ФИЛЬТР ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ
FINE WATER FILTER

Заявляемый объект относится к устройствам для очистки воды и может быть использован в системах питьевого и промышленного водоснабжения различных отраслей промышленности.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранный в качестве прототипа фильтр напорный, содержащий корпус с крышкой и днищем, размещенные в корпусе центральную вертикальную трубу с верхней дренажно-распределительной системой, двухслойную зернистую загрузку, среднюю дренажно-распределительную систему, коллектор для подвода сжатого воздуха, расположенный под средней дренажно-распределительной системой, штуцер для гидровыгрузки, расположенный над средней дренажно-распределительной системой, технологические люки, вантуз, а также расположенные в днище корпуса патрубок для подвода воды на промывку двухслойной зернистой загрузки, вывод центральной вертикальной трубы и патрубок для отвода отфильтрованной воды. Средняя дренажно-распределительная система выполнена в виде установленной вблизи днища перегородки с установленными в ней дренажными колпачками (патент UA 86898, МПК B01D 24/10, опубл. 25.05.09, бюл. №10).
У заявляемого объекта и прототипа совпадают такие существенные признаки. Оба устройства содержат корпус с крышкой и днищем, размещенные в корпусе центральную вертикальную трубу с верхней дренажно-распределительной системой, двухслойную зернистую загрузку, среднюю дренажно-распределительную систему, коллектор для подвода сжатого воздуха, штуцер для гидровыгрузки, технологические люки, вантуз, патрубок для подвода воды на промывку двухслойной зернистой загрузки, а также расположенные в днище корпуса вывод центральной вертикальной трубы и патрубок для отвода отфильтрованной воды.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют такие причины. Использование в прототипе только двухслойной зернистой загрузки не позволяет обеспечить достаточно высокую эффективность очистки воды, что, в свою очередь, не позволяет использовать прототип в современных системах питьевого и промышленного водоснабжения с высокими требованиями к качеству воды.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такой фильтр для тонкой очистки воды, в котором усовершенствования путем введения новых элементов позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности очистки воды.
Поставленная задача решается за счет того, что фильтр, содержащий корпус с крышкой и днищем, размещенные в корпусе центральную вертикальную трубу с верхней дренажно-распределительной системой, двухслойную зернистую загрузку, среднюю дренажно-распределительную систему, коллектор для подвода сжатого воздуха, штуцер для гидровыгрузки, технологические люки, вантуз, патрубок для подвода воды на промывку двухслойной зернистой загрузки, а также расположенные в днище корпуса вывод центральной вертикальной трубы и патрубок для отвода отфильтрованной воды, согласно заявляемому техническому решению, оборудован дополнительной дренажно-распределительной системой, которая расположена в корпусе под средней дренажно-распределительной системой и на которой размещена однослойная зернистая загрузка, патрубком для подвода воды на промывку однослойной зернистой загрузки, расположенным под дополнительной дренажно-распределительной системой, и патрубком для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки, расположенным в боковой поверхности корпуса ниже средней дренажно-распределительной системы, а также дополнительным штуцером для гидровыгрузки и дополнительным технологическим люком, расположенными над дополнительной дренажно-распределительной системой, при этом патрубок для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки оборудован защитным средством, а патрубок для подвода воды на промывку двухслойной зернистой загрузки расположен в боковой поверхности корпуса ниже средней дренажно-распределительной системы.
В отдельных случаях исполнения заявляемый объект может характеризоваться тем, что:
- фильтр оборудован дополнительным коллектором для подвода сжатого воздуха, расположенным под дополнительной дренажно-распределительной системой.
При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности очистки воды.
Кроме того, при использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение дополнительного технического результата, заключающегося в повышении степени очистки воды и в повышении эффективности очистки двухслойной и однослойной загрузки от загрязнений при их раздельной промывке и раздельном отводе промывной воды от каждой из них без использования дополнительного оборудования и дополнительных производственных площадей с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует такая причинно-следственная связь.
Оборудование заявляемого объекта дополнительной дренажно-распределительной системой с размещенной на ней однослойной зернистой загрузкой позволяет конструктивно просто путем увеличения корпуса фильтра по высоте обеспечить возможность дополнительной очистки воды в однослойной зернистой загрузке после ее предварительной очистки в двухслойной зернистой загрузке, что существенно повышает степень и эффективность очистки воды, а также позволяет обеспечить такое качество воды, которое соответствует современным требованиям питьевого и промышленного водоснабжения. Кроме того, такое оборудование позволяет не использовать дополнительное оборудование и дополнительные производственные площади, а также минимизировать капитальные и эксплуатационные затраты.
Оборудование заявляемого объекта патрубком для подвода воды на промывку однослойной зернистой загрузки, расположенным под дополнительной дренажно-распределительной системой, и патрубком для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки, расположенным в боковой поверхности корпуса ниже средней дренажно-распределительной системы, а также расположение патрубка для подвода воды на промывку двухслойной зернистой загрузки в боковой поверхности корпуса ниже средней дренажно-распределительной системы обеспечивает промывку однослойной зернистой загрузки в автономном режиме независимо от промывки двухслойной зернистой загрузки. Раздельная промывка и раздельный отвод промывной воды от двухслойной и однослойной загрузок позволяет повысить эффективность очистки каждой из загрузок от загрязнений и снизить расход воды на такие промывки, а также не использовать дополнительное оборудование, дополнительные производственные площади и минимизировать капитальные и эксплуатационные затраты. Повышение эффективности промывки обеих загрузок позволяет сократить количество остановок фильтра на промывку и обеспечивать гидравлическое сопротивление загрузок на заданном уровне, что, в свою очередь, повышает эффективность очистки воды в целом.
Оборудование патрубка для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки защитным средством, например колосниковой решеткой, предотвращает вынос зернистой загрузки из корпуса фильтра, что, в свою очередь, также способствует повышению эффективности очистки воды при повышении эффективности промывки зернистой загрузки.
Оборудование заявляемого объекта дополнительным штуцером для гидровыгрузки и дополнительным технологическим люком, расположенными над дополнительной дренажно-распределительной системой, позволяет упростить монтаж, обслуживание и эксплуатацию фильтра, что, в свою очередь, способствует повышению эффективности очистки воды в целом.
Оборудование заявляемого объекта дополнительным коллектором для подвода сжатого воздуха к однослойной зернистой загрузке, расположенным под дополнительной дренажно-распределительной системой, позволяет, в случае необходимости, осуществлять с одной стороны барботирование однослойной зернистой загрузки, а с другой стороны - дополнительное барботирование и двухслойной зернистой загрузки. Все это способствует повышению эффективности промывки обеих загрузок и, как следствие, повышению эффективности очистки воды в целом. Кроме того, такое оборудование позволяет не использовать дополнительное оборудование и дополнительные производственные площади, а также минимизировать капитальные и эксплуатационные затраты.
Сущность заявляемого объекта поясняется чертежом, на котором представлен общий вид заявляемого фильтра:
На приведенном чертеже использованы следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - крышка;
3 - днище;
4 - центральная вертикальная труба;
5 - верхняя дренажно-распределительная система;
6 - средняя дренажно-распределительная система;
7 - двухслойная зернистая загрузка;
8 - коллектор для подвода сжатого воздуха;
9 - штуцер для гидровыгрузки;
10 - люк для засыпки зернистой загрузки;
11 - технологический люк;
12 - патрубок для отвода отфильтрованной воды;
13 - патрубок для подвода воды на промывку двухслойной загрузки;
14 - дополнительная дренажно-распределительная система;
15 - однослойная зернистая загрузка;
16 - патрубок для подвода воды на промывку однослойной зернистой загрузки;
17 - патрубок для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки;
18 - защитное средство патрубка для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки;
19 - дополнительный коллектор для подвода сжатого воздуха;
20 - дополнительный штуцер для гидровыгрузки;
21 - дополнительный технологический люк;
22 - вантуз.
В конкретном примере выполнения заявляемый фильтр для тонкой очистки воды содержит корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3. В корпусе 1 размещены центральная вертикальная труба 4 с верхней дренажно-распределительной системой 5, которая, например, представляет собой установленную в ее верхней части водозаборную воронку с колосниковой решеткой, средняя дренажно-распределительная система 6, которая, например, представляет собой горизонтальную перегородку с установленными в ней дренажными колпачками, двухслойная зернистая загрузка 7, которая, например, представляет собой последовательно уложенные на среднюю дренажно-распределительную систему 6 поддерживающий слой из гранитного щебня, фильтровальный слой из кварцевого песка и фильтровальный слой из дробленого антрацита. Под средней дренажно-распределительной системой 6 расположен коллектор 8 для подвода сжатого воздуха к двухслойной зернистой загрузке 7, а над ней расположен штуцер 9 для гидровыгрузки двухслойной зернистой загрузки 7. Крышка 2 оборудована люком 10 для засыпки в фильтр зернистой загрузки, а корпус 1 - технологическим люком 11. В днище 3 корпуса 1 расположены вывод центральной вертикальной трубы 4 и патрубок 12 для отвода отфильтрованной воды. В боковой поверхности корпуса 1 под средней дренажно-распределительной системой 6 ниже коллектора 8 для подвода сжатого воздуха расположен патрубок 13 для подвода воды на промывку двухслойной зернистой загрузки 7.
Кроме того, заявляемый фильтр оборудован дополнительной дренажно-распределительной системой 14, которая расположена в корпусе 1 под средней дренажно-распределительной системой 6 в области днища 3 и на которой размещена однослойная зернистая загрузка 15. Дополнительная дренажно-распределительная система 14 выполнена аналогичной конструкции со средней дренажно-распределительной системой 6 и представляет собой, например, горизонтальную перегородку, которая расположена в нижней части корпуса 1 в области днища 3, с установленными в ней дренажными колпачками. Однослойная зернистая загрузка 15 представляет собой, например, последовательно уложенные на дополнительную дренажно-распределительную систему 14 поддерживающий слой из гранитного щебня и фильтровальный слой из дробленого антрацита. При этом расстояние, на котором дополнительная дренажно-распределительная система 14 расположена ниже средней дренажно-распределительной системы 6, определяется условиями размещения коллектора 8 для подвода сжатого воздуха, патрубка 13 для подвода воды на промывку двухслойной зернистой загрузки 7 и высотой однослойной зернистой загрузки 15. Заявляемый фильтр также оборудован патрубком 16 для подвода воды на промывку однослойной зернистой загрузки 15, который расположен под дополнительной дренажно-распределительной системой 14 в днище 3 корпуса 1, и патрубком 17 для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки 15, который расположен в боковой поверхности корпуса 1 ниже средней дренажно-распределительной системы 6 и который для предотвращения выноса зернистой загрузки оборудован защитным средством 18, например, колосниковой решеткой. Кроме того, заявляемый фильтр оборудован дополнительным коллектором 19 для подвода сжатого воздуха к однослойной зернистой загрузке 15, расположенным под дополнительной дренажно-распределительной системой 14, дополнительным штуцером 20 для гидровыгрузки однослойной зернистой загрузки и дополнительным технологическим люком 21, расположенными над дополнительной дренажно-распределительной системой 14. Крышка 2 корпуса 1 оборудована вантузом 22.
В отдельных случаях использования заявляемого объекта потребность в барботировании однослойной зернистой загрузки 15 может не возникать, в этом случае корпус 1 дополнительным коллектором 19 может не оборудоваться.
Использование заявляемого объекта позволяет конструктивно просто в сжатые сроки и с наименьшими капиталовложениями без увеличения производственных площадей осуществлять модернизацию действующих фильтров для очистки воды путем установки между корпусом 1 и днищем 3 вставки, расположения в этой вставке дополнительной дренажно-распределительной системы 14 с однослойной зернистой загрузкой 15, оборудования этой вставки для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки 15 патрубком 17 с защитным средством 18, дополнительным коллектором 19 для подвода сжатого воздуха к однослойной зернистой загрузке 15, дополнительным технологическим люком 21 и дополнительным штуцером 20 для гидровыгрузки, а также путем расположения патрубка 16 для подвода воды на промывку однослойной зернистой загрузки 15 в днище 3 корпуса 1. Все это позволяет не использовать дополнительные производственные площади, не использовать отдельное дополнительное оборудование и обеспечить повышение эффективности и степени очистки воды в соответствии с современными техническими и технологическими требованиями, а также обеспечить высокую эффективность промывки двухслойной 7 и однослойной 15 зернистых загрузок.
В конкретном примере исполнения заявляемый фильтр для тонкой очистки воды работает следующим образом. Вода на фильтрование подводится к корпусу 1 снизу и по центральной вертикальной трубе 4 восходящим потоком поступает в верхнюю дренажно-распределительную систему 5, из которой равномерно распределяется по всей поверхности двухслойной зернистой загрузки 7, фильтруется через нее и через среднюю дренажно-распределительную систему 6 направляется на дополнительное фильтрование в однослойную зернистую загрузку 15, после которой через дополнительную дренажно-распределительную систему 14 поступает в поддренажное пространство и далее по патрубку 12 отводится из фильтра.
После окончания цикла фильтрования фильтр останавливается и переводится на промывку. Промывка двухслойной зернистой загрузки 7 и промывка однослойной зернистой загрузки 15 осуществляется независимо друг от друга, что обусловлено разной продолжительностью их циклов фильтрования, разной степенью их загрязнения, в частности однослойная зернистая загрузка 15 нуждается в промывки реже, чем двухслойная 7.
Промывка двухслойной зернистой загрузки 7 осуществляется в два этапа следующим образом. На первом этапе промывки по коллектору 8 подается сжатый воздух, который, проходя среднюю дренажно-распределительную систему 6 при перекрытых патрубках 4, 12, 16, 13 и 17, поступает в корпус 1 и осуществляет барботирование двухслойной зернистой загрузки 7, после чего выводится из корпуса 1 через вантуз 22. На втором этапе промывки по патрубку 13 подается промывная вода, которая, проходя среднюю дренажно-распределительную систему 6 при перекрытых патрубках 12, 16 и 17, поступает в корпус 1 и, поднимаясь, осуществляет вымывание задержанных в двухслойной зернистой загрузке 7 взвешенных веществ. Поднимаясь снизу вверх, промывная вода поступает в верхнюю дренажно-распределительную систему 5 и по центральной вертикальной трубе 4 выводится из фильтра.
Промывка однослойной зернистой загрузки 15 осуществляется также в два этапа. На первом этапе промывки по дополнительному коллектору 19 подается сжатый воздух, который, проходя дополнительную дренажно-распределительную систему 14 при перекрытых патрубках 4, 12, 16, 13 и 17, поступает в корпус 1 и осуществляет барботирование однослойной зернистой загрузки 15, после чего, проходя среднюю дренажно-распределительную систему 6 и двухслойную зернистую загрузку 7, выводится из корпуса 1 через вантуз 22. На втором этапе промывки по патрубку 16 подается промывная вода, которая, проходя дополнительную дренажно-распределительную систему 14 при перекрытых патрубках 4, 12 и 13, поступает в корпус 1 и, поднимаясь, осуществляет вымывание задержанных в однослойной зернистой загрузке 15 взвешенных веществ. Поднимаясь снизу вверх, промывная вода поступает в пространство между средней дренажно-распределительной системой 6 и однослойной зернистой загрузкой 15 и по патрубку 17 выводится из фильтра. Защитное средство 18 предотвращает вынос зернистой загрузки из корпуса 1 при промывках однослойной зернистой загрузки 15.
Монтаж или обслуживание средней дренажно-распределительной системы 6 осуществляется через технологический люк 11, а монтаж или обслуживание дополнительной дренажно-распределительной системы 14 осуществляется через дополнительный технологический люк 21. Гидровыгрузка двухслойной зернистой загрузки 7 осуществляется через штуцер 9, а гидровыгрузка однослойной зернистой загрузки 15 осуществляется через дополнительный штуцер 20.
Использование заявляемого объекта позволяет, с одной стороны, повысить степень очистки воды, а с другой стороны - обеспечить высокую эффективность очистки и двухслойной, и однослойной загрузки от загрязнений при их раздельной промывке и при раздельном отводе промывной воды от каждой, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности очистки воды в целом.