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

Створення багатосекційного фільтру очищення води з автоматизованим контролем забруднення мембран

Н.О. Матлах, Д.В. Трушаков, О.А. Козловський, М.О. Федотова

Об авторах

Н.О. Матлах, учень, Кіровоградська Мала академія наук учнівської молоді, м. Кропивницький, Україна

Д.В. Трушаков, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: dmitro.trushakov@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-0326-2383

О.А. Козловський, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: kozlovskyioa@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-6885-5994

М.О. Федотова, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID ID: 0000-0002-5827-1685

Анотація

Статтю присвячено створенню багатосекційного фільтру очищення води, який можливо виготовити власноруч у домашніх умовах. При цьому необхідно у фільтрі необхідно застосувати автоматизований контроль забруднення мембран у секціях фільтру. Основною метою дослідження є розробка простого та дешевого багатосекційного фільтру очищення питної води, який поєднав би у собі різні технології очистки з можливістю власноручного його виготовлення та з можливістю автоматизованого контролю забруднення мембран. Завданням дослідження є розробка та виготовлення діючої моделі багатосекційного фільтру очищення питної води - конструкція фільтру повинна бути багатосекційною, з мембранами, що містять різні наповнювачі для очистки води; простою та дешевою для власноручного виготовлення в домашніх умовах; конструкція фільтру повинна передбачати автоматизований контроль ступеня забруднення мембран у секціях фільтру. Шляхом проведеного аналізу існуючих розповсюджених побутових фільтрів води визначено найбільш оптимальне рішення по розробці власної конструкції побутового фільтру води. В результаті проведеного аналізу було створено діючу модель трьохсекційного фільтру води – перша секція містить мембрану з кварцовим піском, друга секція містить мембрану з порошком активованого вугілля, третя секція містить мембрану з дрібними шматочками шунгіту (або з дрібними шматочками кремнію). В результаті проведеного експериментального дослідження фільтрування забрудненої води з допомогою виготовленого трьохсекційного фільтру було визначено, що вага води після проходження через фільтр зменшується внаслідок затримки речовин зі щільністю більшою ніж у води (тверді домішки). Також відфільтрована вода стала прозорою та перестала пінитись при збовтувані. Це підтверджує працездатність запропонованого фільтру. Розроблений трьохсекційний фільтр може використовуватися як окремий самостійний фільтр води або додатково з побутовими поліпропіленовими фільтрами води для якісного фільтрування домішок до 1мкм.

Ключові слова

фільтр води, мембрана фільтру, автоматизований контроль забруднення мембрани фільтру

Повний текст:

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].

Пристатейна бібліографія

  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 Н.О. Матлах, Д.В. Трушаков, О.А. Козловський, М.О. Федотова