УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к области экологии промышленного производства, в частности к системам для фильтрования сточных и оборотных вод, и может быть использована для очистки промышленных стоков на горных предприятиях.
Известно устройство для очистки жидкости от дисперсных загрязнений (см. патент №2466769 МПК B01D 29/15, B01D 27/00 опуб. 20.11.2012 г.), включающее корпус, содержащий отсек для исходной жидкости, отсек для очищенной жидкости, разделительную перегородку, полую трубку, на которую насажен фильтрующий элемент.
Известен фильтр для очистки природных и сточных вод с нисходящим направлением потока жидкости (см. патент №2262374 МПК B01D 24/14, опуб. 20.10.2005 г.), включающий корпус, зернистую фильтрующую загрузку, дренажную загрузку, распределительную и сборную системы.
Основным недостатком данных устройств является отсутствие автоматической системы регенерации фильтрующих элементов, без прекращения процесса фильтрования.
Известен фильтр для очистки жидкости (см. патент №2094089 МПК B01D 29/01 опуб. 27.10.1997 г.), содержащий цилиндрический корпус, прижимное кольцо, опорные перфорированные пластины с размещенным между ними фильтровальным материалом, выполненным из иглопробивного нетканого материала., основным недостатком, которого является одностадийный процесс очистки, т.е. загрязенная вода очищается через один слой нетканого материала.
Технически близким к заявленному устройству является фильтр для очистки воды от мелких взвешенных веществ (см. патент №2448757, МПК B01D 29/11, B01D 27/00 опуб. 27.04.2012 г.), состоящий из корпуса, перфорированной трубы, на которую надета пористая гильза из волокнистого материала, подводящих и отводящих патрубков с запорной арматурой, а также байпасной линией, датчиком давления, соединенным с регулируемой запорной арматурой фильтра.
Недостатком данного фильтра является прекращение фильтрации жидкости во время регенерации или замены фильтрующего материала и подача неочищенной воды потребителю. Кроме того, автоматическое управление работы устройства не рассчитано на изменение режима фильтрования, а также не предусматривается отслеживание и остановка процесса регенерации.
Техническим результатом заявленного устройства является возможность вести непрерывный процесс очистки воды при регенерации или замене фильтрующего материала. Также техническим результатом является высокая степень очистки с возможностью оперативного изменения или подбора фильтрующих материалов в кассетах фильтра с учетом изменяющихся условий производства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для очистки сточных вод, содержащее фильтр со сменной кассетой, подводящие и отводящие патрубки с запорной арматурой, датчики давления, отличающееся тем, что система водоотведения устройства после подводящего патрубка разделяется на два канала, каждый из которых снабжен запорной арматурой, а перед отводящим патрубком два канала сходятся в единый, причем фильтр со сменной кассетой размещен на одном из каналов, а на другом расположен дополнительный фильтр со сменной кассетой, содержит расходомеры, установленные на подводящем и отводящем патрубках, насос, установленный на отводном патрубке перед расходомером, линии промывки, расположенные после насоса, воздуходувку, соединенную с фильтрами линией подачи воздуха и контроллером, причем датчики давления расположены на подводящем и отводном патрубках каждого фильтра, каждый из которых выполнен из набора кассет, содержащих геосинтетический полимерный материал разной поверхностной плотности в комбинации с фильтровальной тканью.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображено устройство для очистки сточных вод, где: 1 - подводящий патрубок, 2 - отводной патрубок, 3, 4 - корпус фильтра, 5, 6, 7, 8, 22, 23 - запорная арматура, 9 - насос, 10, 11 - датчики давления, 12 - воздуходувка, 13 - линия подачи воздуха, 14 - линия промывки, 15 - линия сброса высококонцентрированной суспензии, 17 - электропривод воздуходувки, 18 - кассеты, 19 - запорная арматура на линии подачи воздуха, 20, 21 - расходомеры.
На фиг.2 изображена система автоматического управления заявленного устройства, где: А1…А6 - исходящие сигналы, В1…В9 - входящие сигналы, 16 - контроллер.
На фиг.3 изображен кассетный фильтр, где: 24 - отверстия для подачи воздуха с рассекающей решеткой, 25 - фланец для крепления кассет с помощью болтового соединения, 26 - армирующая решетка, 27 - фильтровальный материал.
Осуществление полезной модели
Устройство для очистки сточных вод может быть выполнено посредством установки разветвленной системы водоотведения, которая после подводящего патрубка 1 разделяется на два канала, каждый из которых снабжен запорной арматурой, а перед отводящим патрубком 2 два канала сходятся в единый, причем фильтр 3 со сменной кассетой размещен на одном из каналов, а на другом расположен дополнительный фильтр 4 со сменной кассетой.
Расходомеры 20, 21 установлены на подводящем 1 и отводящем 2 патрубках, соответственно.
Насос 9 установлен на отводящем патрубке 2 перед расходомером 21.
Линии промывки 14 установлены после насоса 9.
С фильтрами 3, 4 воздуходувка 12 соединена линией подачи воздуха 13 и контроллером.
Датчики давления 10, 11 расположены на подводящем 1 и отводящем 2 патрубках каждого фильтра 3, 4. Фильтры 3, 4 выполнены из набора кассет, содержащих геосинтетический полимерный материал разной поверхностной плотности в комбинации с фильтровальной тканью.
Устройство для очистки сточных вод работает следующим образом.
В процессе фильтрования загрязненная вода посредством насоса 9 по подводящему патрубку 1, проходя через расходомер 20, подается в корпус фильтра 3, причем задвижки 5 открыты, задвижки 6 закрыты, фильтр 4 находится в резерве.
Загрязненная вода поступает в корпус фильтра 3, внутри корпуса жидкость последовательно проходит через четыре кассеты 18, содержащие в качестве фильтровального материала - геосинтетический полимерный материал разной поверхностной плотности, изготовленный иглопробивным способом с термоскреплением в комбинации с фильтровальной тканью для тонкой очистки. Причем корпус фильтра расположен вертикально, так что жидкость движется сверху вниз, а фильтровальный материал по ходу движения жидкости расположен с возрастающей плотностью. Это обеспечивает последовательное отложение твердой фазы, как на поверхности фильтровального материала, так и в его порах. Очищенная до требуемых норм вода по выходному патрубку подается, либо на сброс в водоем, либо используется повторно в технологическом процессе как оборотная вода.
По мере прохождения загрязненной воды на фильтровальных кассетах 18 скапливается твердая фаза сточных вод, это приводит к увеличению гидравлического сопротивления фильтра 3, сопротивление фильтра отслеживается контроллером 16 на основании данных полученных от расходомера 20, и датчиков давления 10 по следующей зависимости:
,
ф
где: ξ - гидравлическое сопротивление фильтра,
1
2
P, P - давление жидкости на входе и выходе из корпуса фильтра, отслеживаемое датчиками 10,
F - площадь сечения фильтра,
1
Q - расход жидкости через фильтр, отслеживаемый расходомером 20.
Как только сопротивление фильтра превысит установленный предел, контроллер 16 формирует ряд команд на управляющие механизмы запорной арматуры, открывая задвижки 6 и закрывая задвижки 5, одновременно с этим открываются задвижки 7 и 19, также контроллер 16 формирует управляющую команду на включение электропривода воздуходувки 17 и фильтр 3 переходит в режим регенерации. А фильтр 4 начинает работу аналогично фильтру 3.
В процессе регенерации часть очищенной воды под давлением после насоса 9 подается через линию промывки 14 в корпус фильтра 3, расход воды на регенерацию отслеживается контроллером 16 посредством расходомеров 20 и 21 согласно зависимости:
рег.
1
2
Q=Q-Q
Сюда же по линии подачи воздуха 13, через отверстия для подачи воздуха с рассекающей решеткой 24 подается воздух в соотношении с водой 1:2, тем самым интенсифицируя регенерацию фильтра 3. После промывки образовавшаяся высококонцентрированная суспензия по линии 15 подлежит сбросу. Цикл промывки составляет 10-15 минут, по завершению цикла контроллер формирует управляющую команду на закрытие задвижки 19, тем самым прекращая подачу воздуха в корпус фильтра 3. После прекращения подачи воздуха контроллером производится расчет гидравлического сопротивления фильтра по следующей зависимости:
,
рег.
где: ξ - гидравлическое сопротивление фильтра после регенерации,
При отклонении гидравлического сопротивления фильтра после регенерации от гидравлического сопротивления чистого фильтра цикл промывки повторяется до достижения необходимого результата, после чего контроллер 16 подает команду на закрытие задвижек 7.
В случае полной потери задерживающей способности фильтра, производится замена кассет, из которых он состоит на аналогичные, предварительно слив воду из фильтра, открыв задвижку 22, причем процесс фильтрования не прекращается, а переходит на фильтр 4, оставляя фильтр 3 в резерве до полного загрязнения фильтра 4. Затем цикл работы повторяется.
Таким образом, использование заявленного устройства позволяет получить высокую степень очистки сточных вод, регенерировать фильтр после его загрязнения, не прекращая процесс очистки при полном автоматическом контроле процесса. Кроме того, применение данной конструкции позволяет подстраиваться под изменяющиеся условия производства, регулируя задерживающую и пропускную способность фильтра за счет подбора кассет внутри корпуса фильтра.