Дренажно-распределительная система безнапорных фильтров



Дренажно-распределительная система безнапорных фильтров
Дренажно-распределительная система безнапорных фильтров

 


Владельцы патента RU 2603649:

Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА "ЭТЕК ЛТД" (RU)

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.

 

Изобретение относится к устройствам для очистки воды и может быть широко использовано для дренажных систем в фильтрующих установках водоподготовки и доочистки сточных вод и для подготовки питьевой воды. Известен «Дренажный фильтр», содержащий каркас в виде перфорированной трубы и пористую гильзу из волокнистого материала, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, при этом он снабжен размещенными на обеих сторонах каркаса муфтами, пористая гильза выполнена пневмоэкструзией и изготовлена из многослойного волокнистого материала с пористостью 80-400 мкм, отверстия перфорированной трубы выполнены коническими, расположены по диаметру каркаса со смещением их в соседних рядах, равным половине шага между отверстиями, при этом меньший диаметр конических отверстий составляет 0,04-0,1 внутреннего диаметра трубы. Патент РФ на изобр-ие №2169035, МПК: B01D 27/00, д. публ. 2000.12.20. Известна «Дренажная плита фильтровального элемента», которая содержит одну секцию с продольными ребрами. В продольном ребре, которое выполнено в центральной части секции, выполнено продольное отверстие, через которое проходит стержень, на который при необходимости присоединяют дополнительные секции. Кроме того, секция дополнительно содержит поперечные ребра, в которых выполнены отверстия и конечный элемент, который имеет пирамидальную форму и соединен с секцией с помощью стержня.

Патент РФ на П.М. №103742, МПК: B01D 29/11, д. публ. 2011.04.27. Наиболее близким техническим решением к предложенному в качестве изобретения технического решения является «Фильтр для очистки воды с водо-воздушной промывкой», включающий корпус, в котором размещены: фильтрующая мелкозернистая загрузка, поддерживающий слой гравия, а также промывное устройство, расположенное ниже или внутри поддерживающего слоя, при этом промывное устройство выполнено в виде набора пористых труб, перекрывающего площадь под мелкозернистой загрузкой, а 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.

К техническому результату, достигаемому с помощью предлагаемого устройства, относятся повышение эффективности процесса фильтрации через безнапорные фильтры за счет конструкции дренажно-распределительной системы с оптимальным подбором формы, взаиморасположения и размеров элементов системы.

Технический результат достигается путем того, что дренажно-распределительная система безнапорных фильтров выполнена в виде фильтрующего элемента, обращенного выпуклой поверхностью вверх и снабженного коллектором, служащим для подачи в него воды и воздуха. При этом 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, снабженные дренажными отверстиями для подачи воды и воздуха. Причем дренажные отверстия с диаметром d1 6 мм, выполненные в двух парах камер, симметрично расположенных с обеих сторон от опорной плиты фильтрующего элемента, служат для подачи воды. При этом 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. В свою очередь дренажные отверстия с диаметром 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. Кроме того, система снабжена вертикально расположенной трубчатой приемо-смесительной камерой, которая выполнена проходящей через опорную плиту каркаса. В свою очередь 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. При этом площадь сечения S1 трубчатой приемо-смесительной камеры составляет 2/3 площади сечения фильтрующего элемента S2, а суммарная площадь S3 продольных щелей и отверстий составляет 1/10 от площади сечения трубчатой приемо-смесительной камеры S1, где:

А - длина щели трубчатой приемо-смесительной камеры;

В - ширина щели трубчатой приемо-смесительной камеры;

S1 - площадь сечения трубчатой приемо-смесительной камеры;

S2 - площадь сечения фильтрующего элемента;

S3 - суммарная площадь S3 продольных щелей и отверстий;

d1 и d2 - диаметры отверстий камер.

Дренажно-распределительная система безнапорных фильтров поясняется чертежами-схемами на фиг. 1 и 2.

Фиг. 1 - дренажно-распределительная система безнапорных фильтров - схема общего вида;

Фиг 2 - дренажно-распределительная система безнапорных фильтров - схема вида спереди фильтрующего элемента.

Дренажно-распределительная система безнапорных фильтров согласно фиг. 1 и 2 содержит каркас, выполненный в виде фильтрующего элемента 1, выполненного сборным с образованием рабочих щелей между ними из продольных фигурных элементов 2, каждый из которых выполнен с вертикальным сечением в виде трапеции, направленной вершиной вниз. Ширина рабочей части щелей составляет 0,2-0,5 мм, что является оптимальной величиной для основной части фильтров, использующихся в хоз.-питьевом водоснабжении и водоотведении. Форма щелей в виде сужающейся насадки увеличивает площадь фильтрования элемента и обеспечивает нормативные гидравлические характеристики. При промывке такая форма щелей позволяет распределить поток промывной воды равномерно по всей рабочей площади фильтрующей загрузки. По своду фильтрующего элемента 1 с внутренней стороны жестко закреплены последовательно десять продольно ориентированных камер 3 в виде швеллеров из нержавеющей стали типа опорного свода с равномерно распределенными дренажными отверстиями для воды 4 и воздуха 5 согласно расчетам. Эти камеры обеспечивают жесткость конструкции и постоянный размер ширины щелей в 0,2 мм фильтрующего элемента 1. В режиме водовоздушной промывки отверстия в камерах 3а, 3б, 3в и 3г служат для подачи воды, а отверстия в камерах 3д, 3е, 3ж, 3к, 3л и 3н служат для подачи воздуха.

Для соблюдения скоростных характеристик количество дренажных отверстий в камерах выдерживаются в следующих отношениях:

- в камерах 3а и 3г располагается по 20 дренажных отверстий диаметром 6 мм с шагом 50 мм;

- в камерах 3б и 3в располагается по 10 дренажных отверстий диаметром 6 мм с шагом 100 мм. При этом общее количество дренажных отверстий для подачи воды в четырех камерах равно 60.

Для равномерного распределения воздуха количество дренажных отверстий в камерах выдерживаются в следующих отношениях:

- в камерах 3д и 3н располагается по 3 дренажных отверстий диаметром 3 мм с шагом 340 мм;

- в камерах 3е и 3л располагается по 6 дренажных отверстий диаметром 3 мм с шагом 170 мм;

- в камерах 3ж и 3к располагается по 2 дренажных отверстий диаметром 3 мм с шагом 510 мм.

В основании фильтрующего элемента 1 расположена опорная плита 6, через которую проходит трубчатая приемо-смесительная камера 7 для подачи воды и воздуха. Опорная плита 6 фильтрующего элемента 1 из листовой нержавеющей стали крепится к днищу емкости анкерными болтами. Трубчатая приемо-смесительная камера 7 снабжена вертикально ориентированными симметрично расположенными с обеих сторон по ее диаметру щелями 8, с длиной А и шириной В и с соотношением А:В, равным 50:1. Площадь сечения трубчатой приемо-смесительной камеры S1 составляет 2/3 площади сечения полусферического фильтрующего элемента S2. Суммарная площадь продольных щелей и отверстий S3 составляет 1/10 от площади сечения трубчатой приемо-смесительной камеры S1. Опорная плита 6 из листовой нержавеющей стали предназначена и является основанием для монтажа фильтрующего элемента и соблюдения герметичности дренажно-распределительного коллектора. Трубчатая приемо-смесительная камера 7 из нержавеющей стали служит для приема очищенной воды при фильтровании и образования водовоздушной смеси при промывке фильтрующей загрузки. Смешивание воды и воздуха обеспечивается двумя продольными щелями 8, ширина которых 6 мм и длина 300 мм. Для удаления остатков воздуха из дренажно-распределительного коллектора после завершения этапа водовоздушной промывки под опорной плитой просверливаются два отверстия 9 диаметром 6 мм. К днищу емкости водоприемные оголовки крепятся при помощи анкерных болтов. Применяемые при изготовлении дренажно-распределительной системы «А» для водовоздушной промывки материалы разрешены Минздравом РФ для использования в хозяйственно-питьевом водоснабжении, а также для контактов с пищевыми продуктами.

Устройство работает следующим образом.

а) Фильтрование. Фильтрование является основным и самым продолжительным этапом процесса водоподготовки на водоочистительных сооружениях. Исходная вода поступает в фильтр и, проходя сквозь зернистую фильтрующую загрузку, очищается от дисперсных и коллоидных загрязнений. Прием очищенной воды осуществляется через водоприемные щели фильтрующего элемента 2 в продольные камеры 3.

Ссужающая форма щелей минимизирует возможность даже частичного биообрастания калиброванной водопропускной части за счет резкого увеличения скорости потока воды в ее зоне. В продольных камерах 3 фильтрованная вода равномерно распределяется по всему рабочему объему и через дренажные отверстия 4 поступает в специальную трубчатую приемо-смесительную камеру 7 водоприемного оголовка и далее в дренажно-распределительный коллектор и РЧВ. Определяющим фактором при этом является способность системы обеспечить скорость фильтрования в нормальном режиме 6-8 м/ч, а в форсированном 10-12 м/ч.

б) Барботаж воздухом. При подаче воздуха в систему происходит заполнение им верхней части коллектора с дальнейшим распределением его по всей длине коллектора. Далее воздух практически равномерно вытесняет воду по всей длине коллектора до выхода из дренажных отверстий 5 из верхних камер 3 и далее из продольных щелей 8 приемо-смесительной камеры 7. Основная расчетная рабочая зона воздушного потока находится в пределах продольных шелей 8 приемо-смесительной камеры 7. В случае непредвиденного увеличения подачи воздуха в систему вода может вытеснится до нижней части трубчатой приемо-смесительной камеры 7. Это обстоятельство предохраняет систему от отрицательных последствий резкого неконтролируемого увеличения скорости выхода воздуха из отверстий. Барботаж воздухом загрязненной фильтрующей загрузки осуществляется при уровне воды над загрузкой 0,5-1,0 м в течение 3-5 минут в зависимости от степени ее загрязнения. Воздушным потоком загрузка взвешивается в слое воды, приводя зерна в хаотичное движение. Интенсивное перемешивание и трение зерен фильтрующего материала между собой способствует отрыву загрязнений и выносу их в верхние слои загрузки.

в) Водовоздушная промывка. В режиме водовоздушной промывки важным обстоятельством является точный расчетный подбор насосного и воздуходувного оборудования по производительности и, что особенно важно, по равнозначному напору, который должен быть в пределах 10-15 м. Это необходимо для обеспечения эффективной совместной работы воды и воздуха в системе с целью соблюдения требуемой СНиП 2.04.02-84* интенсивности подачи воды на промывку 6-8 л/с·м2 и воздуха 15-20 л/с·м2. Вода и воздух одновременно подаются в бетонный распределительный коллектор и далее в трубчатую приемо-смесительную камеру 7 снизу-вверх. При этом воздух будет занимать от 60% до 75% объема распределительного коллектора, что обеспечивает его скорость на входе в продольные щели приемо-смесительной камеры 7 в пределах 13-17 м/сек. При совместной подаче воды и воздуха зона разграничения проходит в расчетных пределах продольных щелей 8 трубчатой приемо-смесительной камеры 7. Далее водовоздушная смесь распределяется по всему внутреннему объему фильтрующего элемента 1. Через отверстия продольных камер 3 водовоздушная смесь поступает непосредственно к щелям и через них в нижнюю часть взвешенной фильтрующей загрузки. Водовоздушная смесь за счет подъемной силы водного потока и флотационных возможностей воздушных пузырьков выносит загрязнения из фильтрующей загрузки в верхний слой воды и далее в водосборные лотки для удаления их из фильтра.

г) Водяная промывка. Водяная промывка является завершающим этапом всего цикла регенерации фильтрующей загрузки и способствует удалению из фильтра остаточных загрязнений. Подача воды на промывку продолжает осуществляется как и при водовоздушном этапе, а подача воздуха полностью прекращается за счет закрытия запорной арматуры на подающем воздуховоде. Подаваемая вода на промывку распределяется в нижней части распределительного коллектора, вытесняя воздух через трубчатые приемо-смесительные камеры 7 в фильтрующие элементы 1, и далее поступает в нижний слой взвешенной фильтрующей загрузки. При этом из фильтра по водосборным лоткам удаляются незначительные остаточные загрязнения. Интенсивность подачи воды на промывку определяется расчетами в пределах 6-8 л/с·м2 и регулируется в ходе пуско-наладочных работ, которые необходимо проводить после завершения монтажных работ. При этом в ходе водяной промывки обеспечивается величина относительного расширения фильтрующей загрузки в пределах 25-40%.

Конструктивные особенности дренажно-распределительной системы «ЭТЕК» позволяют максимально соответствовать всему комплексу требований, предъявляемых к таким системам: высокая эффективность очистки; большая производительность; равномерное распределение воды по площади фильтра; незасоряемость щелей; низкая способность к биообрастанию; механическая прочность и химическая стойкость; экономичность.

Предлагаемая дренажно-распределительная система «ЭТЕК» относится к дренажным системам большого сопротивления и может рассчитываться для любых конкретных условий эксплуатации и строительных размеров фильтров с учетом требований СНиП.

Дренажно-распределительная система безнапорных фильтров, выполненная с каркасом в виде фильтрующего элемента, обращенного выпуклой поверхностью вверх и снабженного коллектором, служащим для подачи в него воды и воздуха, отличающаяся тем, что 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, при этом по своду каркаса с внутренней стороны жестко закреплены последовательно десять продольно-ориентированных камер, снабженных дренажными отверстиями для подачи воды и воздуха, причем дренажные отверстия с диаметром d1 6 мм, выполненные в двух парах камер, симметрично расположенных с обеих сторон от опорной плиты фильтрующего элемента, служат для подачи воды, при этом 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, а дренажные отверстия с диаметром d2 3 мм, выполненные в остальных парах камер, обеспечивают подачу воздуха, причем 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, кроме того, система снабжена вертикально расположенной трубчатой приемо-смесительной камерой, которая выполнена проходящей через опорную плиту каркаса, в свою очередь трубчатая приемо-смесительная камера снабжена вертикально ориентированными симметрично расположенными с обеих сторон по ее диаметру щелями, длиной А и шириной В с соотношением А:В, равным 50:1, при этом 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, где
А - длина щели трубчатой приемо-смесительной камеры;
В - ширина щели трубчатой приемо-смесительной камеры;
S1 - площадь сечения трубчатой приемо-смесительной камеры;
S2 - площадь сечения фильтрующего элемента;
d1 и d2 - диаметры отверстий камер.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для микрофильтрования и относится к фильтрам для механической очистки воды и газа от загрязнений с размером частиц до 100 мкм. Фильтр содержит корпус с входным и выходным патрубками, фильтрующий элемент, набранный из пластин.

Устройство очистки решетки относится к механическим решеткам и может быть использовано при очистке сточных вод от механических примесей. Устройство очистки решетки содержит электропривод устройства очистки решетки, снабжено датчиком остановки движения устройства очистки решетки, блоком автоматического управления, содержащим программируемый контроллер, преобразователь частоты электропитания электропривода устройства очистки решетки, один из входов программируемого контроллера соединен с выходом датчика остановки движения устройства очистки решетки, а один из выходов программируемого контроллера соединен со входом преобразователя частоты, один из выходов которого соединен со входом электропривода устройства очистки решетки.

Изобретение относится к области автомобиле- и тракторостроения и может быть использовано в системе питания автотракторных двигателей. Фильтр-смеситель двухкомпонентного топлива содержит корпус с входным и выходным каналами, стакан, фильтрующий элемент, представляющий собой набор попарных пластин, одна из которых имеет гладкую поверхность, другая - выступы.

Изобретение относится к устройству фильтрования жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется эффективная очистка маловязких жидких сред, например, воды, керосина, бензина, ацетона, дизельного топлива и других подобных сред от механических примесей.

Изобретение относится к технике для капитального ремонта скважин, в частности к фильтрам для очистки промывочной жидкости от механических примесей. .

Изобретение относится к фильтрованию, а именно к патронным фильтрам, предназначенным для очистки кислых растворов в радиохимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к фильтровальным устройствам для химической и нефтехимической промышленности, в частности к фильтрующим элементам для вакуум-фильтров. .

Изобретение относится к устройствам фильтрования жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется эффективная очистка высоковязких жидких сред и жидкостей, содержащих налипающий осадок, например жидких парафинов, активного ила, мягких органических примесей, тяжелых углеводородов, от механических примесей.

Изобретение относится к механическим решеткам грабельного типа и может найти применение при очистке сточных вод от механических примесей. .

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки жидкости от механических примесей, преимущественно в системах дренажа напорных кварцевых, ионообменных и сорбционных фильтров, обработки вод промышленного и хозяйственно-питьевого назначения.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к песочному фильтровальному устройству для очистки воды. .

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

Изобретение относится к области водоснабжения и водоотведения и может использоваться в системах улучшения качества воды и других жидкостей. .
Изобретение относится к технологии регенерации фильтрующей загрузки напорных фильтров и может быть использовано в системах промышленного и питьевого водоснабжения.

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.

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