УСТАНОВКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ГРАВИТАЦИОННОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

Полезная модель относится к оборудованию, которое применяется в системах водоподготовки и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Известен напорный фильтр с зернистой загрузкой, который содержит корпус, дренажное основание, патрубки для подачи очищаемой и отвода очищенной жидкости, подачи и отвода промывной воды и систему вертикальных объемных профилированных элементов. На дренажном основании размещен слой зернистой загрузки. Объемные профилированные элементы имеют уменьшающееся сверху вниз поперечное сечение и погружены в верхнюю часть слоя неподвижной зернистой загрузки. Профилированные элементы выполнены полыми из водонепроницаемого эластичного материала и внутрь каждого элемента подведен трубопровод сжатого воздуха от нагнетателя. На трубопроводе сжатого воздуха, соединяющем объемные профилированные элементы и нагнетатель, установлен обратный клапан. Между обратным клапаном и профилированными элементами установлен патрубок с электромагнитным клапаном для выпуска сжатого воздуха в атмосферу (патент РФ №2207181, опубл. 27.06.2003 г.).
Наиболее близким техническим решением является напорный фильтр для очистки жидкости, который состоит из цилиндрического корпуса с эллиптическими днищами, дренажных днищ с дренажными колпачками и зернистой загрузки, помещенной между дренажными днищами, патрубков для подачи, очищаемой и отвода очищенной жидкости и систему трубопроводов (патент РФ №2211722, опубл. 10.09.2003 г.) - прототип.
Недостатком данной конструкции является то, что фильтр требует дополнительных затрат энергии и чистой воды для проведения промывки зернистой загрузки, значительных производственных площадей для размещения соответствующего
сопутствующего оборудования, обладает большой материало- и металлоемкостью, требует дополнительных трудозатрат при обслуживании, и как следствие не высокой эффективностью.
Техническая задача заявляемой полезной модели - снижение энерго- и материалоемкости установки, уменьшение необходимых производственных площадей, автоматизация процесса фильтрации, обеспечение возможности самоочистки зернистой загрузки, достижение оптимизации фильтрационных процессов, повышение эффективности эксплуатации установки.
Техническая задача достигается тем, что в трехкамерном устройстве, содержащем цилиндрический корпус с днищами, горизонтальной мембраной с дренажными колпачками, которая образует камеру фильтрации, наполненную зернистой загрузкой, систему трубопроводов, согласно полезной модели в верхней части корпуса размещена камера коагуляции, которая соединена с камерой фильтрации перепускным трубопроводом с приемным и выпускным коллекторами, между камерой коагуляции и камерой фильтрации расположена камера очищенной воды, в верхней части, которой установлен патрубок отвода очищенной воды и воздушник, дополнительно установка снабжена сифоном с гидрозатвором, коллектор которого расположен в нижней части камеры фильтрации, переливной участок сифона сообщается с нижней частью камеры очищенной воды, а на его сливном участке выполнено местное сужение, причем диаметр сифона больше диаметра перепускного трубопровода. Переливной участок сифона соединен двумя трубопроводами с эжектором, а патрубок подачи исходной воды установлен в нижней части камеры коагуляции, по касательной к поверхности корпуса. Зернистая загрузка фильтра находится в плавающем состоянии.
Заявляемая конструкция, в отличие от напорного фильтра, является фильтрационной безнапорной установкой с плавающей зернистой загрузкой.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:
- в верхней части корпуса размещена камера коагуляции, которая соединена с камерой фильтрации перепускным трубопроводом с приемным и выпускным коллектором;
- между камерой коагуляции и камерой фильтрации расположена камера очищенной воды;
- в верхней части камеры очищенной воды установлен патрубок отвода очищенной воды и воздушник;
- установка снабжена сифоном с гидрозатвором, коллектор которого расположен в нижней части камеры фильтрации;
- переливной участок сифона сообщается с нижней частью камеры очищенной воды, а на его сливном участке выполнено местное сужение;
- диаметр сифона больше диаметра перепускного трубопровода;
- переливной участок сифона соединен двумя трубопроводами с эжектором;
- патрубок подачи исходной воды установлен в нижней части камеры коагуляции по касательной к поверхности корпуса;
- зернистая загрузка фильтра выполнена плавающей.
Поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть выполнена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На рисунке схематично изображена установка.
Установка содержит корпус 1, в верхней части которого расположена камера коагуляции 2, а под ней - камера очищенной воды 3. Камера коагуляции 2 и камера фильтрации 4 соединены между собой перепускным трубопроводом 5, который имеет
впускной коллектор 6, расположенный в камере коагуляции и выпускной коллектор 7, расположенный в нижней части камеры фильтрации. Патрубок подачи исходной воды 8 расположен в нижней части камеры коагуляции под углом к поверхности корпуса. Патрубок отвода очищенной воды 9 расположен в верхней части камеры очищенной воды. Также в верхней части камеры очищенной воды установлен воздушник 10. В камере фильтрации расположена зернистая загрузка 11, которая находится в плавающем состоянии, например, изготовленная из полистирола с фракцией 0,4-5,0 мм. Поперечная перегородка, которая образует камеру фильтрации, снабжена фильтрующими колпачками 12. В установке предусмотрен сифон 13, коллектор 14 которого расположен в нижней части камеры фильтрации 4, а выходной патрубок оканчивается гидрозатвором 15, в которой установлен патрубок отвода грязной воды 16. Следует отметить, что площадь сечения напорной трубы 22 и сливной трубы 23, из которой выполнен сифон в 2-4 раза больше площади сечения трубы, из которой выполнен перепускной трубопровод 5. Переливной участок сифона сообщается с нижней частью камеры очищенной воды посредством трубопровода 17, который образует линию разрыва сифонного потока. В установке предусмотрен эжектор 18, который трубопроводами 19 и 20 соединен с переливным участком сифона. На сливном участке сифона 23 выполнено местное сужение 21 расположенное на уровне патрубка отвода очищенной воды 9.
Установка работает следующим образом.
Исходная загрязненная вода, в которую может быть добавлен реагент, например гидрооксид алюминия, через патрубок 8 подается в камеру коагуляции 2. Так как патрубок 8 расположен в нижней части камеры коагуляции, по касательной к поверхности корпуса 1 (на рисунке не показано), вода, образуя вихревые потоки, заполняет камеру 2.. Заполнив камеру 2 и достигнув определенного уровня, вода через впускной коллектор 6 самотеком по перепускному трубопроводу 5, через выпускной коллектор 7 подается в камеру фильтрации 4 с плавающей зернистой загрузкой 11. Вода
при заполнении камеры проходит через зернистую загрузку при этом происходи ее очистка. Заполнив камеру фильтрации, очищенная вода через фильтрующие колпачки 12 попадает в камеру очищенной воды 3. Заполняя камеру 3, вода, достигнув определенного уровня, через патрубок очищенной воды 9 отводится из установки. Особенностью данной установки является то, что она автоматически проводит самоочистку плавающей зернистой загрузки фильтра без участия оператора следующим образом. При очистке воды, по мере накопления загрязнений на поверхности зернистой загрузки увеличивается сопротивление проистекания воды через зернистую загрузку. Вследствие этого постепенно начинает увеличиваться уровень воды в напорной трубе 22 сифона 13, которая через переливной участок попадает в сливную трубу 23 сифона. При этом вода по трубопроводу 19 попадает в эжектор 18, который соединен трубопроводом 20 с переливным участком сифона. При работе эжектора 18 в трубопроводе 20 и, соответственно, в переливной части сифона создается дополнительное разряжение, которое ускоряет подачу воды из напорной трубы 22 сифона в сливную трубу 23. При прохождении потока воды через местное сужение 21 сливной трубы происходит «схлопывание» - образование сплошной водяной пробки, которая, опускаясь вниз, захватывает воду, находящуюся в сифоне. Поэтому при зарядке сифона за счет разности уровней жидкости в камере чистой воды и гидрозатворе, т.е в момент наибольшего напора, при падении уровня воды в камере очищенной воды 3, происходит растряхивание плавающей зернистой загрузки 11. Отток большого объема воды из камеры 3 обеспечивается за счет разности сечения трубы сифона 23 перепускного трубопровода 5. По мере уменьшения напора воды разрыхление загрузки затухает. При растряхивании, крупная фракция зернистой загрузки всплывает вверх, а более мелкая находится внизу. Грязная вода через сифон и гидрозатвор 15 отводится через патрубок 16 из установки. При убывании воды в камере 3, ее уровень достигает патрубка линии разрыва сифонного потока 17. При этом воздух, поступающий в камеру 3 через воздушник 10, из этой камеры
попадает в переливной участок сифона и поток грязной воды в сифоне прерывается. После взрыхления зернистая загрузка образует ровную поверхность, что является важным условием для качества последующего процесса фильтрации. После промывки зернистой загрузки процесс фильтрации продолжается, при этом сбор первой фильтрационной воды осуществляется в слив, а не потребителю.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает автоматическую самоочистку зернистой загрузки в процессе работы установки по мере ее загрязнения, при этом достигается оптимизация всех фильтрационных процессов. Заявляемая установка не требует дополнительные площади для установки сопутствующего оборудования для очистки зернистой загрузки (насосы, емкость чистой воды, маномерты и т.п.), уменьшается энерго- и металлоемкость конструкции, исключается вмешательство человеческого фактора при работе установки, поэтому увеличивается эффективность ее работы.