DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2022.52.166-177

Creation of a Multi-section Water Purification Filter With Automated Control of Membrane Pollution

Nikita Matlakh, Dmytro Trushakov, Oleksandr Kozlovskyi, Marianna Fedotova

About the Authors

Nikita Matlakh, discipulus, Junior Academy of Sciences of Ukraine Kirovograd Region, Kropyvnytskyi, Ukraine

Dmytro Trushakov, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: dmitro.trushakov@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-0326-2383

Oleksandr Kozlovskyi, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: kozlovskyioa@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-6885-5994

Marianna Fedotova, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-5827-1685

Abstract

The article is devoted to the creation of a multi-section water purification filter, which can be made by hand at home. At the same time it is necessary to apply in the filter the automated control of pollution of membranes in sections of the filter. The main purpose of the study is to develop a simple and cheap multi-section filter for drinking water purification. The filter must have different cleaning technologies with the possibility of its own manufacture and with the possibility of automated control of membrane contamination. The task of the research is to develop and manufacture a working model of a multi-section filter for drinking water purification. The design of the filter should be multi-section with membranes containing various fillers for water purification; simple and cheap to make at home. The design of the filter should provide for automated control of the degree of contamination of the membranes in the filter sections. By analyzing the existing common household water filters, the most optimal solution for developing your own design of a household water filter has been determined. As a result of the analysis, a working model of a three-section water filter was created. The first section of the filter contains a membrane with quartz sand, the second section contains a membrane with activated carbon powder, the third section contains a membrane with small pieces of shungite (or with small pieces of silicon). As a result of an experimental study of the filtration of contaminated water using a three-section filter was determined next. The weight of water after passing through the filter decreases due to the retention of substances with a density greater than that of water (solid impurities). Also, the filtered water became clear and stopped foaming when shaken. This confirms the efficiency of the proposed filter. The developed three-section filter can be used as a separate stand-alone water filter or in addition with household polypropylene water filters for quality filtration of impurities up to 1 micrometer.

Keywords

water filter, filter membrane, automated control of filter membrane contamination

Full Text:

PDF

References

1. Derzhavni sanitarni normy ta pravyla "Hihiienichni vymohy do vody pytnoi, pryznachenoi dlia spozhyvannia liudynoiu" [State sanitary norms and rules "Hygienic requirements for drinking water intended for human consumption"]. (DSanPiN 2.2.4-171-10). (nd.). Verkhovna Rada Ukrainy. Ofitsiinyi vebportal parlamentu Ukrainy. Zakonodavstvo Ukrainy. zakon.rada.gov.ua. Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0452-10#Text [in Ukrainian].

2. DSTU 7525:2014 . Voda pytna [The water is drinkable]. Vymohy ta metody kontroliuvannia yakosti. Vydannia ofitsiine. Kyiv: Minekonomrozvytku Ukrainy. Retrieved from https://zakon.isu.net.ua/sites/ default/files/normdocs/1-10672-dstu_voda_pytna.pdf [in Ukrainian].

3. Zahalnoderzhavna tsilova sotsialna prohrama «Pytna voda Ukrainy» na 2022-2026 roky [Nationwide targeted social program "Drinking water of Ukraine" for 2022-2026]. (nd.). Verkhovna Rada Ukrainy. Ofitsiinyi vebportal parlamentu Ukrainy. zakon.rada.gov.ua. Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/388-2021-%D1%80#Text [in Ukrainian].

4. Kohan, P.H., Keselman, E.M., Dolub, L.M., Krutoholov, A.S. (1990). Fyltr dlia ochystky neftesoderzhashchykh vod [Filter for purification of oil-containing waters]. Opysanye yzobretenyia k avtorskomu svydetelstvu. SU 1551394. 23.03.90. Biul. №11. [in Russian].

5. Kosiakov, A.V., Lapenko, A.A., Kulyhyn, S.V., et al. (2019). Hranula fyltruiushcheho materyala [Filter material granule]. Opysanye yzobretenyia k patentu RU 2685117 C1. Opublykovano 16.04.2019. Biul. № 11. [in Russian].

6. Kurnikov, Yu.O., Berdyshev, H.D., Orliuk, M.I. et al. (2009). Universalnyi filtruvalnyi prystrii dlia ochyshchennia vodoprovidnoi abo richkovoi, abo pidzemnoi vody i oderzhannia pytnoi vody pidvyshchenoi yakosti spozhyvannia"Pryrodnyi" [A universal filter device for cleaning tap water, river water, or underground water and obtaining drinking water of increased consumption quality "Natural"]. Opys do patentu na korysnu model. UA 44067 U. 10.09.2009. Biul.№17.

7. Strielko, V.V., Bortun, A.I., Kartel, M.T. et al. (1994). Filtruiuchyi material dlia ochystky pytnoi vody [Filter material for cleaning drinking water]. Opys do patentu na vynakhid. UA 4581 S1. 28.12.94. Biul. №7-I. [in Ukrainian].

8. Shvets, D.I., Openko, N.M., Mametieva, Ye.H. & Vasylenko, V.I. (2001). Sorbtsiino-filtratsiinyi material dlia ochyshchennia vody[Sorption-filtration material for water purification]. Opys do deklaratsiinoho patentu na vynakhid. UA 41513 A. 17.09.2001. Biul №8. [in Ukrainian].

9. KP «Teploenerhetyk» KMR, m. Kropyvnytskyi. Khimiko-bakteriolohichna laboratoriia kontroliu yakosti pytnoi vody. Protokol №72 vymiriuvannia pokaznykiv skladu ta vlastyvostei pytnoi vody vid 01.12.2021. [KP "Teploenergetik" KMR, Kropyvnytskyi. Chemical and bacteriological laboratory of drinking water quality control. Protocol No. 72 for measuring indicators of the composition and properties of drinking water dated December 1, 2021.]. teploenergetik.kr.ua. Retrieved from https://teploenergetik.kr.ua/informatsiya-pro-yakist-pitnoi-vodi [in Ukrainian].

10. Fyltri. Kolba DP 10" 1/2" v komplekte kliuch, kreplenye [Filters. Flask DP 10" 1/2" wrench, mount included.]. aquakut.com. Retrieved from https://aquakut.com/kolba-dp-10-quot-1-2-quot-v-komplekte-klyuch-kreplenie-kartridzh [in Russian].

11. Fyltri obratnoho osmosa: lyneika fyltra - uluchshennaia, myneralyzatsyia - bez myneralyzatsyy [Reverse osmosis filters: filter line - improved, mineralization - without mineralization]. ecosoft.ua. Retrieved from https://ecosoft.ua/filtry-obratnogo-osmosa-prod/lineika-is-uluchshennaja/mineralization-is-without/?gclid=Cj0KCQiA2ZCOBhDiARIsAMRfv9J1F2hr90ot764J5lsSRC4BhuqMHhGwC4CjLfewYAxShVQazfS6BgMaAvz7EALw_wcB [in Russian].

12. Aiukaev, R.N. & Meltser, V.Z. (1985). Proyzvodstvo y prymenenye fyltruiushchykh materyalov dlia ochystky vody [Production and application of filter materials for water treatment]. Lenynhrad: Stroiyzdat,– 120 c. [in Russian].

13. Orlov, V.O. (2005). Vodoochysni filtry iz zernystoiu zasypkoiu [Water purification filters with granular backfill]. Rivne: NUVHP [in Ukrainian].

14. Mynts, D.M. (1964). Teoretycheskye osnovi tekhnolohyy ochystky vody [Theoretical foundations of water purification technology] . Moskow: Stroiyzdat [in Russian].

15. Hde prymeniaetsia kvartsevyi pesok dlia ochystky vody kak vibrat podkhodiashchyi [Where is quartz sand used for water treatment and how to choose the right one]. strojdvor.ru. Retrieved from https://strojdvor.ru/vodosnabzhenie/pesocnyj-filtr-dla-vody [in Russian].

16. Uhol dlia fyltratsyy: vred y polza [Coal for filtration: harm and benefit] .akvo.com.ua. Retrieved from https://akvo.com.ua/articles/aktivirovannyy-ugol-dlya-filtra-vred-i-polza [in Russian].

17. Kremnyi dlia ochystky vody [Silicon for water purification]. med-magazin.ua. Retrieved from https://med-magazin.ua/item_n6612.htm [in Russian].

18. Kamen dlia ochystky vody shunhyt [Shungite stone for water purification.]. kredo-shop.com.ua. Retrieved from https://kredo-shop.com.ua/po-zabolevaniyam/ozhogi/shungit-500g [in Russian].

19. Ampermetry M42300 postoiannoho toka [M42300 DC ammeters]. asenergi.com. Retrieved from https://asenergi.com/catalog/pribory-schitovye/ampermetry-m42300.html [in Russian].

Citations

  1. Державні санітарні норми та правила "Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною" (ДСанПіН 2.2.4-171-10). Верховна Рада України. Офіційний вебпортал парламенту України. Законодавство України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0452-10#Text (дата звернення: 14.09.2022)
  2. ДСТУ 7525:2014 Вода питна. Вимоги та методи контролювання якості. Видання офіційне. Київ: Мінекономрозвитку України, 2014. – 28 с. URL: https://zakon.isu.net.ua/sites/default/files/normdocs/ 1-10672-dstu_voda_pytna.pdf (дата звернення: 14.09.2022)
  3. Загальнодержавна цільова соціальна програма «Питна вода України» на 2022-2026 роки. Верховна Рада України. Офіційний вебпортал парламенту України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/388-2021-%D1%80#Text (дата звернення: 14.09.2022)
  4. Коган П.Г., Кесельман Э.М., Долуб Л.М., Крутоголов А.С. Фильтр для очистки нефтесодержащих вод. Описание изобретения к авторскому свидетельству. SU 1551394. 23.03.90. Бюл. №11.
  5. Косяков А.В., Лапенко А.А., Кулигин С.В., и др. Гранула фильтрующего материала. Описание изобретения к патенту RU 2685117 C1. Опубликовано 16.04.2019. Бюл. № 11.
  6. Курніков Ю.О., Бердишев Г.Д., Орлюк М.І. та ін. Універсальний фільтрувальний пристрій для очищення водопровідної або річкової, або підземної води і одержання питної води підвищеної якості споживання"Природний". Опис до патенту на корисну модель. UA 44067 U. 10.09.2009. Бюл.№17.
  7. Стрєлко В.В., Бортун А.І., Картель М.Т. та ін. Фільтруючий матеріал для очистки питної води. Опис до патенту на винахід. UA 4581 С1. 28.12.94. Бюл. №7-І.
  8. Швець Д.І., Опенько Н.М., Маметьєва Є.Г., Василенко В.Й. Сорбційно-фільтраційний матеріал для очищення води. Опис до деклараційного патенту на винахід. UA 41513 А. 17.09.2001. Бюл №8.
  9. КП «Теплоенергетик» КМР, м. Кропивницький. Хіміко-бактеріологічна лабораторія контролю якості питної води. Протокол №72 вимірювання показників складу та властивостей питної води від 01.12.2021р. URL: https://teploenergetik.kr.ua/informatsiya-pro-yakist-pitnoi-vodi (дата звернення: 17.09.2022)
  10. Фильтры. Колба DP 10" 1/2" в комплекте ключ, крепление. URL: https://aquakut.com/kolba-dp-10-quot-1-2-quot-v-komplekte-klyuch-kreplenie-kartridzh (дата звернення: 17.09.2022)
  11. Фильтры обратного осмоса: линейка фильтра - улучшенная, минерализация - без минерализации. URL: https://ecosoft.ua/filtry-obratnogo-osmosa-prod/lineika-is-uluchshennaja/mineralization-is-without/?gclid=Cj0KCQiA2ZCOBhDiARIsAMRfv9J1F2hr90ot764J5lsSRC4BhuqMHhGwC4CjLfewYAxShVQazfS6BgMaAvz7EALw_wcB (дата звернення: 18.09.2022)
  12. Аюкаев Р.Н., Мельцер В.З. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды. Ленинград: Стройиздат, 1985. 120 c.
  13. Орлов В.О. Водоочисні фільтри із зернистою засипкою. Рівне: НУВГП, 2005. 163 с.
  14. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Стройиздат, 1964. - 156c.
  15. Где применяется кварцевый песок для очистки воды и как выбрать подходящий. URL: https://strojdvor.ru/vodosnabzhenie/pesocnyj-filtr-dla-vody (дата звернення: 18.09.2022)
  16. Уголь для фильтрации: вред и польза. URL: https://akvo.com.ua/articles/aktivirovannyy-ugol-dlya-filtra-vred-i-polza (дата звернення: 18.09.2022)
  17. Кремний для очистки воды. URL: https://med-magazin.ua/item_n6612.htm (дата звернення: 18.09.2022)
  18. Камень для очистки воды шунгит. URL: https://kredo-shop.com.ua/po-zabolevaniyam/ozhogi/shungit-500g (дата звернення: 18.09.2022)
  19. Амперметры М42300 постоянного тока. URL: https://asenergi.com/catalog/pribory-schitovye/ampermetry-m42300.html (дата звернення: 19.09.2022)
Copyright (c) 2022 Nikita Matlakh, Dmytro Trushakov, Oleksandr Kozlovskyi, Marianna Fedotova