СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОЙ ОЧИСТКЕ ФИЛЬТРОЭЛЕМЕНТА
METHOD OF LIQUID TREATMENT WITH SIMULTANEOUS CLEANING OF FILTER ELEMENT

Изобретение относится к области фильтрования, а именно к способам регенерации фильтрующих элементов, и может быть использовано при очистке жидкости от взвешенных и других примесей в системах производственного водоснабжения.
Стандартный процесс очистки жидкости от примесей и биологических загрязнений предполагает прохождение жидкости через сетчатый фильтроэлемент фильтра. Эти виды загрязнений обладают высокой степенью адгезии, то есть они налипают на сетку фильтроэлемента, что приводит к необходимости периодической промывки фильтра.
Однако известные способы не позволяют провести полную качественную очистку сетки фильтра в основном вследствие того, что поток промывочной жидкости, который формируется при воздействии разрядного встряхивающего импульса является ламинарным, то есть имеющим однонаправленный характер, который имеет непостоянную скорость течения применительно к разным частям фильтроэлемента: скорость потока может быть ниже у краев фильтроэлемента или ближе к его центру, что приводит к неполному удалению осевших на сетке фильтра загрязнений или их частичному возврату, что в итоге приводит к невысокому качеству очищаемой воды, подаваемой потребителю.
Известен способ регенерации фильтрующего элемента (RU2305580, 10.09.2007 г.), заключающийся в том, что на фильтр воздействуют гидродинамическими импульсами, генерируемыми с помощью электрического разряда между электродами, помещенными в рабочую среду, при этом разряд осуществляют с однонаправленным вектором скорости гидродинамического течения рабочей среды, при этом для создания струи используют жесткую камеру малого объема, внутри которой закрепляют электродную систему и генератор импульсного напряжения.
Недостатками данного способа является очистка фильтроэлемента вне основного процесса работы фильтра, что приводит к необходимости остановки работы фильтра, изъятию фильтроэлемента из конструкции и помещении его в отдельную камеру малого объема, что повышает трудоемкость процесса очистки и является неудобным. К тому же поток жидкости, с помощью которого происходит очистка жидкости, является ламинарным, то есть однонаправленным с направлением сетки фильтра, что не позволяет качественно проводить очистку, так как часть загрязнений остается на ней.
Известен способ очистки фильтроэлемента (SU 370958, 01.01.01973 г.), заключающийся в том, что жидкость процеживают через вращающийся фильтрующий барабан, осветленную жидкость передают потребителю, загрязнения задерживают на сетке фильтроэлемента, примеси отправляют в шламосборник, сброс загрязнений осуществляют посредством электрогидравлических ударов в результате пробоя межэлектродных промежутков высоковольтными электрическими разрядами.
Пропускание жидкости через вращающийся фильтрующий барабан позволяет проводить очистку фильтроэлемента одновременно с работой самого фильтра. При этом создается общий закрученный поток жидкости, который проходит через всю сетчатую структуру фильтроэлемента. Однако при этом жидкость относительно разных областей поверхности фильтроэлемента является закрученной неравномерно - у краев скорость потока является больше, чем у центральной части фильтроэлемента, что приводит к тому, что при приближении к центру фильтроэлемента на его сетке остается больше загрязнений, что свидетельствует о недостаточно качественно проведенном процессе очистки жидкости. К тому же, наличие вращающегося фильтрующего барабана усложняет конструкцию фильтра, снижает его надежность, усложняет эксплуатацию, снижает ремонтопригодность, увеличивает затраты на его обслуживание и ремонт.
Известен способ очистки фильтра (SU 1546104, 28.02.1990 г.), принятый за наиболее близкий аналог, заключающийся в том, что подают жидкость через сферический фильтрующий элемент, внутри которого размещают электроды высоковольтного разрядника, удаляют загрязнения с внешней поверхности фильтроэлемента посредством высоковольтного разрядного импульса, гасят часть ударной нагрузки посредством демпфера.
Размещение электродов внутри фильтроэлемента позволяет оказывать воздействие на сетчатую поверхность фильтроэлемента, которая в виде сферы располагается вокруг, то есть осевшие на внешней поверхности загрязнения удаляются посредством потоков жидкости, направленных перпендикулярно сетчатой структуре фильтроэлемента. Однако при этом очистка фильтроэлемента также является неравномерной, то есть лучше очищаются те участки его поверхности, которые располагаются в непосредственной близости к электродам разрядника. К тому же, использование сферического фильтроэлемента увеличивает размеры фильтра, а его изготовление представляет определенные сложности. Гашение ударной волны может привести к несвоевременному прекращению ее распространения и, как следствие, к недостаточно качественно проведенной очистке фильтроэлемента.
Задачей изобретения является обеспечение потребителей жидкостью высокой степени очистки.
Техническим результатом изобретения является повышение качества очистки фильтроэлемента от примесей и загрязнений.
Технический результат достигается способом очистки жидкости при одновременной очистке фильтроэлемента, заключающийся в том, что выполняют зазор конусообразного сечения между стенками корпуса фильтра и фильтроэлементом, поступающую жидкость для очистки разделяют на два потока, один из которых поступает для очистки через фильтроэлемент, а второй - выступает в роли промывочной жидкости для фильтроэлемента от загрязнений, очищенную жидкость после прохождения фильтроэлемента отправляют потребителю, не прекращая очистки жидкости, периодически подают высоковольтный разряд на сетку фильтроэлемента с помощью разрядника, установленного внутри фильтроэлемента, смывают загрязнения потоком промывочной жидкости в бункер-гидроциклон, после чего ее подсасывают эжектором на входе фильтра и возвращают в цикл промывки фильтроэлемента, шлам накапливают в бункере-гидроциклоне, откуда выводят по мере накопления.
Выполнение зазора конусообразного сечения между стенками корпуса фильтра и фильтроэлементом, выделение из общего потока поступающей жидкости потока промывочной жидкости для очистки фильтроэлемента от загрязнений, поступление очищенной жидкости после фильтроэлемента потребителю, проведение одновременно с очисткой жидкости подачи высоковольтного разряда на сетку фильтроэлемента с помощью разрядника, установленного внутри фильтроэлемента, смывание загрязнения потоком промывочной жидкости в бункер-гидроциклон, последующее подсасывание промывочной жидкости эжектором на входе фильтра и ее возврат в цикл промывки фильтроэлемента, накопление шлама в бункере-гидроциклоне с дальнейшим его выведением позволяют подать на фильтроэлемент поток промывочной жидкости, имеющий турбулентный характер, создать ударную волну для встряхивания фильтроэлемента, проходящую поперек его сетчатой структуры, и сразу вывести прилипшие загрязнения в бункер-гидроциклон, тем самым повысить качество очистки фильтроэлемента по всей его поверхности и повысить качество очищаемой жидкости, подаваемой потребителю.
На фиг. 1а показано разделение общего потока жидкости на входе фильтра на два потока для дальнейшей очистки и промывки фильтроэлемента, на фиг. 1б. изображена общая схема подключения гидродинамического фильтра к блоку формирования высоковольтных импульсов.
Способ очистки жидкости при одновременной очистке фильтроэлемента реализуется посредством гидродинамического фильтра, содержащего корпус фильтра 1, входные патрубки 2, фильтроэлемент 3, зазор конусообразного сечения 4, выполненный между стенкой корпуса фильтра 1 и фильтроэлементом 3, высоковольтный разрядник 5, установленный внутри фильтроэлемента 3, подключенный к блоку формирования высоковольтных импульсов 6, включающему блок заряда конденсаторов 7 и блок конденсаторов 8. Также гидродинамический фильтр содержит бункер-гидроциклон 9, выход которого через эжектор 10 соединен с входом фильтра 1.
Общий поток жидкости подают в зазор конусообразного сечения 4, выполненный между стенками корпуса фильтра 1 и фильтроэлементом 3, где его разделяют на два потока посредством входных патрубков 2 с большим и меньшим сечением: один поток направляют через фильтроэлемент 3 и далее в очищенном виде подают потребителю, второй поток подают вдоль поверхности фильтроэлемента 3 и используют для очистки фильтроэлемента 3 от осевших загрязнений, которую проводят одновременно с очисткой первого потока жидкости (фиг. 1а). Для очистки фильтроэлемента 3 напряжение питания подают на блок формирования высоковольтных импульсов 6, включающий блок заряда конденсаторов 7 и блок конденсаторов 8. При достижении уровня напряжения, достаточного для пробоя высоковольтного разрядника 5, установленного внутри фильтроэлемента 3, происходит пробой его межэлектродного промежутка, который вызывает ударную волну, направленную перпендикулярно сетчатой структуре фильтроэлемента 3 (фиг. 1б). При этом происходит выбивание загрязнений с поверхности сетки фильтроэлемента 3, которые незамедлительно выводятся потоком промывочной жидкости в бункер-гидроциклон 9, где накапливаются и далее выводятся за пределы гидродинамического фильтра.
Течение промывочной жидкости при прохождении зазора конусообразного сечения 4 между стенками корпуса фильтра 1 и фильтроэлементом 3 приобретает хаотичный, то есть турбулентный, характер, благодаря которому могут вымываться как тяжелые частицы примеси, так и легкие частицы загрязнений, что повышает качество очистки фильтроэлемента 3. Также за счет ускорения, приданного ударной волной после срабатывания высоковольтного разрядника 5, формирования турбулентного характера движения промывочной жидкости в зазоре конусообразного сечения 4 и центробежной силы, частицам загрязнений придается вращательное движение вокруг своей оси, что не дает им возможность повторно прикрепиться к поверхности фильтроэлемента 3. Ударная волна также дополнительно способствует усилению турбулентного потока промывочной жидкости.
Промывочную жидкость после очистки фильтроэлемента 3 подают в бункер-гидроциклон 9, подсасывают эжектором 10 на входе гидродинамического фильтра и возвращают в цикл очистки фильтроэлемента 3 (фиг. 1б). Далее подают ее через зазор конусообразного сечения 4, где промывочная жидкость приобретает турбулентный характер движения. После чего очистку фильтроэлемента 3 проводят сначала.
Данный способ очистки жидкости при одновременной очистке фильтроэлемента позволяет осуществлять непрерывную подачу чистой жидкости потребителю и непрерывный отвод шлама из общего цикла очистки жидкости, скопление его в одном месте - бункере-гидроциклоне - с последующим его удалением.
Разделение общего потока жидкости на два потока, формирование отдельного потока промывочной жидкости для очистки фильтроэлемента, последующий возврат промывочной жидкости посредством ее подсоса эжектором на входе гидродинамического фильтра позволяет повторно использовать указанный поток для последующих циклов очистки фильтроэлемента, что позволяет передавать потребителю полностью тот объем жидкости, который был подан на вход гидродинамического фильтра, что в том числе является экономически выгодным.
Наличие зазора конусообразного сечения между стенками корпуса фильтра и фильтроэлементом позволяет создать водный поток, имеющий турбулентный характер, который приводит к закручиванию частиц загрязнений, лучшему их отлипанию от поверхности сетки фильтроэлемента после его встряхивания ударной волной и исключению возможности повторного оседания на ней, при этом проводится очистка фильтроэлемента как от тяжелых частиц примесей, так и от трудновыводимых легких частиц загрязнений, что в итоге повышает качество очистки фильтроэлемента, следовательно, качество очищаемой жидкости, передаваемой потребителю.