устройство для тонкого фильтрования

Формула изобретения

1. Устройство для тонкого фильтрования, включающее

основной корпус, который является главной магистралью для доставляемой воды, при этом доставляемая вода протекает в продольном направлении основного корпуса,

фильтрующий материал, содержащий гибкие волокна, помещенные в основной корпус и располагающиеся в продольном направлении этого основного корпуса, при этом гибкие волокна обеспечивают плотность упаковки и отфильтровывают различные грубодисперсные примеси, содержащиеся в доставляемой воде,

направляющую рубашку для доставляемой воды, поставляющую доставляемую воду к боковому участку нижней части основного корпуса,

накладку для прикрепления фильтрующего материала, установленную в нижней концевой части направляющей рубашки для доставляемой воды и имеющую большое количество установочных отверстий, в которых закрепляются нижние концы гибких волокон фильтрующего материала,

тарелку для обеспечения плотности, выполненную в форме тороида и установленную между направляющей рубашкой для доставляемой воды и накладкой для прикрепления фильтрующего материала, предотвращающую течение доставляемой воды к накладке для прикрепления фильтрующего материала посредством увеличения плотности упаковки упомянутых гибких волокон, прикрепленных к накладке для прикрепления фильтрующего материала, в полой части тарелки,

внутреннюю пористую камеру, свисающую с верхней части основного корпуса и имеющую постоянный радиус, при этом упомянутая внутренняя пористая камера увеличивает плотность верхнего слоя фильтрующего материала и имеет большое количество выполненных в ней отверстий для подачи обработанной воды, через которые вода, обработанная фильтрующим материалом, выливается из основного корпуса и

рубашку для слива концентрированного фильтрата, накрывающую верхнюю часть основного корпуса и окружающую его снаружи, и выпускающую из основного корпуса концентрированный фильтрат, задержанный фильтрующим материалом, после его обратной промывки.

2. Устройство по п.1, в котором нижние концы гибких волокон прикрепляются к накладке для прикрепления фильтрующего материала, при этом верхние концы гибких волокон не закрепляются, причем в зоне основного корпуса, соответствующей расположению направляющей рубашки для доставляемой воды, выполнено большое количество отверстий для прохода доставляемой воды, при этом упомянутая рубашка для слива концентрированного фильтрата является цилиндрической и выполнена в форме рубашки таким образом, что концентрированный фильтрат выпускается из устройства для фильтрования через заранее установленный выпускной трубопровод.

3. Устройство по п.1, включающее также прикрепляемое снизу приспособление, которое поддерживает снизу накладку для прикрепления фильтрующего материала и снабжено трубопроводом для подачи воздуха для обратной промывки.

4. Устройство по п.3, в котором большое количество отверстий для подачи воздуха для обратной промывки, через которые проходит воздух для обратной промывки, выполнено в накладке для прикрепления фильтрующего материала в гексагональном расположении, или выполнено в верхней части трубопровода для подачи воздуха для обратной промывки внутри основного корпуса.

5. Устройство по п.1, в котором объем внутренней пористой камеры занимает от 10 до 50% объема основного корпуса.

6. Устройство по п.1, в котором гибкие волокна выполнены из одного материала или из разных материалов в соответствии с подлежащей фильтрованию доставляемой водой или степенью очистки доставляемой воды.

7. Устройство по п.1 или 3, в котором доставляемая вода и воздух для обратной промывки поступают в подающий трубопровод и фильтрование и обратная промывка осуществляются в одном и том же направлении.

8. Устройство по п.1, в котором в качестве воды для обратной промывки используют доставляемую воду.

9. Устройство по п.8, в котором фильтрование и обратная промывка осуществляются в одном и том же направлении.

10. Устройство по п.4, включающее воздушный компрессор, нагнетающий воздух для обратной промывки, и бак-накопитель, в котором накапливается этот воздух под высоким давлением, соединенный с трубопроводом для подачи воздуха для обратной промывки, при этом воздух для обратной промывки периодически подается в основной корпус в процессе обратной промывки.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для эффективного фильтрования и сепарации тонких хлопьевидных осадков, водорослей, грубодисперсных примесей и так далее, остающихся в воде после биологической и физико-химической очистки. Конкретнее, настоящее изобретение относится к устройству для тонкого фильтрования, в котором гибкие волокна обеспечивают (задают) плотность упаковки, тем самым улучшая качество очистки, количество очищенной воды и продолжительность фильтрации, а также уменьшая расход энергии по сравнению с традиционными фильтрующими устройствами. В этом устройстве для фильтрования используются гибкие волокна, которые имеют эффективный диаметр от 1 до 60 мкм, являются гибкими, эластичными и имеют подходящую шероховатость поверхности вдоль продольного направления этого устройства. Установка для подачи исходной (доставляемой) воды выполнена в форме рубашки и имеет пористую структуру. Осветленная (очищенная) вода выпускается через центральную пористую камеру. Весь слой фильтрующего материала можно использовать в качестве пространства для улавливания частиц.

Уровень техники

В общем, сбросная вода, сточные воды, нечистоты и питьевая вода содержат грубодисперсные примеси и сливаются в реку или море, загрязняя водные ресурсы и вызывая значительные трудности в использовании водных ресурсов. Грубодисперсные примеси являются твердыми частицами, такими как частицы (органические или неорганические), имеющие диаметр 0.1 микрона или больше, пребывающими в воде во взвешенном состоянии.

Водосодержащие грубодисперсные примеси (взвешенные вещества) загрязняют водные ресурсы, делая их непригодными для бытового или промышленного применения в качестве питьевой воды. В связи с этим фильтрующие устройства применяются для очистки воды, таким образом, производя питьевую воду и водные ресурсы и уменьшая потребление энергии посредством вторичной очистки обработанной воды.

Фильтрующее устройство, включающее регулируемый слой фильтрующего вещества, раскрыто в патенте KR 10-0241198 (заявка №10-1997-0050047, поданная 30 сентября 1997 г.). Для улучшения эксплуатационных показателей фильтрующего устройства в качестве фильтрующего материала применяются волокна, закрепляемые на дне фильтрующего устройства, а давление, создаваемое доставляемой исходной водой, приводит фильтрующий материал в напряженное состояние. Этот фильтрующий материал распускается давлением, вызываемым воздухом и водой, подаваемой для промывки фильтрующего материала. Тем не менее, поскольку этот фильтрующий материал является однослойным, и напряженность этого фильтрующего материала определяется давлением, вызываемым доставляемой исходной водой, пространство для улавливания грубодисперсных примесей небольшое. В результате упомянутое фильтрующее устройство отличается короткой продолжительностью фильтрования, требует частого промывания, в процессе его эксплуатации возникают проблемы, вызываемые необходимостью приспособления к колебаниям качества доставляемой воды и связанные с осуществлением дополнительного контроля требуемого качества и количества воды.

Для решения упомянутых проблем в патенте KR 10-0324727 (заявка №10-1999-0013396, поданная 15 апреля 1999 г.) раскрыто устройство для сепарации грубодисперсных примесей из раствора с использованием традиционных гибких волокон. Согласно этому раскрытию глубину фильтрующего слоя и пространство для улавливания частиц примесей можно регулировать в соответствии с длиной волокон, используемых в качестве фильтрующего материала, а размер пор фильтрующего материала, количество подлежащих задержанию частиц примесей и качество очищенной воды можно легко контролировать посредством плотности наполнения упомянутых гибких волокон. Следовательно, упомянутое фильтрующее устройство может эффективно справляться с колебаниями качества исходной воды, но при этом трудно автоматизировать загрузку фильтрующего материала при использовании гибких и эластичных волокон, а размер фильтрующего устройства должен быть увеличен вследствие низкой скорости фильтрования.

Для решения этих проблем в патенте KR 10-0354836 (заявка №10-2001-0013448, поданная 15 марта 2001 г.) раскрыто традиционное устройство для фильтрования взвешенных в воде частиц грубодисперсных примесей. В этом случае направление воды, проходящей через слой фильтрующего материала, совпадает с продольным направлением, в котором загружается фильтрующий материал, и фильтрование осуществляется фильтрующим материалом и капиллярными явлениями, вызываемыми загрузкой фильтрующего материала в продольном направлении устройства для фильтрования. Это устройство содержит волокна, которые легко загружаются, а скорость фильтрования значительно увеличена, что, в результате, позволяет уменьшить размер самого устройства. Тем не менее, фильтровать взвешенные в воде частицы грубодисперсных примесей с диаметром менее 5 мкм трудно, и при этом используется не весь фильтрующий материал.

Раскрытие изобретения

Для решения вышеупомянутых и других проблем настоящее изобретение представляет устройство для тонкого фильтрования, в котором гибкие волокна регулируют плотность упаковки; которое может эффективно фильтровать грубодисперсные примеси, содержащиеся в доставляемой воде, независимо от их вида, размера и состояния, осуществлять обратную промывку загрязняющих веществ, содержащихся в доставляемой воде, и осуществлять фильтрование большого количества воды с низким фильтрующим сопротивлением.

Настоящее изобретение также представляет устройство для тонкого фильтрования, в котором установка для подачи исходной воды, выполненная в форме рубашки и размещаемая на нижней части основного корпуса упомянутого устройства для фильтрования, имеет пористую структуру. Накладка для прикрепления фильтрующего материала, имеющая отверстия подвода воздуха для обратной промывки, и тарелка для регулирования плотности установлены в нижней концевой части установки для подачи исходной воды, выполненной в форме рубашки, с целью уменьшения скорости прямого потока и препятствования прохождению обратного потока доставляемой исходной воды под накладкой для прикрепления фильтрующего материала. Для уменьшения фильтрующего сопротивления и увеличения продолжительности фильтрования применяется метод глубокого фильтрования, в котором для улавливания частиц примесей используется весь слой фильтрующего материала.

Настоящее изобретение также представляет устройство для тонкого фильтрования, в котором гибкие волокна прикрепляются к накладке для прикрепления фильтрующего материала, имеющей отверстия подвода воздуха для обратной промывки, расположенные на нижней части устройства для фильтрования. Верхние концы гибких волокон не закрепляются для сохранения их гибкости, и эти гибкие волокна располагаются в продольном направлении устройства для фильтрования в процессе осуществления фильтрования и обратной промывки, тем самым увеличивая качество фильтрования и обратной промывки и сводя к минимуму продолжительность обратной промывки и количество воды, требуемой для обратной промывки фильтров.

Настоящее изобретение также представляет устройство для тонкого фильтрования, в котором очищенная вода выливается через центральную пористую камеру для поддержания относительно высокой плотности упаковки устройства для слива. Площадь поперечного сечения устройства для слива увеличена с целью уменьшения сопротивления вытеканию фильтрата, что облегчает процесс тонкого фильтрования при низком давлении фильтрации.

Настоящее изобретение также представляет устройство для тонкого фильтрования, в котором устройство для слива концентрированного фильтрата имеет форму рубашки, чтобы задержанные фильтрующим материалом грубодисперсные примеси могли спокойно выпускаться в процессе обратной промывки.

Настоящее изобретение также представляет устройство для тонкого фильтрования, имеющее простые и компактные клапаны и другие трубки тока и использующее подлежащую фильтрованию исходную воду в качестве воды для обратной промывки фильтров с тем, чтобы исключить необходимость применения очистительного отстойника для обратной промывки.

Настоящее изобретение также представляет устройство для тонкого фильтрования, в котором несколько фильтрующих приспособлений соединены параллельно, тем самым увеличивая пропускную способность с целью очистки большого количества исходной воды.

Особенность настоящего изобретения заключается в том, что оно представляет устройство для тонкого фильтрования, включающее: основной корпус, который является главной магистралью для доставляемой воды, при этом доставляемая вода протекает в продольном направлении основного корпуса; фильтрующий материал, содержащий гибкие волокна, помещенные в основной корпус и располагающиеся в продольном направлении этого основного корпуса, при этом гибкие волокна регулируют плотность упаковки и отфильтровывают различные грубодисперсные примеси, содержащиеся в доставляемой воде; направляющую рубашку для доставляемой воды, поставляющую доставляемую воду к боковому участку нижней части основного корпуса; накладку для прикрепления фильтрующего материала, установленную в нижней концевой части направляющей рубашки для доставляемой воды и имеющую большое количество установочных отверстий, в которых закрепляются нижние концы гибкого волокна фильтрующего материала; тарелку для регулирования плотности, выполненную в форме тороида и установленную между направляющей рубашкой для доставляемой воды и накладкой для прикрепления фильтрующего материала, предотвращающую течение доставляемой воды к накладке для прикрепления фильтрующего материала посредством увеличения плотности наполнения упомянутых гибких волокон, прикрепленных к накладке для прикрепления фильтрующего материала, в полой части тарелки для регулирования плотности; внутреннюю пористую камеру, свисающую с верхней части основного корпуса и имеющую постоянный радиус, при этом упомянутая внутренняя пористая камера увеличивает плотность верхнего слоя фильтрующего материала и имеет большое количество выполненных в ней отверстий для подачи обработанной воды, через которые вода, обработанная фильтрующим материалом, выливается из основного корпуса; и рубашку для слива концентрированного фильтрата, накрывающую верхнюю часть основного корпуса и окружающую его снаружи, и выпускающую из основного корпуса концентрированный фильтрат, задержанный фильтрующим материалом, после его обратной промывки.

Нижние концы гибких волокон могут прикрепляться к накладке для прикрепления фильтрующего материала, при этом верхние концы гибких волокон не закрепляются. Большое количество отверстий для прохода доставляемой воды может быть выполнено в зоне основного корпуса, соответствующей расположению направляющей рубашки для доставляемой воды. Для выпуска концентрированного фильтрата из основного корпуса после обратной промывки упомянутое устройство для фильтрования может иметь цилиндрическую рубашку для слива концентрированного фильтрата, выполненную в форме рубашки, закрывающую верхнюю часть основного корпуса и окружающую его снаружи, и выпускающую концентрированный фильтрат из устройства для фильтрования через верхнюю часть основного корпуса.

Большое количество отверстий для прохода концентрированного фильтрата может быть выполнено на части основного корпуса, соответствующей расположению рубашки для слива концентрированного фильтрата.

Упомянутое устройство для фильтрования может также иметь приспособление, прикрепленное к его нижней части и поддерживающее снизу накладку для прикрепления фильтрующего материала, и снабженное трубопроводом для подачи воздуха для обратной промывки, который подводит воздух для обратной промывки в процессе обратной промывки.

Большое количество отверстий для подачи воздуха для обратной промывки, через которые проходит воздух для обратной промывки, может быть выполнено в накладке для прикрепления фильтрующего материала в гексагональном расположении или может быть выполнено в верхней части трубопровода для подачи воздуха для обратной промывки внутри основного корпуса.

Объем внутренней пористой камеры может занимать от 10 до 50% объема основного корпуса.

Гибкие волокна могут быть сформированы как из одного материала, так и из разных материалов, в соответствии с подлежащей фильтрованию доставляемой водой или степенью очистки доставляемой воды.

Дополнительные водяной бак, насос, клапан и трубопровод для обратной промывки могут не потребоваться при использовании доставляемой воды в качестве воды для обратной промывки.

Фильтрование и обратная промывка могут осуществляться в одном и том же направлении при использовании доставляемой воды в качестве воды для обратной промывки.

В процессе обратной промывки воздух для обратной промывки, периодически подаваемый через отверстия для подачи воздуха для обратной промывки, выполненные в накладке для прикрепления фильтрующего материала, или через отверстия для выпуска воздуха для обратной промывки, выполненные в трубопроводе для подачи воздуха для обратной промывки, может создавать турбулентность, вызывая, тем самым, касательное напряжение в фильтрующем материале гибкого волокна и позволяя загрязняющим веществам, задержанным фильтрующим материалом, отделяться от фильтрующего материала за короткий промежуток времени.

Воздух для обратной промывки может нагнетаться воздушным компрессором и накапливаться под высоким давлением в баке-накопителе, соединенном с трубопроводом для подачи воздуха для обратной промывки, и затем периодически подаваться в основной корпус в процессе обратной промывки.

Краткое описание чертежей

фиг.1 - вид сбоку на устройство для тонкого фильтрования, предусматривающее регулируемую плотность упаковки и содержащее гибкие волокна в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения;

фиг.2 - вид в разрезе сбоку на устройство для тонкого фильтрования по фиг.1;

фиг.3 - вид сбоку на пористую камеру устройства для тонкого фильтрования по фиг.1;

фиг.4 и 5 - виды сбоку соответственно на разные приспособления, прикрепляемые к нижней части устройства для тонкого фильтрования по фиг.1;

фиг.6-8 - виды сверху соответственно на разные накладки для прикрепления фильтрующего материала устройства для тонкого фильтрования по фиг.1;

фиг.9 - вид сбоку на направляющую рубашку для доставляемой воды устройства для тонкого фильтрования по фиг.1;

фиг.10 - перспективное изображение тарелки для регулирования плотности упаковки устройства для тонкого фильтрования по фиг.1;

фиг.11 - перспективное изображение рубашки для слива концентрированного фильтрата устройства для тонкого фильтрования по фиг.1;

фиг.12 представляет работу устройства для тонкого фильтрования по фиг.1 в процессе фильтрования;

фиг.13 представляет работу устройства для тонкого фильтрования по фиг.1 в процессе обратной промывки;

фиг.14-19 представляют собой диаграммы результатов, полученных при использовании устройства для тонкого фильтрования по фиг.1, в том числе:

фиг.14 - гистограмма, представляющая эффективность очистки относительно диаметра взвешенных в воде частиц грубодисперсных примесей;

фиг.15 - диаграмма, представляющая эффективность очистки взвешенных в воде частиц грубодисперсных примесей относительно продолжительности операции;

фиг.16 - диаграмма, на которой представлены концентрации поступающих и выпускаемых взвешенных в воде грубодисперсных примесей относительно продолжительности операции;

фиг.17 - диаграмма, на которой представлена эффективность удаления BOD относительно продолжительности операции;

фиг.18 - диаграмма, на которой представлены концентрации поступающих и выпускаемых BOD относительно продолжительности операции;

фиг.19 - диаграмма, на которой представлены изменения давления и потока фильтрования относительно продолжительности операции.

Осуществление изобретения

Далее настоящее изобретение описывается более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых представлены примеры предпочтительных вариантов выполнения настоящего изобретения. В то же время, настоящее изобретение может быть выполнено во многих различных формах, и не следует считать, что оно ограничивается изложенными здесь вариантами выполнения, напротив, эти варианты выполнения представлены с целью всестороннего и полного раскрытия изобретения и призваны передать специалистам общее представление о настоящем изобретении. Толщина слоев и зон в чертежах для ясности преувеличена. Одинаковые ссылочные позиции в чертежах обозначают одинаковые составные части, поэтому их описание опускается.

Фиг.1 представляет вид сбоку на устройство для тонкого фильтрования с регулируемой плотностью упаковки, содержащее гибкие волокна в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.2 показан вид в разрезе сбоку на устройство для тонкого фильтрования по фиг.1. Фиг.3 представляет вид сбоку на пористую камеру устройства для тонкого фильтрования по фиг.1. На фиг.4 и 5 показаны виды сбоку соответственно на разные приспособления, прикрепляемые к нижней части устройства для тонкого фильтрования по фиг.1. Фиг.6-8 представляют виды сверху соответственно на разные накладки для прикрепления фильтрующего материала устройства для тонкого фильтрования по фиг.1. На фиг.9 представлен вид сбоку на направляющую рубашку для доставляемой воды устройства для тонкого фильтрования по фиг.1. Фиг.10 представляет перспективное изображение тарелки для регулирования плотности упаковки устройства для тонкого фильтрования по фиг.1. Фиг.11 показывает перспективное изображение рубашки для слива концентрированного фильтрата устройства для тонкого фильтрования по фиг.1. Фиг.12 представляет работу устройства для тонкого фильтрования по фиг.1 в процессе фильтрования. Фиг.13 представляет работу устройства для тонкого фильтрования по фиг.1 в процессе обратной промывки. Фиг.14-19 представляют собой диаграммы результатов, полученных при использовании устройства для тонкого фильтрования по фиг.1, в том числе фиг.14 - гистограмма, представляющая эффективность очистки относительно диаметра взвешенных в воде частиц грубодисперсных примесей, фиг.15 - диаграмма, представляющая эффективность очистки взвешенных в воде частиц грубодисперсных примесей относительно продолжительности операции, фиг.16 - диаграмма, на которой представлены концентрации поступающих и выпускаемых взвешенных в воде грубодисперсных примесей относительно продолжительности операции, фиг.17 - диаграмма, на которой представлена эффективность удаления BOD относительно продолжительности операции, фиг.18 - диаграмма, на которой представлены концентрации поступающих и выпускаемых BOD относительно продолжительности операции, и фиг.19 - диаграмма, на которой представлены изменения давления и потока фильтрования относительно продолжительности операции.

На фиг.1-11 устройство 100 для фильтрования в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения включает в себя основной корпус 1, который является главной магистралью для доставляемой воды (профильтрованной исходной воды и/или исходной воды для обратной промывки), и в котором помещаются гибкие волокна 6, располагающиеся в продольном направлении упомянутого устройства для фильтрования. Направляющая рубашка 7 для доставляемой воды поставляет доставляемую воду к боковому участку нижней части основного корпуса 1 (2 и 5 - патрубки), а накладка для прикрепления фильтрующего материала 12, установленная в нижней концевой части направляющей рубашки 7 для доставляемой воды, имеет большое количество установочных отверстий 15, в которых закрепляются нижние концы гибкого волокна фильтрующего материала 6. Тарелка 9 для регулирования плотности, выполненная в форме тороида, устанавливается между направляющей рубашкой 7 для доставляемой воды и накладкой для прикрепления фильтрующего материала 12 и предотвращает течение доставляемой воды к накладке для прикрепления фильтрующего материала 12 посредством увеличения давления воды в полой части гибких волокон 6, прикрепленных к накладке для прикрепления фильтрующего материала 12. Пористая камера 10, свисающая с верхней части основного корпуса 1 внутри этого основного корпуса, увеличивает плотность верхнего слоя фильтрующего материала 6 и имеет большое количество отверстий 11 для подачи обработанной воды, с тем, чтобы принимать воду, обработанную (очищенную) фильтрующим материалом 6, и выпускать эту воду из основного корпуса. Рубашка 16 для слива концентрированного фильтрата, накрывающая верхнюю часть основного корпуса 1, выпускает из основного корпуса 1 концентрированный фильтрат после его обратной промывки. Прикрепляемое снизу приспособление 13 поддерживает снизу накладку для прикрепления фильтрующего материала 12 и снабжено трубопроводом для подачи воздуха для обратной промывки, который подводит воздух для обратной промывки в процессе обратной промывки.

На фиг.10 представлена тарелка 9 для регулирования плотности, которая предотвращает течение воды, доставляемой через направляющую рубашку 7 для доставляемой воды, к верхнему сливному трубопроводу 3, вместо прохождения через слой фильтрующего материала в верхней части основного корпуса 1. То есть упомянутая тарелка 9 для регулирования плотности предотвращает течение доставляемой воды вниз посредством увеличения плотности гибких волокон 6 в полой части.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения прикрепляемое снизу приспособление 13а, показанное на фиг.4, устанавливается вместе с накладкой 12а для прикрепления фильтрующего материала (см. фиг.6) или 12b (см. фиг.7), на которых выполнены отверстия 14 для подачи воздуха для обратной промывки в углах шестиугольника или в углах и центре шестиугольника с тем, чтобы равномерно подавать воздух для обратной промывки. Согласно другому предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения прикрепляемое снизу приспособление 13b, в котором отверстия 4b для выпуска воздуха для обратной промывки выполнены вокруг верхней части трубопровода 4 для подачи воздуха для обратной промывки, показанного на фиг.5, устанавливается вместе с накладкой 12с для прикрепления фильтрующего материала (см. фиг.8), не имеющей отверстий для подачи воздуха для обратной промывки.

Верхние концы гибких волокон 6 не закреплены на месте. Большое количество отверстий 8 для прохода доставляемой воды выполнено в основном корпусе 1, где направляющая рубашка 7 для доставляемой воды соприкасается с основным корпусом 1, как показано на фиг.2 и 9. Рубашка 16 для слива концентрированного фильтрата, размещенная на верхней концевой части основного корпуса 1, имеет форму цилиндра и выпускает сливаемый в процессе обратной промывки концентрированный фильтрат из основного корпуса по мере наполнения. Пористая камера 10 занимает от 10 до 50% объема основного корпуса 1, как показано на фиг.2.

Гибкие волокна 6, используемые в качестве фильтрующего материала, могут быть сформированы как из одного материала, так и из разных материалов, в соответствии с подлежащей фильтрованию доставляемой водой или степенью очистки доставляемой воды. Упомянутые гибкие волокна 6 могут быть сформированы из полиамида, полиэфира, полипропилена и т.д.

В устройстве для фильтрования, представленном на фиг.12 и 13, доставляемая вода используется в процессе обратной промывки в качестве воды для обратной промывки, поэтому водяной бак, дополнительные насосы, клапаны и трубопровод для обратной промывки не требуются. Поскольку доставляемая вода также используется в процессе обратной промывки в качестве воды для обратной промывки, фильтрование и обратная промывка осуществляются в одном и том же направлении, то есть вверх по основному корпусу 1, как показано сплошной стрелкой и пунктирной стрелкой.

В устройстве 100 для фильтрования воздух для обратной промывки, периодически подаваемый через отверстия 14 для подачи воздуха для обратной промывки, выполненные в накладке для прикрепления фильтрующего материала 12, или через отверстия 4b для выпуска воздуха для обратной промывки, выполненные в трубопроводе 4 для подачи воздуха для обратной промывки, в основной корпус 1, в процессе обратной промывки создает турбулентность, и касательное напряжение, воздействующее на фильтрующий материал гибкого волокна 6, позволяет загрязняющим веществам, задержанным фильтрующим материалом 6, быстро отделяться от фильтрующего материала 6. Воздух для обратной промывки, периодически подаваемый вышеописанным образом, производится воздушным компрессором 62, как показано на фиг.12 и 13, помещенным под высоким давлением в бак-накопитель 64, соединенный с трубопроводом 4 для подачи воздуха для обратной промывки, и затем периодически подается в основной корпус в процессе обратной промывки.

Зона основного корпуса 1, соответствующая расположению направляющей рубашки 7 для доставляемой воды, снабжена пористой пластиной, которая предохраняет доставляемую воду от встречного сопротивления, тем самым поддерживая постоянную скорость прохождения. Пористая камера 10 или соединена с трубопроводом 3 для выпуска очищенной воды и верхним накрывающим приспособлением основного корпуса 1, или отделена от них. Рубашка 16 для слива концентрированного фильтрата установлена на верхней и нижней частях основного корпуса 1 в форме рубашки, и концентрированный фильтрат, который переливается на верхнюю часть основного корпуса 1, равномерно выпускается через наружную рубашку. Связка гибких волокон 6 прикреплена к накладке для прикрепления фильтрующего материала 12. Один или разные типы гибких волокон 6, имеющих разные характеристики физических свойств по отношению к подающему устройству или устройству для слива, могут использоваться в соответствии с типом подлежащего фильтрованию исходного материала или степенью очистки этого исходного материала.

Далее описывается процесс работы устройства для тонкого фильтрования в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения со ссылкой на фиг.12 и 13. На фиг.12 представлен процесс работы устройства для тонкого фильтрования во время фильтрования, а на фиг.13 представлен процесс работы устройства для тонкого фильтрования во время обратной промывки.

Согласно фиг.12, в процессе фильтрования исходная вода, подлежащая фильтрованию, подается насосом Р, и открывается клапан выпуска очищенной воды V1, соединенный с трубопроводом 3 для выпуска очищенной воды. В результате подлежащая фильтрованию исходная вода подается из бака 52 для подлежащей фильтрованию исходной воды в устройство 100 для фильтрования, и осуществляется процесс противопоточного фильтрования. Вода, очищенная в устройстве 100 для фильтрования, перетекает в бак-накопитель 54 для очищенной воды через упомянутый основной корпус 1 и клапан V1 выпуска очищенной воды. Во время этого процесса фильтрования клапан V2 подачи воздуха для обратной промывки и клапан V3 выпуска концентрированного фильтрата остаются в закрытом состоянии.

Более конкретно, грубодисперсные примеси, содержащиеся в подлежащей фильтрованию исходной воде (доставляемой воде), улавливаются фильтрующим материалом в процессе прохождения через упомянутый фильтрующий материал, включающий гибкие волокна 6, по разным механизмам, таким как сетчатое фильтрование, физико-химическая адсорбция, развязывающие фильтры, осаждение, капиллярные явления и другие подобного рода. Очищенная вода, из которой грубодисперсные примеси удалены, перетекает в бак-накопитель 54 для очищенной воды через упомянутый клапан V1 выпуска очищенной воды.

По мере продолжения процесса фильтрования количество грубодисперсных примесей, задержанных фильтрующим материалом 6, увеличивается, а фильтрующее сопротивление увеличивается, и скорость потока фильтрования понижается. Соответственно скорость производства очищенной воды уменьшается. Когда количество очищенной воды уменьшается до уровня ниже заданного, давление фильтрования превышает заданное значение, или заранее установленная продолжительность фильтрования истекает, начинается процесс обратной промывки.

Согласно фиг.13 в процессе обратной промывки клапан V1 выпуска очищенной воды закрывается, а клапан V2 подачи воздуха для обратной промывки и клапан V3 выпуска концентрированного фильтрата открываются. Подлежащая фильтрованию исходная вода, содержащаяся в баке 52 для подлежащей фильтрованию исходной воды, используется в качестве воды для обратной промывки, и, соответственно, насос Р для доставки подлежащей фильтрованию исходной воды и/или исходной воды для обратной промывки непрерывно работает.

В процессе обратной промывки фильтрующий материал 6 устройства 100 для фильтрования распределяется горизонтально и вертикально и подвергается интенсивной тряске, создаваемой высоким давлением воздуха, подаваемого в устройство 100 для фильтрования воздушным компрессором 62 и из воздушного резервуара 64, и водой обратной промывки, поставляемой в устройство 100 для фильтрования насосом Р для доставки подлежащей фильтрованию исходной воды и/или исходной воды для обратной промывки. В результате распределения и тряски фильтрующего материала 6 создается турбулентность, которая вызывает касательное напряжение в фильтрующем материале. Вследствие этого частицы примесей (грубо дисперсные примеси), задержанные фильтрующим материалом 6, отделяются за короткий промежуток времени. Грубодисперсные примеси, отделенные от фильтрующего материала 6, перемешиваются с водой для обратной промывки, формируя, таким образом, концентрированный фильтрат. Этот концентрированный фильтрат перетекает в бак-накопитель 56 для концентрированного фильтрата по рубашке 16 для слива концентрированного фильтрата и через клапан V3 выпуска концентрированного фильтрата.

В процессе обратной промывки воздух под высоким давлением, производимый воздушным компрессором 62, может поступать на хранение в воздушный резервуар 64, а затем этот воздух под высоким давлением может периодически подаваться в устройство 100 для фильтрования. Вследствие этого можно обеспечить эффективное осуществление процесса обратной промывки.

Как описано выше, в процессе обратной промывки подлежащая фильтрованию вода, содержащаяся в баке 52 для подлежащей фильтрованию исходной воды, может использоваться в качестве воды для обратной промывки, но при этом также может использоваться вода для обратной промывки, содержащаяся в отдельном резервуаре.

Использование подлежащей фильтрованию воды, содержащейся в баке 52 для подлежащей фильтрованию исходной воды, исключает необходимость применения отдельного резервуара для воды для обратной промывки, насоса, клапана и других трубок тока для доставки воды для обратной промывки. Таким образом, конструкция настоящего устройства для фильтрования является простой.

Далее упомянутое устройство для фильтрования по настоящему изобретению описывается со ссылкой на нижеследующий экспериментальный пример.

Экспериментальный пример - очистка сточных вод

Устройство 100 для фильтрования в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, имеющее основной корпус с диаметром 1500 мм и длину 3000 мм, было установлено на установке для очистки сточных вод и работало в течение шести месяцев. Средняя концентрация грубодисперсных примесей (SS) в доставляемой воде составляла 10,3 частей на миллион, а средняя концентрация SS в выпускаемой воде составляла 0,7 частей на миллион. Таким образом, концентрация SS в выпускаемой воде всегда поддерживалась на уровне 1 частицы на миллион или менее. При этом коэффициент полезного действия составлял 92,9%. В результате исследования распределения размера частиц грубодисперсных примесей в выпускаемой воде и доставляемой воде, для размеров частиц 1-3 мкм, 3-5 мкм, 5-8 мкм, 8-10 мкм, 10-15 мкм, 15-25 мкм и 25 мкм и более была получена эффективность очистки в размере соответственно 70%, 82%, 85%, 93%, 95%, 98% и 100%. В процессе биологической очистки нечистот или сточных вод, по меньшей мере, 70% BOD в выпускаемой воде являлось твердыми BOD, что указывает на то, что в процессе удаления содержащихся в воде частиц грубодисперсных примесей BOD также удаляются. Таким образом, были получены значения: для доставляемых BOD - в среднем 9,0 частей на миллион, для выпускаемых BOD - в среднем 3,0 частей на миллион и средний коэффициент удаления BOD - 60,5%.

На фиг.14-19 представлены результаты этого экспериментального примера. Фиг.14 - гистограмма, представляющая эффективность очистки относительно диаметра взвешенных в воде частиц грубодисперсных примесей, фиг.15 - диаграмма, представляющая эффективность очистки взвешенных в воде частиц грубодисперсных примесей относительно продолжительности операции, фиг.16 - диаграмма, на которой представлены концентрации поступающих и выпускаемых взвешенных в воде грубодисперсных примесей относительно продолжительности операции, фиг.17 - диаграмма, на которой представлена эффективность удаления BOD относительно продолжительности операции, фиг.18 - диаграмма, на которой представлены концентрации поступающих и выпускаемых BOD относительно продолжительности операции, и фиг.19 - диаграмма, на которой представлены изменения давления и потока фильтрования относительно продолжительности операции.

Применяемость в промышленных условиях

Как описано выше, устройство для тонкого фильтрования, в котором плотность упаковки может регулироваться гибкими волокнами в соответствии с предпочтительными вариантами выполнения настоящего изобретения, отличается высокой эффективностью фильтрования, производит большое количество очищенной воды, а также характеризуется увеличенной продолжительностью фильтрования и низкой потребляемой мощностью. В упомянутом устройстве для фильтрования гибкие волокна, имеющие эффективный диаметр от 1 до 60 мкм и отличающиеся гибкостью, эластичностью и подходящей шероховатостью поверхности, располагаются в продольном направлении упомянутого устройства. Устройство для подачи исходной воды (доставляемой воды) выполнено в форме рубашки и имеет пористую структуру впускного участка. Очищенная вода (обработанная вода) выпускается через центральную пористую камеру. Весь слой фильтрующего материала может выполнять функции пространства для улавливания частиц.