ДРЕНАЖНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Усовершенствование относится к дренажно-распределительным устройствам фильтров с зернистой загрузкой, может быть использовано для скорого фильтра при очистке, доочистке воды на водопроводных и канализационных сооружениях.
Известно устройство (см. патент US 4604247, поз. 114 на фиг. 11) с вариантом выполнения щели под козырьком. В известном варианте конструкции часть проходного сечения щели занята узкими угловыми зонами с переменным сечением, которая вовсе не будет пропускать воду, так как в угловых зонах такой щели капилярные силы противодействуют гидростатическому давлению слоя воды, при этом каждый такой козырек занимает площадь фильтра, а увеличить угол наклона козырька не позволяют размеры зернистой загрузки (песка), так как наибольшая высота щели должна быть меньше размеров частиц зернистой загрузки (песка), что снижает производительность дренирования воды из зернистой загрузки и регенерации зернистой загрузки, увеличивает размеры фильтра.
Наиболее близким аналогом заявленного устройства является патент RU 2119373, опубл. 27.09.1998, в котором дренажно-распределительное устройство содержит множество дренирующих воду пластин с выступающими над пластинами козырьками с боковыми щелями под козырьками. Пластина известного устройства выполнена в виде желобка полуцилиндра со щелями, а желобок установлен на дренажной трубе. На качество и скорость фильтрования воды в известном устройстве влияет гидростатическое давление воды при параллельной ее подаче на щели желобка, которые, из-за конструкции желобка, разнесены по высоте каждого желобка, хотя и параллельны его образующей полуцилиндра. Вода, при параллельной подаче на подобный желобок, в основном течет через вышерасположенные в желобке щели, а в нижерасположенные щели течет меньше или вовсе не течет, из-за наличия сопротивления слоя зернистой загрузки между щелями, что ухудшает производительность и эффективность фильтрации воды через известное устройство. Кроме того, при трубчатом дренажно-распределительном устройстве конструктивно невозможно выполнить фильтрующей 100% его площади, а между трубами в зернистой загрузке остаются нерабочие зоны.
Задачей усовершенствования является упрощение конструкции, увеличение производительности сбора воды при дренировании зернистой загрузки и равномерное и эффективное распределение промывной воды под зернистой загрузкой, снижение расхода воды на ее промывку.
Поставленная задача решается тем, что дренажно-распределительное устройство содержит множество пластин, имеющих возможность дренировать воду из зернистой загрузки, с выступающими над пластинами козырьками с боковыми щелями под козырьками, отличающееся тем, что составлено из множества горизонтально уложенных в один слой плоских пластин с множеством выступающих над ними козырьков, по меньшей мере, с двумя боковыми щелями между выступающими над пластинами перемычками под каждым козырьком, где нижние и верхние кромки боковых щелей параллельны плоскости поверхности пластин, где каждый из козырьков опирается, по меньшей мере, на две перемычки.
Множество горизонтально уложенных в один слой плоских пластин с множеством выступающих над ними козырьков с боковыми щелями между, по меньшей мере, двух перемычек под каждым козырьком позволяет покрыть фильтрующими пластинами 100% площади фильтра, что позволяет снизить гидравлическое сопротивление при фильтрации воды из зернистой загрузки, увеличить межрегенерационный период работы устройства, а следовательно снизить удельный расход промывной воды. При этом неравномерность распределения промывной воды не превысит 5%.
Конструкция усовершенствования может быть использована для дренирования воды в фильтре с зернистой загрузкой, при этом еще пригодна для эффективной промывки при регенерации зернистой загрузки этого же фильтра путем обратной промывки промывной водой через боковые щели, которые ранее дренировали воду.
Когда нижние и верхние кромки боковых щелей под козырьками параллельны поверхности пластин, то достигается равномерность скорости дренирования воды по ширине каждой из щелей при дренировании воды через зернистую загрузку, улучшается регенерация зернистой загрузки, путем обеспечения при обратной промывке более мощных струй промывной воды через боковые щели с параллельными гориризонтальной пластине кромками в зернистую загрузку, что улучшает и ускоряет регенерацию зернистой загрузки.
Конструкция дренажно-распределительного устройства представлена на чертежах.
Фиг. 1. Фрагмент дренажно-распределительного устройства с двухсторонними щелями.
Фиг. 2. Фрагмент дренажно-распределительного устройства с трехсторонними щелями.
Фиг. 3. Фрагмент дренажно-распределительного устройства с четырехсторонними щелями.
Перечень обозначений на чертежах.
1. Пластина.
2. Козырек.
3. Щель.
4. Гофра.
5. Перемычка.
6. Ребро.
7. Ряд козырьков.
8. Опора.
9. Канал.
Устройство составлено из множества горизонтально уложенных в один слой плоских пластин 1 с множеством выступающих над ними козырьков 2, по меньшей мере, с двумя боковыми щелями 3.
Пластина 1 для повышения продольной жесткости содержит гофры 4, а множество выступающих над пластиной козырьков 2 с боковыми щелями 3 распределены на плоских участках пластины 1 между ее гофрами 4. Площадь, занимаемая гофрами 4 меньше, чем площадь пластин 1 (см. фиг. 1-3).
Нижние и верхние кромки щелей 3 параллельны плоскости поверхности пластин 1, где каждый из козырьков 2 опирается, по меньшей мере, на две перемычки 5.
Перемычки 5 сформованы в пластине 1, например, методом частичной просечки при перфорировании пластин 1.
В зависимости от исполнения устройства, щели 3 под козырьками 2 могут быть двухсторонними, трехсторонними, четырехсторонними.
Для облегчения формирования ребер 6 жесткости гофр 4 при их изготовлении путем гибки пластин 1 у их вершин, последние по линии гиба могут иметь последовательный ряд 7 козырьков 2 с односторонними, двухсторонними щелями 3. Для гибки ребер 6 у их основания гофр 4 может быть выполнен ряд сквозных щелей 3. Пластины 1 дренажно-распределительного устройства изготавливают из нержавеющей стали или титана.
Дренажно-распределительное устройство содержит поддерживающую систему опор 8 в виде бетонных или полимерных конструкций, армированных стекловолокном, которые формируют каналы 9 для отвода фильтрата от зернистой загрузки (зернистая загрузка на чертежах не показана). Фильтрат просачивается из зернистой загрузки фильтра в каналы 9 через щели 3 козырьков 2 пластин 1. По каналам 9 осуществляют ориентированный подвод промывочной воды при регенерации зернистой загрузки фильтра, которая расположена в слое поверх пластин 1 дренажно-распределительного устройства.
Фильтрующая площадь дренажно-распределительного устройства для очистки, доочистки воды на водопроводных и канализационных сооружениях может состоять из множества подобных пластин 1. Для повышения ресурса работы зернистой загрузки фильтра между промывками и повышения качества фильтрата высота щелей 3 козырьков 2 меньше, чем минимальный размер фракции зернистой загрузки (песка) фильтра. Например, 30-50% от минимального размера фракции зернистой загрузки (песка) фильтра.
Дренажно-распределительное устройство работает следующим образом.
При работе дренажно-распределительного устройства поверх пластин 1 содержится зернистая загрузка (песок) фильтра, через которую фильтруется вода. Отфильтрованная вода поступает через щели 3 под козырьками 2 и отводится из-под пластин 1 вне устройства по специально обустроенным каналам 9 между опорами 8.
При промывке зернистой загрузки под пластинами 1 создают давление промывной воды, которая в виде струй из щелей 3 заставляет частицы зернистой загрузки витать в «кипящем слое» по сложным траекториям движения над пластинами 1, что способствует лучшей промывке зернистой загрузки.
При работе устройства щели 3 в ряду 7 козырьков 2 по линиям гиба ребер 6 гофр 4 работают как дренирующие воду из зернистой загрузки и как завихряющие потоки промывных вод при регенерации зернистой загрузки.
Для интенсификации витания зернистой загрузки при промывке устройства предлагается выполнить щели 3 козырьков 2 трехсторонними или четырехсторонними, что ускоряет регенерацию зернистой загрузки для нового цикла очистки воды, путем устранения застойных зон и создания более сложной траектории витания зернистой загрузки при ее промывке, что способствует лучшей и ускоренной ее промывке, а следовательно снижению расхода промывной воды.
Вдоль вершины каждой из гофр 4 пластины 1 последовательно сформованы в ней козырьки 2 с двухсторонними щелями между гофрой 4 и кромкой козырька 2, что улучшает промывку зернистой загрузки, путем создания тангенциально ориентированных струй по отношению к струям на плоских участках пластины 1.
Конструкция дренажно-распределительного устройства дает возможность покрыть в один слой фильтрующими пластинами 100% площади фильтра, что позволяет снизить гидравлическое сопротивление при фильтрации, увеличить межрегенерационный период работы фильтра, снизить расход промывной воды. Дренажно-распределительное устройство обладает малой (до 5%) неравномерностью распределения промывной воды в зернистую загрузку, что способствует более качественной ее промывке.