СКОРЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к области обработки воды, а именно -очистке воды с помощью фильтрующего материала.
Известен открытый скорый фильтр для очистки воды, включающий корпус с фильтрующей загрузкой и боковой карман, сообщенные между собой окном, желоба, вибраторы и систему подводящих и отводящих трубопроводов, где вертикальный трубопровод через задвижку снизу сообщен с трубопроводом исходной воды и сверху с трубчатым коллектором (RU 2356598, B01D 24/46, опубл. 27.05.2009 г.).
СНиП 2.04.02-84 рекомендует в качестве загрузки фильтров использовать кварцевый песок, дробленые антрацит и керамзит, а также другие материалы. В практике водоснабжения наибольшее применение в качестве фильтрующей загрузки нашли кварцевый песок и дробленый керамзит.Известно применение в качестве фильтрующей загрузки в системах водоснабжение иных материалов искусственного происхождения:
многокомпонентной сорбционно-фильтрующей загрузки содержащей низкоосновной анионит, импрегнированный гумусовыми веществами, уголь или песок, инертный полимерный материал, сильнокислотный катионит, низкоосновной анионит, импрегнированный железом и высокоосновной анионит (Ки№2305001 C02F 1/42, опубл. 20.01.2007 г.).
Наиболее близким техническим решением является скорый фильтр, включающий корпус с фильтрующей загрузкой и поддерживающим слоем, оборудованный системой отводящих и подводящих трубопроводов, где в качестве фильтрующей загрузки применяется дробленый бой фарфорового производства (автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Лукашевич О.Д., «Геоэкологическая безопасность хозяйственно-питьевого водопользования в Верхнем и Среднем Приобъе», Томск 2007).
Недостатком предложенного в автореферате скорого фильтра с фильтрующей загрузкой в виде дробленого боя фарфорового производства является узкая область применения - фильтр апробирован как устройство для очистки железосодержащих подземных вод -, и относительно низкая скорость фильтрования.
Задача полезной модели - повышение производительности фильтра при очитке воды природных источников от широкого круга загрязнителей, удаляемых фильтрованием, и снижение эксплуатационных затрат при сохранении высокого качества очистки.
Технический результат заключается в том, что применение в качестве фильтрующего материала дробленого фарфора с определенными техническими характеристиками позволяет увеличить производительность существующих очистных сооружений водопровода в 1,5-2,0 раза при сохранении высокого качества очистки, при этом упрощается обеспечение вновь построенных и действующих сооружений фильтрующей загрузкой.
Сущность полезной модели заключается в том, что в скорый фильтр, включающий корпус с фильтрующей загрузкой и поддерживающим его слоем, оборудованном карманом с желобами, дренажным устройством и системой отводящих и подводящих трубопроводов, в качестве фильтрующей загрузки применяется дробленый бой фарфорового производства, при этом фильтрующая загрузка имеет следующие основные технические характеристики, позволяющие обеспечить оптимальные параметры фильтрования:
- эквивалентный диаметр зерен -1,34 мм;
3
- плотность - 2,605 г/см;
- пористость - 0,5 5.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Скорый фильтр представляет собой корпус 1 с фильтрующей загрузкой из дробленого фарфора 2 и поддерживающего его слоя полимербетона 3. Корпус 1 оборудован карманом 4 с подводящим трубопроводом 5, отводящим трубопроводом 6 и желобами 7. В нижней части корпуса 1 расположено дренажное устройство 8 с отводящим трубопроводом 9 для отвода фильтрата и подводящим трубопроводом 10 для подачи промывной воды.
Устройство работает следующим образом. Вода, подводимая с помощью трубопровода 5, через карман 4 и желоба 7 поступает на фильтр, проходя через слой дробленого фарфора 2 и поддерживающий его слой полимербетона 3, отводится дренажным устройством 5 и по трубопроводу 9 направляется далее по технологической схеме.
При промывке фильтр выключается из работы. Промывная вода, подводимая с помощью трубопровода 10, подается снизу через дренажное устройство 8, проходя через слои полимербетона 3 и дробленого фарфора 2 в обратном направлении, отводится через желоба 4 и по трубопроводу 6 направляется далее по технологической схеме.
Фарфор представляет собой мелкопористый материал на основе каолина с добавлением полевого шпата, кварцевого песка и пластичной глины.
Стадию дробления битый фарфор проходил на дробилке ДЩ-1, с помощью которой можно получать частицы разного размера, в том числе и фарфоровую муку.
Определение плотности и пористости зернистого фильтрующего материала фарфора произведено по общепринятой методике, значения следующие:
3
- плотность - 2,605 г/см
- пористость - 0,55
3
Ситовой анализ фильтрующего материала в объеме 1000 см,
высушенного при 105°С производился рассеиванием на калибровочных ситах.
По результатам рассева определены характеристики зернистого материала:
10
- d=0,7 мм;
80
- d=1,34 мм;
80
10
- K=d:d=1,34:0,7=1,9.
3
э
Эквивалентный диаметр не рассеянного материала равен: d=0,19 мм, а после удаления из него зерен крупнее 1,86, 1,64 мм и мельче 0,67 d=1,34 мм. Определение химической стойкости фильтрующей загрузки производилось по методике в кислой, щелочной, нейтральной средах. Прирост сухого остатка при суточном отстаивании на фильтрующем материале составил:
в кислой среде (HCl) - 0,905 мг/л;
- в щелочной среде (NaOH) - 0,806 мг/л;
- в нейтральной среде - 0,31 мг/л;
- в растворе NaCl - 0,244 мг/л.
Производственные исследования фильтрующей загрузки были проведены на существующих очистных сооружениях водопровода на реальной воде водохранилища. С этой целью один из двенадцати скорых безнапорных фильтров размером 5× 5 м в плане был загружены дробленым фарфором. Высота слоя загрузки составляла 0,7 м. Низкотемпературная вода из водохранилища по двум самотечным трубопроводам d 600 мм после прохождения смесителей и горизонтальных отстойников подавалась на фильтры.
Результаты производственных исследований работы скорых фильтров с различными фильтрующими загрузками представлены в таблице 1.
Таблица 1
Показатели работы скорых фильтров с
различными фильтрующими загрузками
Вид загрузки
Свойства загрузки
Скорость фильтрования, м/ч
Продолжительность фильтроцикла, ч
Производит.фильтра, W м<sup>3</sup>/м<sup>2</sup>
Взвешенные вещества, мг/л
Грязеемкость, кг/м<sup>2</sup>
плотность, г/см"
пористость, доли ед.
d<sub>э</sub>, мм
начало
средняя
после отстойника
фильтрат
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Фарфор
2,605
0,55
1,34
10,00
7,40
27,50
229,20
25,00
0,25
7,90
Фарфор
2,300
0,48
1,12
7,00
5,00
23,00
203,40
25,00
0,78
5,35
Кварц
2,670
0,76
0,90
10,00
7,60
18,30
128,00
25,00
0,98
3,08
Керамзит
1,600
0,85
1,10
10,00
7,40
31,00
185,00
25,00
0,26
7,40