Способ регенерации плавающей загрузки фильтра и устройство для его осуществления

 

Способ и устройство предназначены для регенерации плавающей загрузки фильтра при осветлении хозяйственной, технической и сточной воды. К отводу, размещенному в сужающемся книзу днище фильтра, периодически присоединяют вакуумированную полость и в фильтре возбуждают импульсы гидродинамического давления с расчетным временным интервалом, а загрязненную жидкость из вакуумированной полости удаляют в канализацию. Устройство для осуществления способа регенерации плавающей загрузки фильтра дополнительно содержит вакуумированную полость, насос с электродвигателем, электрифицированные задвижки, запорные клапаны с электромагнитными приводами, датчики давления, датчики уровня фильтрата над удерживающей решеткой, датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и электрифицированных задвижек и блок управления. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество регенерации плавающей загрузки, а следовательно, увеличить фильтроцикл, снизить количество осветленной жидкости, расходуемой на регенерацию плавающей загрузки фильтра и время регенерации. 2 c.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к водному хозяйству и может быть использовано для регенерации плавающей загрузки фильтра при осветлении хозяйственной, технической и сточной воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ регенерации плавающей загрузки фильтра в нисходящем потоке осветленной воды [1, с. 35, рис. 12 и с. 41, рис. 15].

Недостатком известного способа регенерации плавающей загрузки фильтра является низкая его экономичность и некачественная регенерация плавающей загрузки, обусловленная недостаточным перемешиванием всего объема плавающей загрузки.

Известно устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус, карман, плавающую загрузку, удерживающую решетку, трубопроводы для подачи исходной жидкости, отвода загрязненной жидкости и фильтрата, задвижки, насос, дренажную систему (там же).

Недостатком известного устройства является низкая его экономичность и некачественная регенерация плавающей загрузки, обусловленная недостаточным перемешиванием всего объема плавающей загрузки. Цель изобретения состоит в том, чтобы повысить экономичность и качество регенерации плавающей загрузки фильтра.

Предлагаемое техническое решение заключается в том, что к отводу, размещенному в сужающемся книзу днище фильтра, периодически присоединяют вакуумированную полость и в фильтре возбуждают импульсы гидродинамического давления с временным интервалом t, определяемым по формуле где W - объем вакуумированной полости, м3; Pmax - максимальное абсолютное давление в вакуумированной полости, МПа; Q - производительность откачки загрязненной жидкости при вакуумировании полости, м3/с; Pmin - минимальное абсолютное давление в вакуумированной полости, МПа; а загрязненную жидкость из вакуумированной полости удаляют в канализацию.

Таким образом, предлагаемый способ регенерации плавающей загрузки фильтра характеризуется существенным отличием от известных, поскольку позволяет повысить экономичность и качество регенерации плавающей загрузки фильтра за счет силового воздействия на нее со стороны жидкости, подверженной упругим циклическим деформациям, а также благодаря соударению гранул плавающей загрузки друг с другом, вызванному резким расширением плавающей загрузки при заполнении жидкостью вакуумированной полости.

Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: устройство для регенерации плавающей загрузки фильтра дополнительно снабжено вакуумированной полостью, насосом с электродвигателем, электрифицированными задвижками, запорными клапанами с электромагнитными приводами, датчиками давления, датчиками уровня фильтрата над удерживающей решеткой, датчиками положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и электрифицированных задвижек и блоком управления, причем вход вакуумированной полости с установленным на нем запорным клапаном с электромагнитным приводом посредством отвода соединен с сужающимся книзу днищем фильтра, выход вакуумированной полости соединен со всасывающим патрубком насоса, напорный патрубок насоса соединен с трубопроводом, на котором установлен запорный клапан с электромагнитным приводом, на напорном трубопроводе между насосом и запорным клапаном установлен один датчик давления, второй датчик давления установлен на выходе вакуумированной полости, а электродвигатель насоса, запорные клапаны с электромагнитными приводами, электрифицированные задвижки, датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и электрифицированных задвижек, датчики давления и датчики уровня фильтрата над удерживающей решеткой соединены с блоком управления.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно содержит новые узлы со своими связями, позволяющими повысить экономичность и качество регенерации плавающей загрузки фильтра.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

На чертеже представлена схема устройства для регенерации плавающей загрузки фильтра.

Заявляемый способ был реализован с помощью устройства для регенерации плавающей загрузки фильтра, содержащего корпус фильтра 1, плавающую загрузку 2, дренажную систему 3, удерживающую решетку 4, карман 5, трубопровод 6, электрифицированные задвижки 7 и 9 с датчиками положения соответственно 8 и 10, отвод 11, запорные клапаны 12 и 17 с электромагнитными приводами и датчиками положения 13 и 18 соответственно, вакуумированную полость 14, датчики давления 15 и 20, насос 16, трубопровод 19, датчик нижнего уровня фильтрата 21, датчик верхнего уровня фильтрата 22 и блок управления 23.

Устройство для регенерации плавающей загрузки фильтра работает следующим образом.

При фильтровании жидкости запорные клапаны 12 и 17 с электромагнитными приводами закрыты, а жидкость через открытую электрифицированную задвижку 9 поступает в дренажную систему 3, из которой равномерно распределяется по всей площади поперечного сечения фильтра, фильтруется через плавающую загрузку 2, проходит через удерживающую решетку 4, поступает в карман 5, а из него по трубопроводу 6 через открытую электрифицированную задвижку 7 в резервуар чистой жидкости (на схеме условно не показан).

При работе фильтр засоряется, его гидравлическое сопротивление увеличивается, а уровень фильтрата в нем начинает снижаться. Как только уровень фильтрата снизится до предельной отметки, датчик уровня фильтрата 22 подает сигнал на блок управления 23 и фильтр переводится в режим регенерации плавающей загрузки 2. По команде с блока управления 23, который реагирует только на сигнал с датчика уровня фильтрата 22, соответствующий понижению уровня, электрифицированные задвижки 7 и 9 одновременно закрываются, а запорный клапан с электромагнитным приводом 12 открывается. При разрешающих сигналах от датчиков положения 8, 10 и 13 электродвигатель насоса 16 запускается в работу. Когда насос 16 выйдет на нормальный режим работы, от датчика давления 20 на блок управления 23 поступит сигнал на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 17. Запорный клапан с электромагнитным приводом 17 открывается и при разрешающем сигнале от датчика положения 18 запорный клапан с электромагнитным приводом 12 закрывается. Насос 16 откачивает жидкость из вакуумированной полости 14, абсолютное давление в ней начинает снижаться и, как только оно достигнет минимального значения Pmin, датчик давления 15 подаст сигнал на блок управления 23 на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 12. Запорный клапан с электромагнитным приводом 12 откроется и из фильтра по отводу 11 под действием разности абсолютных давлений в отводе 11 перед запорным клапаном с электромагнитным приводом 12 и в вакуумированной полости 14 жидкость из фильтра устремится к насосу 16. Насос 16 по трубопроводу 19 будет ее откачивать в канализацию, абсолютное давление в вакуумированной полости 14 начнет повышаться, уровень фильтрата будет понижаться. При достижении абсолютного давления в вакуумированной полости 14 максимального значения Pmax датчик давления 15 на блок управления 23 подаст сигнал на закрывание запорного клапана с электромагнитным приводом 12. Запорный клапан с электромагнитным приводом 12 закроется и в отводе 11 будет формироваться волна упругого сжатия жидкости, вызванного внезапной остановкой ее движения. Эта волна с большой скоростью будет распространяться по всему объему фильтра вверх и спустя некоторое время достигнет свободной поверхности жидкости в фильтре. В этот момент весь объем жидкости в фильтре будет сжат. Затем жидкость у свободной поверхности будет упруго разжиматься, и в направлении запорного клапана с электромагнитным приводом 12 будет распространяться волна упругого растяжения жидкости. Вскоре весь объем жидкости в фильтре будет подвержен упругому растяжению, после чего у запорного клапана с электромагнитным приводом 12 вновь сформируется волна сжатия жидкости и процесс упругой деформации жидкости будет продолжаться с постепенным ее затуханием. Вместе с жидкостью будет деформироваться и плавающая загрузка 2, освобождаясь при этом от загрязнений. Насос 16 тем временем откачивает жидкость из вакуумированной полости 14, абсолютное давление в ней при этом снижается. Как только оно снизится до Pmin, датчик давления 15 снова подаст сигнал на блок управления 23 на открывание запорного клапана с электромагнитным приводом 12. Запорный клапан с электромагнитным приводом 12 откроется и снова из фильтра к насосу 16 устремится жидкость вместе с загрязнениями плавающей загрузки. Регенерация плавающей загрузки 2 будет осуществляться как под действием циклических деформаций жидкости в фильтре, так и при соударении отдельных гранул плавающей загрузки друг с другом, вызванном резким расширением плавающей загрузки 2 при заполнении жидкостью вакуумированной полости 14. Далее процесс регенерации плавающей загрузки 2 будет продолжаться аналогично описанному до тех пор, пока уровень жидкости в фильтре не снизится до датчика нижнего уровня фильтрата 21, который подаст сигнал на блок управления 23, реагирующий только на понижение уровня фильтрата. При этом блок управления 23 переводит фильтр в режим фильтрования жидкости, в соответствии с которым электродвигатель насоса 16 отключается, запорные клапаны с электромагнитными приводами 12 и 17 закрываются и при разрешающих сигналах от датчиков положения 13 и 18 открываются электрифицированные задвижки 9 и 7. Начинается новый фильтроцикл.

Таким образом, регенерация плавающей загрузки осуществляется в основном благодаря силовому воздействию на нее со стороны жидкости, подверженной упругим циклическим деформациям, а также из-за соударения гранул плавающей загрузки друг с другом, вызванного резким ее расширением при заполнении жидкостью вакуумированной полости 14. Сужающееся книзу днище фильтра способствует удалению из него загрязнений, которые будут скользить под уклон, а затем откачиваться насосом 16 в канализацию.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить экономический эффект за счет высокого качества регенерации плавающей загрузки, а следовательно, за счет увеличения фильтроцикла, значительного снижения времени и количества осветленной жидкости, затрачиваемых на регенерацию плавающей загрузки фильтра.

Пример осуществления способа. Рассмотрим работу фильтра, представленного на чертеже, с плавающей загрузкой, выполненной из гранул вспененного полистирола, в режиме его промывки при следующих исходных данных: - форма фильтра в плане - квадрат; - площадь поперечного сечения фильтра F - 4 м2; - высота фильтра h - 3,5 м;
- высота между датчиками нижнего уровня фильтрата 21 и верхнего уровня фильтрата 22 - 0,5 м;
- диаметр вакуумированной полости 14 d - 300 мм;
- длина вакуумированной полости 14 l - 2000 мм;
- марка насоса 16 - Д800-28.

Определим временной интервал t между двумя соседними возбуждаемыми импульсами гидродинамического давления по формуле

где W - объем вакуумированной полости, м3;
Pmax - максимальное абсолютное давление в вакуумированной полости, МПа;
Q - производительность откачки загрязненной жидкости при вакуумировании полости, м3/с;
Pmin - минимальное абсолютное давление в вакуумированной полости, МПа.


где Pат - атмосферное давление, МПа;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
- плотность фильтруемой жидкости, кг/м3;
h - высота столба фильтруемой жидкости, м3;
0,5 - высота между датчиками нижнего уровня фильтрата 21 и верхнего уровня фильтрата 22, м.

Pmax = 0,1 + 1000 9,81 3,00 10-6 = 0,129 МПа

где Pдопвак - допустимое вакуумметрическое давление насоса Д800 - 28 принимаем равным 0,05 МПа (по каталогу насосов).


Объем фильтрата Wф, затрачиваемого на одну регенерацию плавающей загрузки 2, составляет 2 м3.

Количество импульсов Z гидродинамического давления при расходовании объема фильтрата Wф будет равно

Определим максимальное гидродинамическое давление P в фильтре после закрытия запорного клапана с электромагнитным приводом 12 по формуле
P = av,
где a - скорость звука в жидкости фильтра (a = 1425 м/с);
- плотность жидкости ( = 1000 кг/м3);
v - потерянная скорость движения жидкости в фильтре после закрытия запорного клапана с электромагнитным приводом 12, м/с.


Таким образом, за одну регенерацию плавающей загрузки 2 будет возбуждено 14 импульсов гидродинамического давления p, равного 0,078 МПа (0,78 кгс/см2). Кроме того, за временной интервал t, равный 1,638 с, будет совершено свыше 300 циклов отраженных волн упругой деформации жидкости с затуханием амплитуды цикла, которые также будут благоприятно влиять на регенерацию плавающей загрузки 2.1


Формула изобретения

1. Способ регенерации плавающей загрузки фильтра, включающий подачу промывной жидкости сверху на фильтр и отведение загрязненной жидкости от фильтра через отвод, отличающийся тем, что к отводу, размещенному в сужающемся книзу днище фильтра, периодически присоединяют вакуумированную полость и в фильтре возбуждают импульсы гидродинамического давления с временным интервалом t, определяемым по формуле

где W - объем вакуумированной полости, м3;
Pmax - максимальное абсолютное давление в вакуумированной полости, МПа;
Q - производительность откачки загрязненной жидкости при вакуумировании полости, м3/с;
Pmin - минимальное абсолютное давление в вакуумированной полости, МПа;
а загрязненную жидкость из вакуумированной полости удаляют в канализацию.

2. Устройство для регенерации плавающей загрузки фильтра, содержащее корпус, карман, плавающую загрузку, удерживающую решетку, трубопроводы для подачи исходной жидкости и отвода фильтрата, задвижки и дренажную систему, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вакуумированной полостью, насосом с электродвигателем, электрифицированными задвижками, запорными клапанами с электромагнитными приводами, датчиками давления, датчиками уровня фильтрата над удерживающей решеткой, датчиками положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и электрифицированных задвижек и блоком управления, причем вход вакуумированной полости с установленным на нем запорным клапаном с электромагнитным приводом посредством отвода соединен с сужающимся книзу днищем фильтра, выход вакуумированной полости соединен со всасывающим патрубком насоса, напорный патрубок насоса соединен с трубопроводом, на котором установлен запорный клапан с электромагнитным приводом, на напорном трубопроводе между насосом и запорным клапаном установлен один датчик давления, второй датчик давления установлен на выходе вакуумированной полости, а электродвигатель насоса, запорные клапаны с электромагнитными приводами, электрифицированные задвижки, датчики положения запорных клапанов с электромагнитными приводами и электрифицированных задвижек, датчики давления и датчики уровня фильтрата над удерживающей решеткой соединены с блоком управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для очистки воды гидравлической автоматикой при фильтровании и позволяет повысить надежность работы и упростить конструкцию

Изобретение относится к очистке природных и оборотных вод от механических примесей в системах хозяйственно-питьевого, промышленного водоснабжения, капельного и подпочвенного орошения и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации установок для очистки воды гидравлической автоматикой, что позволяет повысить надежность в работе

Изобретение относится к очистке фильтрованием и может быть использовано при очистке природных и доочистке сточных вод от вредных веществ, а также при реконструкции типовых скорых фильтров на беззадвижечные

Изобретение относится к химической технологии и может быть применено для отделения примесей от жидкости

Изобретение относится к очистке жидкостей , например, природных и сточных вод, от примесей и механических включений

Изобретение относится к области разделения водных суспензий, а именно к процессам регенерации фильтров, применяемых для фильтрования водных растворов и может быть использовано в химической промышленности, водоподготовке, очистке сточных вод

Изобретение относится к области очистки жидкости на фильтрах с зернистой загрузкой

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к очистке подземных вод от железа

Изобретение относится к системам автоматической регенерации установок водоподготовки

Изобретение относится к способам очистки жидкости от взвесей и нефтепродуктов низкой концентрации, осуществляемым с помощью фильтра с зернистой загрузкой

Изобретение относится к области фильтрования, в частности, к самоочищающимся фильтрам

Изобретение относится к водоподготовке, к технологии напорного фильтрования жидкости через насыпные слои и их регенерации

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей от взвешенных веществ и может быть использовано в любой отрасли промышленности для очистки воды

Изобретение относится к водоподготовке и водоочистке и может быть использовано для регенерации зернистых фильтрующих материалов в бассейне очистки питьевой воды
Наверх