РАМНЫЙ ДИСКОВЫЙ ФИЛЬТР С КОНТРОЛЕМ БАЙПАСНОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ БАЙПАСНОЙ ВОДЫ В ОБРАТНОЙ ПРОМЫВКЕ
FRAME DISK FILTER WITH CONTROL OF BYPASS WATER TO PREVENT USE OF BYPASS WATER IN BACK WASHING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к вращающимся дисковым фильтрам для фильтрования воды, и более конкретно, к рамным дисковым фильтрам, которые обычно поддерживают на бетонной конструкции, которая включает резервуар для приема профильтрованной воды, образованной дисковым фильтром.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Вращающиеся дисковые фильтры применяют, чтобы удалять суспендированные твердотельные частицы из воды. Вода, поступающая на очистку, протекает в барабан и из барабана в ряд дискообразных фильтрующих элементов, закрепленных вокруг барабана. Из дискообразных фильтрующих элементов вода протекает наружу через фильтрующую среду, расположенную на противоположных сторонах дискообразных фильтрующих элементов. Суспендированные твердотельные частицы в воде захватываются на внутренних поверхностях фильтрующей среды. Время от времени, суспендированные твердотельные частицы удаляют от внутренних поверхностей фильтрующей среды. Это достигается посредством поворачивания фильтрующей среды до верхнего положения очистки и обратной промывки фильтрующей среды. Обратный промывочный поток под давлением распыляют на внешние поверхности фильтрующей среды, выпуская суспендированные твердотельные частицы в желоб, расположенный в барабане. Суспендированные твердотельные частицы затем выпускают из желоба и дискового фильтра.
Для того, чтобы контролировать гидравлический напор в дисковом фильтре, некоторая часть воды, поступающей на очистку, может быть отведена из барабана и дискообразных фильтрующих элементов. Эту отведенную воду называют как байпасная вода. Рамные дисковые фильтры обычно поддерживают на бетонной конструкции, которая включает встроенный резервуар для приема профильтрованной воды. В некоторых случаях, байпасная вода переливается через край впускного отверстия к дисковому фильтру в резервуар. Это представляет проблему для обратной промывки. Профильтрованную воду, собранную в резервуаре нижерасположенной поддерживающей конструкции, обычно применяют для обратной промывки. Следует принимать во внимание, что байпасная вода является нефильтрованной и, соответственно, включает суспендированные твердотельные частицы. Поэтому, когда байпасную воду смешивают с профильтрованной водой и эту смесь применяют для обратной промывки фильтрующей среды, следует принимать во внимание, что суспендированные твердотельные частицы в обратном промывочном потоке склонны засорять сетчатые фильтры выше по потоку, которые применяют, чтобы защитить сопла для обратной промывки. В других случаях, воду для обратной промывки выпускают непосредственным образом из дискового фильтра. А именно, байпасную воду отдельно выпускают из дискового фильтра без объединения байпасной воды с фильтратом в резервуаре поддерживающей конструкции. Это является часто дорогостоящим решением, которое не одобряется конечными пользователями. Для того, чтобы реализовать это решение, должна быть предоставлена отдельная труба или другой конкретный канал для того, чтобы направлять байпасную воду ниже по потоку от дискового фильтра, где байпасная вода может быть смешана со сточной водой от дискового фильтра или профильтрованной водой.
Поэтому, имелась и продолжает оставаться потребность в практичном и рентабельном способе обработки байпасной воды в рамных дисковых фильтрах.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение относится к рамному дисковому фильтру. Рамный дисковый фильтр не включает интегрированный резервуар для сбора профильтрованной воды. Вместо этого, рамный дисковый фильтр сконфигурирован, чтобы быть поддерживаемым на поддерживающей конструкции (типично, бетонной поддерживающей конструкции), которая включает резервуар и канал для выпуска сточной воды. Фильтрат от рамного дискового фильтра протекает вниз в резервуар и затем протекает в канал для сточной воды, который направляет фильтрат от дискового фильтра и поддерживающей конструкции. В одном варианте осуществления рамный дисковый фильтр по данному изобретению снабжен коллектором байпасной воды, расположенный рядом с впускным отверстием, которое направляет воду, подлежащую фильтрованию, в дисковый фильтр. В некоторых случаях, вода, поступающая на очистку, переливается через край впускного отверстия в коллектор байпасной воды, расположенный рядом с впускным отверстием. Трубопровод или выпускное отверстие соединены с возможностью связи с коллектором байпасной воды для направления байпасной воды от рамного дискового фильтра в канал для сточной воды. Профильтрованную воду, собранную в резервуаре, утилизируют посредством системы обратной промывки дискового фильтра, чтобы очистить фильтрующую среду. Соответственно, вода, примененная для обратной промывки фильтрующей среды, не загрязнена суспендированными твердотельными частицами, находящимися в байпасной воде.
Другие цели и преимущества данного изобретения станут очевидными из рассмотрения представленного ниже описания и сопроводительных чертежей, которые являются лишь иллюстрацией данного изобретения.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой перспективный вид рамного дискового фильтра по данному изобретению, который показывает впускной конец и боковую сторону дискового фильтра.
Фиг. 2 представляет собой другой перспективный вид рамного дискового фильтра, показывающий задний конец дискового фильтра и другую его сторону.
Фиг. 3 представляет собой боковой вид в вертикальном разрезе рамного дискового фильтра.
Фиг. 4 представляет собой частичный перспективный вид, показывающий часть впускного конца рамного дискового фильтра и, в частности, показывающий впускное отверстие и коллектор байпасной воды.
Фиг. 5 представляет собой частичный перспективный вид, показывающий альтернативную конструкцию коллектора байпасной воды.
Фиг. 6 представляет собой схематический вид сверху, показывающий рамный дисковый фильтр, поддерживаемый на поддерживающей конструкции, которая включает резервуар для приема профильтрованной воды.
ОПИСАНИЕ ТИПИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
При дополнительной ссылке на чертежи, рамный вращающийся дисковый фильтр представлен на них и обозначен в целом цифровым обозначением 100. См. Фиг. 1 и 2. Как рассмотрено ниже, дисковый фильтр 100 включает конструкцию для обработки байпасной воды и направления байпасной воды от рамного дискового фильтра таким образом, что байпасная вода не используется для обратной промывки фильтрующей среды дискового фильтра. Перед рассмотрением особенности этой конструкции, относящейся к обработке байпасной воды, будет рассмотрена базовая конструкция рамного дискового фильтра 100, а также поддерживающая конструкция 120 (Фиг. 6), которую обычно применяют для поддерживания дискового фильтра и сбора и выпуска фильтрата, образованного дисковым фильтром.
Термин «рамный» при применении совместно с дисковым фильтром означает, что дисковый фильтр не включает встроенный сборный резервуар для фильтрата. А именно, некоторые дисковые фильтры относятся к резервуарному типу, включающему встроенную камеру для удерживания фильтрата или резервуар, который отбирает и удерживает фильтрат. См., например, заявку на патент США с порядковым номером № 14/958001, озаглавленную «вращающийся дисковый фильтр», которая описывает и показывает дисковый фильтр резервуарного типа. Описание данной заявки включено настоящим явным образом посредством ссылки. Это не является данным случаем. Дисковый фильтр 100, описанный в данном документе, является рамным.
Рамный дисковый фильтр 100 сконфигурирован, чтобы быть поддерживаемым на поддерживающей конструкции 120. Типичная поддерживающая конструкция изготовлена из бетона и предварительно сформирована перед установкой дискового фильтра 100.
Рамный дисковый фильтр 100 сконфигурирован, чтобы быть поддерживаемым на поддерживающей конструкции 120. Типичная поддерживающая конструкция изготовлена из бетона и предварительно сформирована перед установкой дискового фильтра 100. Как показано на рисунках, особенно Фиг. 6, один из примеров поддерживающей конструкции включает бетонную конструкцию, включающую бетонную конструкцию 12A, приемный резервуар 12B для фильтрата, и выводной/байпасный канал 12C. Поддерживающую конструкцию 12 отделяют от рамного дискового фильтра 100. Типично дисковый фильтр 100 размещают и закрепляют в приемном резервуаре 12B для фильтрата таким образом, что резервуар образует область хранения фильтрата вокруг нижней части дискового фильтра 100.
Дополнительно в отношении дискового фильтра 100, из чертежей следует, что они включают открытую рамную сборку, обозначенную в целом цифровым обозначением 12. Кроме того, следует заметить, что, когда установленную рамную сборку 12 закрепляют в резервуаре 12B, вращающийся барабан 14 устанавливают с возможностью вращения в рамной конструкции 12. Обычно, барабан 14 является закрытым, за исключением того, что он включает впускное отверстие, сформированное на впускном конце дискового фильтра 100. Ряд отверстий 14A, сформированных на поверхности барабана, позволяет воде, поступающей на очистку, протекать из барабана в ряд дискообразных фильтрующих элементов, обозначенных в целом цифровым обозначением 16, которые установлены на барабане. А именно, следует принимать во внимание из рассмотрения, представленного ниже, что воду, поступающую на очистку, направляют в барабан, и из барабана вода протекает через отверстия 14A в соответствующие дискообразные фильтрующие элементы 16.
Число дискообразных фильтрующих элементов 16, установленных на барабане 14, может варьироваться. Каждый дискообразный фильтрующий элемент 16 включает раму 18 фильтрующего элемента и фильтрующую среду 20, закрепленную на ее противоположных сторонах. См. Фиг. 2. Область хранения определена внутри каждого дискообразного фильтрующего элемента 16 для приема и хранения воды, подлежащей фильтрованию посредством дискового фильтра 100. Гидравлический напор, относящейся к воде, поступающей на очистку, является эффективным, чтобы вызывать протекание воды наружу из дискообразных фильтрующих элементов 16 и через фильтрующую среду 20. Воду, выходящую из дискообразных фильтрующих элементов 16, называют как профильтрованная вода или фильтрат. Это приводит к тому, что суспендированные твердотельные частицы в воде захватываются на внутренних поверхностях фильтрующей среды 20. Как рассмотрено ниже, систему обратной промывки применяют, чтобы удалять суспендированные твердотельные частицы из фильтрующей среды 20, и суспендированные твердотельные частицы попадают в желоб, расположенный в барабане, после чего суспендированные твердотельные частицы и некоторая часть обратного промывочного потока выпускаются из впускного конца дискового фильтра 100 через выпускное отверстие 26 для шлама. См. Фиг. 1. Профильтрованная вода, выпущенная дискообразными фильтрующими элементами 16, протекает вниз в резервуар 12B, который находится ниже дискообразных фильтрующих элементов 16. Профильтрованная вода аккумулируется в резервуаре 12B и поднимается до высоты, где нижние части дискообразных фильтрующих элементов 16 погружены в профильтрованную воду. Имеется перегородка или стенка, которая отделяет резервуар 12B от канала для сточной воды/байпасного канала 12C. Эта стенка или перегородка предоставлена при выбранной высоте таким образом, что профильтрованная вода в резервуаре 12B переливается через край в канал для сточной воды/байпасный канал 12C, который выпускает или направляет профильтрованную воду из резервуара 12B и дискового фильтра 100.
Дисковый фильтр 100 снабжен приводной системой для приведения во вращение барабана 14 и установленных на нем дискообразных фильтрующих элементов 16. С задним концом дискового фильтра 100 установлен смежным образом двигатель 30 барабана, который функционирует, чтобы приводить цепное колесо или шкив, который, в свою очередь, функционирует, чтобы вращать барабан 14. См. Фиг. 2. Различные средства могут быть функциональным образом взаимосвязаны между двигателем 30 барабана и цепным колесом или шкивом для вращения барабана 14. А именно, различные приводные системы могут быть применены, чтобы вращать барабан и дискообразный фильтрующий элемент 16. В одном примере, цепная передача может быть применена, чтобы приводить в движение цепное колесо, которое непосредственным или косвенным образом вращает барабан 14. Различные другие виды приводных систем могут быть применены, чтобы вращать барабан и дискообразные фильтрующие элементы 16. Как понятно специалистам в данной области техники, целью положенного в основу вращения дискообразных фильтрующих элементов 16 является предоставление возможности процесса обратной промывки. При типичном применении, дискообразные фильтрующие элементы вращают и операцию обратной промывки выполняют в отношении выбранной верхней части дискообразных фильтрующих элементов. Соответственно, посредством непрерывного вращения дискообразного фильтрующего элемента или вращения с определенным шагом дискообразного фильтрующего элемента, операция обратной промывки может быть выполнена и фильтрующая среда 20 в целом соответствующих дискообразных фильтрующих элементов 16 может быть очищена посредством операции обратной промывки.
Дисковый фильтр 100 снабжен впускным отверстием для направления воды, поступающей на очистку, в дисковый фильтр. Впускное отверстие для воды, поступающей на очистку, в одном примере включает сборный резервуар 32 для воды, который расположен рядом с впускным отверстием барабана 14. При этом, сборный резервуар 32 для воды расположен между впускным отверстием в барабан и приточным каналом 12A, сформированным в поддерживающей конструкции 120. Соответственно, следует принимать во внимание, что вода, поступающая на очистку, подлежащая фильтрованию, в случае этого рамного дискового фильтра поступает в приточный канал 12A и из него направляется в сборный резервуар 32 для воды, и из сборного резервуара для воды в барабан 14. Хотя это не показано, имеет место тесная взаимосвязь между сборным резервуаром 32 для воды и барабаном 14.
Для того чтобы контролировать высоту воды в барабане 14, предоставлен переливной обводный канал, который включен в сборный резервуар 32 для воды. Фиг. 4 и 5 иллюстрируют два примера переливного обводного канала. В обоих случаях коллектор байпасной воды 33 включен в сборный резервуар 32 для воды. Следует принимать во внимание, однако, что коллектор байпасной воды 33 может быть расположен с внешней стороны сборного резервуара 32 для воды. Прежде всего, при обращении к конструкции на Фиг. 4, видно, что коллектор 33 байпасной воды включает отсек, расположенный на левой стороне сборного резервуара 32 для воды. На верхней части коллектора 33 байпасной воды закреплен ряд труб 33A, которые открыты на верхнем конце. Когда уровень воды, поступающей на очистку, в сборном резервуаре 32 для воды достигает определенной высоты, вода, поступающая на очистку, переливается через край в трубы 33A и протекает вниз в коллектор 33 байпасной воды. Второй пример показан на Фиг. 5. В этом примере, коллектор байпасной воды включает наклонный верх 33B. Наклонный верх 33B включает наружную кромку, которая определяет примыкание смежной концевой стенки сборного резервуара 32 для воды. Это образует небольшое пространство между наклонным верхом 33B и концевой стенкой. Другими словами, это эффективным образом образует перегородку, которая позволяет воде, поступающей на очистку, протекать поверх перегородки и стекать вниз в коллектор 33 байпасной воды. Конструкция, показанная на Фиг. 4, может быть более подходящей, когда предполагаются сравнительно большие потоки байпасной воды. Конструкция на Фиг. 5 может являться более подходящей, когда потоки байпасной воды являются сравнительно небольшими.
Выпускное отверстие 35 для байпасной воды соединено с возможностью связи с коллектором 33 байпасной воды. Выпускное отверстие 35 для байпасной воды может включать различные средства, такие как трубопровод, труба и т.д. для направления байпасной воды из коллектора 33 байпасной воды. Коллектор 33 байпасной воды и выпускное отверстие 35 для байпасной воды сконфигурированы таким образом, что они образуют действующую часть дискового фильтра 100, и сконструированы, чтобы предотвращать смешивание байпасной воды с фильтратом, так что суспендированные твердотельные частицы в байпасной воде становятся частью обратного промывочного потока, применяемого для очистки фильтрующей среды 20. Выпускное отверстие 35 для байпасной воды может иметь различные формы. На чертежах, выпускное отверстие 35 включает короткий трубопровод, имеющий фланец. Для подачи байпасной воды в канал 12C для сточной воды, дополнительный трубопровод или труба могут быть соединены с данным коротким трубопроводом. См., например, Фиг. 6, показывающую конструкцию, которая предоставляет возможность для байпасной воды быть направленной из коллектора 33 байпасной воды в канал 12C для сточной воды.
Как рассмотрено кратко выше, дисковый фильтр 100 снабжен системой обратной промывки для обратной промывки фильтрующей среды 20. Подробности системы обратной промывки не будут рассмотрены в данном документе, поскольку системы обратной промывки хорошо известны и очевидны специалистам в данной области техники. Примерная система обратной промывки, показанная на чертежах, включает насос 60 обратной промывки, установленный на задней стороне дискового фильтра 100. Насос 60 обратной промывки функционирует, чтобы закачивать фильтрат из резервуара 12B в коллектор, который вытянут вдоль боковой стороны дискового фильтра 100. Ряд подающих труб 64 отходят от коллектора и вытянуты внутрь, где внешние оконечные части подающих труб включают сопла 66. В режиме обратной промывки, сопла 66, расположенные рядом с противоположными сторонами дискообразных фильтрующих элементов 16 и обычным образом, функционируют, чтобы распылять обратный промывочный поток под давлением на внешние поверхности фильтрующей среды 20. Как не указано ранее, обратный промывочный поток под давлением вызывает захватывание суспендированных твердотельных частиц на внутренних поверхностях фильтрующей среды 20, чтобы попадать в желоб, который расположен внутри барабана 14. Эти суспендированные твердотельные частицы выпускают в качестве шлама через выпускное отверстие 26 для шлама, которое вытянуто от боковой стенки сборного резервуара 32 для воды.
Имеют место преимущества для дискового фильтра 100, рассмотренные выше. Насос 60 и сопла 66 для обратного промывочного потока и всегда защищены от байпасной воды, поступающей в систему обратного промывочного потока. Это устраняет помехи и затраты на поддержание, когда дисковый фильтр производит байпасную воду. Кроме того, отсутствует необходимость в дополнительном трубопроводе или дополнительном бетонном канале для обработки байпасной воды, что может быть дорогостоящим. Посредством представленной конструкции, имеет место предоставление сбора байпаса, который является неотъемлемой частью дискового фильтра 100, и вместе с этим предоставленные возможности для сбора и выпуска байпасной воды стратегически расположены на дисковом фильтре 100 таким образом, что байпасная вода может быть легко выпущена в канал для выпуска сточной воды.
Данное изобретение может, разумеется, быть выполнено иными конкретными способами, чем, те, что изложены в данном документе, без отклонения от объема и существенных характеристик данного изобретения. Представленные варианты осуществления поэтому должны рассматриваться во всех аспектах как иллюстративные и неограничивающие, и предполагается, что все изменения, которые входят в область значений и интервал эквивалентности приложенной формулы изобретения, включены в нее.