ФИЛЬТР СТАНЦИИ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ

Полезная модель относится к устройствам систем водоснабжения, а именно к фильтрам станций обезжелезивания воды.
В процессе фильтрации воды через скорые фильтры (а так же фильтры любой другой конструкции) происходит отложение образований (оолитов) на фильтрующей загрузке. Это приводит к увеличению пористости оксидной пленки на зернах загрузки и увеличению их размеров. Со временем укрупнившиеся зерна фильтрующей загрузки образуют между собой устойчивые конгломераты размером 10-15 см в диаметре, не разрушающиеся при промывке, которые гидроклассифицируются опускаясь вниз из-за своего увеличивающегося веса (докторская диссертация "Очистка подземных вод нефтегазоносных регионов Западной Сибири для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения", Новосибирск, 1992г., с. 39 -41). При этом образуются непромывные, застойные зоны. При этом снижается интенсивность промывки, скорость фильтрации и соответственно уменьшается производительность фильтра. На станциях обезжелезивания через 5-6 лет фильтрующая загрузка полностью подлежит замене.
Известно устройство для очистки воды (заявка на изобретение РФ № 2002102823, MПK B 01 D 24/00, опубл. 27.07.03г.), основными элементами которого являются резервуар с фильтром, башня с фильтрующей загрузкой и отдельная емкость с регенерирующим раствором. Устройство в процессе его очистки работает следующем образом: резервуар с фильтром опорожняют от воды, на определенное время затопляют башню с фильтрующей загрузкой специально регенерирующем раствором, сбрасывают загрязненный регенерирующий раствор, содержащий растворенные вредные вещества, из башни резервуара в отдельную емкость, затем возобновляют подачу исходной очищаемой воды в резервуар для промывки фильтрующей загрузки
от остатков загрязненного регенерирующего раствора и включают резервуар в систему водоочистки.
Это устройство имеет несколько недостатков. При работе с регенерирующим раствором устройство приходится на длительное время отключать от системы водоочистки. Имеются экологические проблемы с захоронением загрязненного регенерирующего раствора, а также не исключена возможность частичного загрязнения очищаемой воды регенерирующим раствором.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является взятый нами за прототип скорый фильтр станции обезжелезивания с центрально расположенным каналом (Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.02-84 Москва, 1985г. с.35, п.6.114 ). Фильтр состоит из резервуара, нижней частью которого расположены дренажные трубы, выполненные из перфорированных труб. Дренажные трубы обсыпаны поддерживающим слоем. Над поддерживающим слоем размещена фильтрующая загрузка. В верхней части резервуара имеются желоба для сбора промывных вод. В нормальном рабочем режиме сверху в резервуар подается очищаемая вода, а очищенная вода собирается дренажными трубами. Водовоздушная промывка происходит следующим образом:
сначала осуществляется продувка воздухом в течение 1-2 мин, затем совместная водовоздушная промывка с подачей воздуха и воды в течении 4-5 мин и последующая подача воды в течении 4-5 мин.
Основным недостатком этого фильтра является то, что в его конструкции непредусмотрено устранение конгломератов и застойных зон. Это приводит к снижению производительности фильтра и ухудшению качества фильтрата . В результате через 5-6 лет эксплуатации фильтра требуется замена фильтрующей загрузки, что является дорогостоящей и трудоемкой операцией.
Техническим результатом предложенного решения является возможность поддержания проектной производительности фильтра
длительное время, увеличение времени эффективной эксплуатации фильтра минимум в 2-3 раза без необходимости полной замены фильтрующей загрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что фильтр станции обезжелезивания воды, выполнены в виде емкости, в нижней части которой установлены дренажные трубы, обсыпанные поддерживающим слоем, над которым размещена фильтрующая загрузка, согласно предложенному решению, фильтр снабжен электроимпульсным устройством, состоящем из изоляционного корпуса, в котором укреплены два электрода, соединенные с кабелями, один из которых подключен к источнику импульсов высокого напряжения, а другой заземлен.
Кроме того, фильтр снабжен узлами для вертикального, продольного и поперечного перемещения электроимпульсного устройства.
Пример конкретного выполнения. На рисунке приведена схема предложенного устройства. Электроимпульсное устройство показано не в исходном положении, когда оно находится над фильтрующей загрузкой, а в процессе его работы. Фильтр представляет собой емкость 1 в виде бака прямоугольной формы, в нижней части которой горизонтально укреплены дренажные трубы 2, выполненные из перфорированных труб. Дренажные трубы 2 обсыпаны поддерживающим слоем 3. Над поддерживающим слоем размещена фильтрующая загрузка, которая представляет собой отсев дробленных горных пород крупностью 2-5 миллиметров, высота загрузки 1.5 метра. Среди зерен фильтрующей загрузки 4 показаны отдельные конгломераты 5, образующиеся при длительной эксплуатации фильтров. В верхней части емкости 1 установлены желоба 6 для сброса промывной воды. Над одним из конгломератов 5 установлено электроимпульсное устройство, изоляционный корпус 7 которого выполнен из блочного полиэтилена. В придельных отверстиях изоляционного корпуса 7 укреплено 2 электрода 8. Выступающие из корпуса 7 электроды 8 согнуты навстречу друг другу с зазором 5 миллиметров. Верхний конец одного из электродов 8 соединен с
высоковольтным кабелем 9, а верхний конец другого электрода с заземленным кабелем 10. Оба кабеля закреплены в продольных отверстиях изоляционного корпуса 7. Высоковольтный кабель 9 соединен с генератором импульсов напряжения.
Работа фильтра осуществляется следующим образом. В обычном режиме в емкость 1 сверху подается очищаемая вода, которая, пройдя через фильтрующую загрузку 4 и поддерживающий слой 3 , в очищенном виде выходит из фильтра через дренажные трубы 2. При фильтрации воды происходит загрязнение фильтрующей загрузки 4 и поддерживающего слоя 3, на зернах фильтрующей загрузки 4 происходит отложение образований (оолитов), укрупнившиеся зерна образуют конгломераты 5, появляются застойные зоны, производительность фильтра падает, ухудшается качество воды. Для поддержания производительности фильтра на достаточно высоком уровне периодически осуществляют промывку фильтра, в связи с чем подача исходной воды прекращается. Через дренажные трубы 2 подают в начале воздух, затем водовоздушную смесь. Окончательная отмывка фильтра осуществляют подачей воды. В верхней части емкости 1 промывная вода собирается по желобам 6 для сброса в технологическую канализацию. При интенсивной подачи водовоздушной смеси и воды зерна фильтрующие загрузки 4 находятся во взвешенном состоянии и конгломераты 5 опускаются вниз. В этот период в работу включают электроимпульсное устройство. От генератора импульсных напряжений на высоковольтный кабель 9 подают импульсы высокого напряжения, с частотой 1-5 импульсов в секунду, между концами электродов 8 развиваются разряды с образованием электрогидравлических ударов, которые разрушают конгломераты находящиеся под электродом 8. Электроимпульсное устройство опускается до поддерживающего слоя, затем поднимается вверх и перемещается в горизонтальном направлении на 15-20 см. Процесс повторяется до обработки разрядами всей массы фильтрующей загрузки 4.
После обработки разрядами всей массы фильтрующей загрузки 4 фильтр переводят в основной режим очистки воды. При больших полезных площадях фильтрации целесообразно применять несколько электроимпульсных устройств, работающих одновременно от основного источника импульсов высокого напряжения.
Анализ результатов экспериментальных и практических работ по эксплуатации фильтра с электроимпульсным устройством показывает, что срок службы фильтра без полной замены фильтрующей загрузки 4 может быть продлен в несколько раз (20 лет и более). Важно и то, что применение электроимпульсного устройства не требует дополнительно времени, т.к. оно включается в работу только во время промывки фильтра. Установка прошла испытания на станции обезжелезивания Томского подземного водозабора и станции обезжелезивания Томского Академгородка.