БЕЗНАПОРНЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к водоочистной и водоподготовительной технике и может быть использована для очистки воды в коммунальном хозяйстве и системах промышленных предприятий.
Известно устройство для очистки воды, содержащее корпус, выполненный в виде колодца с крышкой, размещенный над крышкой корпуса сборник очищенной воды с отводящим патрубком, проходящую через сборник очищенной воды трубу подачи воды в корпус, соединенную с трубопроводом ввода очищаемой воды в воздухоотделитель и осадкосборник (Патент РФ №2046105, МПК C02F 1/52, 1995 (аналог)).
Известен фильтр безнапорный для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных частиц, содержащий герметичный контейнер с решетчатым дном, на котором установлен корпус фильтра, разделенный на две сообщающиеся через решетчатое дно секции, заполненные сорбентом, при этом одна из секций имеет патрубок для подачи очищаемой воды, а другая - патрубок для отвода очищенной воды. (Патент РФ №2118948, МПК C02F 3/04, 1998 (аналог)).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является безнапорный фильтр, содержащий корпус, лотки, коллектор, трубы подвода и отвода жидкости, дренажную систему и фильтрующий слой, причем дренажная система и фильтрующий слой выполнены в виде установленных на дне корпуса фильтроблоков из пористого полимербетона, развитая поверхность фильтрования которых размещена в основном в вертикальном направлении.(Патент №2055630, МПК В01D 25/26, 1996 (прототип)).
Недостатком известной конструкции безнапорного фильтра является его ограниченная возможность увеличения скорости фильтрации.
При создании полезной модели решалась задача расширения арсенала безнапорных фильтров.
Технический результат заключается как в расширении арсенала безнапорных фильтров, так и в увеличении скорости фильтрации без усиления корпуса фильтра.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что безнапорный фильтр характеризуется тем, что, согласно полезной модели, он содержит корпус с фильтрующим материалом, внутри которого размещены вертикально ориентированные трубы подвода фильтруемой жидкости и отвода отфильтрованной жидкости, и переливную трубу с дренажным патрубком, при этом трубы подвода фильтруемой жидкости снабжены подающими распределительными элементами, размещенными вдоль труб подвода фильтруемой жидкости, а трубы отвода отфильтрованной жидкости снабжены принимающими распределительными элементами, размещенными вдоль труб отвода отфильтрованной жидкости, причем трубы отвода отфильтрованной жидкости подсоединены к отсасывающему насосу.
При этом согласно полезной модели, переливная труба центрально установлена в корпусе, трубы подвода фильтруемой жидкости равномерно распределены вдоль периметра корпуса, а трубы отвода жидкости размещены вокруг переливной трубы.
При этом согласно полезной модели, каждый из принимающих распределительных элементов труб отвода жидкости размещен напротив соответствующего ему подающего распределительного элемента соответствующей трубы подвода фильтруемой жидкости.
При этом согласно полезной модели, принимающие распределительные элементы труб отвода жидкости размещены относительно подающих распределительных элементов в шахматном порядке.
При этом согласно полезной модели, трубы подвода фильтруемой жидкости подсоединены к клапану, регулирующему верхний уровень жидкости в корпусе, а выход отсасывающего насоса подключен к клапану, регулирующему нижний уровень жидкости над фильтровальным материалом.
При этом согласно полезной модели, каждый из принимающих распределительных элементов труб отвода жидкости и подающих распределительных элементов труб подвода фильтруемой жидкости выполнен в виде щелевого колпачка.
Отличительным признаком заявленного безнапорного фильтра является взаимное расположение подающих и принимающих распределительных элементов труб подвода и труб отвода жидкости, что позволило обеспечить значительное увеличение перепада давления на фильтрующем материале за счет вакуума, создаваемого отсасывающим насосом при сохранении над фильтрующим материалом атмосферного давления и в то же время при стабилизации уровня жидкости над фильтрующим материалом с помощью регуляторов верхнего и нижнего уровня. При увеличенном перепаде давления расход фильтруемой жидкости увеличивается до экономически приемлемых значений, а расходные характеристики приближаются к расходным характеристикам напорных фильтров, сохраняя свое главное преимущество: легкий и недорогой корпус, которому не надо выдерживать большое избыточное давление, что особенно существенно для фильтров на большие расходы.
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и прилагаемыми чертежами, где на:
фиг.1 изображен безнапорный фильтр, общий вид;
фиг.2 - разрез А-А фиг.1 (взаимное расположение подающих и принимающих распределительных элементов).
Безнапорный фильтр содержит корпус 1 с фильтрующим материалом 2, внутри которого размещены вертикально ориентированные трубы подвода 3 фильтруемой жидкости и трубы отвода 4 отфильтрованной жидкости, и переливную трубу 5 с дренажным патрубком 6 (фиг.1).
Корпус 1 может иметь традиционную цилиндрическую форму и быть выполнен из полиэтилена или другого подходящего для этого материала, т.е. быть достаточно легким и недорогим.
Переливная труба 5 установлена в корпусе 1 центрально, а ее дренажный патрубок 6 выведен за пределы корпуса 1.
Вертикально ориентированные трубы подвода 3 фильтруемой жидкости, например, четыре трубы, как это показано в нашем примере, равномерно распределены вдоль периметра корпуса 1, а трубы отвода 4 отфильтрованной жидкости равномерно распределены вокруг переливной трубы 5.
Как это показано в нашем примере, все трубы подвода 3 фильтруемой жидкости подключены к клапану 7, регулирующему верхний уровень фильтруемой жидкости в корпусе, а все трубы отвода 4 отфильтрованной жидкости подключены к входу отсасывающего насоса 8, выход которого подключен к клапану 9, регулирующему нижний уровень фильтруемой жидкости над фильтрующим материалом 2.
Трубы подвода 3 фильтруемой жидкости снабжены подающими распределительными элементами 10, размещенными вдоль труб подвода 3 фильтруемой жидкости, а трубы отвода 4 отфильтрованной жидкости снабжены принимающими распределительными элементами 11, размещенными вдоль труб отвода 4 отфильтрованной жидкости.
Каждый из принимающих распределительных элементов 11 труб отвода 4 отфильтрованной жидкости может быть размещен, например, напротив соответствующего ему подающего распределительного элемента 10 соответствующей трубы подвода 3 фильтруемой жидкости, как это показано в нашем примере. Кроме того, принимающие распределительные элементы 11 труб отвода 4 отфильтрованной жидкости могут быть размещены относительно подающих распределительных элементов 10, например, в шахматном порядке.
Каждый из принимающих распределительных элементов 11 труб отвода 4 отфильтрованной жидкости и подающих распределительных элементов 10 труб подвода 3 фильтруемой жидкости может быть выполнен в виде, например, в виде традиционных щелевых колпачков, например, типа ФЭЛ, выпускаемых предприятием ТЭКО-ФИЛЬТР. В самом простом варианте изготовления каждый из принимающих распределительных элементов 11 труб отвода 4 отфильтрованной жидкости и подающих распределительных элементов 10 труб подвода 3 фильтруемой жидкости может быть выполнен в виде сквозного отверстия в соответствующей стенке соответствующей трубы 3 и 4.
Безнапорный фильтр работает следующим образом.
Корпус 1 безнапорного фильтра с установленными в нем трубами подвода 3 и трубами отвода 4 и уложенным фильтрующим материалом 2 заполняют фильтруемой жидкостью, при этом клапан 7, регулирующий верхний уровень фильтруемой жидкости в корпусе 1, открыт, а клапан 9, регулирующий нижний уровень фильтруемой жидкости над фильтрующим материалом 2, закрыт, отсасывающий насос 8 выключен (вручную или автоматически посредством традиционной системы защиты от так называемого 2 сухого хода).
При достижении уровня фильтруемой жидкости выше минимального открывается клапан 9, регулирующий нижний уровень фильтруемой жидкости над фильтрующим материалом 2, при этом постепенно происходит и заполнение труб отвода 4 отфильтрованной жидкости и отсасывающего насоса 8.
Как только уровень фильтруемой жидкости над фильтрующим материалом 2 станет выше максимально возможного, клапан 7, регулирующий верхний уровень фильтруемой жидкости в корпусе 1, закрывается, предохраняя безнапорный фильтр от переполнения.
В то же время, как только отсасывающий насос 8 заполнится отфильтрованной жидкостью, он включается, в трубах отвода 4 отфильтрованной жидкости возникает вакуум, а перепад давления на фильтрующем материале между подающими распределительными элементами 10 и принимающими распределительными элементами 11 значительно увеличивается, достигая 60-70 кПа, т.е. в 12-14 раз. Соответственно возрастает скорость фильтрации, что приводит к тому, что расход фильтруемой жидкости через фильтрующий материал 2 значительно возрастает, в результате чего безнапорный фильтр работает в штатном режиме с большей производительностью при тех же габаритных размерах. Клапан 7, регулирующий верхний уровень фильтруемой жидкости в корпусе 1, и клапан 9, регулирующий нижний уровень фильтруемой жидкости над фильтрующим материалом 2, обеспечивают постоянное нахождение жидкости над фильтрующим материалом 2, регулируя баланс между подачей фильтруемой жидкостью и отводом отфильтрованной жидкости, исключая попадание воздуха в отсасывающий насос 8.
По мере загрязнения фильтрующего материала 2 его сопротивление потоку фильтруемой жидкости возрастает, снижая скорость фильтрации. Безнапорный фильтр переключают на промывку, отключая отсасывающий насос 8 и подавая промывную жидкость в нижнюю часть корпуса 1. Промывная вода снизу поднимается вверх, захватывая загрязнения, и, когда ее уровень станет выше верхнего торца переливной трубы 5, она через дренажный патрубок 6 сольется в канализацию, унося с собой загрязнения с фильтрующего материала. По окончании промывки безнапорного фильтра процесс фильтрации воды возобновляют так, как это описано выше.
Таким образом, технический результат, заключающийся как в расширении арсенала безнапорных фильтров, так и в увеличении скорости фильтрации без усиления корпуса фильтра, достигнут.