Фильтр для очистки воды с водовоздушной промывкой

Авторы патента:

B01D24/46 - регенерация фильтрующего материала в фильтре ( B01D 24/44 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2491978:

Утин Александр Вадимович (RU)
Ким Аркадий Николаевич (RU)

Изобретение относится к технологии приготовления осветленной воды на водоподготовительных установках и предназначено для механических фильтров, используемых в промышленном водоснабжении, на станциях доочистки сточных вод, а также для подготовки питьевой воды. Техническим результатом является создание новой конструкции фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой, обладающего высокой надежностью в работе. Фильтр для очистки воды с водовоздушной промывкой включает корпус 1, в котором размещены: фильтрующая мелкозернистая загрузка 2, поддерживающий слой 3 гравия, а также промывное устройство, расположенное ниже или внутри поддерживающего слоя 3 гравия и выполненное в виде набора пористых труб 4, перекрывающего площадь под мелкозернистой загрузкой 2. Внутри каждой пористой трубы 4 набора расположена сплошная полутруба 5, обращенная выпуклой поверхностью вверх и имеющая торцевое соединение с коллектором 6 для подачи в нее воды и воздуха. В таком фильтре для очистки воды с водовоздушной промывкой возможно выполнение по длине двух продольных плоскостей стенки полутрубы 5 гребенчатых выступов 7. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Заявляемое устройство может быть применено также для реконструкции фильтров, в которых используется промывка фильтрующей загрузки водой, под режим водовоздушной промывки.

Известна конструкция для реализации способа водовоздушной промывки фильтра, заключающегося в том, что в дренажную распределительную систему фильтра подают сначала воду и воздух, а затем только воду для вытеснения защемленного воздуха (патент США №3631983, кл. 210-80, 274, 275, опубл. 4.01.72.).

Однако конструкция фильтра сложна, так как должна содержать дополнительную дренажную систему для распределения воздуха.

Известно устройство для осуществления способа, предусматривающего обратную промывку зернистой загрузки фильтра путем пульсирующего перемещения потока промывной воды (патент США №3533507, кл. 210-140, опубл.1970).

Однако анализ гидродинамики процесса показывает, что статические связи между зернами загрузки фильтра не нарушаются полностью, поэтому необходим монтаж дополнительного устройства специальной напорной емкости для сжатого воздуха.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является конструкция фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой, содержащего: корпус, мелкозернистую загрузку, поддерживающий слой гравия, а также промывное устройство, расположенное ниже или внутри поддерживающего слоя и выполненное в виде двух перфорированных трубопроводов для подачи воздуха и промывной воды (патент СССР №1834677 №1634677. кл. В01D 24/46, опубл. 15.08.93. - прототип).

При промывке такого фильтра подаваемые по трубопроводам вода и воздух при перемешивании образуют водовоздушный поток с неравномерным распределением в нем пузырьков воздуха, которые, с большой скоростью поднимаясь вверх, увлекают за собой воду. При прохождении поддерживающего слоя, воздушные пузырьки, вследствие прогрессирующей неравномерности их распределения, оказывают вместе с потоками воды смещающие воздействия и перемешивание фильтрующей мелкозернистой загрузки с этим слоем, что приводит и выносу фильтрующего материала и к выходу фильтра из строя. При этом большая скорость подъема водовоздушной смеси создает нестабильность промывки фильтрующей загрузки.

В результате указанных недостатков конструкция фильтра, выбранного в качестве прототипа, обладает недостаточной надежностью.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание новой конструкции фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой, обладающего высокой надежностью в работе.

Техническая задача решается при создании фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой, включающего корпус, в котором размещены: фильтрующая мелкозернистая загрузка, поддерживающий слой гравия, а также промывное устройство, расположенное ниже или внутри поддерживающего слоя, в котором, согласно изобретению, промывное устройство выполнено в виде набора пористый труб, перекрывающего площадь под мелкозернистой загрузкой, при этом внутри каждой пористой трубы набора расположена сплошная полутруба, обращенная выпуклой поверхностью вверх и имеющая торцевое соединение с коллектором, выполненным для подачи в нее воды и воздуха.

В такой конструкции фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой по длине двух продольных плоскостей стенки полутрубы могут быть выполнены гребенчатые выступы.

При такой конструкции фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой при остановке процесса фильтрации и начале процесса водовоздушной промывки загрузки фильтра, вода и воздух из коллектора поступают в сплошную полутрубу. Из нее вода через поры в нижней части наружной трубы поступает в полость корпуса. В то же время воздух из коллектора распространяется по длине полутрубы и затем, достигнув внутренней поверхности наружной трубы, через ее поры поступает в виде пузырьков в полость корпуса, заполненную водой, образуя водовоздушную смесь.

Так как пористая стенка трубы оказывает одинаковое сопротивление проходу воздуха через поры по всей ее длине, то снаружи трубы инициируется поток с равномерным распределением пузырьков воздуха, устремленный к очищаемой мелко-зернистой фильтрующей загрузке и не оказывающий смещающего воздействия на поддерживающий слой, что предотвращает потерю части загрузки и перемешивание ее с поддерживающим слоем. При этом прохождение воздуха из полости сплошной полутрубы через поры наружной трубы предполагает получение мелкопузырчатого воздушного компонента смеси, чем достигается снижение скорости подъема пузырьков и более стабильная промывка мелкозернистой смеси.

Возможное выполнение по длине двух продольных плоскостей стенки полутрубы гребенчатых выступов обеспечивает равно -мерное распределение воздуха, поступающего к внутренней поверхности стенки наружной трубы.

Выше указанные конструктивные особенности фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой обеспечивают повышение надежности его работы.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа выявляет наличие отличительных признаков заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "новизна ".

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, заключающийся в создании новой конструкции фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой, обладающего высокой надежностью в работе.

Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения " существенные отличия".

Использование заявляемого изобретения в технологии приготовления осветленной воды обеспечивает заявляемому изобретению соответствие критерию " промышленная применимость".

Заявляемое изобретение изображено на чертеже, где: на фиг.1 показан общий вид фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой; на фиг.2 - промывное устройство в разрезе.

Фильтр для очистки воды с водовоздушной промывкой, включает корпус 1, в котором размещены: фильтрующая мелко-зернистая загрузка 2, поддерживающий слой 3 гравия, а, также промывное устройство, расположенное ниже или внутри поддерживающего слоя 3 и выполненное в виде набора пористых труб 4, перекрывающего площадь под мелкозернистой загрузкой 2, при этом внутри каждой пористой трубы 4 набора расположена сплошная полутруба 5, обращенная выпуклой поверхность в вверх и имеющая торцевое соединение с коллектором 6 для подачи в нее воды и воздуха.

Возможно выполнение по длине двух продольных плоскостей стенки полутрубы 5 гребенчатых выступов 7.

Наружная пористая труба может быть выполнена из волокнисто-пористого полиэтилена или другого пористого материала с низким гидравлическим сопротивлением. В качестве фильтрующего мелкозернистого материала могут быть использованы традиционные материалы, например, песок или мелкораздробленный уголь.

При водовоздушной промывке фильтра перекрывается подача на мелкозернистую загрузку 2 фильтруемой воды и производится подача воды и воздуха из коллектора 6 в полутрубу 5 промывного устройства.

При этом вода из полости полутрубы 5 через поры трубы 4 поступает за пределы промывного устройства. Воздух, распространяясь по длине полутрубы 5, достигает затем внутренней поверхности пористой трубы 4 и, встречая одинаковое сопротивление по всей ее длине, выходит через поры в водное пространство в виде равномерно распределенных в воде мелких пузырьков воздуха, которые устремляются вверх, увлекая за собой воду.

Таким образом на промывку фильтрующей мелкозернистой загрузки поступает с замедленной скоростью равномерно распределенная по ее площади водовоздушная промывная среда, что исключает смещение поддерживающего слоя гравия и его перемешивание с фильтрующей мелкозернистой загрузкой, обеспечивая стабильную очистку зерен фильтрующей загрузки.

Из выше изложенного очевидно преимущество в надежности работы заявляемого фильтра для очистки воды с водовоздушной промывкой по сравнению с прототипом.

1. 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, отличающийся тем, что промывное устройство выполнено в виде набора пористых труб, перекрывающего площадь под мелкозернистой загрузкой, при этом внутри каждой пористой трубы набора расположена сплошная полутруба, обращенная выпуклой поверхностью вверх и имеющая торцевое соединение с коллектором, выполненным для подачи в нее воды и воздуха.

2. Фильтр для очистки воды с водовоздушной промывкой по п.1, отличающийся тем, что по длине двух продольных плоскостей стенки полутрубы выполнены гребенчатые выступы.

Песочное фильтровальное устройство // 2440170

Изобретение относится к песочному фильтровальному устройству для очистки воды. .

Устройство для обработки воды и способ очистки фильтрующего слоя устройства для обработки воды // 2423166

Изобретение относится к устройству для обработки воды и способу очистки фильтрующего слоя такого устройства. .

Фильтр с автоматической структуризацией зернистой загрузки для жидкостей // 2405614

Изобретение относится к области водоснабжения и водоотведения и может использоваться в системах улучшения качества воды и других жидкостей. .

Способ промывки напорного фильтра с крупнозернистой антрацито-кварцевой загрузкой // 2397004

Изобретение относится к технологии регенерации фильтрующей загрузки напорных фильтров и может быть использовано в системах промышленного и питьевого водоснабжения.

Способ удаления примесей из маточной жидкости при синтезе карбоновой кислоты с использованием фильтрования под давлением // 2382761

Изобретение относится к усовершенствованным вариантам способа извлечения металлического катализатора из окисленного сбросового потока маточной жидкости, получаемого при производстве терефталевой кислоты, включающего, например: (а) выпаривание указанного окисленного потока сброса, содержащего терефталевую кислоту, металлический катализатор, примеси, воду и растворитель, в первой зоне испарителя, с получением потока пара и концентрированной суспензии потока сброса; и (b) выпаривание указанной концентрированной суспензии потока сброса во второй зоне испарителя, с получением потока, обогащенного растворителем, и высококонцентрированной суспензии потока сброса, где указанная вторая зона испарителя содержит испаритель, работающий при температуре от 20°С до 70°С, где от 75 до 99 мас.% указанного растворителя и воды суммарно удаляют посредством выпаривания из указанного окисленного потока сброса на стадии (а) и (b); (с) фильтрование указанной высококонцентрированной суспензии потока сброса в зоне разделения твердых продуктов и жидкости, с образованием отфильтрованного продукта и маточной жидкости; (d) промывку указанного отфильтрованного продукта с помощью подаваемых промывочных веществ в указанной зоне разделения твердых продуктов и жидкости, с образованием промытого отфильтрованного продукта и промывочного фильтрата; и обезвоживание указанного отфильтрованного продукта в указанной зоне разделения твердых продуктов и жидкости, с образованием обезвоженного отфильтрованного продукта; где указанная зона разделения твердых продуктов и жидкости содержит, по меньшей мере, одно устройство фильтрования под давлением, где указанное устройство фильтрования под давлением работает при давлении от 1 атмосферы до 50 атмосфер; (е) смешиванием в зоне смешивания воды и, необязательно, экстракционного растворителя с указанной маточной жидкостью и со всем указанным промывочным фильтратом или его частью, с образованием водной смеси; (f) приведение в контакт экстракционного растворителя с указанной водной смесью в зоне экстрагирования, с образованием потока экстракта и очищенного потока, где указанный металлический катализатор извлекают из указанного очищенного потока.

Открытый скорый фильтр // 2356598

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод и может быть использовано для очистки воды от взвешенных веществ. .

Способ очистки медленного фильтра и устройство фильтра // 2339426

Изобретение относится к медленным фильтрам, устанавливаемым в системах водоподготовки индивидуальных потребителей и предназначенным для очистки воды от взвешенных веществ и органических загрязнений.

Фильтр непрерывной очистки жидкости // 2307695

Изобретение относится к фильтрам для очистки жидкостей с сыпучим фильтрующим материалом. .

Способ осветления пеносодержащих суспензий // 2266152

Изобретение относится к области химической технологии, гидрометаллургии, технологии очистки сточных и технических вод, содержащих ПАВ, экстрагенты и нефтепродукты.

Способ регенерации загрузки в фильтрующем модуле для очистки воды // 2498842

Изобретение относится к технике очистки бытовых и сточных вод и может быть использовано для дренажных, распределительных и сборных систем в фильтрующих установках водоподготовки и доочистки бытовых и сточных вод. После загрязнения загрузки прекращают процесс фильтрования и подают в слой загрузки промывную воду, причем после прекращения процесса фильтрования сначала осуществляют последовательное вытеснение воздухом оставшейся воды с загрязнениями по всей длине загрузки через отверстия для воздуха дренажно-распределительной системы в виде перфорированной трубы с пористой гильзой. Уровень воды над загрузкой должен быть равен 0,5-1,0 м. Процесс аэрации длится 3-5 минут. После прекращения подачи воздуха осуществляют промывку водой загрузки через отверстия для воды той же дренажно-распределительной системы фильтрующего модуля. Производительность дренажно-распределительной системы фильтрующего модуля для очистки воды определяют по математической формуле. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности фильтрации за счет качественной и быстрой регенерации загрузки фильтрующего модуля. 2 пр.

Высокоскоростное фильтрующее устройство, использующее пористую фильтрующую среду, и способ его обратной промывки // 2499629

Изобретение предлагает высокоскоростное фильтрующее устройство с пористой средой для легкой обратной промывки, где фильтруемую приточную воду направляют в верхнюю часть высокоскоростного фильтрующего устройства и фильтруют с помощью нисходящего потока и пористую среду подвергают обратной промывке для поддержания оптимальной эффективности фильтра путем блокировки потока приточной воды и обрабатываемой воды после детектирования определенного уровня воды или изменения скорости потока обрабатываемой воды, подачи воды обратной промывки и/или воздуха путем восходящего потока через оборудование обратной промывки, чтобы отделить примеси в пористой среде путем столкновения и трения между пористой средой путем всплывания пористой среды с потоком воды обратной промывки, размещения пористой среды в постоянном месте и выпуска примеси через выпускную трубу высокоскоростного фильтрующего устройства до оседания примесей. Дополнительно настоящее изобретение содержит способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства, использующего пористую среду. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Дренажно-распределительная система безнапорных фильтров // 2603649

Изобретение относится к устройствам для очистки воды и может быть использовано для дренажных систем в фильтрующих установках водоподготовки и доочистки сточных вод и для подготовки питьевой воды. Дренажно-распределительная система выполнена в виде фильтрующего элемента, обращенного выпуклой поверхностью вверх и снабженного коллектором, служащим для подачи в него воды и воздуха. Фильтрующий элемент выполнен сборным из фигурных элементов с образованием рабочих щелей между ними. Каждый фигурный элемент выполнен с вертикальным сечением в виде трапеции, направленной вершиной вниз. По своду каркаса с внутренней стороны жестко закреплены последовательно десять продольно-ориентированных камер, снабженных дренажными отверстиями для подачи воды и воздуха. Дренажные отверстия с диаметром d1 6 мм, выполненные в двух парах камер, служат для подачи воды. Они расположены по длине элементов с возрастающим 1:2 шагом между ними и снижением их количества 2:1 по степени удаленности пары элементов от опорной плиты фильтрующего элемента. Дренажные отверстия с диаметром d2 3 мм, выполненные в остальных парах камер, обеспечивают подачу воздуха. Эти дренажные отверстия также расположены по длине камер, а их количество и шаг между ними изменяются по степени удаленности пар этих камер от верхней точки фильтрующего элемента в соотношениях, равных: 1:3:1,5 и 3:1:2 соответственно. Система снабжена вертикально расположенной трубчатой приемо-смесительной камерой, которая выполнена проходящей через опорную плиту каркаса. Трубчатая приемо-смесительная камера снабжена вертикально ориентированными симметрично расположенными с обеих сторон по ее диаметру щелями длиной А и шириной В и с соотношением А:В, равным 50:1. Площадь сечения S1 трубчатой приемо-смесительной камеры составляет 2/3 площади сечения фильтрующего элемента S2. Суммарная площадь продольных щелей и отверстий составляет 1/10 от площади сечения трубчатой приемо-смесительной камеры S1. Технический результат: повышение эффективности процесса фильтрации. 2 ил.

Фильтр для тонкой очистки воды // 2614284

Изобретение относится к устройствам для очистки воды и может быть использовано в системах питьевого и промышленного водоснабжения различных отраслей промышленности. Фильтр для тонкой очистки воды содержит корпус с крышкой и днищем, 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 и патрубок для отвода отфильтрованной воды. При этом фильтр оборудован дополнительной дренажно-распределительной системой, которая расположена под средней дренажно-распределительной системой и на которой размещена однослойная зернистая загрузка, патрубком для подвода воды на промывку и патрубком для отвода воды после промывки однослойной зернистой загрузки, причем патрубок для подвода воды на промывку двухслойной зернистой загрузки расположен ниже средней дренажно-распределительной системы. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки воды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ структурирования зернистой загрузки водоочистного фильтра // 2622923

Изобретение относится к области водоснабжения, экологии и промышленности, а именно к фильтрам для осветления, обезжелезивания и комплексной очистки воды с устройствами регулирования фильтрования. Разработан способ структурирования зернистой загрузки водоочистного фильтра, включающий псевдоожижение загрузки восходящим потоком воды, реверсирование потока, импульсное смещение вниз мелких фракций зерен загрузки относительно крупных и осаждение ее на дренаж, в котором все операции после псевдоожижения выполняют за время t=24,8kev, с, где k=h/h1 - коэффициент пропорциональности; h - исходная высота слоя загрузки в фильтре, м; h1=1 м - базовая высота слоя загрузки при разработке способа, м; e - расширение загрузки, в долях исходной высоты слоя; v - скорость восходящего потока по замеру или вычисленная для проектируемого фильтра по одной из двух известных формул - сложной многофакторной для фильтра с нетиповой загрузкой или упрощенной - для фильтра с типовой загрузкой. Технический результат: упреждение повышенного импульсного расхода воды и снижение затрат труда на проектирование водоочистного фильтра.

Способ очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона, устройство для его осуществления // 2623777

Группа изобретений относится к водоподготовке и может быть использована в системах снабжения питьевой водой населенных пунктов, санаториев, домов отдыха, коттеджей, индивидуальных домовладений, располагающих подземными радоновыми водами с выходами их на поверхность. Способ очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона включает фильтрацию очищаемой воды через сорбирующий материал и обратную промывку сорбирующего материала. Фильтр 3 с сорбирующим материалом защищают экраном. Обратную промывку осуществляют водой, нагретой до температуры от 50 до 85°С, которую затем собирают в емкость-сборник 9 и выдерживают до распада радона и дочерних продуктов радона. Устройство для очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона включает фильтр 3 с сорбирующим материалом, линию подачи очищаемой воды 1, линию отвода очищенной воды 5, систему обратной промывки фильтра, источник горячей воды 8 с температурой от 50 до 85°С, емкость-сборник 9 для выдержки промывной воды на время распада радона и дочерних продуктов распада радона, экран. Изобретение позволяет повысить радиационную безопасность очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона, а также увеличить ресурс работы сорбирующего материала и эффективно осуществлять очистку воды и безопасное техническое обслуживание. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр., 1 табл.