Установка очистки воды фильтрованием с импульсной промывкой зернистой загрузки
WATER PURIFICATION TREATMENT PLANT WITH PULSED FLUSHING OF GRANULAR LOADING

Изобретение относится к области водоочистки и может быть использовано для очистки природных вод на фильтрах с зернистой загрузкой для хозяйственно-питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения, а также для очистки сточных вод.
В процессе работы фильтров с зернистой загрузкой на поверхности зерен и в межзерновом свободном пространстве происходит задержание примесей, содержащихся в подвергаемой очистке воде (природной или сточной) и образующихся при переводе растворенных в воде загрязнений в нерастворимые (слабо растворимые), выделяемые в виде мелкодисперсной взвеси. С течением времени, которое определяется степенью загрязнения очищаемой воды, фильтрационная способность зернистой загрузки снижается, что приводит к необходимости ее регенерации.
От качества регенерации зернистой загрузки фильтров зависит эффективность работы фильтровальных установок. Некачественная регенерация фильтрующей загрузки сводит на нет преимущества использования новых, эффективных фильтрующих материалов и реагентов, используемых для очистки воды.
Известны многочисленные варианты интенсификации регенерации фильтрующей загрузки, в том числе, путем различных воздействий на нее, например, ультразвуком /Патент РФ №2167694, B01D 24/46, 2001 г.; патент РФ №2163830, B01D 24/46, 2001 г./.
Недостатками этих способов регенерации являются большие материальные, энергетические и трудовые затраты при одновременно их невысокой эффективности.
Повышение качества промывки загрузки при одновременном сокращении расхода промывной воды может быть достигнуто при использовании так называемой пульсирующей (или импульсной) промывки загрузки / Обзорная информация ЦБНТИ Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР «Промывка скорых фильтров», М., 1981, №7, стр. 37-41).
Повышение эффекта отмывки зерен загрузки от загрязнений в процессе пульсирующей промывки обусловлено тем, что в период расширения плотного слоя загрузки при подаче промывной воды и последующего его уплотнения при прекращении подачи скорость потока воды по отношению к поверхности омываемых частиц загрузки возрастает, что усиливает эффект очистки, при этом отделение загрязнений происходит также в результате взаимного трения частиц в эти периоды.
Известно устройство для осветления природных и сточных вод, согласно которому фильтр содержит корпус с фильтрующей загрузкой, систему подводящих и отводящих трубопроводов и вибраторы, которые установлены в первых по движению фильтруемой воды слоях фильтрующей загрузки /Авторское свидетельство СССР №376104, B01D 29/28, 1973 г./. При промывке фильтрующей загрузки одновременно с подачей промывной воды включаются вибраторы. Вибраторы способствуют разрушению и измельчению осадка, задерживаемого в фильтрующей загрузке, а потоком промывной воды, направленным снизу вверх через всю толщу фильтрующей загрузки, разрушенный и измельченный осадок выносится в канализацию.
Недостатками этого устройства являются высокие строительные затраты, а также сложность его эксплуатации, связанные с размещением вибраторов внутри фильтра, при недостаточно высокой эффективности.
Создание пульсирующего потока промывной воды путем периодического включения - отключения насоса также является нецелесообразным, поскольку пусковой режим способствует ускоренному выводу насосов из строя.
Известна установка, содержащая фильтр и водонапорный бак с трубопроводом подачи в фильтр промывной воды, на котором установлен пульсатор - устройство, создающее пульсации промывного потока, действующий по принципу перекрывания проходного сечения трубопровода /Обзорная информация ЦБНТИ Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР «Промывка скорых фильтров», М., 1981, №7, стр. 41/.
Недостатками известной установки являются ограниченные функциональные возможности, поскольку она может быть использована только при подаче воды из водонапорной башни или бака, установленного на возвышении, так как насосы промывки в этом режиме испытывают перегрузку, а также большой расход промывной воды и низкое качество регенерации, обусловленные малоэффективным воздействием на загрязнения зернистой загрузки фильтра.
Техническая проблема состоит в создании установки повышенной экономичности с увеличенной продолжительностью фильтроцикла за счет повышения эффективности восстановления сорбционных свойств фильтрующей загрузки в процессе ее регенерации.
Технический результат от использования предложенной установки заключается в повышении степени регенерации фильтрующей загрузки при одновременном сокращении расхода воды на промывку.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что установка очистки воды фильтрованием с импульсной промывкой зернистой загрузки содержит, по меньшей мере, один фильтр с зернистой загрузкой, верхним и нижним распределительными устройствами, трубопроводы подачи воды на очистку, подачи промывной воды с отводом и трубопроводы вывода фильтрата и промывной воды, запорные устройства с приводами, установленные на трубопроводах подачи воды на очистку, подачи промывной воды и вывода фильтрата, блок управления работой фильтра и блок генерации импульсов потока водной промывки зернистой загрузки, установленный на отводе трубопровода подачи промывной воды и содержащий гидроаккумулятор с реле давления, манометром и модулем коммутации, а блок управления соединен с блоком генерации импульсов потока водной промывки зернистой загрузки и приводами запорных устройств.
В частных случаях трубопроводы подачи воды на очистку и подачи промывной воды совмещены.
Предпочтительно, что используют фильтр с единым вводом подачи воды на очистку и подачи промывной воды.
В одном из вариантов фильтр снабжен многоходовым клапаном, совмещенным с блоком управления работой фильтра, и центральной вертикальной трубой, соединяющей нижнее распределительное устройство с многоходовым клапаном, с которым также соединяются единый ввод подачи воды на очистку и подачи промывной воды и верхнее распределительное устройство.
Как вариант, единый ввод подачи воды на очистку и подачи промывной воды соединен с нижним распределительным устройством.
В частном случае установка содержит два идентичных фильтра с зернистой загрузкой.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг. 1 изображена технологическая схема установки очистки воды фильтрованием с импульсной промывкой зернистой загрузки с вводом воды на очистку сверху и вводом промывной воды в фильтр снизу;
на Фиг. 2 - установка с трубопроводами подачи воды на очистку и подачи промывной воды и единым вводом подачи воды на очистку и подачи промывной воды через многоходовой клапан, установленный на корпусе фильтра сверху;
на Фиг. 3 - то же, что на Фиг. 2 - установка с совмещенными трубопроводами подачи воды на очистку и подачи промывной воды и единым вводом подачи воды на очистку и подачи промывной воды через многоходовой клапан, установленный на корпусе фильтра сверху;
на Фиг. 4 - установка с трубопроводами подачи воды на очистку и подачи промывной воды с единым вводом подачи воды на очистку и подачи промывной воды через нижнее распределительное устройство фильтра.
на Фиг. 5 - схема установки с двумя фильтрами с зернистой загрузкой, идентичными представленному на Фиг. 2.
Установка очистки воды фильтрованием (Фиг. 1) содержит фильтр 1 со слоем зернистой загрузки 2 и поддерживающим слоем гравия 3, верхним 4 и нижним 5 распределительными устройствами и водосборным устройством 6, трубопровод подачи воды на очистку 7 с установленными на нем запорным вентилем 8, расходомером 9 и запорным устройством с приводом 10 соединен с верхним распределительным устройством 4 фильтра 1, трубопровод подачи воды на промывку 11 с установленными на нем запорным вентилем 12, расходомером 13, запорным устройством с приводом 14, запорно-регулирующим вентилем 15 и манометром 16 соединен с нижним распределительным устройством 5 фильтра 1, трубопровод вывода промывной воды 17 соединен с водосборным устройством 6 фильтра 1, трубопровод вывода фильтрата 18 с установленным на нем запорным устройством с приводом 19 соединен с нижним распределительным устройством 5 фильтра 1, а на отводе от трубопровода вывода фильтрата 18 установлено запорное устройством с приводом 19а для вывода первого фильтрата (после промывки загрузки), при этом отвод от трубопровода 18 соединен с трубопроводом вывода промывной воды 17.
На отводе 20 трубопровода подачи воды на промывку 11 установлен блок 21 генерации импульсов потока водной промывки зернистой загрузки 2 фильтра 1, содержащий гидроаккумулятор 22, манометр 23, реле давления 24 и модуль коммутации 25. Блок управления работой фильтра 26 соединен электрическими цепями с блоком генерации импульсов 21 и приводами запорных устройств 10, 19 и 19а.
Установка очистки воды фильтрованием (Фиг. 2) содержит фильтр 1 со слоем зернистой загрузки 2 и поддерживающим слоем гравия 3, верхним 4 и нижним 5 распределительными устройствами, снабженный многоходовым клапаном 27, совмещенным с блоком управления 26, и центральной вертикальной трубой 28, соединяющей многоходовой клапан 27 с нижним распределительным устройством 5, к многоходовому клапану присоединены верхнее распределительное устройство 4 и единый ввод 29 подачи воды на очистку и подачи промывной воды, трубопровод 7 подачи воды на очистку с установленными на нем запорным вентилем 8, расходомером 9 и запорным устройством с приводом 10 и трубопровод подачи воды на промывку 11 с установленными на нем запорным вентилем 12, расходомером 13, запорным устройством с приводом 14, запорно-регулирующим вентилем 15 и манометром 16 подсоединены к единому вводу 29 подачи воды на очистку и подачи промывной воды фильтра 1, трубопровод вывода промывной воды 17 и трубопровод вывода фильтрата 18 с установленным на нем запорным устройством с приводом 19 присоединены к многоходовому клапану 27 фильтра 1. На отводе 20 от трубопровода подачи воды на промывку 11 установлен блок 21 генерации импульсов потока водной промывки зернистой загрузки 2 фильтра 1, содержащий гидроаккумулятор 22, манометр 23, реле давления 24 и модуль коммутации 25. Блок управления работой фильтра 26 соединен электрическими цепями с блоком генерации импульсов 21 и приводами запорных устройств 10 на трубопроводе подачи воды на очистку 7 и 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18.
Установка очистки воды фильтрованием (Фиг. 3) в отличие от варианта установки (Фиг. 2) содержит совмещенные трубопроводы подачи воды на очистку 7 и подачи промывной воды 11.
В установке очистки воды фильтрованием (Фиг. 4) в отличие от варианта установки (Фиг. 2) трубопровод подачи воды на очистку 7 с установленными на нем запорным вентилем 8, расходомером 9 и запорным устройством с приводом 10 и трубопровод подачи воды на промывку 11 с установленными на нем запорным вентилем 12, расходомером 13, запорным устройством с приводом 14, запорно-регулирующим вентилем 15 и манометром 16 соединены единым вводом 29 с нижним распределительным устройством 5 фильтра 1.
Установка (Фиг. 5) содержит совмещенные трубопроводы подачи воды на очистку 7 и подачи промывной воды 11 и два идентичных фильтра с зернистой загрузкой.
Установка (Фиг. 1) работает следующим образом.
В режиме фильтрации очищаемую воду подают по трубопроводу подачи воды на очистку 7 с установленными на нем запорным вентилем 8, расходомером 9, запорным устройством с приводом 10 в верхнее распределительное устройство (ВРУ) 4 фильтра 1, в котором подаваемая на очистку вода освобождается от взвешенных загрязнений при нисходящем движении через слой зернистой загрузки 2, расположенной на поддерживающем слое гравия 3. Очищенную воду (фильтрат) отводят через нижнее распределительное устройство (НРУ) 5 и присоединенный к нему трубопровод вывода фильтрата 18 с установленным на нем запорным устройством с приводом 19 в емкости (резервуары) очищенной воды станции (на схеме не показаны).
На основе результатов пуско-наладочных работ в блок управления работой фильтра 26 закладывают программу, определяющую режимы работы фильтра 1 и их переключение.
При переводе установки в режим регенерации загрузки (по программе блока управления работой фильтра 26) происходит:
- прекращение подачи воды на очистку и отвода фильтрата (закрыванием соответственно запорных устройств с приводом 10 и 19);
- включение в работу блока генерации импульсов потока водной промывки 21 с одновременной подачей по трубопроводу подачи промывной воды 11 очищенной на фильтре 1 воды, которую используют в качестве промывной воды. При этом включается схема управления импульсной подачей промывной воды по сигналам реле давления 24 с помощью запорного устройства с приводом 14.
Схема работает следующим образом. При поступлении от блока управления 26 команды «Промывка» запорное устройство 14 закрывается, а реле давления 24 включается в работу в заданном диапазоне рабочих давлений: верхнего и нижнего, по которым запорное устройство 14 соответственно открывается и закрывается.
При закрытии устройства 14 (первоначально по команде «Промывка») промывная вода поступает только в гидроаккумулятор 22, давление в нем и в тракте промывки (до устройства 14) начинает повышаться и при достижении заданного по реле давления 24 верхнего значения устройство 14 открывается и через него поступает в НРУ 5 фильтра 1 поток промывной воды из трубопровода 11 и поток воды из гидроаккумулятора 22 - с понижающимся расходом - в соответствии с понижением давления до нижнего заданного по реле давления 24 значения. По сигналу реле давления 24 при достижении нижнего заданного давления запорное устройство 14 закрывается и вода перестает поступать в фильтр 1 - завершился импульс потока водной промывки зернистой загрузки 2 (наступает «пауза») и начинается новый цикл - наполнение гидроаккумулятора (до достижения верхнего значения заданного давления) и последующий импульс потока водной промывки (до снижения давления до нижнего заданного значения). Циклы промывки зернистой загрузки 2 фильтра 1 повторяются до завершения заданной программой блока управления 26 продолжительности стадии взрыхляющей промывки загрузки.
Продолжительность стадии взрыхляющей промывки зернистой загрузки 2 задается программой блока управления 26 на основе результатов пусконаладочных работ.
Параметры импульсной промывки (максимальный и минимальный расход воды в период импульса потока промывки, продолжительность импульсов промывки и пауз между импульсами) устанавливаются выбором объема гидроаккумулятора, заданием предельных значений рабочего давления (по реле давления 24), а также регулировкой расхода промывной воды запорно-регулирующим вентилем 15 по расходомеру 13.
Последующая стадия регенерации зернистой загрузки 2 - отмывка загрузки или, так называемый, сброс первого фильтрата осуществляются под управлением блока 26:
- прекращается подача промывной воды по трубопроводу подачи промывной воды 11 (выключается насос промывки или другое устройство, обеспечивающее подачу очищенной воды на промывку) и закрывается запорное устройство с приводом 14;
- открывается запорное устройством с приводом 10 - осуществляют подачу исходной очищаемой воды в фильтр 1 через ВРУ 4 при закрытом запорном устройстве с приводом 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18; открывается запорное устройство с приводом 19а, через которое первый загрязненный фильтрат сбрасывается в трубопровод вывода промывной воды 17;
Включение установки в работу (режим очистки воды) осуществляется под управлением блока 26 в следующем порядке:
- открывается запорное устройство с приводом 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18;
- закрывается запорное устройство с приводом 19а;
- прекращается сброс фильтрата в канализацию; очищенная вода по трубопроводу вывода фильтрата 18 поступает в емкости (резервуары) очищенной воды станции.
Установка (Фиг. 2) работает следующим образом.
В режиме фильтрации очищаемую воду подают по трубопроводу подачи воды на очистку 7 с установленными на нем запорным вентилем 8, расходомером 9, запорным устройством с приводом 10 в единый ввод подачи воды на очистку и подачи промывной воды 29, соединенный с многоходовым клапаном 27, посредством которого очищаемая вода направляется через ВРУ 4 в надзагрузочное пространство фильтра 1 и далее, двигаясь вниз через слой зернистой загрузки 2, расположенной над поддерживающим слоем гравия 3, очищается от взвешенных загрязнений. Очищенную воду (фильтрат) отводят через НРУ 5 по центральной вертикальной трубе 28 через многоходовой клапан 27 по трубопроводу вывода фильтрата 18 с установленным на нем запорным устройством с приводом 19 (открытый в режиме фильтрации) и под остаточным давлением направляют в емкости очищенной воды, из которых автоматической насосной станцией (на схеме не показаны) подают потребителям.
При переводе в режим регенерации загрузки (по программе блока управления работой фильтра 26) происходит:
- прекращается подача воды на очистку и отвод фильтрата (закрыванием соответственно запорных устройств с приводом 10 и 19); открывается выход многоходового клапана 27, с присоединенным к нему трубопроводом вывода промывной воды 17;
- включается в работу блок генерации импульсов потока водной промывки 21 с одновременной подачей по трубопроводу подачи воды на промывку 11 очищенной воды после фильтра 1, которую используют в качестве промывной воды.
При этом включается схема управления импульсной подачей промывной воды по сигналам реле давления 24 с помощью запорного устройства с приводом 14 и осуществляется импульсная промывка загрузки - аналогично описанной выше промывке на установке (Фиг. 1) в течение времени, запрограммированного в блоке управления 26.
Отмывка загрузки - сброс загрязненного первого фильтрата после промывки загрузки происходит аналогично по командам блока управления 26:
- прекращается подача промывной воды по трубопроводу подачи промывной воды 11 (закрывается запорное устройство с приводом 14) при закрытом запорном устройстве с приводом 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18 и открытом выходе для промывной воды в трубопровод 17;
- открывается запорное устройство с приводом 10 - осуществляется подача очищаемой воды в фильтр через ВРУ 4 с выводом первого загрязненного фильтрата через НРУ 5 по центральной трубе 28 в многоходовой клапан 27 и далее через открытый выход в трубопровод вывода промывной воды 17.
Включение установки в работу (режим очистки воды) осуществляется под управлением блока 26 в следующем порядке:
- открывается запорное устройство с приводом 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18;
- закрывается выход многоходового клапана 27 в трубопровод вывода промывной воды 17; прекращается сброс фильтрата в канализацию; очищенная вода по трубопроводу вывода фильтрата 18 поступает в емкости (резервуары) очищенной воды.
Установка (Фиг. 3) работает следующим образом.
По сравнению с установкой (Фиг. 2) в данной установке совмещены трубопроводы подачи воды на очистку 7 и подачи промывной воды 11, для промывки используют исходную очищаемую воду - ту же, что поступает на очистку.
В режиме фильтрации очищаемую воду подают по трубопроводу 11(7) с установленными на нем запорным вентилем 12, расходомером 13, запорным устройством с приводом 14 в единый ввод подачи воды на очистку и подачи промывной воды 29, соединенный с многоходовым клапаном 27, посредством которого очищаемая вода направляется через ВРУ 4 в надзагрузочное пространство фильтра 1 и далее, двигаясь вниз через слой зернистой загрузки 2, расположенной над поддерживающим слоем гравия 3, очищается от взвешенных загрязнений. Очищенная вода (фильтрат) отводится через НРУ 5 по центральной вертикальной трубе 28 и через многоходовой клапан 27 поступает в трубопровод вывода фильтрата 18 с установленным на нем запорным устройством с приводом 19 (открытый в режиме фильтрации) и под остаточным давлением направляется в емкости очищенной воды, из которых автоматической насосной станцией (на схеме не показаны) подается потребителям.
При переводе в режим регенерации зернистой загрузки 2 (по программе блока управления работой фильтра 26) происходит:
- прекращается подача воды на очистку и отвод фильтрата (закрыванием соответственно запорных устройств с приводом 14 и 19); открывается выход многоходового клапана 27 с присоединенным к нему трубопроводом вывода промывной воды 17;
- включается в работу блок генерации импульсов потока водной промывки 21 с одновременной подачей промывной (исходной очищаемой) воды по трубопроводу подачи промывной воды 11.
При этом включается схема управления импульсной подачей потока промывной воды по сигналам реле давления 24 с помощью запорного устройства с приводом 14 и осуществляется импульсная промывка зернистой загрузки 2 - аналогично описанной выше промывке на установке (Фиг. 2) в течение времени, запрограммированного в блоке управления работой фильтра 26.
Отмывка загрузки - сброс загрязненного первого фильтрата после промывки зернистой загрузки 2 происходит аналогично по командам блока управления 26:
- открывается запорное устройство с приводом 14 - осуществляется подача очищаемой воды в фильтр через ВРУ 4 с выводом первого загрязненного фильтрата через НРУ 5 по центральной вертикальной трубе 28 в многоходовой клапан 27 и далее через открытый выход в трубопровод вывода промывной воды 17.
Включение установки в работу (режим очистки воды) осуществляется под управлением блока 26 после завершения отмывки зернистой загрузки 2 в следующем порядке:
- открывается запорное устройство с приводом 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18;
- закрывается выход многоходового клапана 27 в трубопровод вывода промывной воды 17; прекращается сброс фильтрата в канализацию; очищенная вода поступает в емкости (резервуары) очищенной воды по трубопроводу вывода фильтрата 18.
Установка (Фиг. 4) работает следующим образом.
В установке очистки воды фильтрованием (Фиг. 4), в отличие от других вариантов (например, Фиг. 2), характеризующихся наличием единого ввода подачи воды на очистку и подачи промывной воды 29, потоки очищаемой и промывной воды внутри фильтра 1 не разделяются, а вводятся через одно и то же нижнее распределительное устройство - НРУ 5.
В режиме фильтрации очищаемую воду подают по трубопроводу подачи воды на очистку 7 с установленными на нем запорным вентилем 8, расходомером 9, запорным устройством с приводом 10 в единый ввод подачи воды на очистку и подачи промывной воды 29, из которого вода поступает в НРУ 5, которым распределяется равномерно по сечению фильтра 1, и очищается от взвешенных веществ при движении через загрузку в восходящем направлении. Очищенная вода (фильтрат) выводится из надзагрузочного пространства фильтра 1 через водосборное устройство (например, перфорированную трубу) в трубопровод вывода фильтрата 18 с установленным на нем запорным устройством с приводом 19 (открытым в режиме фильтрации) и под остаточным давлением направляется в емкости (резервуар) очищенной воды (на чертеже не показаны) и далее - потребителям.
При переводе в режим регенерации загрузки (по программе блока управления работой фильтра 26) происходит:
- прекращается подача воды на очистку и отвод фильтрата (закрыванием соответственно запорных устройств с приводом 10 и 19);
- включается в работу блок генерации импульсов потока водной промывки 21 с одновременной подачей по трубопроводу 11 на промывку очищенной воды после фильтра 1, которую используют в качестве промывной воды.
При этом включается схема управления импульсной подачей промывной воды по сигналам реле давления 24 с помощью запорного устройства с приводом 14 и осуществляется импульсная промывка загрузки - аналогично описанной выше промывке на установке (Фиг. 3) в течение времени, запрограммированного в блоке управления 26.
Загрязненная промывная вода отводится через ВРУ 4 с водосборной воронкой 6 в трубопровод вывода промывной воды 17.
Отмывка загрузки - сброс загрязненного первого фильтрата после промывки загрузки происходит аналогично по командам блока управления 26:
- прекращается подача промывной воды по трубопроводу подачи промывной воды 11 (закрывается запорное устройство с приводом 14) при закрытом запорном устройстве с приводом 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18 и выходе для промывной воды в трубопровод 17;
- открывается запорное устройство с приводом 10 - осуществляется подача очищаемой воды в фильтр 1 через НРУ 5 с выводом первого загрязненного фильтрата через ВРУ 4 в трубопровод вывода промывной воды 17.
Включение установки в работу (режим очистки воды) осуществляется под управлением блока 26 в следующем порядке:
- открывается запорное устройство с приводом 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18, фильтрат отводится по трубопроводу 18 в емкости (резервуар) очищенной воды, при этом уровень воды в фильтре понижается и прекращается сброс фильтрата через водосборное устройство 6 по трубопроводу отвода промывной воды 17 (в канализацию).
Установки с импульсной промывкой зернистой загрузки с использованием блока генерации импульсов потока водной промывки могут содержать несколько идентичных фильтров, например, как в установке (Фиг. 5) - два.
Установка (Фиг. 5) работает следующим образом.
Установка (Фиг. 5) содержит совмещенные трубопроводы подачи воды на очистку 7 и подачи промывной воды 11 - для промывки используют исходную очищаемую воду - ту же, что поступает на очистку.
В режиме фильтрации очищаемую воду подают по трубопроводу 11(7) с установленными на нем запорным вентилем 12, расходомером 13, запорным устройством с приводом 14 параллельно в каждый фильтр:
- в единый ввод подачи воды на очистку и подачи промывной воды 29а фильтра 1а, соединенный с многоходовым клапаном 27а, посредством которого очищаемая вода направляется через ВРУ 4а в надзагрузочное пространство фильтра 1а и далее, двигаясь вниз через слой зернистой загрузки 2а, расположенной над поддерживающим слоем гравия 3а, очищается от взвешенных загрязнений. Очищенная вода (фильтрат) отводится через НРУ 5а по центральной вертикальной трубе 28а и через многоходовой клапан 27а поступает в трубопровод вывода фильтрата 18а. По аналогичной гидравлической цепочке поступает вода на очистку в фильтр 16, начиная с единого ввода подачи воды на очистку и подачи промывной воды 29б и заканчивая трубопроводом вывода фильтрата 18б. Далее трубопроводы 18а и 18б объединяются в трубопровод отвода фильтрата от установки 18 с установленным на нем запорным устройством с приводом 19 (открытым в режиме фильтрации) и под остаточным давлением фильтрат направляется в емкости (резервуары) очищенной воды, из которых автоматической насосной станцией (на схеме не показано) подается потребителям.
Регенерация загрузки фильтров 1а и 1б производится по отдельности - последовательно один за другим или с разнесением в разное время суток (зависит от местных условий). Программа управления промывкой устанавливается на блоке управления каждого фильтра: 26а и 26б. В период регенерации загрузки одного фильтра (например, 1а) второй фильтр (1б) находится в резерве (типичный вариант, когда производительность скважины обеспечивает только подачу воды на промывку одного фильтра).
При переводе в режим регенерации зернистой загрузки фильтра 1а (по программе блока управления работой фильтра 26а) происходит:
- прекращается подача воды на очистку и отвод фильтрата (закрыванием соответственно запорных устройств с приводом 14 и 19); открывается выход многоходового клапана 27а с присоединенным к нему трубопроводом вывода промывной воды 17а;
- включается в работу блок генерации импульсов потока водной промывки 21 с одновременной подачей промывной (исходной очищаемой) воды по трубопроводу подачи промывной воды 11.
При этом включается схема управления импульсной подачей потока промывной воды по сигналам реле давления 24 с помощью запорного устройства с приводом 14 и осуществляется импульсная промывка зернистой загрузки 2а - аналогично описанной выше промывке на установке (Фиг. 2) в течение времени, запрограммированного в блоке управления работой фильтра 26а. При этом промывная вода из промываемого фильтра 1а отводится через трубопровод 17а. (В фильтр 1б промывная вода не поступает).
Отмывка загрузки - сброс загрязненного первого фильтрата после промывки зернистой загрузки 2а происходит аналогично по командам блока управления 26:
- открывается запорное устройство с приводом 14 - осуществляется подача очищаемой воды в фильтр 1а через ВРУ 4а с выводом первого загрязненного фильтрата через НРУ 5а и по центральной вертикальной трубе 28а в многоходовой клапан 27а и через открытый выход в трубопровод вывода промывной воды 17а.
Включение фильтра в работу (режим очистки воды) осуществляется под управлением блока 26а после завершения отмывки зернистой загрузки 2а в следующем порядке:
- открывается запорное устройство с приводом 19 на трубопроводе вывода фильтрата 18 (при открытом запорном устройстве 14);
- закрывается выход многоходового клапана 27а в трубопровод вывода промывной воды 17а; прекращается сброс фильтрата в канализацию; очищенная вода поступает в емкости (резервуары) очищенной воды по трубопроводу вывода фильтрата 18.
Аналогично производится регенерация загрузки фильтра 16 по программе блока управления 26б с использованием на стадии взрыхляющей промывки блока генерации импульсов потока водной промывки 21.
На представленных схемах показаны варианты реализации импульсной промывки зернистой загрузки с применением предлагаемого устройства генерации импульсов потока промывной воды для установок с различными условиями фильтрования:
- место ввода очищаемой воды и направление фильтрования:
- в верхнюю часть фильтра - нисходящее фильтрование (Фиг. 1, - 2, -3 и -5);
- в нижнюю часть фильтра - восходящее фильтрование (Фиг. 4);
- наличие единого ввода подачи воды на очистку и подачи промывной воды - (Фиг. - 2, -3, -4, - 5)
- вид используемой промывной воды:
- исходной (Фиг. - 3 и - 5);
- очищенной или комбинированный поток (Фиг. - 1, - 2, - 4);
- количества фильтров в установке более 1. - (Фиг. - 5);
- вид фильтров: - закрытый (напорный) - (Фиг. - 2, - 3, - 5);
- открытый (безнапорный) - (Фиг. - 1, - 4);
- скорый - (Фиг. - 1);
- контактный осветлитель - (Фиг. - 4).
Рассмотренные примеры относятся к двухстадийной водяной промывке загрузки. Импульсная промывка используется на 1-й стадии - взрыхляющей промывке; 2-я стадия - отмывка загрузки производится в режиме рабочих скоростей фильтрования со сбросом первого загрязненного фильтрата. Технический результат от использования импульсной промывки, заключающийся в повышении степени регенерации фильтрующей загрузки при одновременном сокращении расхода (объема) воды на промывку, достигается именно на первой стадии.
Фильтровальные установки с импульсной промывкой могут использоваться в процессах обезжелезивания (и деманганации) подземной воды - в этом случае на установку фильтрования подается аэрированная вода (при необходимости - с дозированием сильного окислителя).
Пример. Требуется обеспечить промывку осветлительных фильтров станции (установки) очистки воды подземного источника исходной водой, подаваемой скважинным насосом в условиях дефицита располагаемого расхода воды.
3
2
3
2
3
Установка производительностью 12 м ч содержит два фильтра диаметром 0,8 м (площадь фильтрации 0,5 м). Регенерация загрузки фильтров (по отдельности) производится промывкой водой от скважинного насоса, который в режиме регенерации может обеспечить подачу воды не более 15 м/ч (250 л/мин). Интенсивность промывки применяемого фильтроматериала составляет 15 л/с⋅м, то есть воды на взрыхляющую промывку необходимо подавать 27 м/ч (450 л/мин).
3
Недостающий расход воды обеспечивается применением импульсной промывки: с помощью блока генерации импульсов потока водной промывки вначале создается запас недостающего объема воды на один импульс (200 л), а в период импульса потока промывки (длительность около 1-й минуты) подается этот объем и 250 л от скважинного насоса - всего 450 л/импульс (или в минуту), расход воды в период импульса составляет требуемые 27 м/ч.
2
2
Для создания объема запаса воды используется гидроаккумулятор общим объемом 500 л с установками реле давления: максимальное - 5 кгс/см, минимальное - 2,5 кгс/см.
Таким образом, импульсная подача воды на промывку позволяет проводить промывку при подаче насоса, подающего промывную воду, меньшего расхода, чем требуется для обеспечения интенсивности промывки применяемого фильтровального материала, а предложенная установка позволяет повысить степень регенерации фильтрующей загрузки при одновременном сокращении расхода воды на промывку.