Способ регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре

Авторы патента:

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

B01D24/16 - фильтрование с направлением снизу вверх ( B01D 24/18 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2771557:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Инновационный Центр "АВЕЛИТ" (RU)

Изобретение относится к способам очистки подземных вод от соединений железа и поверхностных вод от взвешенных загрязнений, может найти применение в схемах водоподготовки промышленного или хозяйственно-питьевого водоснабжения. Способ регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре включает промывку загрязнений при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды и удаление из фильтра отмытых загрязнений. Перед проведением промывки предварительно снижается уровень воды в фильтре до состояния отрыва загрузки от верхнего распределительного устройства с переводом затопленной сжатой загрузки в свободно плавающее, гидравлически разгруженное состояние. После чего осуществляется промывка загрузки в нисходящем потоке разрыхленного псевдоожиженного слоя. Технический результат заключается в сокращении количества воды на проведение регенерации загрузки и снижении себестоимости дальнейшей утилизации промывных вод. 2 ил.

Известны многочисленные конструкции напорных и безнапорных фильтров с использованием для фильтрования плавающих загрузок из вспененных материалов, описанные, например, в книге [Журба М.Г. Водоочистные фильтры с плавающей загрузкой. Москва. 2011].

Аналогом изобретения может служить [Способ обезжелезивания подземных вод» по авторскому свидетельству SU №814884, опубл. 23.03.81 в бюл. №11], где используется безнапорный фильтр в режиме «сухого» фильтрования воды через незатопленную загрузку. Фильтр характеризуется низким расходом воды на регенерацию плавающей загрузки от загрязнений. Однако этот фильтр работает с неприемлемо низкими скоростями фильтрации до 3,65 м/ч, ограничивающими область его применения и не обеспечивает необходимого качества фильтрации.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ, известный из Пособия по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНиП 2.04.02-84), утверждено 09.04.1985, D1 (раздел 9. Фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой, Конструкция и принцип работы фильтра, абзац 9,12). Промывка загрязнений в безнапорном фильтре производится очищенной водой в нисходящем потоке промывной воды при расширении загрузки на 20-30% и удалении отмытых загрязнений. Недостаток способа заключается в повышенных расходах воды на промывку для отрыва загрузки от верхнего распределительного устройства и перевода в разрыхленное псевдоожиженное состояние.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является [Способ регенерации плавающей загрузки фильтров» по авторскому свидетельству SU №1011162, опубл. 15.04.83 в бюл. №14]. Регенерация плавающей загрузки в напорном фильтре производится при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды с последующим удалением из фильтра отмытых загрязнений. В указанном способе при промывке промывную воду из нижней части фильтра подают насосом по линии рециркуляции в его верхнюю часть, а удаление отмытых загрязнений из фильтра осуществляют периодически.

Недостатками известного способа регенерации по прототипу является промывка плавающей загрузки в замкнутом пространстве концентрированно загрязненной циркуляционной водой, содержащей все накопленные за фильтро-цикл загрязнения, с последующим дренированием, без вытеснительной промывки загрузки. Поэтому остаточные загрязнения сохраняются по всему объему загрузки, в том числе в выходном слое загрузки, что влияет на качество фильтрата, снижает грязеёмкость загрузки и фильтроцикл по количеству очищенной воды и, как следствие, требуются дополнительные расходы промывочной воды на проведение учащенных промывок.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: способ регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре, включающий промывку загрязнений при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды и удаление из фильтра отмытых загрязнений

Изобретение направлено на повышение качества первого фильтрата, увеличение грязеемкости загрузки и сокращение количества промывной воды на регенерацию плавающей загрузки в напорном фильтре в нисходящем потоке.

Этот результат достигается тем, что в способе регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре (фиг. 2), включающем промывку загрязнений при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды и удаление из фильтра отмытых загрязнений, в предлагаемом решении, перед проведением промывки предварительно снижается уровень воды в фильтре до состояния отрыва загрузки от верхнего распределительного устройства, с переводом затопленной сжатой загрузки в свободно плавающее, гидравлически разгруженное состояние, после чего осуществляется промывка загрузки в нисходящем потоке разрыхленного псевдоожиженного слоя.

При снижении уровня воды в напорном фильтре перед проведением промывки уменьшается выталкивающая сила, прижимающая плавающую загрузку к верхнему распределительному устройству, так как сокращается объем загрузки, находящийся в воде. После перевода фильтра в состояние отрыва верха плавающей загрузки от верхнего распределительного устройства в воде остается порядка 25% от всего объема загрузки, и эта меньшая часть поддерживает вес остальной загрузки над водой.

В режиме регенерации фильтра при подаче промывной воды происходит разрыхление нижней части загрузки, уменьшение удерживающей силы и нарастающее разрыхление верхней части, пока вся загрузка не перейдет в разрыхленное состояние.

Такое техническое решение позволяет существенно снизить количество воды на проведение промывки плавающей нагрузки за счет предварительного перевода ее из сжатого затопленного состояния в свободно плавающее, гидравлически разгруженное состояние.

Повышение качества первого фильтрата и грязеемкости загрузки по отношению к прототипу обеспечивается использованием при проведении регенерации плавающей загрузки очищенной воды вместо концентрированно грязной циркуляционной воды, содержащей все накопленные за фильтроцикл загрязнения, частично остающихся на зернах загрузки после слива воды.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 представлен напорный фильтр, работающий в режиме фильтрации; на фиг. 2 -напорный фильтр в режиме регенерации плавающей загрузки.

Напорный фильтр имеет: корпус 1 с установленными в нем верхним распределительным устройством 2 и нижним дренажным устройством 3, плавающую фильтрующую загрузку 4 между ними; трубопроводы подвода исходной воды 5 и отвода очищенной воды 6.

На фиг. 2 показаны положения уровня воды 7 и верхнего уровня 8 плавающей загрузки 4 перед проведением регенерации, трубопроводы подвода чистой промывной воды 9 и отвода грязной промывной воды 10.

Работа напорного фильтра в режиме фильтрации осуществляется следующим образом (фиг. 1): загрязненная исходная вода 5 подается через нижнее дренажное устройство 3 вверх, фильтруется через плавающую загрузку 4, прижатую к верхнему распределительному устройству 2, и из него выходит очищенная вода 6 из фильтра.

Реализация предлагаемого способа регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре осуществляется следующим образом (фиг. 2). В корпусе 1 напорного фильтра предварительно снижается уровень воды до положения 7, которое соответствует верхнему уровню 8 отрыва плавающей загрузки 4 от распределительного устройства 2. Процесс осуществляется путем сброса воды через трубопровод 10 грязной промывной воды. Затем промывная вода подается в постоянном режиме по трубопроводу 9 подвода чистой воды в верхнее распределительное устройство 2. При постоянной подаче промывной воды на плавающую загрузку 4 происходит разрыхление плавающей загрузки 4, переход ее во взвешенное состояние и промывка. Удаление грязной промывной воды и отмытых загрязнений осуществляется через нижнюю дренажную систему 3 и трубопровод 10 грязной промывной воды.

По опытным данным проведение регенерации плавающей загрузки, состоящей из гранул фракцией 0,5-2,0 мм вспененного полистирола плотностью 0,15-0,2 т/м³, по предлагаемому способу, с предварительным снижением уровня воды в фильтре до перевода загрузки во взвешенное состояние, позволяет снизить интенсивность промывки до значения 7,0 л/(с⋅м²), сократить количество воды на проведение регенерации загрузки в 1,7-2,2 раза, увеличить грязеемкость загрузки на 10%, обеспечить высокое качество фильтрата с первых порций фильтроцикла.

Технологические преимущества предлагаемого способа регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре заключаются в обеспечении высокого качества фильтрата с первых порций фильтроцикла и в увеличении грязеемкости загрузки.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре по малосточной технологии заключаются в сокращении количества воды на проведение регенерации загрузки и снижении себестоимости дальнейшей утилизации промывных вод.

Способ регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре, включающий промывку загрязнений при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды и удаление из фильтра отмытых загрязнений, отличающийся тем, что перед проведением промывки предварительно снижается уровень воды в фильтре до состояния отрыва загрузки от верхнего распределительного устройства с переводом затопленной сжатой загрузки в свободно плавающее, гидравлически разгруженное состояние, после чего осуществляется промывка загрузки в нисходящем потоке разрыхленного псевдоожиженного слоя.

Изобретение предназначено для фильтрации воды бассейна. Погружное устройство (100) для фильтрации воды бассейна содержит фильтрационный барабан (10), который имеет первый конец (11) для приема воды, подлежащей фильтрации, из бассейна и второй конец для соединения с первой выпускной трубой для отфильтрованной воды; клапанный модуль (30), который жестко прикреплен к первому концу (11) фильтрационного барабана (10), для блокирования обратного потока воды через первый конец (11) во время промывки фильтрационного барабана (10) обратным потоком; дренажную трубу, которая находится в сообщении с фильтрационным барабаном, для отвода воды из фильтрационного барабана во время промывки обратным потоком.

Ионообменная установка // 2768624

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена. Ионообменная установка содержит ионообменный фильтр, включающий верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, трубу с запорным устройством, соединенную с ионообменным фильтром, емкость, в верхней части которой расположен штуцер для подвода и отвода воздуха, выполненную с возможностью приема по трубе части инертного материала с водой для обеспечения в процессе работы следующих состояний слоев фильтра.

Ионообменный фильтр // 2768619

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена. Ионообменный фильтр в нижней части содержит решетку, под которой находится эластичная пленка для создания воздушной подушки.

Способ очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона // 2751191

Изобретение относится к водоподготовке, а именно к способу очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона. Способ включает фильтрацию очищаемой воды через сорбирующий материал и промывку сорбирующего материала водой, нагретой до температуры не более 90°С, сбор и выдержку промывных вод в емкости-сборнике до распада радона и короткоживущих дочерних продуктов радона.

Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием технологий водоподготовки // 2749272

Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием технологий водоподготовки относится к области водоснабжения, экологии и промышленности, а именно к технологиям водоподготовки, улучшающим качество воды из поверхностных источников. Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием технологий водоподготовки включает для различных классов поверхностных вод метод водоподготовки - реагентное скорое фильтрование (СкФР) на фильтрах с однослойной гранулометрически неоднородной зернистой загрузкой эквивалентного диаметра зерен dэкв и предшествующие методы водоподготовки, а также дополнительно включает скорое дельта-фильтрование (СДФ): грязеемкое объемное фильтрование в реагентной схеме с сохранением оптимальных доз коагулянта/флокулянта на стадии предочистки воды, фильтрование с контактной коагуляцией/флокуляцией с пониженными дозами реагентов или безреагентное фильтрование, обеспечиваемые нисходящей фильтрацией воды, промывкой загрузки восходящим и ее структурированием нисходящим потоками воды.

Устройство и способ для очистки текучей среды посредством фильтрующего слоя // 2706650

Изобретение относится к устройству и способу для очистки текучей среды, такой как промышленная сточная вода или грунтовая вода, посредством фильтрующего слоя. Устройство включает резервуар (1) для помещения в процессе эксплуатации фильтрующего слоя (2) с сыпучим фильтрующим материалом; транспортную систему (8), выполненную с возможностью в процессе эксплуатации переноса фильтрующего материала из полости (5) под фильтрующим слоем (2) в положение (17) над фильтрующим слоем; впуск (14) текучей среды для введения очищаемой текучей среды в устройство; смесительную секцию (3), выполненную с возможностью в процессе эксплуатации получения смеси текучей среды из впуска текучей среды и сыпучего фильтрующего материала из фильтрующего слоя в части резервуара под смесительной секцией; и множество газлифтных инжекторов (4), где каждый газлифтный инжектор (4) выполнен с возможностью в процессе эксплуатации переноса смеси текучей среды из впуска (14) текучей среды и сыпучего фильтрующего материала из фильтрующего слоя (2) в полость (5).

Способ очистки природных и сточных вод // 2701932

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод физико-химическими методами и может быть использовано в энергетике, химической, нефтехимической, пищевой промышленности, в частности для очистки производственных, бытовых, атмосферных, шахтных, пластовых, карьерных вод и воды хвостохранилищ.

Способ регенерации скорого фильтра с мелкозернистой кварцевой загрузкой раствором природного пав // 2674911

Изобретение относится к способу регенерации скорого фильтра с мелкозернистой кварцевой загрузкой, загрязненного органическими соединениями. Способ регенерации заключается в том, что осуществляют верхнюю промывку путем подачи на загрязненную поверхность фильтра моюще-диспергирующего раствора на основе природного ПАВ гуммиарабика, обладающего деэмульгирующими способностями в отношении масло-, жиро- и нефтезагрязнений, и нижнюю промывку снизу вверх промывной водой.

Способ интенсификации ресурсосберегающим дельта-фильтрованием метода очистки воды // 2668900

Изобретение относится к области хозяйственно-питьевого водоснабжения и экологии. Разработан данный способ по причине постепенного измельчения зерен загрузки скорого фильтра турбулентными водными потоками при ее промывке/структурировании.

Установка очистки воды фильтрованием с импульсной промывкой зернистой загрузки // 2650169

Изобретение относится к области водоочистки и может быть использовано для очистки природных вод на фильтрах с зернистой загрузкой для хозяйственно-питьевого, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения, а также для очистки сточных вод. Установка очистки воды фильтрованием с импульсной промывкой зернистой загрузки содержит, по меньшей мере, один фильтр с зернистой загрузкой, верхним и нижним распределительными устройствами, трубопроводы подачи воды на очистку, подачи промывной воды с отводом и трубопроводы вывода фильтрата и промывной воды, запорные устройства с приводами, установленные на трубопроводах подачи воды на очистку, подачи промывной воды и вывода фильтрата, блок управления работой фильтра и блок генерации импульсов потока водной промывки зернистой загрузки, установленный на отводе трубопровода подачи промывной воды и содержащий гидроаккумулятор с реле давления, манометром и модулем коммутации.

Фильтр водоподготовительной установки с площадкой обслуживания и способ изготовления площадки обслуживания // 2755139

Изобретение относится к области подготовки воды на водоподготовительных установках, а именно к очистке воды фильтрованием. Фильтр водоподготовительной установки, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, нижний и верхний люки, размещенные на боковой вертикальной цилиндрической поверхности корпуса, для обслуживания дренажно-распределительных систем и внутреннего осмотра поверхности фильтрующего материала, отличающийся тем, что он снабжен площадкой обслуживания, которая установлена на боковой вертикальной цилиндрической поверхности корпуса под верхним люком обслуживания и закреплена на ней посредством элементов крепления, площадка обслуживания снабжена опорой и рабочей площадкой, выполненной с ограждением и настилом, причем ограждение рабочей площадки выполнено в виде рамной ограждающей конструкции и снабжено, по крайней мере, тремя поясами безопасности, включающими упоры, а опора рабочей площадки выполнена в виде левого и правого раскосов, которые установлены на рабочей площадке слева и справа относительно верхнего люка для обслуживания дренажно-распределительной системы с возможностью крепления на вертикальной цилиндрической поверхности корпуса фильтра посредством болтового соединения, причем площадка обслуживания закреплена на вертикальной цилиндрической поверхности корпуса фильтра непосредственно ограждением, а именно упорами каждого пояса безопасности посредством болтового соединения, а элементы крепления опоры рабочей площадки и упоров каждого пояса безопасности рамной ограждающей конструкции к вертикальной цилиндрической поверхности корпуса фильтра выполнены в виде П-образного кронштейна с резьбовым отверстием, который жестко закреплен на вертикальной цилиндрической поверхности корпуса фильтра, и крепежной пластины с отверстием, которая жестко закреплена на каждом упоре каждого пояса безопасности и на одном конце каждого раскоса опоры.