Система автоматической промывки фильтрующих зернистых материалов в напорных осветлительных фильтрах

 

Использование: автоматическая регенерация установок водоподготовки. Сущность изобретения: установка содержит насос промывочной воды, регулятор и задатчик расхода промывочной воды, прибор по расходу промывочной воды, датчик давления взрыхляющего воздуха, запорный клапан на линии подачи взрыхляющего воздуха, запорную арматуру группы фильтров, программно-логическое устройство, каждый фильтр содержит датчики верхнего и нижнего уровня воды в фильтре, выходы которых соединены с входом программно-логического устройства 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматической регенерации установок водоподготовки.

Известна система автоматизированного управления группой механических фильтров, содержащая насос промывочной воды, прибор по расходу промывочной воды, датчик давления взрыхляющего воздуха, запорный клапан на линии подачи взрыхляющего воздуха, запорную арматуру группы механических фильтров, регулятор и задатчик расхода промывочной воды и программное логическое устройство [1, с. 61] Одной из задач, выполняемых данной системой, является реализация программы восстановления (промывки) фильтра.

Стандартная методика промывки механического фильтра состоит из следующих этапов: спуск водяной подушки; взрыхление воздухом; промывка водой с воздухом; промывка водой.

Приведенная система обладает рядом существенных недостатков, снижающих качество промывки зернистой фильтрующей загрузки.

1. Перед операцией взрыхление воздухом уровень воды в фильтре не контролируется. Если при дренировании столб воды в фильтре опустится ниже уровня загрузки, эффект от взрыхления теряется и ухудшается качество отмывки зерен.

2. В литературе указывается, что при использовании фильтрующих загрузок из дробленных антрацита и керамзита водо-воздушная промывка не допускается [2, с. 235] Это обусловлено тем, что неизвестны устройства, позволяющие разделить поднятые водовоздушной смесью зерна загрузки от шлама (продуктов коагуляции).

В системе, служащей прототипом, также не предусмотрены какие-либо устройства, обеспечивающие защиту от выноса зерен фильтрующей загрузки при водо-воздушной промывке.

В патенте N 2006251 с приоритетом от 05.09.89 описан способ промывки зернистого фильтрующего материала в напорных осветлительных фильтрах [3] Сущность способа, предложенного авторами, заключается в том, что перед взрыхлением загрузки воздухом уровень воды над загрузкой оставляют равным величине относительного расширения псевдоожиженного слоя; проводят операцию взрыхления воздухом, после чего осуществляют водо-воздушную промывку путем подачи потока промывной воды и воздуха под слой загрузки. Подачу воздуха прекращают с упреждением, обеспечивающим расслоение опускающихся частиц фильтрующей загрузки от плавающего шлама и коллоидов к моменту достижения уровня воды отводящего устройства. После этого подачу воды увеличивают и выносят из фильтра плавающий над уровнем загрузки шлам.

Для реализации этого способа, с целью повышения качества и надежности отмывки зерен фильтрующей загрузки, предлагается система автоматической промывки, содержащая насос промывочной воды, прибор по расходу промывочной воды, датчик давления взрыхляющего воздуха, запорный клапан на линии подачи взрыхляющего воздуха, запорную арматуру группы механических фильтров, регулятор и задатчик расхода промывочной воды, датчики верхнего и нижнего уровней воды в фильтре, выход которых соединен со входом программного логического устройства.

Предлагаемая система отличается от прототипа наличием датчиков верхнего и нижнего уровней воды в фильтре. Использование в системе при промывке датчиков верхнего и нижнего уровней воды в фильтре соответствует критерию "новизна".

Использование датчиков уровня в функциональных связях предложенной системы проявляет их новые признаки.

По датчику нижнего уровня осуществляется фиксация положения "зеркала" воды над уровнем фильтрующей загрузки при проведении этапа спуска водяной подушки. За счет этого на этапе взрыхления воздухом ограничивается расширение фильтрующего слоя до заданной (расчетной) величины, обеспечивающей загрузке свойства псевдоожижения независимо от роста расхода воздуха.

На этапе водовоздушной промывки при достижении водой зоны индикации датчика верхнего уровня прекращается подача в фильтр воздуха.

За время, которое проходит с момента прекращения подачи воздуха до переливания воды в отводящее устройство, зерна фильтрующей загрузки опускаются под действием собственного веса настолько, что их выноса при подаче промывной воды уже не происходит. Из фильтра удаляется лишь плавающая на поверхности высококонцентрированная взвесь, состоящая из продуктов коагуляции.

Указанные выше признаки позволяют существенно повысить качество регенерации фильтра за счет использования свойств псевдоожиженного слоя и применения операции водовоздушной промывки с контролем процесса, гарантирующим отсутствие выноса зерен фильтрующей загрузки (см.ДЗ.).

Таким образом, применение датчиков уровня в заявляемой системе придает ей новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На чертеже представлены функциональные связи предлагаемой системы.

При промывке фильтра 12 система работает следующим образом.

В исходном состоянии все задвижки закрыты. Первый этап спуск водяной подушки. Логическое устройство 15 /программируемый контролер выдает команды на задвижки 5 открыть, 4 открыть. Через задвижку 4 камера фильтра сообщается с атмосферой, а через задвижку 5 вода из фильтра дренируется. Как только "зеркало" воды опустится ниже датчика 13 логическое устройство выдает команду: "задвижку 5 закрыть". После закрытия задвижки 5 происходит переход к следующему этапу взрыхление воздуха. На этом этапе логическое устройство проверяет наличие необходимого для взрыхления давления 14 в магистрали воздуха и открывает задвижку 6 и запорный клапан 7, после чего начинается отсчет выдержки времени на проведение этапов взрыхления.

По истечении заданной выдержки времени происходит переход к этапу водо-воздушной промывки.

На этапе водо-воздушной промывки сохраняется подача воздуха в фильтр, логическое устройство включает насос промывочной воды 16, открывает задвижку 3, включает регулятор расхода промывочной воды 17, который регулирующим клапаном поддерживает заданный расход Q₁/50-60т/ч./ измеренный прибором 18.

Столб воды в фильтре начинает подниматься к уровню слива 10. При этом, из фильтрующей загрузки к поверхности непрерывно транспортируется воздухом шлам, продукты коагуляции. При достижении "зеркалом" воды зоны индикации датчика верхнего уровня 11 логическое устройство выдает команду закрыть задвижку 6, закрыть запорный клапан 7.

Подача воздуха в фильтр прекращается и оставшееся расстояние /L/ до слива в отходящее устройство "зеркало" воды преодолевает за время достаточное для разделения опускающихся под действием собственного вес зерен фильтрующей загрузки от плавающего на поверхности высококонцентрированного шлама. По истечении времени, необходимого для достижения водой уровня слива, логическое устройство увеличивает подачу воды по средствам изменения задания за датчиком 19 регулятору расхода промывочной воды до величины Q₂ /300-370т/ч./.

На этапе "промывка водой" логическое устройство контролирует расход промывочной воды, а так же время выполнения этапа, по окончании которого насос отключается, все задвижки закрываются. Промывка фильтра закончена.

Таким образом, использование датчиков верхнего и нижнего уровней позволяет контролировать положение "зеркало" воды в фильтре.

За счет этого обеспечивается: 1. Улучшение качества взрыхления загрузки за счет использования свойств псевдоожиженного слоя. 2. Защита от выноса фильтрующей загрузки во время проведения водовоздушной промывки. 3. Применение эффективной водовоздушной промывки становится возможным для любых типов фильтрующей загрузки /антрацит, керамзит и т.д./ За счет перечисленных преимуществ удается качественно и надежно отмывать фильтрующую загрузку. В результате повышается производительность напорных осветлительных фильтров и экономится реагенты при регенерации последующих ступеней фильтров водоподготовки, т. к. снижается занос ионита продуктами коагуляции и ее обменная емкость приближается к расчетной.

Источники информации 1. Л.М.Живилова, В.В.Максимов. Автоматизация водоподготовительных установок и управление водно-химическим режимом. М.Энергоатомиздат 1986.

2. Г.И.Николадзе. Технологии очистки природных вод. М.Высшая школа 1987.

3. Патент РФ. N 2006251, B 01 D 24/46, 30.01.94.

Формула изобретения

Система автоматической промывки фильтрующих зернистых материалов в напорных осветлительных фильтрах, содержащая насос промывочной воды, прибор по расходу промывочной воды, регулятор и задатчик расхода промывочной воды, датчик давления взрыхляющего воздуха, запорный клапан на линии подачи взрыхляющего воздуха, запорную арматуру группы фильтров, программно-логическое устройство, отличающаяся тем, что каждый фильтр содержит датчики верхнего и нижнего уровней воды в фильтре, выходы которых соединены с входом программно-логического устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1