УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОДОВОЗДУШНОЙ ПРОМЫВКИ СКОРЫХ ФИЛЬТРОВ

Полезная модель относится к области очистки природных и сточных вод, в частности к устройствам для водовоздушной промывки сыпучего фильтрующего материала, используемого в скорых фильтрах.
Для осветления природных и сточных вод в практике используют скорые фильтры, загруженные сыпучим фильтрующим материалом, уложенным на гравийно-поддерживающие слои. В процессе фильтрации со временем, загруженный сыпучий фильтрующий материал исчерпывает свою способность задерживать загрязнения и нуждается в промывке. К существующим, распространенным способам промывки относят водную, воздушную и водовоздушную. Водовоздушная промывка обладает более эффективным действием, чем водная, и это дает возможность получить высокий эффект отмывки загрузки при меньших расходах промывной воды.
Известен фильтр для очистки воды с водовоздушной промывкой, включающий корпус, в котором размещены: фильтрующая мелкозернистая загрузка, поддерживающий слой гравия, а также промывное устройство, расположенное ниже или внутри поддерживающего слоя и выполненное в виде набора пористых труб, перекрывающего площадь под мелкозернистой загрузкой. Внутри каждой пористой трубы набора расположена сплошная полутруба, обращенная выпуклой поверхностью вверх и имеющая торцевое соединение с коллектором для подачи в нее воды и воздуха. По длине двух продольных плоскостей стенки полутрубы выполнены гребенчатые выступы (см. Патент RU №2491978, МПК B01D 24/46, 2012).
Недостатком данного устройства является усложнение конструкции дополнительными элементами. Устройством не предусмотрена подача воды на заключительном этапе промывке, для вытеснения защемленного воздуха.
Известен фильтр с автоматической структуризацией зернистой загрузки для жидкостей, содержащий прозрачный корпус, камеры исходной - отработанной и чистой жидкости, зернистую загрузку с индикаторными частицами и слоисто-решетчатую дренажно-распределительную систему под ней, трубы для подачи исходной и промывной жидкости, отвода фильтрата и отработанной жидкости с запорно-регулирующими устройствами. К камере чистой жидкости через задвижку подключены эжектор с диффузором и труба структуризации, быстродействующий клапан, и вакуум-бак на всасывающей трубе. Быстродействующий клапан присоединен входом к трубе для подачи промывной жидкости и выходом к эжектору (см. Патент RU №2405614, МПК B01D 24/46, 2009).
Недостатком данного устройства является усложнение конструкции дополнительным элементами (вакуум-баком), сложность технологического режима, требующего повышенного внимания персонала. В данном устройстве осуществляется водная промывка со структуризацией, поэтому не удается достигнуть более высокого эффекта отмывки загрузки и экономичности промывной воды, как при применении водовоздушной промывки.
3
2
3
2
3
2
Известен способ промывки напорного фильтра с крупнозернистой антрацито-кварцевой загрузкой, включающий на первом этапе барботирование загрузки путем подачи в загрузку снизу вверх сжатого воздуха удельным расходом от 0,6 до 1,2 м/(мин⋅м) при нормальных условиях в течение 6-10 мин и на втором этапе отмывку загрузки путем подачи в загрузку воды снизу вверх удельным расходом от 0,6 до 1,2 м/(мин⋅м) в течение 6-10 мин, причем на втором этапе периодически, один раз в неделю, отмывку загрузки осуществляют с расширением загрузки на 10-15% путем подачи в загрузку снизу вверх воды удельным расходом от 1,8 до 2,1 м/(мин⋅м) в течение 3-4 мин (см. Патент RU №2397004, МПК B01D 24/46, 2009). Способ предполагает наличие в устройстве дренажа большого сопротивления, трубопровода, подводящего промывную воду, трубопровода подачи сжатого воздуха, компрессора, вентилей. Данное решение принято за прототип.
3
2
2
Недостатком данного устройства является увеличение времени водовоздушной промывки до 20 мин, что противоречит п. 9.95 СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Также авторы предлагают каждые 5-7 дней осуществлять отмывку загрузки водой с удельным расходом до 2,1 м/(мин⋅м)=35 л/(с⋅м), что в 5 раз превышает расход, рекомендуемый п. 9.95 СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения", это влечет за собой повышенный расход промывной воды. Для подачи сжатого воздуха на первом этапе промывки используется дополнительное оборудование - компрессоры.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - создание эффективного устройства для водовоздушной промывки скорых фильтров.
Технический результат от использования полезной модели заключается в увеличении эффективности работы скорых фильтров, снижении расходов промывной воды за счет упрощения режимов и сокращения этапов водовоздушной промывки, а также в снижении расходов на электроэнергию за счет отказа от компрессоров.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для водовоздушной промывки скорых фильтров, состоящем из дренажа большого сопротивления, трубопровода, подводящего промывную воду, электромагнитных вентилей, на трубопроводе, подводящем промывную воду, установлен дополнительный обводной трубопровод с эжектором, при этом к эжектору подведен всасывающий воздушный трубопровод, на котором размещены обратный и электромагнитный клапаны, а также патрубок со свободным концом.
На чертеже представлено устройство для водовоздушной промывки скорых фильтров. Устройство состоит из дренажа 1 большого сопротивления, трубопровода 2, подводящего промывную воду, электромагнитных вентилей 3, 4, 5, для регулировки потоков. На трубопроводе 2, подводящем промывную воду, установлен дополнительный обводной трубопровод 6 с эжектором 7. К эжектору 7 подведен всасывающий воздушный трубопровод 8, на котором размещены обратный клапан 9 для предотвращения поступления воды, электромагнитный клапан 10 для регулирования объемов подсасываемого воздуха, и патрубок 11 со свободным концом.
Устройство для водовоздушной промывки скорых фильтров, работает следующим образом. Водовоздушная промывка осуществляется в два этапа.
воды(1эт)
возд.
2
2
2
На первом этапе промывная вода с интенсивностью промывки I=3 л/(с*м) поступает в трубопровод 2, подводящий промывную воду, и вследствие наличия дополнительного обводного трубопровода 6 делится на два потока: основной (движется по трубопроводу 2, подводящему промывную воду,) и вспомогательный (движется по дополнительному обводному трубопроводу 6) в соотношении 1:5. Данное соотношение достигается с помощью регулировки электромагнитных вентилей 3, 4. Далее вспомогательный поток воды, проходя по дополнительному обводному трубопроводу 6, с помощью эжектора 7, к которому подведен всасывающий воздушный трубопровод 8, насыщается атмосферным воздухом, забираемым из атмосферы через патрубок 11 со свободным концом. При этом интенсивность подачи воздуха составляет I=20 л/(с*м). Регулировка подачи воздуха осуществляется с помощью электромагнитного клапана 10. Далее насыщенный воздухом вспомогательный поток воды смешивается с основным потоком воды до скорого фильтра, и смешенный поток поступает в дренаж 1 большого сопротивления. Время водовоздушной промывки на первом этапе составляет 6 минут, при этом происходит взрыхление загрузки и отмыв загрязнений. Далее наступает второй этап водовоздушной промывки, для этого одновременно автоматически закрываются электромагнитные вентили 3, 5 установленные на дополнительном обводном трубопроводе 6, и электромагнитный клапан 10, установленный на всасывающем воздушном трубопроводе 8 эжектора 7. По трубопроводу 2, подводящему промывную воду, поступает промывная вода с интенсивностью 6 л/(с*м) в течение 5 минут. Второй этап является заключительным и осуществляется для наиболее полного отмыва загрязнений и вытеснения защемленного воздуха. После второго этапа водовоздушной промывки происходит автоматическое закрытие электромагнитного вентиля 4, и работа скорого фильтра переходит в режим фильтрации.
Устройство для водовоздушной промывки скорых фильтров может быть изготовлено с использованием стальных или пластмассовых трубопроводов, а также запорно-регулирующей арматуры заводского изготовления, соединенных посредством сварки и фитингов.
Пример 1.
2
Для подтверждения эффективной работы предлагаемого устройства для водовоздушной промывки скорых фильтров проводились испытания на территории Слудинской водопроводной станции г. Н. Новгорода. Для проведения сравнительных испытаний были созданы две конструкции скорых фильтров из оргстекла прямоугольной формы с размерами в плане 1.0×1.0 м, высотой 1.5 м. Площадь поперечного сечения фильтров - 1.0 м. В качестве загрузки скорых фильтров использовался кварцевый песок (сыпучий фильтрующий материал). Конструкции дренажных систем фильтров - трубчатый дренаж большого сопротивления. Водовоздушная промывка скорого фильтра №1 осуществлялась по способу прототипа. В скором фильтре №2 водовоздушная промывка осуществлялась с помощью предлагаемого устройства.
Предварительно осветленная вода с мутностью 20 мг/л подвергалась процессу фильтрования на выше указанных скорых фильтрах. При выше указанных размерах скорых фильтров, обеспечивался постоянный расход при заданной скорости фильтрования 7 м/ч. Водовоздушная промывка скорых фильтров осуществлялась 2 раза в сутки.
На 5 сутки работы сооружений замерялось время эффективной работы скорых фильтров до режима очередной водовоздушной промывки. Результаты обоснования эффективной работы до режима водовоздушной промывки скорого фильтра с предлагаемым устройством приведены в таблице 1.
В результате проведенных испытаний установлено, что скорый фильтр с режимом промывки прототипа выдал нестандартную воду, в соответствии с СаНПиН 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая» на 10 час работы, а скорый фильтр с предлагаемым устройством для промывки на 16 час работы. Это наблюдается за счет того, что в скором фильтре №1 при неэффективности промывки за предыдущие 5 суток накапливались остаточные загрязнения. Следовательно, предлагаемое устройство для промывки скорых фильтров позволяет при прочих равных условиях сокращать количество промывок в сутки с 3 (как у прототипа) до 2, это приводит к снижению расхода промывной воды на 33,4% за счет упрощения режима и сокращения этапов водовоздушной промывки, чем достигается увеличение эффективности работы скорого фильтра. Кроме того, достигается упрощение устройства, за счет отсутствия дополнительных элементов - компрессоров, а, следовательно, снижение стоимости эксплуатации за счет снижения расходов на электроэнергию.