при изготовление фильтрующего элемента, применяемого в сфере очистки природной воды; снижение стоимости фильтрующего элемента; снижение стоимости очистки природной воды; улучшения экологической ситуации угледобывающих районов за счет применения горелой породы терриконов при производстве фильтрующих элементов.

Поставленная задача достигается за счет замены кварцевого песка и каменного щебня, входящих в основной состав нового фильтрующего элемента, на нерудные материалы, выделенные из горелых пород терриконов - отходов угольной промышленности. В качестве заполнителей применяется - отсев с размером 0,3-5 мм и отсев 10-50 мм, наполнителей - мука из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов, вместо кварцевого песка и каменного щебня, вяжущего - эпоксидная смола или полиэфирная смола; применения новой формы фильтрующих элементов - правильный шестиугольник.

Фильтрующий элемент с использованием нерудных материалов, выделенных из горелых пород терриконов, позволяет снизить стоимость очистки природной воды; повысить качество очистки природной воды; улучшить экологическую ситуацию угледобывающих районов за счет применения горелой породы терриконов при производстве фильтрующих элементов.

Фильтрующий элемент получают классическим способом (СН 525-80 "Инструкция по технологии приготовления полимербетонов и изделий из них"), но заменяют кварцевый песок и каменный щебень на нерудные материалы, выделенные из горелых пород терриконов - отходы угольной промышленности, в частности в качестве заполнителей применяется - отсев с размером 0,3-5 мм и отсев 10-50 мм, наполнителей - мука из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов, вяжущих - эпоксидная смола или полиэфирная смола; применяется новая форма фильтрующих элементов - правильный шестиугольник.

Технический результат достигается за счет использования горелых пород терриконов вместо каменного щебня и кварцевого песка, при этом в качестве заполнителей применяется - отсев с размером 0,3-5 мм и отсев 10-50 мм, наполнителей - мука из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов, вяжущего - эпоксидная смола или полиэфирная смола; при этом фильтрующий элемент выполнен в форме правильного шестиугольника, позволяющей увеличить фильтрующую поверхность на 30%, тем самым улучшить эффект очистки природных вод. Выбранный диапазон размеров частиц наполнителя и заполнителя основывается на требованиях, предъявляемых к исходным материалом, необходимых для выполнения технологии изготовлении материала. (Патуроев В.В. Полимербетоны. НИИ бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1987. 286 с. ISBN 5-247-00089-4).

ПРИМЕР. Очистка природной воды производится на напорном фильтре известной конструкции в двух ступенчатой схеме, при предварительной обработке алюмосодержащими коагулянтами.

По известному способу очистка производится на напорном фильтре известной конструкции с применением фильтрующего элемента из полимербетона известной конструкции и состава.

По предлагаемому способу очистка производится на напорном фильтре известной конструкции с применением фильтрующего элемента в форме правильного шестиугольника, включающего в себя горелые породы терриконов. Известно, что при обработке воды алюмосодержащими коагулянтами природная вода становится химически активная. В табл.1 приведены основные химические вещества, входящие в состав известного и нового фильтрующих элементов, которые могут вступить в реакцию при фильтровании природной воды.

Применение нового фильтрующего элемента позволяет очищать природные воды с эффективностью до 80-95% и получать после очистки воду, по основным показателям соответствующую питьевой воде (СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Основные требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»). Значения основных показателей природной воды до и после обработки с использованием предлагаемого фильтрующего элемента отражены в табл.2.

Развитая структура поровых каналов нового фильтрующего элемента существенно увеличивает удельную поверхность фильтрования, что позволяет увеличить скорость фильтрования, не уменьшая эффективность очистки. В то же время больший диапазон по содержанию взвешенных веществ в очищаемой воде не значительно влияет на интенсивность промывки и фильтроцикл.

Новая форма фильтрующих элементов позволяет разместить их более компактно и значительно увеличить площадь поверхности фильтрации. Так в фильтры диаметром 3 м возможно установить 43 колонны новых фильтрующих элементов диаметром 0,5 м и высотой 2 м каждая, площадь фильтрации при этом составит 103,2 м². Фильтрующие элементы новой формы позволяют снизить затраты на очистку 1 м³ очищаемой воды, увеличить поверхность фильтрования.

Сравнительная характеристика напорных фильтров с применением фильтрующих элементов известного и нового состава и формы представлена в табл.3