ФИЛЬТР НАПОРНЫЙ

Заявляемый объект относится к устройствам для очистки воды и может быть использован в системах питьевого и промышленного водоснабжения различных отраслей промышленности.
2
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является самоочищающийся фильтр (Авт. св. СССР №567464, МПК В01D 23/26, опубл. 05.08.1977, бюл. 29), включающий корпус с крышкой и днищем, установленные в корпусе горизонтальную плиту с окнами и ложное днище в виде решетки, расположенную над ложным днищем однородную зернистую загрузку, центральную вертикальную трубу и патрубки для подвода воды на фильтрование и отвода отфильтрованной воды. Патрубок для подвода воды на фильтрование установлен в крышке корпуса фильтра, а патрубок для отвода отфильтрованной воды установлен в днище корпуса, при этом центральная вертикальная труба предназначена для отвода промывной воды из подкрышного пространства фильтра наружу нисходящим потоком.
К недостаткам прототипа можно отнести низкую эффективность очистки воды, низкую эффективность промывки зернистой загрузки и сложность в эксплуатации. В таком фильтре не предотвращается попадание в корпус крупных включений и посторонних предметов с фильтруемой водой и унос зерен загрузки с потоком промывной воды при промывке, не обеспечивается равномерное распределение фильтруемой воды по поверхности зернистой загрузки при фильтровании. Кроме того, такой фильтр характеризуется низкой эффективностью промывки зернистой
загрузки, обусловленной принятой в прототипе схемой промывки, которая осуществляется путем обратного тока отфильтрованной в фильтре воды через зернистую загрузку из поддренажного пространства в подкрышное пространство корпуса за счет разности давлений в верхней и нижней частях фильтра.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такой фильтр напорный, который за счет усовершенствований путем введения новых конструктивных элементов и их расположения обеспечит достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности очистки воды при повышении эффективности промывки зернистой загрузки, а также в упрощении эксплуатации фильтра в целом.
Поставленная задача решается за счет того, что фильтр напорный, содержащий корпус с крышкой и днищем, размещенные в корпусе центральную вертикальную трубу, зернистую загрузку, ложное днище и патрубки для подвода и отвода воды, согласно полезной модели, снабжен верхней дренажно-распределительной системой, нижней дренажно-распределительной системой, коллектором для подвода сжатого воздуха и патрубком для подвода промывной воды. Кроме того, фильтр оборудован расположенным в крышке корпуса вантузом и люком для засыпки в фильтр зернистой загрузки, расположенными в нижней части корпуса над ложным днищем штуцером для гидровыгрузки и технологическим люком. Верхняя дренажно-распределительная система выполнена в виде установленной в верхней части центральной вертикальной трубы водосборной воронки с колосниковой решеткой. Зернистая загрузка выполнена двухслойной из слоя кварцевого песка и слоя дробленого антрацита, последовательно уложенных на размещенный на ложном днище поддерживающий слой из гранитного щебня. Нижняя дренажно-распределительная система выполнена в виде установленных в ложном днище дренажных колпачков. Коллектор для подвода сжатого воздуха размещен под ложным днищем. Вывод центральной
вертикальной трубы, патрубок для отвода отфильтрованной воды и патрубок для подвода промывной воды размещены в днище корпуса.
В отдельных случаях изготовления фильтра напорного колосниковая решетка верхней дренажно-распределительной системы выполнена из съемных элементов.
Оборудование фильтра верхней дренажно-распределительной системой, выполненной в виде установленной в верхней части центральной вертикальной трубы водосборной воронки с колосниковой решеткой, расположение вывода центральной вертикальной трубы в днище корпуса, выполнение зернистой загрузки двухслойной из слоя кварцевого песка и слоя дробленого антрацита, последовательно уложенных на размещенный на ложном днище поддерживающий слой из гранитного щебня, оборудование фильтра нижней дренажно-распределительной системой, выполненной в виде установленных в ложном днище дренажных колпачков, коллектором для подвода сжатого воздуха, размещенным под ложным днищем, и патрубком для подвода промывной воды, размещенным в днище корпуса, позволяет конструктивно просто обеспечить фильтрование воды сверху вниз, а также осуществить промывку зернистой загрузки в два этапа, на первом из которых подачей снизу вверх сжатого воздуха, а на втором подачей снизу вверх промывной воды, что в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности очистки воды при повышении эффективности промывки зернистой загрузки, а также упрощает эксплуатацию фильтра в целом.
Оборудование фильтра верхней дренажно-распределительной системой, ее выполнение в виде установленной в верхней части центральной вертикальной трубы водосборной воронки с колосниковой решеткой и расположение вывода центральной вертикальной трубы в днище корпуса позволяет конструктивно просто упростить подвод воды на фильтрование и отвод отработанной промывной воды.
При фильтровании обеспечивается подвод воды к фильтру снизу, последующая ее подача восходящим потоком по центральной вертикальной
трубе в корпус через воронку с колосниковой решеткой при предотвращении попадания в зернистую загрузку крупных включений и посторонних предметов и обеспечении равномерного распределения фильтруемой воды по поверхности зернистой загрузки, фильтрование сверху вниз с отводом отфильтрованной воды из поддренажного пространства по патрубку, расположенному в днище корпуса.
При промывке зернистой загрузки обеспечивается поступление промывной воды из полости корпуса в центральную вертикальную трубу через воронку с колосниковой решеткой, предотвращающей вынос зернистой загрузки с промывной водой, и ее отвод нисходящим потоком из фильтра, что обеспечивает упрощение эксплуатации фильтра за сет упрощения процесса очистки воды и промывки зернистой загрузки.
Формирование зернистой загрузки из двух фильтровальных слоев так, что при фильтровании сверху вниз вода проходит сначала фильтровальный слой из дробленого антрацита, а затем фильтровальный слой из кварцевого песка позволяет обеспечить фильтрование на повышенных скоростях при направлении потока фильтруемой воды сверху вниз от слоя крупнозернистой загрузки из дробленого антрацита к слою из более мелких зерен кварцевого песка. Это предотвращает образование поверхностного слоя осадка с большим сопротивлением и способствует повышению задерживающей способности загрузки при фильтровании воды с содержанием большого количества высокодисперсных взвешенных веществ при повышении эффективности очистки воды, повышении эффективности промывки зернистой загрузки, а также в упрощении эксплуатации фильтра в целом.
Использование поддерживающего слоя из гранитного щебня предотвращает абразивный износ нижней дренажно-распределительной системы и при фильтровании, и при промывке зернистой загрузки.
Оборудование фильтра нижней дренажно-распределительной системой и ее выполнение в виде установленных в ложном днище дренажных колпачков обеспечивает при фильтровании постоянство и равномерность
отвода отфильтрованной воды в поддренажное пространство и препятствует выносу зерен фильтровального материала из фильтра, а также при промывке обеспечивает постоянство и равномерность подвода сжатого воздуха и промывной воды по всему сечению корпуса.
Оборудование фильтра коллектором для подвода сжатого воздуха и его размещение под ложным днищем позволяет осуществить режим промывки в два этапа. На первом этапе промывки фильтра обеспечивается подвод сжатого воздуха в поддренажное пространство корпуса и его последующее поступление в фильтровальную загрузку снизу вверх для барботирования зернистого фильтровального материала, что, в свою очередь, способствует разрыхлению загрузки и предварительному отделению задержанных частиц от зерен загрузки. На втором этапе промывки фильтра обеспечивается подвод промывной воды в поддренажное пространство корпуса и ее последующее поступление в фильтровальную загрузку снизу вверх для вымывании взвешенных веществ и возобновления распределения зерен загрузки по слоям, происходящего в результате перемешивания зерен дробленого антрацита и кварцевого песка при фильтровании.
Оборудование фильтра патрубком для подвода промывной воды и присоединение его к днищу корпуса позволяет обеспечить подвод промывной воды из внешних источников и осуществить промывку зернистой загрузки снизу вверх с соответствующей интенсивностью и периодичностью. При этом взвешенные в среде промывной воды зерна фильтровального материала, благодаря двухслойности загрузки, образованной зернами разной плотности и разного фракционного состава, автоматически распределяются по высоте с последовательным уменьшением их фракций сверху вниз. Поднимаясь снизу вверх, промывная вода поступает в верхнюю дренажно-распределительную системы и нисходящим потоком по центральной вертикальной трубе отводится из фильтра. После прекращения подачи промывной воды зерна фильтровального материала оседают с образованием зернистой фильтровальной загрузки с уменьшением фракционного состава
зерен сверху вниз по направлению потока фильтруемой воды при фильтровании.
Таким образом, в процессе фильтрования предотвращается образование поверхностного слоя осадка с большим сопротивлением и повышается задерживающая способность загрузки при фильтровании воды с содержанием высоко дисперсных взвешенных веществ.
Расположение вывода центральной вертикальной трубы, патрубка для отвода отфильтрованной воды и патрубка для подвода промывной воды в нижней части корпуса позволяет конструктивно просто сгруппировать вводы и выводы фильтра в днище корпуса, а также повысить эффективность фильтрования, промывки и эксплуатации фильтра.
Оборудование фильтра расположенным в крышке корпуса люком для подачи в фильтр зернистой загрузки и расположенными в нижней части корпуса над ложным днищем штуцером для гидровыгрузки конструктивно просто позволяет обеспечить наполнение фильтра двухслойной антрацито-кварцевой зернистой загрузкой перед началом эксплуатации фильтра, а также выгрузку отработанной загрузки после окончания срока ее эксплуатации.
Оборудование корпуса фильтра технологическим люком позволяет упростить монтаж и обслуживание фильтра, а также его эксплуатацию.
Выполнение колосниковой решетки верхней дренажно-распределительной системы из съемных прямоугольных колосниковых элементов позволяет при выходе из строя одного из элементов осуществить его быструю замену, что, в сою очередь, упрощает эксплуатацию фильтра и повышает надежность его работы.
Сущность заявляемого объекта поясняется графическим материалом, где представлен общий вид фильтра напорного с конструктивными элементами.
Фильтр напорный содержит корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, установленные в корпусе 1 ложное днище 4, последовательно уложенные на ложное днище 4 поддерживающий слой из гранитного щебня 5,
фильтровальный слой из кварцевого песка 6 и фильтровальный слой из дробленого антрацита 7, центральную вертикальную трубу 8 для подвода воды на фильтрование и отвода промывной воды с верхней дренажно-распределительной системой 9, которая представляет собой установленную в верхней части центральной вертикальной трубы 8 водосборную воронку с колосниковой решеткой, например, выполненной из съемных элементов (на чертеже не показано), нижнюю дренажно-распределительную систему, которая представляет собой установленные в ложном днище 4 дренажные колпачки 10, и коллектор 11 для подвода сжатого воздуха, расположенный под ложным днищем 4. К днищу 3 корпуса 1 фильтра присоединены патрубок 12 для подвода промывной воды и патрубок 13 для отвода отфильтрованной воды. Также фильтр оборудован люком 14 для засыпки в фильтр зернистой загрузки, который расположен в крышке 2 корпуса 1, технологическим люком 15 и штуцером 16 для гидровыгрузки, расположенными в нижней части корпуса 1 над ложным днищем 4.
Заявляемый фильтр напорный работает следующим образом.
Вода на фильтрование подводится к корпусу 1 снизу и по центральной вертикальной трубе 8 восходящим потоком поступает в верхнее дренажно-распределительное устройство 9. Проходя через колосниковую решетку верхней дренажно-распределительной системы 9, выполняющую функцию грубого фильтра воды, вода предварительно очищается от крупных включений и посторонних предметов, после чего равномерно распределяется по всей поверхности зернистой загрузки и фильтруется сначала через слой 7 дробленого антрацита, а затем через слой кварцевого песка 6. Минуя поддерживающий слой 5 из гранитного щебня, отфильтрованная вода через дренажные колпачки 10, установленные в ложном днище 4, поступает в поддренажное пространство и далее по трубопроводу 13 отводится из фильтра.
После окончания цикла фильтрования фильтр останавливают и переводят на промывку, которая осуществляется в два этапа. На первом этапе
промывки по коллектору 11 в поддренажное пространство подается сжатый воздух, который, проходя дренажные колпачки 10, поступает в корпус 1 и осуществляет барботирование зернистой загрузки, после чего отводится из корпуса 1 через вантуз 16. На втором этапе по патрубку 12 в поддренажное пространство подается промывная вода, которая, проходя дренажные колпачки 10, поступает в корпус 1 и, поднимаясь, осуществляет вымывание задержанных в зернистой загрузке взвешенных веществ.
В среде промывной воды, движущейся в корпусе 1 снизу вверх, происходит автоматическая классификация зерен фильтровального материала в соответствии с их плотностью и фракционным составом, а именно, сверху оказываются зерна дробленого антрацита с меньшей плотностью и большего фракционного состава, а сверху зерна кварцевого песка с большей плотностью и меньшего фракционного состава. Поднимаясь снизу вверх, промывная вода поступает в верхнюю дренажно-распределительную систему 9 и нисходящим потоком по центральной вертикальной трубе 8 отводится из фильтра.
После прекращения подачи промывной воды зерна фильтровального материала оседают с образованием зернистой фильтровальной загрузки с уменьшением фракционного состава зерен сверху вниз по направлению потока фильтруемой воды при фильтровании. При этом дренажные колпачки 10 нижней дренажно-распределительной системы обеспечивают предотвращение вымывания зерен загрузки при фильтровании, а верхняя дренажно-распределительная система обеспечивает предотвращение вымывания зерен загрузки при промывке.
Учитывая изложенное выше и с учетом раскрытой причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом, можно утверждать, что задача, поставленная в основу создания фильтра напорного решена полностью, так как использование полезной модели позволяет обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности
очистки воды при повышении эффективности промывки зернистой загрузки, а также в упрощении эксплуатации фильтра в целом.