Суть нанотехнологий Дельта-фильтрования состоит: в одномоментном упорядочении раскладки зёрен загрузки в завершении промывки фильтра; придании этим фактом главенствующей роли в фильтровальном извлечении микро- и наночастиц из воды особой форме пор вокруг точек взаимного контакта зёрен песка и микрочастиц в образующейся среде нанопористых отложений, где микро- и наночастицы, в т.ч. микроорганизмы, фиксируются приумноженными силами адгезии и аутогезии; в новых гидравлических режимах фильтрации и соотношениях множества параметров песка и примесей воды.

В водоочистных фильтрах нанотехнологий Дельта-фильтрования зёрна загрузки после каждой промывки подвергаются интенсивному осаждению, в котором мелкие зёрна обгоняют крупные, или определённому замедленному, в котором мелкие зёрна отстают от крупных, а также сочетанию этих режимов, – в противовес гравитационному осаждению. Полученная таким простым способом структурированная раскладка зёрен и пор песка делает доступными в безреагентном и реагентном режимах максимальные грязеёмкости загрузки, до сих пор далеко-далеко не используемых на фильтрах нисходящего фильтрования. А специальные условия структуризации образуют входные верхние поры загрузки фильтров для воды крупнее, чем в её нижней толще, и что особенно важно – структуризация подходит к повсеместно распространённым скорым фильтрам.

Для доказательства эффективности нанотехнологий Дельта-фильтрования на рисунке показаны интегральные кривые гранулометрического состава загрузки (d_экв=1,1 мм) на контрольных её глубинах 0–1 см (вход мутной воды), 10 и 90 см от поверхности (входа) для двух режимов завершения промывки загрузки: обычного путём нормированного времени закрытия промывной задвижки и внезапного отсоса воды из-под неё. Соответственно этим режимам и глубинам построены кривые a1, б1, в1 и а, б, в. Чем дальше вправо на уровне dср отстоит кривая от вертикальной оси ординат, тем к более крупному песку на контрольных глубинах она относится. Согласно этому видим, что в обычном режиме завершения промывки верхний слой a1 получается насыщенным мелкими фракциями с dср.1=0,8 мм, а нижний в1 – крупными с dср.1=1,46 мм. В слое б1 крупность dср.1=1,20 мм является промежуточной между верхним a1 и нижнем в1 слоями. Причём кривые a1 и в1 отстоят далеко друг от друга. Следовательно, здесь наблюдается укрупнение пор в направлении фильтрации сверху вниз, что неблагоприятно сказывается на очистке воды. Во втором режиме, внезапного отсоса воды из-под загрузки, картина расположения кривых разительно другая. Кривые верхнего а и нижнего в слоёв сближены настолько, что их dср=1,36 мм и 1,38 мм отличаются лишь на 0,02 мм. Это говорит о произошедшем усреднении грансостава загрузки по высоте. Но ещё важнее, что dср=1,36 мм верхнего слоя а оказалось больше dср=1,28 мм промежуточного слоя б, кривая грансостава верхнего слоя а отстоит вправо от кривой промежуточного слоя б на всём их протяжении. Структуризация загрузки увеличила dср входного слоя в 1,7 раза (с 0,8 до 1,36 мм), среднего слоя в 1,07 раза (с 1,2 до 1,28 мм), а выходного слоя несколько уменьшила (с 1,46 до 1,38 мм). Она выгнала (засосала) мелкие фракции из верхней зоны вглубь и нижнюю зону загрузки. При этом, согласно графику H=f(t), в режиме фильтрования мутной воды потери напора (энергии на фильтрацию) H1 на структурированной загрузке значительно меньше, чем на обычной H2. Например, потери напора в 3 раза меньше в момент времени t=7 часов от начала фильтрования (~ 0,5 м и 1,5 м соответственно).

Эти эффекты как раз и представляют особую практическую ценность, которые обеспечивают в последующем фильтровании доставку водой взвешенных микро- и наночастиц в глубину загрузки, адсорбцию и адгезию их там с образованием множества микроскопических дискретных нанофильтров вокруг точек контакта зёрен песка, исключают возникновение грязевой плёнки на поверхности всего фильтра, приумножая в совокупности его грязеёмкость и производительность, в несколько раз снижая затраты электроэнергии на его работу, исключая в ряде условий применение коагулянтов, и уменьшая суммарные дозы бактерицидных веществ на обеззараживание воды.

Возможности

1. Экономически наивыгоднейшие нанотехнологии Дельта-фильтрования обеспечат быстрыми темпами при мизерных затратах и сроках окупаемости, с большими доходами, преодоление упадка водоснабжения в стране, который проявляется сегодня ухудшением качества водопроводной воды и снижением активности в создании систем водоснабжения. Они позволят загрузить заводы, проектные и строительные фирмы весомым объёмом заказов на основе новейшей техники, в том числе экспортного исполнения; повысить занятость населения на актуальных работах; бизнесу выгодно вложить дремлющий капитал. Обеспечат потребителей качественной водой по действующим научно обоснованным нормам водопотребления – согласно СНиП.

2. Дают своевременный шанс государству упредить явные и скрытые потери средств общей величиной сотни миллиардов рублей в год по техногенным причинам, которые предопределены затянувшейся эксплуатацией и дальнейшим внедрением в производство несовершенных централизованных технологий питьевой воды в городах и сёлах, очистки стоков промышленности и сельского хозяйства. Их несовершенство – следствие крупных недостатков главного звена, а именно, песчаных фильтров. Известные попытки совершенствования элементов технологий до фильтров радикальных результатов не дали. И только благодаря новой операции, гидравлической структуризации песка, мы вышли на уровень самоорганизации в фильтрах эффективной совокупности дискретных микроскопических нанофильтров, пористую среду которых образуют суспензионные микро- и коллоидные наночастицы мутной воды при её фильтрации:

-- 2.1.Они снижают в 3 раза и более затраты электроэнергии на фильтрование воды широко распространёнными скорыми напорными фильтрами в системах хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, в теплоэнергетике и очистке сточных вод;

-- 2.2.Увеличивают производительность существующих скорых фильтров на станциях очистки воды из поверхностных и подземных источников не менее чем в 2 раза, со сроком окупаемости модернизации несколько месяцев. Мультиметр это позволяет сэкономить громадные суммы на исключении возведения дополнительных очистных блоков старого типа, направить эти средства на полную замену всей донашиваемой малонадёжной и морально устаревшей техники, а также на ускоренное оснащение всех населённых пунктов России водоочистными станциями нанотехнологий Дельта-фильтрования;

-- 2.3.Устраняют полностью на большом числе водоисточников, или снижают не менее чем на 15% в более тяжёлых условиях водоочистки, применение коагулянтов, и связанные с этим затраты на их приобретение и технологические операции с ними;

-- 2.4.Снижают потери воды на промывки фильтров в 2–4 раза;

-- 2.5.Снижают на 15–100% объём экологически опасного шлама и затраты на борьбу с ним (сжигание и прочее), позволяют выгодно использовать шлам;