RS67484B1 - Postupak filtriranja tečnosti i filtracioni aparat za filtriranje tečnosti - Google Patents

Description

[0001] Opis

[0003] Oblast tehnike

[0005] Ovo obelodanjivanje se generalno odnosi na filtriranje tečnosti. Posebno, predviđen je postupak filtriranja tečnosti i filtracioni aparat za filtriranje tečnosti.

[0007] Stanje tehnike

[0009] Jedan od glavnih izazova u svetu danas je obezbeđivanje bezbedne pijaće vode za ljude i životinje. Neki od glavnih doprinosa zagađenju vode potiču od neprečišćene kanalizacije, neprečišćene procesne vode iz industrija, poljoprivrednog otpada i atmosferskih padavina. Ova voda mora biti tretirana pre nego što bude bezbedna za piće.

[0010] Jedan od načina da se obezbedi bezbedna voda za piće iz zagađene vode je isparavanje zagađene vode pod vakuumom. Promenom faze vode u vodenu paru pod vakuumom, voda ključa na niskoj temperaturi. Nedostatak kod ovog postupka je da je potrebno mnogo energije za promenu faze vode u vodenu paru pod vakuumom.

[0011] WO 2020164730 A1 obelodanjuje filtracioni aparat za filtriranje čestica iz fluida, gde filtracioni aparat sadrži filtracionu posudu; najmanje jedan filterski element za uklanjanje čestica iz fluida koji prolazi kroz njega, najmanje jedan filterski element je raspoređen tako da se kreće duž puta u filtracionu posudu i iz filtracione posude; ulaz za filtriranje je raspoređen tako da prenosi smešu čestica i fluida do najmanje jednog filterskog elementa unutar filtracione posude; i izlaz za filtriranje raspoređen tako da prenosi tečnost, filtriranu najmanje jednim filterskim elementom, iz filtracione posude; pri čemu je filtracioni aparat konfigurisan tako da uspostavlja diferencijalni pritisak nad najmanje jednim filterskim elementom unutar filtracione posude.

[0012] DE 2816378 A1 obelodanjuje filter stalak i postupak za to. Filter stalak sadrži filterski element postavljen na traku, usisni vod, sabirni rezervoar, vakuum pumpu i pumpu za filtrat. Potreban potpritisak u sabirnom rezervoaru generiše vakuum pumpa.

[0013] [0006] WO 2021101379 A1 obelodanjuje uređaj za filtriranje koji sadrži filtersku tkaninu, prvi odeljak, drugi odeljak, pumpu i vakuum pumpu. Potpritisak se može stvoriti u drugom odeljku usisavanjem filtrirane vode iz drugog odeljka pomoću pumpe. Vakuum pumpa može da stvori potpritisak u drugom odeljku tako da se tečnost koja se nalazi u prvom odeljku silom provuče kroz tkaninu filtera.

[0015] Suština pronalaska

[0017] Jedan od ciljeva ovog obelodanjivanja je da se obezbedi postupak za efikasno filtriranje tečnosti.

[0018] Dalji cilj ovog obelodanjivanja je da se obezbedi postupak za filtriranje tečnosti, gde postupak efikasno ubija žive organizme u tečnosti.

[0019] Još jedan dalji cilj ovog obelodanjivanja je da se obezbedi postupak za filtriranje tečnosti, gde je postupak energetski efikasan.

[0020] Još jedan dodatni cilj ovog obelodanjivanja je da se obezbedi postupak za filtriranje tečnosti, a da je postupak isplativ.

[0021] Još jedan dodatni cilj ovog obelodanjivanja je da se obezbedi postupak za filtriranje tečnosti koji je ekološki prihvatljiv.

[0022] Još jedan dodatni cilj ovog obelodanjivanja je da se obezbedi postupak za filtriranje tečnosti, gde je postupak kojim se mogu filtrirati velike količine tečnosti tokom dužih vremenskih perioda.

[0023] Još jedan dodatni cilj ovog obelodanjivanja je da se obezbedi postupak za filtriranje tečnosti, gde je postupak koji rešava nekoliko ili sve gore navedene ciljeve zajedno.

[0024] Još jedan dodatni cilj ovog obelodanjivanja je da se obezbedi filtracioni aparat za filtriranje tečnosti, gde filtracioni aparat ima kompaktan dizajn.

[0025] Još jedan dodatni cilj ovog obelodanjivanja je da se obezbedi filtracioni aparat za filtriranje tečnosti, gde filtracioni aparat rešava jedan, nekoliko ili sve gore navedene ciljeve.

[0026] Prema jednom aspektu, predviđen je postupak za filtriranje tečnosti, gde postupak sadrži provođenje tečnosti kroz filterski element, kroz izlazni vod nizvodno od filterskog elementa i do sabirne zapremine nizvodno od izlaznog voda; regulisanje diferencijalnog pritiska tečnosti preko filterskog elementa; i regulisanje vremena prolaska filterskog protoka tečnosti kroz filterski element u vezi sa diferencijalnim pritiskom; pri čemu regulisanje diferencijalnog pritiska i vremena prolaska sadrži regulisanje protoka tečnosti; iz sabirne zapremine; i regulisanje protoka gasa iz sabirne zapremine.

[0027] [0017] Postupak se može sprovesti pomoću aparata za filtraciju bilo kog tipa prema ovom obelodanjivanju. Postupak se može koristiti u različitim primenama. Postupak se, na primer, može koristiti za obezbeđivanje bezbedne vode za piće ili za prečišćavanje vode iz ribnjaka. U ovom drugom slučaju, izlazna voda iz ribnjaka može se recirkulisati kroz filtracioni aparat kako je ovde opisano, pre nego što se vrati u ribnjak. Postupak se može koristiti za filtriranje bilo koje tečnosti gde se želi smanjiti količina živih organizama. Ulazna voda u filterski element može ili ne mora biti prethodno obrađena. Primeri predtretmana uključuju prethodno prečišćavanje i predgrevanje.

[0028] Svi živi organizmi, kao što su bakterije i paraziti, imaju membranu. Živi organizmi stoga reaguju na promene pritiska. Živi organizmi mogu prilično dobro da tolerišu naglo povećanje pritiska, ali ne i nagle padove pritiska. Ako je čovek izložen naglom padu pritiska sa atmosferskog pritiska od 1 bar na 500 mbar, ljudska pluća će pući i ljudska krv će početi da ključa oslobađanjem gasova kao što su molekulski kiseonik i ugljendioksid. Normalna zapremina pluća čoveka pri atmosferskom pritisku je šest litara. Sa padom pritiska sa 1 bar na 250 mbar, zapremina pluća će se proširiti na 24 litara i tako dalje. Iako bakterije i paraziti nemaju pluća, imaju tečnost unutar svojih membrana koje sadrže rastvorene gasove i koji će se sa naglim padom pritiska proširiti unutar membrana i izazvati pucanje membrana. Nagli pad pritiska će stoga ubiti bakterije i parazite.

[0029] Pritisak tečnosti u izlaznom vodu odmah nizvodno od filterskog elementa naziva se potpritisak ili izlazni pritisak. Pritisak tečnosti neposredno uzvodno od filterskog elementa može se nazvati ulaznim pritiskom. Prilikom izvođenja postupka, ulazni pritisak može biti atmosferski ili u suštini atmosferski (npr.995 mbar do 1035 mbar).

[0030] Postupak može dalje da sadrži praćenje potpritiska u izlaznom vodu neposredno nizvodno od filterskog elementa. Potpritisak se može pratiti pomoću senzora pritiska u skladu sa ovim obelodanjivanjem.

[0031] Protok tečnosti u sabirnoj zapremini može se regulisati pomoću uređaja za odvod tečnosti. Uređaj za odvod tečnosti može biti bilo koje vrste u skladu sa ovim obelodanjivanjem. Pomoću uređaja za odvod tečnosti može se regulisati potpritisak tečnosti.

[0032] Protok gasa iz sabirne zapremine može se regulisati pomoću uređaja za odvod gasa. Uređaj za odvod gasa može biti bilo kog tipa u skladu sa ovim obelodanjivanjem.

[0033] Tečnosti u pokretu, kao što je voda, mogu sadržati velike količine energije. O tome svedoči pojava vodenog čekića koji može prouzrokovati mnogo oštećenja cevi, ventila i druge opreme iznenadnim zaustavljanjem protoka vode.

[0034] [0024] Regulisanjem diferencijalnog pritiska u kombinaciji sa vremenom prolaska, postupak može obezbediti kontrolisano oslobađanje energije iz tečnosti. Protok tečnosti za sakupljanje i protok gasa mogu se, na primer, regulisati zajedno na osnovu ciljnog potpritiska u izlaznom vodu. Što je veći diferencijalni pritisak i što je kraće vreme prolaska, to je veće oslobađanje energije iz tečnosti. Generisanjem dovoljno visokog oslobađanja energije iz tečnosti kroz filterski element u dovoljno kratkom vremenu prolaska, svi živi organizmi u tečnosti će biti ubijeni. Izlaganjem živih organizama u tečnosti visokom oslobađanju energije, npr. visokom padu pritiska za nekoliko mikrosekundi, membrane bilo kog živog organizma u tečnosti će biti probijene i živi organizmi će biti efikasno ubijeni. Oslobađanje energije iz tečnosti obezbeđeno postupkom na taj način uzrokuje eliminaciju rezidualnih zagađivača u veoma velikom stepenu. Postupak će stoga imati ogroman uticaj na prečišćavanje tečnosti, npr. obezbeđivanje bezbedne vode za piće.

[0035] Postupak dalje omogućava evakuaciju gasova oslobođenih iz tečnosti u sabirnoj zapremini. Primeri takvih gasova su ugljendioksid, azot, molekulski kiseonik i amonijum. Gasovi se, između ostalog, stvaraju kada membrane živih organizama puknu kada su izložene brzom smanjenju pritiska kroz filterski element. Gasovi će se podići na površinu tečnosti pre nego što napuste tečnost. Praćenjem potpritiska odmah nizvodno od filterskog elementa i temperature tečnosti, postaje moguće videti na kom potpritisku i na kojoj temperaturi se različiti gasovi oslobađaju iz tečnosti. Generalno, što je veći diferencijalni pritisak, generiše se više gasova.

[0036] Postupak stoga može dalje sadržati praćenje temperature tečnosti. Temperatura se može pratiti pomoću temperaturnog senzora u skladu sa ovim obelodanjivanjem.

[0037] Regulisanjem protoka gasa iz sabirne zapremine, može se regulisati pritisak gasova koji se oslobađaju iz tečnosti unutar sabirne zapremine. Pritisak gasa utiče na pritisak tečnosti u sabirnoj zapremini, što zauzvrat utiče na diferencijalni pritisak na filterskom elementu. Regulisanjem protoka gasa iz sabirne zapremine, potpritisak nizvodno od filterskog elementa može se regulisati i stabilizovati.

[0038] Postupak može da sadrži regulisanje nivoa tečnosti u sabirnoj zapremini tako da je nivo tečnosti geodetski viši od geodetske visine izlaza izlaznog voda u sabirnu zapreminu. Na taj način se može sprečiti da gasovi uđu u izlazni vod iz sabirne zapremine. U tu svrhu, aparat za filtriranje može sadržati senzor izlaznog nivoa, koji je konfigurisan za praćenje izlaznog nivoa tečnosti u sabirnoj zapremini. Nivo tečnosti u sabirnoj zapremini se stoga može nazvati izlaznim nivoom tečnosti.

[0039] [0029] U ovom obelodanjivanju, tečnost može biti voda. Energija potrebna za promenu pritiska vode sa relativno niskog pritiska na relativno visok pritisak može se odrediti kao protok vode pomnožen sa gravitacionom silom puta visina podizanja. Odgovarajuća energija se oslobađa kada voda podleže smanjenju pritiska iz relativno visokog pritiska na relativno nizak pritisak. Regulisanjem vremena prolaska, može se regulisati i snaga.

[0040] Brzina protoka ili brzina tečnosti kroz filterski element može se odrediti kao protok filtera podeljen sa aktivnom filterskom površinom filterskog elementa. Vreme prolaska može se odrediti kao debljina ili aktivna dubina filterskog elementa podeljen brzinom protoka. Postupak omogućava preciznu kontrolu protoka kroz filter i diferencijalnog pritiska.

[0041] Filterski element može, na primer, biti postavljen na neprekidnu traku. Filterski element može se pomerati neprekidno ili povremeno prilikom izvođenja postupka. Vremenom se filterski element začepi. Kada se začepljenje povećava, brzina protoka tečnosti kroz filterski element se povećava.

[0042] Alternativno, postupak može koristiti jedan ili više stacionarnih filterskih elemenata. U slučaju da je predviđeno više filterskih elemenata, oni su raspoređeni paralelno i aktivno područje filtera se stoga može sastojati od više od jednog filterskog elementa.

[0043] Izlazni vod može biti otvoren samo za najmanje jedan uzvodni filterski element i za nizvodnu sabirnu zapreminu. U izlaznom vodu može se obezbediti određeni pad tečnosti. Pad tečnosti može da sadrži geodetsku visinsku razliku od jednog metra do deset metara. Visina pada tečnosti utiče na diferencijalni pritisak kroz filterski element. Regulisanjem diferencijalnog pritiska preko filterskog elementa, protok tečnosti kroz filterski element može se regulisati bez korišćenja pumpe za tečnost. Postupak će stoga smanjiti ugljenični otisak.

[0044] Izlazni vod može da sadrži cev. U ovom slučaju, cev može biti „padna cev“. Cev može, na primer, biti vertikalno orijentisana ili nagnuta, npr. do 45 stepeni ili više, u odnosu na vertikalu. Sabirna zapremina može biti rezervoar.

[0045] Postupak može dalje da sadrži sprovođenje tečnosti kroz uzvodni filter, uzvodno od filterskog elementa, pre sprovođenja tečnosti kroz filterski element. Uzvodni filter može biti grubi filter, tj. da ima znatno veću propusnost od filterskog elementa.

[0046] Regulisanje diferencijalnog pritiska i/ili regulisanje vremena prolaska može dalje sadržati regulisanje ulaznog protoka tečnosti do filterskog elementa; regulisanje brzine filtriranja filterskog elementa; regulisanje aktivne površine filterskog elementa; regulisanje protoka kroz filter; regulisanje brzine protoka kroz filter; i/ili regulisanje protoka tečnosti izlaznog voda u izlaznom vodu.

[0047] Ulazni protok se može regulisati pomoću uređaja za dovod tečnosti u skladu sa ovim obelodanjivanjem. Na primer, uređaj za dovod tečnosti može se regulisati tako da se nivo tečnosti u posudi uzvodno od filterskog elementa drži suštinski konstantan, ili konstantan. U tu svrhu, uređaj za dovod tečnosti može se regulisati na osnovu signala sa senzora ulaznog nivoa. Senzor ulaznog nivoa je konfigurisan za praćenje ulaznog nivoa tečnosti, na primer u posudi.

[0048] Kontrolom uređaja za odvod tečnosti u kombinaciji sa uređajem za odvod gasa i uređajem za dovod tečnosti, gasovi se mogu evakuisati iz sabirne zapremine i precizno se može zadržati ciljni potpritisak odmah nizvodno od filterskog elementa.

[0049] Brzina filtriranja filterskog elementa može se regulisati motorom. U slučaju da je filterski element raspoređen na neprekidnoj traci, traku može da pokreće motor.

[0050] Protok kroz filter se, na primer, može regulisati regulisanjem aktivne površine filtera i/ili regulisanjem brzine filtriranja. Smanjenjem brzine filtriranja, čestice će sukcesivno začepiti filterski element kako bi se time smanjila propusnost filterskog elementa. Kada se smanji propusnost filterskog elementa, diferencijalni pritisak kroz filterski element će se povećati.

[0051] Izlazni vod može imati geodetsku visinsku razliku od najmanje jednog metra. Pomoću geodetske visinske razlike izlaznog voda, gravitaciona sila stuba tečnosti u izlaznom vodu povlači tečnost kroz filterski element. Kada je geodetska visinska razlika izlaznog voda dovoljno velika da se dobije željeni diferencijalni pritisak, uređaj za odvod tečnosti može biti sastavljen od ventila umesto pumpe za tečnost. Na taj način se postupak može izvesti energetski efikasnije.

[0052] Diferencijalni pritisak se može uspostaviti putem nizvodnog kretanja tečnosti u izlaznom vodu. Kada se tečnost kreće nizvodno u izlaznom vodu, dostupno je više prostora uzvodno od tečnosti u izlaznom vodu. Ovo stvara potpritisak ispod filterskog elementa.

[0053] Vreme prolaska može se regulisati tako da bude manje od 0,1 s, kao što je manje od 0,01 s, kao što je manje od 0,001 s.

[0054] Diferencijalni pritisak se može regulisati na najmanje 0,1 bar, kao što je najmanje 0,5 bar, kao što je najmanje 0,8 bar. Alternativno, ili dodatno, potpritisak se može regulisati na 0,9 bar ili manje, kao što je 0,5 bar ili manje, kao što je 0,2 bar ili manje. Prolaskom tečnosti kroz filterski element tako da tečnost trpi promenu pritiska od najmanje 0,1 bar za 0,1 s ili manje, živi organizmi u tečnosti će biti ubijeni.

[0055] Filterski element može imati suštinski konstantnu ili konstantnu propusnost za filtracije nakon nominalnog stepena začepljenja filterskog elementa. Na primer, filterski element se sukcesivno začepljuje za početni broj ciklusa filtracije, pri čemu svaki ciklus filtracije sadrži filtraciju tečnosti i uspešno prečišćavanje, kao što je ispiranje povratnim tokom. Propusnost filterskog elementa je tada suštinski konstantna, ili konstantna, za filtracione cikluse nakon početnog broja filtracionih ciklusa. Jedan primer takvog filterskog elementa je Minimesh<®>RPD HIFLO-S koji prodaje Haver & Boecker, kao što je RPD HIFLO 5 S, 10 S, 15 S, 20 S, 30 S ili 40 S.

[0056] [0045] Filterski element može da sadrži žičanu tkaninu, kao što je metalna žičana tkanina ili legirana žičana tkanina, koja ima trodimenzionalnu geometriju pora. Takav filterski element može da obezbedi suštinski konstantnu, ili konstantnu, propusnost za filtracije nakon nominalnog stepena začepljenja filterskog elementa. Žičana tkanina može da sadrži žice osnove i žice potke koje se međusobno ukrštaju i isprepliću po uzorku tkanja. Žice osnove se mogu formirati u najmanje dve različite konfiguracije kako bi se definisale žice osnove prvog i drugog tipa. Dužina prve vrste žica osnove može odstupati od dužine druge vrste žica osnove u odnosu na određenu jedinicu dužine. Pore se mogu formirati u međuprostorima između delova dve susedne žice osnove i ukrštenih delova dve susedne žice potke.

[0057] Jedan primer žičane tkanine prema ovom obelodanjivanju je Minimesh<®>RPD HIFLO-S koji prodaje Haver & Boecker, kao što su RPD HIFLO 5 S, 10 S, 15 S, 20 S, 30 S ili 40 S. Takve žičane tkanine imaju izuzetno visoke propusnosti i veći kapacitet filtracije u poređenju sa drugim filterima iste veličine pora, i može da vrši filtraciju u širokom opsegu diferencijalnih pritisaka. Dalji primer žičane tkanine prema ovom obelodanjivanju takođe je opisan u SAD patentnoj prijavi US 2011290369 A1. Najmanje jedan filterski element može biti otporan na kiseline, koroziju, pritisak i/ili temperaturu.

[0058] Sabirna zapremina može imati horizontalni nastavak i vertikalni nastavak, pri čemu horizontalni nastavak je veći od vertikalnog nastavka. Horizontalna površina sabirne zapremine može biti najmanje dvostruko veća od kvadrata vertikalnog nastavka. Na primer, ako je vertikalni nastavak sabirne zapremine 2 metra, horizontalna površina sabirne zapremine može biti najmanje 4 kvadratna metra. Obezbeđivanjem sabirne zapremine sa relativno velikom horizontalnom površinom, gasovi u tečnosti se efikasnije oslobađaju iz tečnosti. Povećano oslobađanje gasova zauzvrat poboljšava kontrolu postupka.

[0059] Sabirna zapremina je zatvorena prema atmosferi. U ovom slučaju ne postoji direktna komunikacija između sabirne zapremine i atmosfere. Prema jednom primeru, jedine granične površine ka spoljašnjosti sabirne zapremine su izlazni vod, uređaj za odvod tečnosti i uređaj za odvod gasa.

[0060] Filtracioni aparat može sadržati više nizvodnih zapremina raspoređenih paralelno i nizvodno od uređaja za odvod tečnosti. Svaka nizvodna zapremina može sadržati nizvodni rezervoar. U tom slučaju, postupak može dodatno sadržati naizmenično snabdevanje protokom tečnosti sabirne zapremine ka nizvodnim zapreminama.

[0061] [0050] U skladu sa daljim aspektom, obezbeđen je filtracioni aparat za filtriranje tečnosti, gde filtracioni aparat sadrži filterski element; izlazni vod nizvodno od filterskog elementa; sabirnu zapreminu nizvodno od izlaznog voda; uređaj za odvod tečnosti konfigurisan za regulisanje protoka tečnosti iz sabirne zapremine; uređaj za odvod gasa konfigurisan za regulisanje protoka gasa iz sabirne zapremine; i regulacioni sistem za regulisanje diferencijalnog pritiska tečnosti preko filterskog elementa; i kontrolu vremena prolaska protoka tečnosti kroz filterski element u kombinaciji sa diferencijalnim pritiskom; pri čemu regulisanje diferencijalnog pritiska i vremena prolaska sadrži regulisanje uređaja za odvod tečnosti radi regulisanja protoka tečnosti iz sabirne zapremine; i regulisanje uređaja za odvod gasa radi regulisanja protoka gasa.

[0062] Uređaj za odvod tečnosti i uređaj za odvod gasa mogu biti raspoređeni paralelno. Uređaj za odvod tečnosti može na primer sadržati proporcionalni ventil. Alternativno, uređaj za odvod tečnosti može sadržati pumpu za tečnost, kao što je krilna pumpa.

[0063] Uređaj za odvod gasa može, na primer, da sadrži vakuum pumpu. Vakuum pumpa se stoga može koristiti za usisavanje rastvorenih gasova iz sabirne zapremine i ispuštanje gasova, npr. u atmosferu. Alternativno, ili dodatno, uređaj za odvod gasa može da sadrži jedan ili više ventila, npr. ventile konstantnog pritiska. U svakom slučaju, uređaj za odvod gasa može biti postavljen na i/ili povezan sa geodetski najvišim delom sabirne zapremine.

[0064] Filtracioni aparat može dalje da sadrži senzor temperature za praćenje temperature tečnosti. Senzor temperature može biti raspoređen u sabirnoj zapremini.

[0065] Filtracioni aparat omogućava filtriranje tečnosti pomoću filterskog elementa, ubijanje živih organizama u tečnosti pomoću brzog smanjenja pritiska i evakuaciju gasova oslobođenih iz tečnosti u jednom aparatu. Filtracioni aparat može biti kompaktan čak i kada obavlja sve ove funkcije.

[0066] Filtracioni aparat može dalje da sadrži motor za pomeranje filterskog elementa. U ovom slučaju, sistem upravljanja može biti konfigurisan da upravlja motorom kako bi se na taj način regulisala brzina filtriranja filterskog elementa kako bi se bar delimično regulisao diferencijalni pritisak i/ili vreme prolaska.

[0067] Alternativno, filtracioni aparat može da sadrži jedan ili više stacionarnih filterskih elemenata. U slučaju da ima više filterskih elemenata, oni su raspoređeni paralelno. Izlazni vod se u ovom slučaju može sadržati zajednički deo i filterski deo povezan sa svakim filterskim elementom i nizvodno od njega. Filterski delovi se mogu spojiti u zajednički deo. Dakle, zajednički deo se može granati u delove filtera u uzvodnom smeru.

[0068] Regulisanje diferencijalnog pritiska i vremena prolaska može dalje da sadrži regulisanje ulaznog protoka tečnosti u filterski element; regulisanje brzine filtera filterskog elementa; regulisanje aktivne površine filtera filterskog elementa; regulisanje protoka kroz filter; regulisanje brzine protoka kroz filter; i/ili regulisanje protoka izlaznog voda tečnosti u izlaznom vodu.

[0069] Filtracioni aparat može dalje da sadrži uređaj za dovod tečnosti postavljen uzvodno od filterskog elementa, npr., na ulaznom vodu. Pomoću uređaja za dovod tečnosti može se regulisati ulazni protok tečnosti do filterskog elementa.

[0070] Filtracioni aparat može dalje da sadrži uzvodni filter. Uzvodni filter može biti postavljen između ulaznog voda i filterskog elementa ili u ulaznom vodu.

[0071] Filtracioni aparat može dalje da sadrži posudu. Posuda se može postaviti između ulaznog voda i filterskog elementa. U jednom primeru, uzvodni filter je integrisan u posudu, npr. u njenom dnu.

[0072] U nekim varijantama, relativno male zapremine tečnosti mogu se ručno sipati u ulazni vod i/ili u posudu. Aparat za filtriranje se stoga može koristiti i za primene relativno malih razmera, npr. za obezbeđivanje bezbedne pijaće vode u manjim zajednicama.

[0073] Filtracioni aparat može dalje da sadrži više restriktivnih elemenata. Restriktivni elementi mogu biti postavljeni nizvodno od filterskog elementa, kao što je neposredno nizvodno od aktivnog filterskog dela filterskog elementa. Dodavanjem ili uklanjanjem jednog ili više restriktivnih elemenata, aktivna filterska površina filterskog elementa se smanjuje ili povećava. Pomoću restriktivnih elemenata može se unapred podesiti ulazni protok do filterskog elementa. Kada se smanji aktivna filterska površina, nivo tečnosti u posudi se povećava i obrnuto, ako se svi ostali parametri drže konstantnim. Svaki restriktivni element može se selektivno pomerati u i van putanje tečnosti. Prema jednom primeru, restriktivni elementi su restriktivne ploče koje se mogu ručno pomerati u i iz putanje tečnosti.

[0074] Izlazni vod može imati geodetsku visinsku razliku od najmanje jednog metra.

[0075] Filtracioni aparat može biti konfigurisan da uspostavi diferencijalni pritisak pomoću nizvodnog kretanja tečnosti u izlaznom vodu.

[0076] Sistem upravljanja može biti konfigurisan tako da reguliše da vreme prolaska bude manje od 0,1 s, kao što je manje od 0,01 s, kao što je manje od 0,001 s.

[0077] Sistem upravljanja može biti konfigurisan da reguliše diferencijalni pritisak na najmanje 0,1 bar.

[0078] Filterski element može imati suštinski konstantnu ili konstantnu propusnost za filtracije nakon nominalnog stepena začepljenja filterskog elementa.

[0079] Sabirna zapremina može imati horizontalni nastavak i vertikalni nastavak. U ovom slučaju, horizontalni nastavak može biti veći od vertikalnog nastavka.

[0080] Sabirna zapremina je zatvorena ka atmosferi.

[0081] [0070] Filtracioni aparat može dalje da sadrži više nizvodnih zapremina raspoređenih paralelno i nizvodno od uređaja za odvod tečnosti. Svaka nizvodna zapremina može sadržati nizvodni rezervoar. U ovom slučaju, sistem upravljanja može biti konfigurisan da reguliše uređaj za odvod tečnosti kako bi naizmenično dovodio izlazni protok sabirne zapremine do nizvodnih zapremina.

[0082] Obezbeđivanje više nizvodnih zapremina omogućava da se jedna nizvodna zapremina napuni istovremeno sa pražnjenjem jedne nizvodne zapremine. Štaviše, mnoštvo nizvodnih zapremina omogućava operativnu redundantnost filtracionog aparata.

[0083] Sistem upravljanja može biti u signalnoj komunikaciji sa nekoliko ili svim uređajima za dovod tečnosti, motorom trake, jednim ili više ventila, senzorima pritiska, senzorima nivoa, senzorima temperature, jednim ili više uređaja za odvod tečnosti i uređaja za odvod gasa. Signalna komunikacija može se, na primer, odvijati preko sistema električne sabirnice.

[0085] Kratak opis slika nacrta

[0087] Dodatni detalji, prednosti i aspekti ovog obelodanjivanja postaće očigledni iz sledećeg opisa uzetog zajedno sa crtežima, pri čemu:

[0089] Slika 1: predstavlja bočni prikaz u perspektivi jednog primera filterske jedinice filtracionog aparata;

[0090] Slika 2: predstavlja poprečni presek, perspektivni bočni prikaz filterske jedinice na Slici 1; Slika 3: šematski predstavlja bočni presek filtracionog aparata koji sadrži filtersku jedinicu i jedinicu sabirne zapremine;

[0091] Slika 4: šematski predstavlja poprečni presek bočnog pogleda na još jedan primer filtracionog aparata;

[0092] Slika 5: šematski predstavlja poprečni presek bočnog pogleda na još jedan primer filtracionog aparata.

[0094] Detaljan opis

[0096] U nastavku će biti opisan postupak filtriranja tečnosti i filtracioni aparat za filtriranje tečnosti. Isti ili slični referentni brojevi će se koristiti za označavanje istih ili sličnih konstrukcionih karakteristika.

[0097] [0075] Slika 1 predstavlja perspektivni bočni pogled na jedan primer filterske jedinice 10, a Slika 2 predstavlja poprečni presek perspektivnog bočnog pogleda na filtersku jedinicu 10 na Slici 1. Sa zajedničkom referencom na Sl.1 i 2, filterska jedinica 10 ovog primera sadrži posudu 12, filterski element 14 i izlazni vod 16. Izlazni vod 16 je samo delimično prikazan na Slici 1. Filterski element 14 je smešten nizvodno od posude 12. Izlazni vod 16 je smešten nizvodno od aktivnog dela filterskog elementa 14. Posuda 12 je otvorena ka atmosferi.

[0098] Filterski element 14 u ovom primeru je neprekidna traka. Filterski element 14 se može pomerati unutar i van područja filtracije. Područje filtracije je u ovom primeru dato ispod posude 12. Širina filterskog elementa 14 može na primer biti 60 cm ili veća, kao što je 132 cm. Filterski element 14 može, na primer, imati veličinu pora od najmanje 1 µm i/ili manje od 50 µm. Filterski element 14 može, na primer, imati debljinu od 0,20 mm do 0,25 mm.

[0099] Filterski element 14 u ovom primeru je metalna žičana tkanina trodimenzionalne geometrije pora. Žičana tkanina sadrži žice osnove i žice potke koje se međusobno ukrštaju i isprepliću po šari tkanja. Žice osnove su formirane u najmanje dve različite konfiguracije kako bi se definisale žice osnove prvog i drugog tipa. Pore su formirane u međuprostorima između delova dve susedne žice osnove i preseka dve susedne žice potke. Zbog ove trodimenzionalne geometrije pora, filterski element 14 ima konstantnu propusnost nakon određenog stepena začepljenja, na primer kada je podvrgnut povratnom ispiranju nakon svakog ciklusa filtracije. Filterski element 14 može, na primer, biti tipa Minimesh<®>RPD HIFLO-S koji prodaje Haver & Boecker, kao što je RPD HIFLO 5 S, 10 S, 15 S, 20 S, 30 S ili 40 S. Filterska jedinica 10 dalje sadrži elektromotor 18. Motor 18 je konfigurisan za pogon filterskog elementa 14 i konfigurisan je za regulisanje brzine filterskog elementa 14. Filterska jedinica 10 ovog primera dalje sadrži više valjaka 20. Valjci 20 vode filterski element 14 duž putanje kretanja. Motor 18 je ovde smešten tako da pokreće jedan od valjaka 20 kako bi prouzrokovao da se filterski element 14 kreće duž putanje kretanja.

[0100] Kao što je prikazano na Slici 2, filterska jedinica 10 dalje sadrži uzvodni filter 22. Uzvodni filter 22 je ovde prikazan kao mnoštvo otvora na dnu posude 12. Uzvodni filter 22 ima znatno veću propusnost od filterskog elementa 14 i stoga se može nazvati grubim filterom.

[0101] Kao što je dalje prikazano na Slici 2, filterska jedinica 10 ovog primera dalje sadrži mnoštvo restriktivnih ploča 24. Restriktivne ploče 24 su primeri restriktivnih elemenata prema ovom obelodanjivanju. Filterska jedinica 10 takođe sadrži više proreza 26. Restriktivne ploče 24 i prorezi 26 su predviđeni ispod aktivnog dela filterskog elementa 14. Svaki prorez 26 je konfigurisan tako da selektivno prima povezanu restriktivnu ploču 24. Na Slici 2, postoji osam proreza 26 i po jedna restriktivna ploča 24 je smeštena u svakom od prvog, drugog, četvrtog, šestog, sedmog i osmog proreza 26 (brojano s leva na desno na Slici 2). Dakle, treći i peti prorez 26 su otvoreni tako da tečnost može proći kroz njih.

[0102] [0080] Selektivnim ubacivanjem ili uklanjanjem restriktivnih ploča 24, može se podesiti aktivna filterska površina filterskog elementa 14. Restriktivne ploče 24 mogu se ručno umetnuti ili ukloniti. Filterska jedinica 10 može, na primer, da sadrži 2-20 restriktivnih ploča 24 i odgovarajući broj proreza 26. Aktivna filterska površina filterskog elementa 14 može, na primer, da varira od 50 cm<2>do 600 cm<2>pomoću restriktivnih ploča 24.

[0103] Slika 3 šematski predstavlja poprečni bočni prikaz filtracionog aparata 28a. Pored filterske jedinice 10, filtracioni aparat 28a dalje sadrži sabirnu jedinicu 30. Kao što je prikazano na Slici 3, sabirna jedinica 30 je pozicionirana vertikalno ispod filterske jedinice 10. Sabirna jedinica 30 čini sabirni rezervoar 32. Sabirni rezervoar 32 je jedan primer sabirne zapremine prema ovom obelodanjivanju. Tečnost je ovde prikazana kao primer vode 34.

[0104] Filtracioni aparat 28a dalje sadrži sistem 36 upravljanja. Sistem 36 upravljanja sadrži uređaj 38 za obradu podataka i memoriju 40 koja ima računarski program uskladišten u njemu. Računarski program sadrži programski kod koji, kada ga izvrši uređaj 38 za obradu podataka, uzrokuje da uređaj 38 za obradu podataka izvrši, ili naredi izvršenje, različitih koraka kao što je ovde opisano.

[0105] Filtracioni aparat 28a iz ovog primera dalje sadrži ulazni vod 42. Ulazni vod 42 je ovde prikazan kao vertikalna cev za dovod vode koja se filtrira do posude 12. Uzvodni filter 22 je smešten između ulaznog voda 42 i filterskog elementa 14.

[0106] Filtracioni aparat 28a iz ovog primera dalje sadrži ulazni ventil 44. Ulazni ventil 44 je jedan primer uređaja za dovod tečnosti u skladu sa ovim obelodanjivanjem. Regulisanjem ulaznog ventila 44, može se regulisati ulazni protok 46 kroz ulazni vod 42 vode koja se filtrira. Ulazni ventil 44 je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Sistem 36 upravljanja može da reguliše stepen otvaranja ulaznog ventila 44.

[0107] Na Slici 3 može se videti jedan primer izlaznog voda 16. Izlazni vod 16 je ovde prikazan kao vertikalna cev. Izlazni vod 16, međutim, ne mora nužno biti vertikalno orijentisan. Uzvodni i geodetski najviši kraj izlaznog voda 16 je otvoren ka filterskom elementu 14. Nizvodni i geodetski najniži kraj izlaznog voda 16 je otvoren ka sabirnom rezervoaru 32. Pored uzvodnog i nizvodnog kraja, zatvoren je izlazni vod 16. Izlazni vod 16 tako provodi vodu od filterskog elementa 14 do sabirnog rezervoara 32. Izlazni vod 16 obezbeđuje vezu između filterske jedinice 10 i sabirne jedinice 30. Referentni broj 48 na Slici 3 označava protok izlaznog voda kroz izlazni vod 16. Filtracioni aparat 28a dalje sadrži jednosmerni ventil 50 u izlaznom vodu 16, ovde prikazan kao nepovratni ventil.

[0108] [0086] Izlazni vod 16 može imati vertikalni nastavak od jednog do deset metara. Vertikalni pad vode ispod filterskog elementa 14 time obezbeđuje izlazni vod 16. Iz tog razloga, izlazni vod 16 se može nazvati padnom cevi. Pad vode od pet metara u izlaznom vodu 16 može odgovarati diferencijalnom pritisku od 500 mbar preko filterskog elementa 14, a pad vode od osam metara u izlaznom vodu 16 može odgovarati diferencijalnom pritisku od 800 mbar preko filterskog elementa 14.

[0109] Filtracioni aparat 28a dalje sadrži izlazni ventil 52. Izlazni ventil 52 je jedan primer uređaja za odvod tečnosti u skladu sa ovim obelodanjivanjem. Jedan alternativni primer uređaja za odvod tečnosti prema ovom obelodanjivanju je pumpa za tečnost. Regulisanjem izlaznog ventila 52 može se regulisati protok 54 tečnosti sabirne zapremine iz sabirnog rezervoara 32 kroz sabirni izlaz 82. Izlazni ventil 52 postavljen je u geodetski niskom području sabirnog rezervoara 32, kao što je u vertikalno najnižoj polovini visine sabirnog rezervoara 32, kao što je u vertikalno najnižoj četvrtini visine sabirnog rezervoara 32. Ispusni ventil 52 je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Sistem 36 upravljanja može da reguliše stepen otvaranja ispusnog ventila 52.

[0110] Filtracioni aparat 28a dalje sadrži vakuum pumpu 56. Vakuum pumpa 56 je jedan primer uređaja za odvod gasa u skladu sa ovim obelodanjivanjem. Vakuum pumpa 56 je smeštena paralelno sa ispusnim ventilom 52.

[0111] Vakuum pumpa 56 je konfigurisana da usisava gasove 58 sa vrha sabirnog rezervoara 32 kako bi se na taj način evakuisali gasovi 58. Regulisanjem vakuum pumpe 56, može se regulisati protok gasa 60 iz sabirnog rezervoara 32. Vakuum pumpa 56 je postavljena u i povezana sa geodetski najvišim područjem sabirnog rezervoara 32. Vakuum pumpa 56 je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Sistem 36 upravljanja može da reguliše brzinu vakuum pumpe 56, na primer pomoću pogona sa promenljivom frekvencijom.

[0112] Sabirni rezervoar 32 je postavljen nizvodno od izlaznog voda 16. Kao što je prikazano na Slici 3, sabirni rezervoar 32 je zatvoren ka atmosferi. U ovom primeru, jedine granične površine iz unutrašnje zapremine sabirnog rezervoara 32 su kroz izlazni vod 16, kroz ispusni ventil 52 i kroz vakuum pumpu 56.

[0113] U sabirnom rezervoaru 32 nalazi se velika horizontalna površina u odnosu na njegovu visinu. Ova horizontalna površina može, na primer, biti najmanje dvostruko veća od kvadrata svoje visine, kao što je najmanje četiri puta veća od kvadrata svoje visine. Ovaj pljosnati dizajn sabirnog rezervoara 32 podstiče oslobađanje gasova 58 iz vode 34. Sabirni rezervoar 32 može, na primer, imati oblik kvadra.

[0114] [0092] Filtracioni aparat 28a može opciono da sadrži dodatnu opremu za podsticanje oslobađanja gasova 58 u sabirnom rezervoaru 32. Primeri takve opreme uključuju uređaj za raspršivanje vode 34, uređaj za mešanje za mešanje vode 34 i uređaj za ubrizgavanje vazduha radi ubrizgavanja vazduha, kao što je vazduh obogaćen ozonom, u vodu 34. Takva dodatna oprema može se, na primer, obezbediti u sabirnom rezervoaru 32.

[0115] Filtracioni aparat 28a može opciono da sadrži dodatnu opremu za prečišćavanje vode 34. Primeri takve opreme uključuju uređaj za uklanjanje gvožđa radi uklanjanja sadržaja gvožđa iz vode 34, uređaj za demanganizaciju radi uklanjanja jedinjenja mangana iz vode 34, uređaj za omekšavanje vode radi omekšavanja vode 34, uređaj za desalinizaciju radi desalinizacije vode 34, i uređaj za podešavanje pH vrednosti radi podešavanja pH vrednosti vode 34, uređaj za ultraljubičasto zračenje radi izlaganja vode 34 ultraljubičastom zračenju i uređaj za hemijsku obradu radi izlaganja vode 34 različitim hemijskim tretmanima (npr. hlorisanje). Takva dodatna oprema može se, na primer, obezbediti u sabirnom rezervoaru 32.

[0116] Filtracioni aparat 28a dalje sadrži senzor 62 ulaznog nivoa. Pomoću senzora 62 ulaznog nivoa može se pratiti nivo vode pri ulazu u posudu 12. Senzor 62 ulaznog nivoa je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja.

[0117] Filtracioni aparat 28a dalje sadrži senzor 64 nivoa izlaza. Pomoću senzora 64 nivoa izlaza može se pratiti nivo 66 izlaza vode 34 u sabirnom rezervoaru 32. Senzor 64 nivoa izlaza je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja.

[0118] Filtracioni aparat 28a dalje sadrži senzor 68 temperature. Senzor 68 temperature ovog primera je smešten u sabirnom rezervoaru 32. Pomoću senzora 68 temperature može se pratiti temperatura vode 34 u sabirnom rezervoaru 32. Senzor 68 temperature je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja.

[0119] Filtracioni aparat 28a dalje sadrži senzor 70 pritiska. Senzor 70 pritiska je konfigurisan za praćenje potpritiska vode. Senzor 70 pritiska iz ovog primera postavljen je u izlaznom vodu 16. Senzor 70 pritiska je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja.

[0120] Filtracioni aparat 28a dalje sadrži uređaj 72 za čišćenje. Uređaj 72 za čišćenje je konfigurisan za čišćenje pasivnog dela filterskog elementa 14, tj. izvan filtracionog područja ispod posude 12. Uređaj 72 za čišćenje je konfigurisan tako da se filtrid ili filterski kolač odvoji od filterskog elementa 14. U tu svrhu, uređaj 72 za čišćenje može, na primer, sadržati veći broj vazdušnih noževa. Takođe, uređaj 72 za čišćenje može biti u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja.

[0121] [0099] U ovom primeru, ulazni vod 42, posuda 12, filterski element 14, restriktivne ploče 24, valjci 20 i motor 18 postavljeni su u filterskoj jedinici 10, a sabirni rezervoar 32, vakuum pumpa 56 i ispusni ventil 52 su postavljeni u sabirnoj jedinici 30. Gornji deo izlaznog voda 16 može biti postavljen u filterskoj jedinici 10, a donji deo izlaznog voda 16 može biti postavljen u sabirnoj jedinici 30. Gornji deo i donji deo izlaznog voda 16 mogu biti povezani na mestu filtracije. Filterska jedinica 10 i sabirna jedinica 30 su moduli koji se mogu transportovati odvojeno. Filterska jedinica 10 i sabirna jedinica 30 mogu se povezati i isključiti po želji. Sistem 36 upravljanja može, na primer, biti postavljen u filterskoj jedinici 10 ili može biti daljinski lociran.

[0122] U nastavku će biti opisan postupak filtriranja zagađene vode kako bi postala voda za piće. Postupak ima ogroman uticaj na ubijanje bakterija, parazita i drugih živih organizama u vodi.

[0123] Zagađena voda se sprovodi kroz ulazni vod 42 do posude 12. Ulazni protok 46 se reguliše pomoću ulaznog ventila 44 na osnovu signala iz senzora 62 ulaznog nivoa. Na ovaj način, ulazni nivo vode u posudi 12 može biti regulisan, na primer na konstantan nivo. Grube čestice u vodi se filtriraju uzvodnim filterom 22. Finije čestice se filtriraju pomoću filterskog elementa 14. Filterski element 14 može se neprekidno pomerati tokom filtracije, ali se brzina filtera može regulisati.

[0124] Kako se voda kreće nizvodno u izlaznom vodu 16, oslobađa se više prostora uzvodno od vode u izlaznom vodu 16 ispod filterskog elementa 14. Time se stvara potpritisak u izlaznom vodu 16 ispod filterskog elementa 14. Ovaj potpritisak se može izmeriti senzorom 70 pritiska. Temperatura vode može da iznosi na primer, 20 °C. U ovom slučaju, voda ključa pri potpritisku od 0,1 bar. Kada se potpritisak smanji (na nižu vrednost apsolutnog pritiska), protok filtera kroz filterski element 14 se povećava.

[0125] Razlika između atmosferskog, ili blizu atmosferskog, pritiska uzvodno od filterskog elementa 14 i potpritisak nizvodno od filterskog elementa 14 predstavlja diferencijalni pritisak preko filterskog elementa 14. Pomoću geodetske visinske razlike izlaznog voda 16, gravitaciona sila vodenog stuba u izlaznom vodu 16 povlači vodu kroz filterski element 14 kako bi se uspostavio diferencijalni pritisak preko filterskog elementa 14. Na ovaj način može se izbeći pumpa za tečnost za izbacivanje vode iz sabirnog rezervoara 32 i energetska efikasnost filtracionog aparata 28a može se time poboljšati.

[0126] Iako bakterije mogu da prežive prilično brza i velika povećanja pritiska, bakterije ne mogu preživeti brza smanjenja pritiska. Postupak koristi ovu pojavu tako što podvrgava vodu brzom smanjenju pritiska preko filterskog elementa 14. Na taj način će biti ubijeni svi živi organizmi u vodi.

[0127] Na primer, ako protok vode kroz filter kroz filterski element 14 iznosi 400 l/s, veličina pora filterskog elementa 14 je 10 µm, poroznost filterskog elementa 14 je 44%, a koeficijent pada pritiska je 1680, pad pritiska kroz filterski element 14 će biti 320 mb i brzina protoka vode će biti 400 mm/s. Brzina protoka vode kroz filterski element 14 može se odrediti kao debljina filterskog elementa 14 podeljeno sa aktivnom površinom filtera filterskog elementa 14.

[0128] Ako debljina filterskog elementa 14 iznosi 0,21 mm, a brzina protoka je 400 mm/s, vreme prolaska, tj. vreme potrebno da se pritisak vode promeni sa malo iznad atmosferskog pritiska uzvodno od filterskog elementa 14 na potpritisak, iznosi 0,525 ms. Vreme prolaska može se odrediti kao debljina filterskog elementa 14 podeljena brzinom protoka. Pošto se voda provlači kroz filterski element 14, brzina protoka će se promeniti sa 0 m/s na 0,4 m/s za 0,525 ms. To daje ubrzanje od 761,9 m/s<2>. Gravitaciona sila ovog ubrzanja je 77,66 g.

[0129] Oslobađanje energije E [J] vode može se odrediti kao:

[0132]

[0135] gde je m masa vode [kg], g je gravitacija Zemlje [N/kg] i d je rastojanje [m]. Tada će oslobađanje energije od 400 litara biti 12,56 kJ, jer pad pritiska od 320 mbar odgovara rastojanju od 3,2 metra. Pošto se oslobađanje energije dešava tokom vremena prolaska od 0,525 ms u ovom primeru, oslobađanje energije će biti 60 kJ/litar. Dakle, ogromna količina energije može da se oslobodi iz vode za veoma kratko vreme. Brzi pad pritiska vode ubija bakterije i druge žive organizme u vodi. Količina oslobođene energije zavisiće od protoka vode kroz filter, vremena prolaska kroz filterski element 14 i diferencijalnog pritiska.

[0136] Tokom rada filtracionog aparata 28a, izlazni nivo 66 u sabirnom rezervoaru 32 se reguliše pomoću izlaznog ventila 52. Povećanjem stepena otvaranja izlaznog ventila 52 nivo vode u sabirnom rezervoaru 32 će se smanjiti. Kao posledica toga, smanjiće se potpritisak u izlaznom vodu 16. To zauzvrat dovodi do povećanja diferencijalnog pritiska preko filterskog elementa 14 i skraćivanja vremena prolaska. Stoga se diferencijalni pritisak i vreme prolaska mogu regulisati izlaznim ventilom 52.

[0137] Ako ulazni ventil 44 ostane sa konstantnim otvorom, povećani stepen otvaranja izlaznog ventila 52 će takođe dovesti do smanjenja nivoa vode u posudi 12. Nekoliko radnih parametara filtracionog aparata 28a se tako može regulisati pomoću izlaznog ventila 52.

[0138] [0110] Aktivna površina filtera je poznata, na primer proverom statusa svake restriktivne ploče 24. Podešavanjem protoka vode filtera kroz filterski element 14, vreme prolaska kroz filterski element 14 može se precizno regulisati. Dakle, vreme koje je potrebno da voda prođe kroz diferencijalni pritisak može se precizno regulisati. Oslobađanje energije iz vode prilikom prolaska kroz filterski element 14 se takođe može precizno odrediti i regulisati. Postupak može da sadrži regulisanje vremena prolaska da bude manje od 0,1 s i kontrolu diferencijalnog pritiska na najmanje 0,1 bar. Vreme prolaska i diferencijalni pritisak se regulišu zajedno kako bi se postigao kontrolisani pad pritiska preko filterskog elementa 14 tokom određenog vremena prolaska, kao što je ciljano oslobađanje energije po zapremini vode tokom vremena prolaska. Što je kraće vreme prolaska i što je veći diferencijalni pritisak, to će biti veće oslobađanje energije.

[0139] U slučaju smanjenja izlaznog protoka iz vakuum pumpe 56, gasovi 58 koji se oslobađaju iz vode u sabirnom rezervoaru 32 postepeno će snižavati nivo vode. Kao posledica toga, potpritisak u izlaznom vodu 16 će se povećati. To zauzvrat dovodi do smanjenja diferencijalnog pritiska preko filterskog elementa 14. Diferencijalni pritisak i vreme prolaska se stoga mogu regulisati i vakuum pumpom 56. Smanjenjem brzine vakuum pumpe 56 kada je izlazni nivo 66 visok, može se dalje sprečiti da vakuum pumpa 56 počne da usisava vodu iz sabirnog rezervoara 32. Nasuprot tome, povećanjem brzine vakuum pumpe 56 kada je izlazni nivo 66 nizak, može se sprečiti da gasovi 58 uđu u izlazni vod 16.

[0140] Nakon određenog broja ciklusa filtracije, sa redovnim čišćenjem uređajem 72 za čišćenje, filterski element 14 ima konstantnu propusnost. Diferencijalni pritisak kroz filterski element14 se zatim može precizno regulisati na manje komplikovan način, na primer podešavanjem filterske brzine filterskog elementa 14 i/ili podešavanjem protoka vode kroz filterski element 14.

[0141] Zbog dizajna filtracionog aparata 28a, voda 34 ulazi u sabirni rezervoar 32 iz izlaznog voda 16 sa turbulentnim protokom. Ova turbulencija podstiče oslobađanje gasova 58 iz vode 34. Takođe, relativno velika horizontalna površina sabirnog rezervoara 32 podstiče oslobađanje gasova 58 iz vode 34. Gasovi 58 mogu sadržati ugljendioksid, azot, molekulski kiseonik i amonijum koji nastaju pucanjem membrane živih organizama u vodi.

[0142] Vakuum pumpa 56 usisava gasove 58 sa vrha sabirnog rezervoara 32 i ispušta gasove 58 u atmosferu. Na ovaj način se nivo vode u sabirnom rezervoaru 32 može održavati konstantnim. Vakuum pumpa 56 je stoga sinhronizovana sa potpritiskom u izlaznom vodu 16.

[0143] Sabirni rezervoar 32 pruža nekoliko prednosti. Sabirni rezervoar 32 omogućava održavanje stabilnog diferencijalnog pritiska preko filterskog elementa 14, čime se obezbeđuje stabilan filterski protok kroz filterski element 14. Štaviše, sabirni rezervoar 32 daje vodi 34 potrebno vreme zadržavanja kako bi se omogućilo da se gasovi 58 podignu na površinu i obezbeđuje veliku slobodnu površinu vode 34 za degasiranje.

[0144] Postupak se može izvesti sa različitom finoćom filterskog elementa 14 i sa različitim aktivnim površinama filtera. Postupak se tako može izvesti sa širokim spektrom različitih filterskih elemenata 14. Što je filterski element 14 finiji, to je lakše uspostaviti visok diferencijalni pritisak nad filterskim elementom 14 sa malom brzinom protoka.

[0145] [0117] Kao što je prikazano na slici 3, filtracioni aparat 28a ima veoma kompaktan dizajn, na primer u poređenju sa sistemima za filtraciju prethodnog stanja tehnike za degasiranje ugljendioksida i azota iz prljave vode iz akvarijuma. Pronalazači su testirali postupak i filtracioni aparat 28a i dokazali su da veoma dobro funkcionišu.

[0146] Da bi se proverio kvalitet vode 32, deo protoka 54 tečnosti iz sabirne zapremine može se preusmeriti na obilazni vod koji sadrži jedan ili više mernih uređaja (nije ilustrovano). Merni uređaji se takođe mogu postaviti direktno u protok 54 tečnosti sabirne zapremine. Takvi merni uređaji mogu biti u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja.

[0147] Slika 4 šematski predstavlja bočni pogled na poprečni presek daljeg primera filtracionog aparata 28b. Uglavnom će biti opisane razlike u odnosu na filtracioni aparat 28a na Sl. 1 do 3.

[0148] Filtracioni aparat 28b ovog specifičnog primera sadrži prvi filterski element 14a, drugi filterski element 14b i treći filterski element 14c. Svaki filterski element 14a‑14c može, na primer, imati veličinu pora od najmanje 1 µm, manje od 50 µm i/ili debljinu od 0,20 mm do 0,25 mm.

[0149] Štaviše, izlazni vod 16 sadrži prvu izlaznu sekciju 74a, drugu izlaznu sekciju 74b i treću izlaznu sekciju 74c. Filtracioni aparat 28b dalje sadrži prvi ventil 76a filtera u prvoj izlaznoj sekciji 74a nizvodno od prvog filterskog elementa 14a, drugi ventil 76b filtera u drugoj izlaznoj sekciji 74b nizvodno od drugog filterskog elementa 14b, i treći ventil 76c filtera u trećoj izlaznoj sekciji 74c nizvodno od trećeg filterskog elementa 14c. Izlazne sekcije 74a-74c spajaju se u jednu padajuću cev nizvodno od odgovarajućih filterskih ventila 76a-76c. Izlazni vod 16 ovog primera tako ima više geodetski najviših krajeva, od kojih je svaki povezan sa jednim od filterskih elemenata 14a-14c. Takođe, izlazni vod 16 iz ovog primera može da sadrži vertikalni nastavak od jednog do deset metara, npr. od filterskih elemenata 14a-14c do geodetski najniže tačke unutar sabirnog rezervoara 32. Izlazni vod 16 iz ovog primera može se nazvati rasporedom izlaznog voda.

[0150] Filtracioni aparat 28b iz ovog primera dalje sadrži uzvodni filter 78 raspoređen unutar ulaznog voda 42. Uzvodni filter 78 je ovde prikazan kao primer predfiltra. Uzvodni filter 78 ima znatno veću propusnost od filterskih elemenata 14a-14c i stoga se može nazvati grubim filterom.

[0151] [0123] Umesto izlaznog ventila 52, filtracioni aparat 28b iz ovog primera sadrži prvi trokraki ventil 80. Prvi trokraki ventil 80 je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Sistem 36 upravljanja može da reguliše stepen otvaranja prvog trokrakog ventila 80. Prvi trokraki ventil 80 je dodatni primer uređaja za ispuštanje tečnosti u skladu sa ovim obelodanjivanjem. Kao što je prikazano na Slici 4, prvi trokraki ventil 80 je ovde geodetski pozicioniran ispod sabirnog rezervoara 32 u sabirnom izlazu 82.

[0152] Pomoću prvog trokrakog ventila 80, voda se može selektivno dovesti ili do primarnog prvog voda 108a ili sekundarnog prvog voda 108b. Sabirni izlaz 82 se grana u primarni prvi vod 108a i sekundarni prvi vod 108b. Kao što je prikazano na Slici 4, prvi trokraki ventil 80 postavljen je na spoju između sabirnog izlaza 82, primarnog prvog voda 108a i sekundarnog prvog voda 108b.

[0153] Filtracioni aparat 28b iz ovog primera dalje sadrži ventil 84 za sabirni gas i vakuumski rezervoar 86. Ventil 84 za sabirni gas je postavljen na vodu sabirnog gasa 88 fluidno između vakuum rezervoara 86 i sabirnog rezervoara 32. Vakuum rezervoar 86 je postavljen fluidno između ventila 84 za sabirni gas i vakuum pumpe 56. Ventil 84 za sabirni gas je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Vakuum pumpa 56 je postavljena paralelno sa prvim trokrakim ventilom 80. Kada je ventil 84 za sabirni gas otvoren, vakuum pumpa 56 može da usisava gasove 58 sa vrha sabirnog rezervoara 32. Na Slici 4, jedine granične površine iz unutrašnje zapremine sabirnog rezervoara 32 su kroz izlazni vod 16, kroz prvi trokraki ventil 80 i kroz vakuum pumpu 56.

[0154] U ovom primeru, ulazni vod 42, uzvodni filter 78, posuda 12, filterski elementi 14a-14c, filter ventili 76a‑76c i izlazne sekcije 74a‑74c su predviđeni u filterskoj jedinici 10.

[0155] Filtracioni aparat 28b iz ovog primera dalje sadrži primarni nizvodni rezervoar 90a i sekundarni nizvodni rezervoar 90b. Nizvodni rezervoari 90a i 90b su primeri nizvodnih zapremina prema ovom obelodanjivanju. Paralelno su raspoređeni nizvodni rezervoari 90a i 90b. To doprinosi operativnoj redundantnosti filtracionog aparata 28b. Primarni prvi vod 108a sprovodi vodu iz sabirnog izlaza 82 u primarni nizvodni rezervoar 90a, a sekundarni prvi vod 108b sprovodi vodu u sekundarni nizvodni rezervoar 90b (kada se na odgovarajući način otvori prvi trokraki ventil 80).

[0156] Primarni nizvodni rezervoar 90a sadrži primarni ventil 92a, primarni senzor 94a visokog nivoa i primarni senzor 96a niskog nivoa. U skladu sa tim, sekundarni nizvodni rezervoar 90b sadrži sekundarni ventil 92b, sekundarni senzor 94b visokog nivoa i sekundarni senzor 96b niskog nivoa. Primarni ventil 92a i sekundarni ventil 92b su ovde prikazani kao nepovratni ventili. Primarni ventil 92a postavljen je u primarnom prvom vodu 108a, a sekundarni ventil 92b postavljen je u sekundarnom prvom vodu 108b. Senzori 94a i 94b visokog nivoa i senzori 96a i 96b niskog nivoa su u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja.

[0157] [0129] Filtracioni aparat 28b iz ovog primera dalje sadrži drugi trokraki ventil 98. Drugi trokraki ventil 98 je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Drugi trokraki ventil 98 postavljen je geodetski ispod nizvodnih rezervoara 90a i 90b. Pomoću prvog trokrakog ventila 80 i drugog trokrakog ventila 98, protok tečnosti 54 sabirne zapremine iz sabirnog izlaza 82 može se selektivno dovesti do jednog od nizvodnih rezervoara 90a i 90b, dok se drugi od nizvodnih rezervoara 90a i 90b drenira kroz krajnji izlaz 100 nizvodno od drugog trokrakog ventila 98, npr. za potrošnju. Tako se jedan od nizvodnih rezervoara 90a i 90b može puniti istovremeno sa drugim od nizvodnih rezervoara 90a i 90b koji se prazni.

[0158] Kao što je prikazano na Slici 4, filtracioni aparat 28b iz ovog primera dalje sadrži primarni drugi vod 110a i sekundarni drugi vod 110b. Primarni drugi vod 110a vodi vodu iz primarnog nizvodnog rezervoara 90a, a sekundarni drugi vod 110b vodi vodu iz sekundarnog nizvodnog rezervoara 90b. Primarni drugi vod 110a i sekundarni drugi vod 110b granaju se u krajnji izlaz 100. U ovom primeru, drugi trokraki ventil 98 postavljen je u spoju između primarnog drugog voda 110a, sekundarnog drugog voda 110b i krajnjeg izlaza 100.

[0159] Filtracioni aparat 28b dalje sadrži nizvodni gasni ventil 102, ovde prikazan kao trokraki ventil. Nizvodni gasni ventil 102 je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Nizvodni gasni ventil 102 povezan je sa primarnim nizvodnim rezervoarom 90a preko primarnog gasovoda 104a, sa sekundarnim nizvodnim rezervoarom 90b preko sekundarnog gasovoda 104b, a do vakuum rezervoara 86 preko zajedničkog gasovoda 106.

[0160] Sabirna jedinica 30 iz ovog primera sadrži sabirni rezervoar 32, vakuum pumpu 56, prvi trokraki ventil 80, drugi trokraki ventil 98, primarni nizvodni rezervoar 90a, sekundarni nizvodni rezervoar 90b, ventil 84 za sabirni gas, nizvodni gasni ventil 102 i vakuum rezervoar 86. Slično filtracionom aparatu 28b na Slici 3, gornji deo izlaznog voda 16 može biti predviđen u filterskoj jedinici 10, a donji deo izlaznog voda 16 može biti predviđen u sabirnoj jedinici 30.

[0161] Filtracioni aparat 28b može se regulisati na odgovarajući način kao i filtracioni aparat 28a da bi filtrirao zagađenu vodu i pretvorio je u vodu za piće. Grube čestice u vodi se filtriraju putem uzvodnog filtera 78. Sitnije čestice se filtriraju pomoću jednog ili više filterskih elemenata 14a-14c. Brzo smanjenje pritiska preko jednog ili više aktivnih filterskih elemenata 14a-14c ubija žive organizme u vodi.

[0162] [0134] Aktivna površina filtera može se promeniti selektivnim otvaranjem jednog ili više ventila 76a-76c filtera. Prema jednoj varijanti, svaka od izlaznih sekcija 74a-74c ima jedinstvenu površinu poprečnog preseka. Na ovaj način postaje dostupno više opcija za podešavanje aktivne površine filtera pomoću ventila 76a-76c filtera. Štaviše, svaki filterski element 14a‑14c može imati jedinstvene karakteristike, kao što su jedinstvena poroznost i/ili debljina. Selektivnim aktiviranjem jednog ili više filterskih elemenata 14a‑14c otvaranjem pripadajućeg ventila 76a‑76c filtera, diferencijalni pritisak tečnosti preko jednog ili više aktivnih filterskih elemenata 14a‑14c i vreme prolaska kroz njih mogu se regulisati.

[0163] Paralelni raspored filterskih elemenata 14a-14c takođe omogućava zamenu ili čišćenje jednog filterskog elementa 14a-14c dok jedan ili više drugih filterskih elemenata 14a-14c ostaju u funkciji. To doprinosi operativnoj redundantnosti filtracionog aparata 28b.

[0164] Kada se puni primarni nizvodni rezervoar 90a, sistem 36 upravljanja reguliše prvi trokraki ventil 80 da vodi vodu iz sabirnog izlaza 82 u primarni nizvodni rezervoar 90a, reguliše drugi trokraki ventil 98 za zatvaranje izlaza iz primarnog nizvodnog rezervoara 90a, i reguliše nizvodni gasni ventil 102 za otvaranje primarnog gasnog voda 104a do zajedničkog gasnog voda 106. Istovremeno, sistem 36 upravljanja reguliše prvi trokraki ventil 80 kako bi sprečio da voda iz sabirnog izlaza 82 uđe u sekundarni nizvodni rezervoar 90b, reguliše drugi trokraki ventil 98 za otvaranje izlaza iz sekundarnog nizvodnog rezervoara 90b i reguliše nizvodni gasni ventil 102 za zatvaranje sekundarnog gasovoda 104b do zajedničkog gasovoda 106. Kada se napuni primarni nizvodni rezervoar 90a, što je utvrđeno primarnim senzorom 94a visokog nivoa, gore navedena kontrola se prebacuje.

[0165] Prvi trokraki ventil 80, drugi trokraki ventil 98 i nizvodni gasni ventil 102 regulišu se na osnovu očitavanja sa senzora 94a i 94b visokog nivoa i senzora 96a i 96b niskog nivoa. Krajnji izlaz 100 može imati veću površinu poprečnog preseka od sabirnog izlaza 82. Na ovaj način pražnjenje jednog od nizvodnih rezervoara 90a i 90b je brže od punjenja drugih nizvodnih rezervoara 90a i 90b. Filtracioni aparat 28b može da filtrira vodu pri veoma maloj potrošnji energije, kao što je 1,5 kWh. To čini filtracioni aparat 28b izvanrednim za obezbeđivanje bezbedne pijaće vode u malim zajednicama.

[0166] Kao jedna od mogućih modifikacija filtracionog aparata 28b, nizvodni rezervoari 90a i 90b mogu se izostaviti. U ovom slučaju, krajnji izlaz 100 može činiti sabirni izlaz 82.

[0167] Slika 5 šematski predstavlja bočni pogled na poprečni presek daljeg primera filtracionog aparata 28c. Uglavnom će biti opisane razlike u odnosu na filtracioni aparat 28b. Umesto prvog trokrakog ventila 80, filtracioni aparat 28c sadrži primarni prvi ventil 112a u primarnom prvom vodu 108a i sekundarni prvi ventil 112b u sekundarnom prvom vodu 108b. Primarni prvi ventil 112a i sekundarni prvi ventil 112b predstavljaju dodatni primer uređaja za odvod tečnosti u skladu sa ovim obelodanjivanjem. I primarni prvi ventil 112a i sekundarni prvi ventil 112b je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Sistem 36 upravljanja može da reguliše stepen otvaranja oba: primarnog prvog ventila 112a i sekundarnog prvog ventila 112b. U ovom primeru, sabirni izlaz 82 može biti izostavljen i svaki od primarnog prvog voda 108a i sekundarnog prvog voda 108b mogu umesto toga biti direktno povezani sa sabirnim rezervoarom 32.

[0168] Štaviše, umesto drugog trokrakog ventila 98, filtracioni aparat 28c sadrži primarni drugi ventil 114a u primarnom drugom vodu 110a i sekundarni drugi ventil 114b u sekundarnom drugom vodu 110b. Svaki od primarnog drugog ventila 114a i sekundarnog drugog ventila 114b je u signalnoj komunikaciji sa sistemom 36 upravljanja. Sistem 36 upravljanja može da reguliše stepen otvaranja svakog primarnog drugog ventila 114a i sekundarnog drugog ventila 114b.

[0169] Postupak i filtracioni aparat pronalaze primenu u kojoj se bakterije u tečnosti smanjuju ili potpuno eliminišu. Postupak i filtracioni aparat nisu ograničeni na date konkretne primere. Shodno tome, namera je da ovaj pronalazak može biti ograničen samo obimom patentnih zahteva koji su priloženi ovom dokumentu.

Claims (15)

1. Patentni zahtevi

1. Postupak filtracije tečnosti (34), gde postupak sadrži:

<->sprovođenje tečnosti (34) kroz filterski element (14; 14a‑14c), kroz izlazni vod (16) nizvodno od filterskog elementa (14; 14a‑14c) i do sabirne zapremine (32) nizvodno od izlaznog voda (16), pri čemu je sabirna zapremina (32) zatvorena ka atmosferi;

<->regulisanje diferencijalnog pritiska tečnosti (34) preko filterskog elementa (14; 14a‑14c); i

<->regulisanje vremena prolaska filterskog protoka tečnosti (34) kroz filterski element (14; 14a‑14c) u sprezi sa diferencijalnim pritiskom;

naznačen time što regulisanje diferencijalnog pritiska i vremena prolaska sadrži:

<->regulisanje protoka (54) tečnosti sabirne zapremine tečnosti (34) iz sabirne zapremine (32); i

<->regulisanje protoka (60) gasa iz sabirne zapremine (32).

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što regulisanje diferencijalnog pritiska i/ili regulisanje vremena prolaska dalje sadrži:

<->regulisanje ulaznog protoka (46) tečnosti (34) do filterskog elementa (14; 14a‑14c);

<->regulisanje filterske brzine filterskog elementa (14);

<->regulisanje aktivne površine filtera filterskog elementa (14; 14a‑14c);

<->regulisanje protoka filtera;

<->regulisanje brzine filterskog protoka; i/ili

<->regulisanje protoka (48) izlaznog voda tečnosti (34) u izlaznom vodu (16).

3. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što se diferencijalni pritisak uspostavlja pomoću nizvodnog kretanja tečnosti (34) u izlaznom vodu (16).

4. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što se vreme prolaska reguliše tako da bude manje od 0,1 s.

5. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što se diferencijalni

pritisak reguliše na najmanje 0,1 bar.

6. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što filterski element (14;14a-14c) ima suštinski konstantnu propusnost za filtracije nakon nominalnog stepena začepljenja filterskog elementa (14; 14a‑14c).

7. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) za filtriranje tečnosti (34), gde filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) sadrži:

<->filterski element (14; 14a‑14c);

<->izlazni vod (16) nizvodno od filterskog elementa (14; 14a‑14c);

<->sabirnu zapreminu (32) nizvodno od izlaznog voda (16), pri čemu je sabirna zapremina (32) zatvorena ka atmosferi;

<->uređaj (52, 80, 112a, 112b) za odvod tečnosti konfigurisan za regulisanje protoka (54) tečnosti sabirne zapremine tečnosti (34) iz sabirne zapremine (32);

<->uređaj (56) za odvod gasa konfigurisan za regulisanje protoka (60) gasa iz sabirne zapremine (32); i

<->sistem (36) upravljanja konfigurisan da:

<->reguliše diferencijalni pritisak tečnosti (34) preko filterskog elementa (14; 14a‑14c); i

<->reguliše vreme prolaska filterskog protoka tečnosti (34) kroz filterski element (14; 14a‑14c) u sprezi sa diferencijalnim pritiskom;

naznačen time što regulisanje diferencijalnog pritiska i vremena prolaska sadrži:

<->regulisanje uređaja (52, 80, 112a, 112b) za odvod tečnosti radi regulisanja protoka (54) tečnosti sabirne zapremine; i

<->regulisanje uređaja (56) za odvod gasa radi regulisanja protoka (60) gasa.

8. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) prema zahtevu 7, koji dodatno sadrži motor (18) za pomeranje filterskog elementa (14), naznačen time što je sistem (36) upravljanja konfigurisan da upravlja motorom (18) kako bi se time regulisala brzina filtriranja filterskog elementa (14) kako bi se bar delimično regulisao diferencijalni pritisak i/ili vreme prolaska.

9. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) prema zahtevu 7 ili 8, naznačen time što regulisanje diferencijalnog pritiska i vremena prolaska dodatno sadrži:

<->regulisanje ulaznog protoka (46) tečnosti (34) do filterskog elementa (14; 14a‑14c);

<->regulisanje brzine filtriranja filterskog elementa (14);

<->regulisanje aktivne površine filtera filterskog elementa (14; 14a‑14c);

<->regulisanje protoka filtera;

<->regulisanje brzine filterskog protoka; i/ili

<->regulisanje protoka (48) izlaznog voda tečnosti (34) u izlaznom vodu (16).

10. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) prema bilo kom od zahteva 7 do 9, naznačen time što izlazni vod (16) ima geodetsku razliku u visini od najmanje jednog metra.

11. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) prema bilo kom od zahteva 7 do 10, naznačen time što je filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) konfigurisan tako da uspostavi diferencijalni pritisak pomoću nizvodnog kretanja tečnosti (34) u izlaznom vodu (16).

12. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) prema bilo kom od zahteva 7 do 11, naznačen time što je sistem (36) upravljanja konfigurisan da reguliše vreme prolaska tako da bude manje od 0,1 s.

13. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) prema bilo kom od zahteva 7 do 12, naznačen time što je sistem (36) upravljanja konfigurisan da reguliše diferencijalni pritisak na najmanje 0,1 bar.

14. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) prema bilo kom od zahteva 7 do 13, naznačen time što filterski element (14; 14a‑14c) ima suštinski konstantnu propusnost za filtracije nakon nominalnog stepena začepljenja filterskog elementa (14; 14a‑14c).

15. Filtracioni aparat (28a, 28b, 28c) prema bilo kom od zahteva 7 do 14, naznačen time što sabirna zapremina (32) ima horizontalni nastavak i vertikalni nastavak, pri čemu je horizontalni nastavak veći od vertikalnog nastavka.