ФИЛЬТР НАПОРНЫЙ ОСВЕТЛИТЕЛЬНЫЙ

Полезная модель относится к напорному осветительному фильтру и предназначена для очистки природных и сточных вод, а также иных жидких растворов с помощью зернистых фильтрующих материалов и может быть использована в энергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности, применяющих очищенную воду в технологических процессах.
Известны осветлительные напорные фильтры серии ФОВ, производимые Таганрогским котельным заводом «Красный котельщик» (ТКЗ) и Бийским котельным заводом (БиКЗ). Стандартная конструкция такого фильтра содержит вертикальный цилиндрический корпус диаметром от 1 м до 3,4 м, нижнее и верхнее сферические днища, дренажную систему и фильтрующую загрузку высотой 1 м. В качестве фильтрующего материала используют дробленый антрацит или кварцевый песок (см. Б.Е.Рябчиков «Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования», Москва, ДеЛипринт, 2004 г., с 26-29).
Одним из недостатков таких фильтров является низкая грязеемкость однослойной фильтрующей загрузки, а также низкая эффективность очистки воды при фильтровании через слой загрузки, составляющий не более 1 м.
Для увеличения грязеемкости фильтрующего материала и эффективности очистки воды рекомендуется применять двухслойную загрузку.
К наиболее близкому техническому решению относится напорный осветлительный фильтр, выпускаемый отечественной промышленностью серии ФОВ. Стандартный фильтр содержит вертикальный цилиндрический корпус диаметром от 1 м до 3,4 м, верхнее и нижнее сферические днища верхнее и нижнее распределительные устройства и наружные трубопроводы.
Фильтрующая загрузка выполнена двухслойной и состоит из верхнего слоя антрацита диаметром частиц 0,8-1,8 мм и нижнего слоя кварцевого песка диаметром частиц 0,5-1,25 мм. Рекомендуемые высоты верхнего и нижнего слоев составляют соответственно 0,4-0,5 м и 0,6-0,7 м (Отраслевой каталог. Водоподготовительное оборудование для ТЭС и промышленной энергетики. Москва, 1987 г. НИИЭИнформэнергомаш, с.7-15).
Недостатком указанного двухслойного фильтра является то, что высота загрузки ограничена высотой фильтра. Осветлительные фильтры марки ФОВ имеют высоту цилиндрической части корпуса всего 1,6 м и общая высота загрузки не может превышать 1 м. Тем самым уменьшается количество фильтрующего материала, уменьшается грязеемкость фильтра, не обеспечивается эффективная очистка воды от взвешенных примесей, так как не все примеси успевают осесть на фильтрующем материале. При наличии слоев загрузки небольшой высоты в процессе взрыхляющей промывки будет происходить хаотичное неравномерное смешение частиц слоев, что приведет к недостаточному последующему расслоению загрузки и ухудшению эффективности процесса очистки. Кроме того, в фильтре отсутствует поддерживающий слой зернистого материала для уменьшения забивания отверстий нижнего дренажного устройства.
Задачей создания полезной модели является реализация осветления воды в напорном фильтре с двойной загрузкой, обладающим большой грязеемкостью и обеспечивающим надежную и эффективную очистку воды от взвешенных примесей.
Для достижения поставленной задачи фильтр напорный осветлительный включает вертикальный цилиндрический корпус диаметром 2-3,4 м и высотой цилиндрической части 2,4-3,3 м, верхнее и нижнее сферические днища, верхнее и нижнее распределительные устройства, наружные трубопроводы, двухслойную фильтрующую загрузку, состоящую из верхнего слоя крупнозернистого антрацита размером частиц 1,0-2,5 мм и высотой 0,8-1,2 м и из нижнего слоя мелкозернистого кварцевого песка размером.
частиц 0,4-1,4 мм и высотой 0,7-1 м, а на нижнем днище расположен слой тяжелого гравия высотой 0,1-0,3 м и диаметром частиц 2-10 мм для помещения в него нижнего распределительного устройства и для размещения на нем двухслойной загрузки.
На фиг. представлена схема предложенного напорного осветительного фильтра.
Напорный осветительный фильтр содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 диаметром 2,0-3,4 м и высотой 2,4-3,3 м, верхнее и нижнее сферические днища соответственно 2 и 3, верхнее и нижнее распределительные устройства соответственно 4 и 5 и двухслойную фильтрующую загрузку. Загрузка состоит из верхнего слоя 6 крупнозернистого антрацита высотой 0,8-1,2 м и размером частиц 1-2,5 мм и нижнего слоя 7 мелкозернистого кварцевого песка высотой 0,7-1 м и размером частиц 0,4-1,4 мм. На нижнем днище расположен слой тяжелого гравия 8 высотой 0,1-3 м и размером частиц 2-10 мм, в котором помещено нижнее распределительное устройство 5 и на котором размещена двухслойная загрузка. Верхнее и нижнее распределительные устройства 4 и 5 соединены с наружными трубопроводами соответственно 9 и 10.
Фильтр работает следующим образом.
3
3
3
3
3
Очищаемой водой является речная вода, прошедшая предварительную коагуляцию сульфатом алюминия в осветлителях типа ЦНИИ с взвешенным контактным слоем. В очищаемой воде присутствовали следующие загрязнения: взвешенные вещества 3-7 мг/дм; перманганатная окисляемость 6-8 мгО/дм; окислы железа 150-250 мкг/дм; соли алюминия 900-1000 мкг/дм. В ходе рабочего цикла очистки воды в напорном осветлительном фильтре диаметром 3,0 м очищаемая вода поступает под давлением 0,4-0,5 МПа и расходом 100-120 м/час в наружный трубопровод 9 и в верхнее распределительное устройство 4 и проходит последовательно сверху вниз слой 6 крупнозернистого антрацита, слой 7 мелкозернистого кварцевого песка и подстилочный слой гравия 8. Отвод осветленной воды из фильтра производят через нижнее
распределительной устройство 5 и наружный трубопровод 10. Очищаемая вода со взвесью, проходя через высокий слой 6 крупнозернистого антрацита высотой 0,8-1,2 м оставляет в нем основную массу взвеси, а нижний слой 7 мелкозернистого кварцевого песка задерживает остатки мелкой взвеси. Подстилочный слой тяжелого гравия 8 обеспечивает защиту нижнего распределительного устройства 5 от забивания его мелкозернистыми частицами кварцевого песка при фильтровании воды.
По окончанию рабочего цикла фильтр отключают для промывки фильтрующих материалов и удалению задержанных взвешенных примесей исходной воды. Промывку фильтрующих материалов осуществляют за счет восходящей подачи воды в фильтр через нижнее распределительное устройство 5 расходом, обеспечивающим 30-50% расширение фильтрующей загрузки слоя 6 и слоя 7. Отвод промывной воды производят через верхнее распределительное устройство 4. При этом слой гравия 8 обеспечивает равномерное распределение взрыхляющей воды по площади фильтра. Важной особенностью предлагаемого решения по увеличению высоты загрузки каждого слоя двухслойной загрузки является обеспечение практического неперемешивания слоев при больших диаметрах фильтров в пределах 2,0-3,4 м и с учетом разницы плотностей частиц фильтрующих материалов.
3
3
3
3
После фильтрования через указанный напорный осветлительный фильтр очищенная вода имела следующие качественные показатели: взвешенные вещества 1-2 мг/дм; перманганатная окисляемость 3-4,5 мгО/дм; окислы железа 50-75 мкг/дм; соли алюминия 70-100 мкг/дм.
3
Таким образом, использование предложенной конструкции напорного осветлительного фильтра с повышенными высотами цилиндрической части фильтра и двойной загрузки позволяет достичь высокого качества осветленной воды при высокой пропускной способности фильтра 100-120 м/час.