Кассетный фильтр

Полезная модель относится к очистке нефтесодержащих вод и может быть использована для очистки вод промышленных предприятий, в качестве медленного фильтра.
Известно устройство для безреагентной очистки подземных вод от железа, включающее резервуар-отстойник с зернистой фильтрующей загрузкой, систему трубопроводов для подачи исходной воды и отвода фильтрата, снабженный сетчатыми цилиндрическими блоками, в которых размещена фильтрующая загрузка, и перфорированными стояками, соединенными с трубопроводом системы отвода фильтрата, блоки выполнены с герметичными крышкой и днищем, снабжены водоприемной осевой вертикальной трубой с сетчатой поверхностью и установлены в резервуаре-отстойнике на перфорированных стояках, коаксиально размещенных внутри осевых труб (см. SU № 1771470, C02F1/64, B01D24/46, 1992 г.).
К недостаткам этого решения можно отнести неравномерность скоростей радиального потока, с увеличением скорости к центру цилиндрических блоков, что увеличивает вероятность проскока (срыва) адсорбированных загрязнений. Песчаная загрузка имеет большой вес, что требует большую грузоподъемность подъемных механизмов при регенерации. Шахматная компоновка цилиндрических блоков при равной площади фильтрования имеет большие габаритные размеры.
Известен также кассетный фильтр, содержащий корпус со съемными фильтрующими кассетами, установленными параллельно друг другу с возможностью их вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом верхний участок каждой кассеты снабжен герметично связанной с ним водонепроницаемой перегородкой, причем нижняя и боковые кромки кассеты и боковые кромки водонепроницаемой перегородки герметично контактируют с соответствующими поверхностями корпуса, кроме того, корпус снабжен средством подвода воды на очистку и средством отвода очищенной воды (см. RU № 2174962, C02F1/64, B01D24/46, 2001 г.).
К недостаткам этого решения можно отнести невозможность эффективной очистки нефтесодержащих вод (из-за достаточно высоких скоростей фильтрации) и невозможность организации непрерывного процесса их очистки (из-за неравномерности рабочей нагрузки на фильтрующие кассеты, поскольку фильтруемый поток идет последовательно через каждую из них), что ухудшает эксплуатационные характеристики фильтра.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик фильтра.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в улучшении эксплуатационных характеристик кассетного фильтра.
Для решения поставленной задачи кассетный фильтр, содержащий корпус со съемными фильтрующими кассетами, установленными параллельно друг другу с возможностью их вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом верхний участок каждой кассеты снабжен герметично связанной с ним водонепроницаемой перегородкой, причем нижняя и боковые кромки кассеты и боковые кромки водонепроницаемой перегородки герметично контактируют с соответствующими поверхностями корпуса, кроме того, корпус снабжен средством подвода воды на очистку и средством отвода очищенной воды, отличается тем, что пары соседних фильтрующих кассет образуют фильтрующие узлы кассетного фильтра, при этом средство подвода воды на очистку выполнено в виде подводящих патрубков, размещенных у верхней кромки корпуса в зазоре между каждой парой фильтрующих кассет, образующих фильтрующий узел, при этом, каждый подводящий патрубок сообщен с подводящим коллектором через запорно-регулирующую арматуру, причем, средство отвода очищенной воды выполнено в виде перфорированных отводящих трубопроводов, размещенных у дна корпуса в зазоре между каждой парой фильтрующих кассет, образующих фильтрующий узел, при этом, все перфорированные отводящие трубопроводы сообщены с отводящими патрубками, размещенными у нижней кромки корпуса, при этом каждый отводящий патрубок сообщен с отводящим коллектором через запорно-регулирующую арматуру, кроме того, в качестве фильтрующей загрузки использованы гранулы вспененного дробленого пенополистирола с крупностью зерен 2-3 мм.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
При этом все элементы заявляемого устройства находятся в конструктивном единстве и функциональной взаимосвязи друг с другом и направлены на достижение одного технического результата, а именно улучшение эксплуатационных характеристик кассетного фильтра, поскольку:
а) обеспечена работа фильтра, как медленного фильтра (что улучшает условия обитания углеводородокисляющих бактерий и, соответственно, интенсивность их воздействия на нефтесодержащие загрязнения сточных вод, особенно тонко эмульгированные);
б) обеспечена непрерывная работа устройства, при замене части фильтрующих кассет (т.е. выключении из работы отдельных элементов фильтра, при сохранении рабочего режима оставшихся);
в) фильтрующие кассеты имеют малый вес, что упрощает процедуру их снятия – установки.
На фиг.1 схематически показан вертикальный разрез устройства, на фиг.2 - вид сверху.
На чертеже показаны корпус 1, подводящий коллектор 2, подводящие патрубки 3, кассеты 4, фильтрующая загрузка 5, водонепроницаемая перегородка 6, кольца 7, уровень максимального наполнения медленного фильтра 8, перфорированный отводящий трубопровод 9, отводящие патрубки 10, отводящий коллектор 11, герметичные днище 12 и крышка 13 кассеты 4.
Корпус 1 содержит съемные фильтрующие кассеты 4, а также снабжен средством подвода воды на очистку и средством отвода очищенной воды. При этом корпус 1 содержит направляющие для установки и извлечения кассет 4 (на чертежах не показаны).
Кассеты 4 установлены параллельно друг другу с возможностью их вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом верхний участок каждой кассеты 4 снабжен герметично связанной с ним водонепроницаемой перегородкой 6, причем нижняя и боковые кромки кассеты 4 и боковые кромки водонепроницаемой перегородки 6 герметично контактируют с соответствующими поверхностями корпуса 1. При этом пары соседних фильтрующих кассет 4 образуют фильтрующие узлы кассетного фильтра.
Кассеты 4 представляют собой двухслойный сетчатый каркас с размером ячейки у внутреннего слоя 1,5-2,5 мм для удержания фильтрующей загрузки 5, а у внешнего слоя – 3-5 см для равномерного распределения нагрузки, заполненный фильтрующей загрузкой 5, и снабжены герметичными днищем 12 и крышкой 13.
Водонепроницаемые перегородки 6 имеют над поверхностью фильтра кольца 7 для обеспечения регенерации фильтрующей загрузки 5 вне устройства.
3
Фильтрующая загрузка 5 представляет собой вспененный дробленый пенополистирол с крупностью зерен 2-3 мм. При этом его пористость составляет 45%, а насыпной вес – 17-22 кг/м, что существенно упрощает монтаж и демонтаж кассет 4 при регенерации фильтрующей загрузки 5.
При вертикальной компоновке фильтрующих элементов размеры сооружения в плане сокращаются более чем в 5 раз.
Средство подвода воды на очистку выполнено в виде подводящих патрубков 3, размещенных у верхней кромки корпуса 1 в зазоре между каждой парой фильтрующих кассет 5, образующих фильтрующий узел, при этом, все подводящие патрубки 3 сообщены с подводящим коллектором 2.
Средство отвода очищенной воды выполнено в виде перфорированных отводящих трубопроводов 9, размещенных у дна корпуса 1 в зазоре между каждой парой фильтрующих кассет 4, образующих фильтрующий узел, при этом, все перфорированные отводящие трубопроводы 9 сообщены с отводящими патрубками 10, размещенными у нижней кромки корпуса 1, при этом все отводящие патрубки 10 сообщены с отводящим коллектором 11.
Средство подвода воды на очистку и средство отвода очищенной воды оснащены запорно-регулирующей арматурой (на чертежах не показаны).
Заявленное устройство работает следующим образом.
В корпус 1 по подводящему коллектору 2 через подводящие патрубки 3 подают нефтесодержащую сточную воду (с концентрацией до 25 мг/л) при закрытых отводящих патрубках 10. Заполняют корпус 1 до уровня выше крышки 13 кассеты 4, затем открывают отводящие патрубки 10 и устанавливают расход жидкости, обеспечивающий скорость фильтрации 0,1-0,3 м/ч. За счет установившегося градиента напоров очищаемая вода проходит через кассеты 4 с вертикальной фильтрующей поверхностью с фильтрующей загрузкой 5.
При малых скоростях фильтрации на фронтальном слое (30-50 мм) фильтрующей загрузки 5 образуется биопленка из колоний специфических видов бактерий, в частности углеводородокисляющих, способствующих деструкции эмульгированных и растворенных углеводородов, как сложных органических молекул. Органическая часть молекул усваивается микроорганизмами, а минерализованная часть задерживается в фильтрующей загрузке 5.
Очищенная вода выходит с противоположной стороны кассет 4 и отводится через перфорированный отводящий трубопровод 9, отводящие патрубки 10 и отводящий коллектор 11.
Регенерацию фильтрующей загрузки 5 осуществляют одним из известных способов, например, обратной промывкой, при достижении предельно допустимой кольматации её фронтального слоя. Об этом свидетельствует достижение уровня максимального наполнения медленного фильтра 8.
Извлечение кассет 4 осуществляют поочередно за кольца 7 при отключенном подводящем патрубке 3, а также отводящем патрубке 10, на которых установлена заменяемая кассета 4, без отключения всего медленного фильтра.