фильтровальная установка

Формула изобретения

1. ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА для очистки воды, содержащая цилиндрический фильтр, коллекторы с запорной арматурой подачи исходной воды, отвода очищенной воды, емкость промывной воды, отличающаяся тем, что патронный фильтр снабжен сверху заглушкой, снизу коническим днищем, внутри конического днища размещен раструб, между раструбом и заглушкой соосно с цилиндрическим корпусом установлен фильтрующий цилиндр, коаксиально фильтрующему цилиндру и цилиндрическому корпусу с зазорами между ними установлена цилиндрическая перегородка, верхняя кромка которой скреплена с заглушкой, а нижняя кромка расположена выше верха раструба, при этом внутренняя полость фильтрующего цилиндра через раструб сообщается с коллектором подачи исходной воды и коллектором отвода промывной воды, открытые торцы которых размещены соответственно в емкости приема исходной воды и в емкости отвода промывной воды, а полости, образованные цилиндрическим корпусом, цилиндрической перегородкой и фильтрующим цилиндром, через коническое днище сообщаются с коллектором отвода очищенной воды и коллектором подачи промывной воды, открытые торцы которых расположены в емкости отвода очищенной воды, при этом отметка дна переливной трубы емкости приема исходной воды выше отметки дна отводной трубы емкости отвода очищенной воды, а отметка дна отводной трубы емкости отвода промывной воды ниже отметки дна отводной трубы емкости отвода очищенной воды.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что заглушка фильтра снабжена патрубком, нижний торец которого размещен в полости, образованной цилиндрическим корпусом и цилиндрической перегородкой, верхний торец патрубка расположен в герметичной емкости, установленной выше фильтра, при этом верхняя часть боковой поверхности герметичной емкости снабжена трубой, которая внутри герметичной емкости срезана под углом, при этом открытая часть среза направлена вниз, за пределами герметичной емкости труба выполнена в виде спирали и направлена вниз, а открытый торец трубы размещен в емкости отвода промывной воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для доочистки сточных вод после отстаивания и очистки природной воды.

Фильтровальная установка может быть использована для доочистки промстоков гальванических цехов, заводов железобетонных конструкций, слива сгустителей обогатительных фабрик, а также очистки природной воды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фильтровальная установка [1] включающая цилиндрический фильтр, коллекторы с запорной арматурой, подачи исходной воды, отвода очищенной воды, емкость промывной воды. Фильтрация воды осуществляется снаружи внутрь фильтрующего цилиндра, откуда фильтр отводится в камеру отфильтрованной воды. При увеличении сопротивления фильтра (за счет забивания пор взвешенными частицами) производят механическую очистку фильтрующего цилиндра от наружного налета.

В предлагаемой конструкции фильтровальная установка, включающая фильтр, в отличие от известного (патронного типа) не требует насоса для создания необходимого напора исходной воды, а ее работа основана на разрежении. При этом регенерация фильтрующего материала предусмотрена продувкой воздухом и промывкой пор обратным током очищенной воды или промывкой регенерационным раствором. Причем регенерация фильтрующего материала также осуществляется под воздействием разрежения в устройстве и не требует насосного оборудования, снижает энергозатраты и улучшает условия эксплуатации фильтра.

Целью изобретения является повышение эффективности работы фильтра.

Цель достигается тем, что фильтровальная установка, содержащая цилиндрический фильтр, коллекторы с запорной арматурой подачи исходной воды, отвода очищенной воды, емкость промывной воды, при этом фильтр патронный снабжен сверху заглушкой, снизу коническим днищем, внутри конического днища размещен раструб, между раструбом и заглушкой соосно цилиндрическому корпусу установлен фильтрующий цилиндр, коаксиально фильтрующему цилиндру и цилиндрическому корпусу с зазорами между ними установлена цилиндрическая перегородка, верхняя кромка которой закреплена с заглушкой, а нижняя кромка расположена выше верха раструба, при этом внутренняя полость фильтрующего цилиндра через раструб сообщается с коллектором подачи исходной воды и коллектором отвода промывной воды, открытые торцы которых размещены соответственно в емкости приема исходной воды и в емкости отвода промывной воды, а полости, образованные цилиндрическим корпусом, цилиндрической перегородкой и фильтрующим цилиндром, через коническое днище сообщаются с коллектором отвода очищенной воды и коллектором подачи промывной воды, открытые торцы которых расположены в емкости отводы очищенной воды, при этом отметка дна переливной трубы емкости приема исходной воды выше отметки дна отводной трубы емкости отвода очищенной воды, а отметка дна отводной трубы емкости отвода промывной воды ниже отметки дна отводной трубы емкости отвода очищенной воды. При этом заглушка фильтра снабжена патрубком, нижний торец которого размещен внутри полости, образованной цилиндрическим корпусом и цилиндрической перегородкой, верхний торец патрубка расположен в герметичной емкости, установленной выше фильтра, при этом верхняя часть боковой поверхности герметичной емкости снабжена трубой, которая внутри герметичной емкости срезана под углом, при этом открытая часть среза направлена вниз, за пределами герметичной емкости труба выполнена в виде спирали и направлена вниз, а открытый торец трубы размещен в емкости отвода промывной воды.

В фильтре также используются концентрически расположенные цилиндры, один из цилиндров выполнен из фильтрующего материала и предназначен для фильтрации воды, другой цилиндр служит для сохранения газового пространства, что позволяет увеличить расход фильтрации и улучшить условия регенерации фильтрующего материала.

В фильтре раструб используется для увеличения диаметра цилиндра, выполненного из фильтрующего материала, что позволяет увеличить площадь фильтрации и, следовательно, производительность фильтра.

В предлагаемой конструкции фильтра, труба, расположенная внутри герметичной емкости, срезана под углом, открытый срез направлен вниз и служит для удаления воздуха.

В фильтре использование спирали служит для вывода из фильтра и транспортировки воздуха в нисходящем потоке воды.

На фиг.1 показана схема фильтровальной установки в режиме фильтрации; на фиг. 2 то же, в режиме регенерации фильтрующего материала; на фиг.3 то же, в режимах фильтрации и регенерации.

Фильтр состоит (фиг.1) из цилиндрического корпуса 1, герметично перекрытого сверху заглушкой 2 с уплотняющим выступом 3, а снизу конусом 4.

В боковую поверхность конуса 4 врезан патрубок 5, к которому присоединены труба 6 подачи исходной воды с задвижкой 7 и труба 8 отвода промывной воды с задвижкой 9.

Внутри конуса 4 патрубок 5 заканчивается раструбом 10, на кромках которого выполнен уплотняющий выступ 11.

Между заглушкой 2 и раструбом 10 с уплотняющими выступами 3 и 11 на прокладках зажат фильтрующий цилиндр 12, выполненный из фильтрующего материала, например ткани, пенополиуретана с каркасом, пористого металла или других фильтрующих материалов.

Между цилиндрическим корпусом 1 и фильтрующим цилиндром 12 размещена цилиндрическая перегородка 13, верхний торец которой приварен к заглушке 2, а нижний расположен выше верхней кромки раструба 10.

В нижнюю часть конуса 4 врезан патрубок 14, к которому присоединены труба 15 отвода очищенной воды с задвижкой 16 и труба 17 подачи промывной воды с задвижкой 18.

Трубы 6, 8 врезаны соответственно в коллектор 19 подачи исходной воды и в коллектор 20 отвода промывной воды. Торец коллектора 19 размещен в емкости 21 приема исходной воды, в которую через трубу 22 поступает исходная вода. В верхнюю часть емкости 21 приема исходной воды врезана переливная труба 23.

Торец коллектора 20 размещен в емкости 24 отвода промывной воды, в которую врезана отводная труба 25. Трубы 15, 17 врезаны соответственно в коллектор 26 отвода очищенной воды и в коллектор 27 подачи промывной воды.

Торцы коллекторов 26 и 27 размещены в емкости 28 отвода очищенной воды, в которую врезана отводная труба 29.

В заглушку 2 врезан патрубок 30, нижний торец которого размещен между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13. Верхний торец патрубка 30 врезан в дно герметичной емкости 31, в верхнюю крышку которой врезаны патрубок 32 зарядки фильтра с вентилем 33 и патрубок 34 выпуска воздуха с вентилем 35.

В верхнюю часть боковой поверхности емкости 31 врезана труба 36. Внутри емкости 31 торцевая часть трубы 36 срезана под углом и срез направлен вниз. За пределами емкости 31 труба 36 выполнена в виде спирали и опускается. В нижней части трубы 36 установлен вентиль 37, а ее открытый торец размещен внутри емкости 24 отвода промывной воды.

В заглушку 2 врезан патрубок 38 выпуска воздуха с вентилем 39. На коллекторе 27 установлена задвижка 40 и в него врезана труба 41 подачи регенерационного раствора с задвижкой 42. Открытый торец трубы 41 размещен в емкости 43 регенерационного раствора.

Фильтр работает следующим образом.

Перед началом работы при закрытых задвижках 7, 9, 16, 18, вентиле 37 и открытых вентилях 33, 35, 39, через патрубок 32 производит зарядку фильтра, т.е. заполнение фильтра водой. Вода, поступая через патрубок 32, герметичную емкость 31, патрубок 30, заполняет фильтр и систему трубопроводов, вытесняя воздух через патрубок 38.

При достижении уровнем жидкости нижней кромки цилиндрической перегородки 13 полость между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13 заполняется жидкостью, а внутри полости, ограниченной цилиндрической перегородкой 13, сохраняется воздушное пространство. После полного заполнения полости между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13 закрывают вентили 33, 35, 39 и открывают задвижки 7, 16. За счет разности отметок уровней жидкости в емкостях 21 и 28 в фильтре образуется разрежение, под воздействием которого жидкость из емкости 21 по коллектору 19, трубе 6, патрубку 5, через раструб 10 будет поступать в полость фильтрующего цилиндра 12. Поступающая жидкость будет вытеснять из полости фильтрующего цилиндра 12 через его поры воздух в полость между цилиндрической перегородкой 13 и фильтрующим цилиндром 12, откуда через нижнюю кромку цилиндрической перегородки 13 воздух будет передавливаться в полость между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13 и, всплывая, концентрироваться в верхней части этой полости.

После передавливания воздуха в полость между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13 закрывают задвижки 7, 16, открывают вентили 33, 35, 39 и производят дозарядку устройства.

После заполнения жидкостью полости между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13 закрывают вентиль 39, а после заполнения жидкостью емкости 31 и трубы 36 закрывают вентили 33, 35. После зарядки и дозарядки устройства открывают задвижки 7, 16, вентиль 37 и выводят фильтр в режим фильтрации.

За счет разности отметок уровней жидкости в емкости 21 приема исходной воды и в емкости 28 отвода очищенной воды, величина которой должна превышать сумму гидравлических потерь в устройстве, в фильтре образуется разрежение. Под воздействием разрежения исходная вода из емкости 21 по коллектору 19, трубе 6, патрубку 5, через раструб 10 поступает в полость фильтрующего цилиндра 12, проходит через его поры, в разреженное газовое пространство полости между цилиндрической перегородкой 13 и фильтрующим цилиндром 12, затем через конус 4 по патрубку 14, трубе 15, коллектору 26 жидкость поступает в емкость 28 отвода очищенной воды, откуда по отводной трубе 29 сбрасывается или подается потребителю.

Величина разрежения или вакуума в фильтре, обеспечивающая фильтрацию через пористую боковую поверхность фильтрующего цилиндра 12, в основном определяется высотой расположения устройства над уровнем жидкости в емкости 21 приема исходной воды.

Под воздействием разрежения в фильтре из очищаемой жидкости выделяется воздух. Выделяющийся воздух вызывает увеличение его объема в полости между цилиндрической перегородкой 13 и фильтрующим цилиндром 12. Излишки газа через кромку цилиндрической перегородки 13 вытесняются в полость между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13, снижая уровень в ней. Критическое снижение уровня жидкости в устройстве вызывает необходимость в периодических зарядках фильтра.

Для обеспечения стабильной работы фильтра предусмотрен вывод воздуха из устройства. Из полости между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13 через патрубок 30 отбирается жидкость. Отбор жидкости через патрубок 30 происходит за счет размещения герметичной емкости 31 над фильтром, что обеспечивает в ней величину разрежения больше, чем в верхнем сечении фильтра, а также за счет разности отметок уровней жидкости в емкости 21 приема исходной воды и в емкости 24 отвода промывной воды, которая должна превышать сумма гидравлических потерь по контуру: коллектор 19, труба 6, патрубок 5, раструб 10, пористый материал фильтрующего цилиндра 12, полость между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндрической перегородкой 13, патрубок 30, герметичная емкость 31, труба 36, который образует сифон.

При снижении уровня жидкости в полости между цилиндрическим корпусом 1 и цилиндром 13 за счет поступления газа через открытый торец патрубка 30 начинает засасываться газ. Газ, пройдя по патрубку 30, концентрируется в верхней части герметичной емкости 31, снижая уровень жидкости в ней. Снижение уровня жидкости вызывает засасывание газа в открытую часть среза торца трубы 36. При скорости нисходящего потока воды в трубе 36 больше, чем скорость всплытия пузыря воздуха, воздушный пузырь в виде воздушной пробки будет транспортироваться вниз. При этом по мере погружения газовой пробки увеличивается гидродинамическое давление, в связи с чем уменьшается размер газовой пробки и скорость его всплывания, т.е. увеличивается относительная скорость его погружения.

Так как скорость всплытия газовой пробки направлена вверх, то для более стабильной транспортировки газовых пробок по трубе 36 она выполнена в виде спирали, что позволяет улучшить транспортировку воздушных пробок вниз при меньших скоростях нисходящего потока жидкости.

По мере фильтрации жидкости через поры фильтрующего цилиндра 12 они будут забиваться загрязнителями, что вызовет снижение производительности фильтра и необходимость в регенерации фильтрующего материала.

Для регенерации фильтрующего материала (фиг.2) закрывают задвижки 7, 16 и открывают задвижки 9, 18. За счет разности отметок уровней жидкости в емкости 29 отвода очищенной воды и в емкости 24 отвода промывной воды в фильтре создается разрежение, противоположное по направлению фильтрации. Под воздействием разрежения уровень жидкости внутри полости фильтрующего цилиндра 12 снижается, а в полости между цилиндрической перегородкой 13 и фильтрующим цилиндром 12 повышается, вытесняя воздух через поры фильтрующего материала в полость фильтрующего цилиндра 12.

Воздух, проходя поры фильтрующего материала в противоположном направлении фильтрации, отделяет загрязнение от пористого материала, улучшает условия последующей промывки фильтрующего материала обратным током воды.

Под воздействием разрежения очищенная вода из емкости 28 отвода очищенной воды по коллектору 27 подачи промывной воды, трубе 17, патрубку 14, через конус 4 поступает в полость между цилиндрической перегородкой 13 и фильтрующим цилиндром 12, откуда, проходя через поры фильтрующего материала и промывая их в противоположном направлении фильтрации, собирается в раструбе 10 и через патрубок 5 по трубе 8, коллектору 20 поступает в емкость 24 отвода промывной воды. Из емкости 24 жидкость после промывки фильтрующего материала с загрязнениями через отводную трубу 25 сбрасывается.

При промывке разрежение в фильтре будет больше, чем при фильтрации, так как высотное расположение фильтра будет выше над уровнем жидкости в емкости 28, чем над уровнем жидкости в емкости 21, что позволяет повысить эффективность промывки фильтрующего материала.

После проведения регенерации фильтрующего материала промывкой обратным током очищенной воды задвижки 9, 18 закрывают и, открывая задвижки 7, 16, выводят фильтр в режим фильтрации.

При снижении эффективности регенерации фильтрующего материала промывкой обратным током очищенной воды предусмотрена реагентная регенерация.

При проведении реагентной регенерации емкость 43 заполняют раствором реагента, который способствует промывке пор фильтрующего материала или растворяет частицы загрязнений (например, раствор щелочи, кислоты, перекиси водорода, горячая вода и т.д.). Затем закрывают задвижки 7, 16, 40 (фиг.3), открывают задвижки 9, 18, 42.

За счет разности отметок уровней жидкости в емкости 43 регенерационного раствора и в емкости 24 отвода промывной воды в фильтре создается разрежение.

Под воздействием разрежения регенерационный раствор из емкости 43 по трубе 6, коллектору 27, трубе 17, патрубку 14, через конус 4 поступает в полость между цилиндрической перегородкой 13 и фильтрующим цилиндром 12, проходит через поры фильтрующего материала, растворяя загрязнения или, смывая их, собирается в раструбе 10 и по патрубку 5, трубе 8, коллектору 20 поступает в емкость 24 отвода промывной воды.

После реагентной регенерации фильтрующего материала закрывают задвижку 42, открывают задвижки 9, 40 и промывают поры фильтрующего материала обратным током очищенной воды из емкости 28. Затем закрывают задвижки 9, 18 и, открывая задвижки 7, 16, выводят фильтр в режим фильтрации.

Для обеспечения стабильной работы фильтровальной станции фильтры должны быть сгруппированы в блоки (фиг.3). Минимальное количество фильтров в фильтровальной установке должно быть не менее трех. Один из фильтров обеспечивает очистку воды потребителю, второй находится в режиме регенерации фильтрующего материала. Третий фильтр обеспечивает необходимым количеством очищенной воды фильтр, находящийся в режиме регенерации.

Таким образом предлагаемая конструкция фильтра позволяет обеспечить работу фильтра в режимах фильтрации и регенерации фильтрующего материала без насосного оборудования за счет того, что внутренняя полость фильтрующего цилиндра через раструб сообщается с коллектором подачи исходной воды и коллектором отвода промывной воды, открытые торцы которых размещены соответственно в емкости приема исходной воды и в емкости отвода промывной воды, а полости, образованные цилиндрическим корпусом, цилиндрической перегородкой и фильтрующим цилиндром, через конус сообщаются с коллектором отвода очищенной воды и коллектором подачи промывной воды, открытые торцы которых расположены в емкости отвода очищенной воды, при этом отметки дна переливной трубы емкости приема исходной воды выше отметки дна отводной трубы емкости отвода очищенной воды, а отметка дна отводной трубы емкости отвода промывной воды ниже отметки дна отводной трубы емкости отвода очищенной воды, что снижает энергозатраты, производственные площади и повышает эффективность работы фильтра; позволяет улучшить регенерацию фильтрующего материала обратным током воды за счет предварительного пропуска воздуха через поры фильтрующего материала благодаря наличию цилиндрический перегородки, верхняя кромка которой закреплена с заглушкой, а нижняя кромка расположена выше верха раструба, что обеспечивает более качественную регенерацию фильтрующего материала и, следовательно, работу фильтра в целом; позволяет проводить химическую регенерацию фильтрующего материала без насосного оборудования благодаря тому, что в коллектор подачи промывной воды врезана труба подачи регенерационного раствора, открытый торец которой размещен в емкости приготовления регенерационного раствора, причем отметка дна емкости приготовления регенерационного раствора выше отметки дна отводной отрубы емкости отвода промывной воды, что обеспечивает стабильность работы фильтрующего материала и увеличивает срок его эксплуатации; позволяет удалять излишки газа, выделяющегося из жидкости за счет того, что в заглушку фильтра врезан патрубок, нижний торец которого размещен внутри полости, образованной цилиндрическим корпусом и цилиндрической перегородкой, верхний торец патрубка врезан в герметичную емкость, расположенную выше фильтра, при этом в верхнюю часть боковой поверхности герметичной емкости врезана труба, которая внутри герметичной емкости срезана под углом, причем открытая часть среза направлена вниз, за пределами герметичной емкости труба выполнена в виде спирали, направлена вниз, а открытый торец трубы размещен в емкости отвода промывной воды, что обеспечивает работу фильтра без остановок его для зарядки.