Фильтровальная автоматическая установка

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»713576

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл (22) Заявлено 100378 (21.) 2589129/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 050280. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 070280

В 01 D 23/16

Государственный комитет

СССР по ледам изобретений и открыти и (53) УДК 66.067..2 (088 ° 8) (72) Авторы изобретени я

М.С. Григоров, Ю.A. Ищенко и В.Г. Даев

Волгоградский сельскохозяйственный институт (71) Заявитель (5 4 ) ФИЛЬТРОВАЛ ЬНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ

УСТАНОВКА

Изобретение относится к области очистки воды и может быть использовано для очистки сточных вод от вредных веществ и для обеспечения осветленной водой систем внутрипочвенного орошения, дождевальных установок и т.д.

Известен водоочистной Фильтр, включающий корпус с вантузами, фильт-1ð рующую загрузку, трубы подвода сырой и отвода осветленной воды, камеру фильтрата с поплавковым клапаном, камеру осветленной воды, пористый поплавок — стабилизатор с фикса- тором и обводную трубу, соединяющую

15 камеру фильтрата с камерой .осветленной воды (1!.

Этот фильтр недостаточно надежен.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенной является филь-.резальная установка, включающая корпус с вантуэами, фильтрующую загрузку, под которой установлена водораспределительная система, трубу с сифоном для подвода сырой воды, сбросную трубу и трубу для отвода осветенной воды, камеру осветленной вобак про ывной воды, поплавок— стабилизатор с трубой центровки поплавка, фиксатором и клапаном (2) . (Осуществляемый в этой установке сброс воды с фильтра через э агрузку, эжектор и обратный клапан для возвращения поплавка-стабилизатора на поверхность загрузки весьма продолжителен, Большое гидравлическое сопротивление, усиленное неизбежной кольматацией верхнего слоя загрузки при обратном токе отмытых загрязнений, уменьшает коэффициент полезного использования фильтра - отношение продолжительности работы фильтра в режиме осветления к общей продолжительности работы фильтра во всех режимах .(осветление воды, промывка загрузки, возвращение поплавка-стабилизатора, сброс первого фильтрата в камеру фильтрата) . Такой способ сброса воды, в свою очередь, приводит к необходимости увеличивать объем бака запаса промывной воды с целью увеличить время наполнения этого бака для предупреждения поступления воды через сифон в фильтрующую загрузку до завершения процесса возвращения поплавкастабилиэатора, что приводит к ненуж3 713576

i ному увеличению продолжительности . промывки загрузки, т„е. также приводит к уменьшению коэффициента полезного использования фильтра. Его уменьшают также затраты времени в начале процесса фильтрования на сброс первого фильтрата в канализацию в условиях высокой концентрации взвешенных веществ в сырой воде, которая используется для промывки загрузки. Сброс первого фильтрата в канализацию - это потери воды, которые ухудшают коэффициент использования фильтра, а наличие эжектора на подающей трубе с сифоном усложняет конструкцию и приводит к сущест; венным потерям напора на участке между баком промывной воды и распределительной системой. для компенсации которых необходимо бак промывной воды располагать над фильтрующей загрузкой на большей высоте, чем в случае отсутствия этого эжектора, в режиме же полезной фильтрации требуется поддержание более высокого напора на входе фильтра перед баком, т,е. требуются повышенные затраты энергии на получение единицы объема чистой воды и увеличивается высота здания очистных сооружений, Сброс воды с отмытым осадком в процессе промывки фильтра по обводной трубе через боковое отверстие в корпусе фильтра не обеспечивает равномерного оттока отмытого осадка со всей площади фильтра, что ухудшает промывку загрузки, При одновременном наличии центральной направляющей трубы такое решение усложняет конструкцию и не является гидравлически рациональным. Наличие прямой гидравлической связи посредством обводной трубы между камерами осветленной воды и фильтрата, последняя из которых представляет собой заслойную зону, благоприятную для размножения бактерий, в ряде случаев недопустимо. При неисправности клапана на поплавке-стабилизаторе возможен прорыв потребителям воды c ..отмытым осадком при промывке загрузки, пружина между штоком и фиксатором не обеспечивает в условиях слабого магнита фиксации поплавка-стабилизатора в исходном положении при образовании на поверхности фильтрующего слря после его промывки. Кроме того, в процессе роста гидродинамического давления под загрузкой эта пружина растягивается;и загрузка несколько переМещается вверх, что ухудшает качество очистки — все это снижает надежность фильтра.

Цель изобретения — повышение надежности установки и коэффициента ее полезного действия.

Это достигается тем, что установка снабжена баком запаса чистой воды, установленным в камере осветленной воды и соединенным с трубой для подвода сырой воды через обратный клапан и поплавок-стабилизатор сифоном, всасывающее отверстие которого размещено в камере осветленной воды ниже ватерлинии поплавка и выходным отверстием внутри трубы центровки поплавка, а распределительная система выполнена в виде размещенной на пружинах водопроницаемой плиты.

Сифон взял на себя все те Функции, которые выполнялись эжектором, подсоединенной к нему трубой с обратным клапаном, обводной трубой и клапаном на поплавке-стабилизаторе, и упростил конструкцию, Причем все эти функции он выполняет значительно быстрее и надежнее, исключая кольматацию верхней зоны загрузки ,обратным током отмытых загрязнений.

Кроме того, в камере осветленной воды установлен открытый бак запаса промывной .чистой воды, который соединен с подающей трубой ниже уровня

Своего дна через обратный клапан, Это позволяет отказаться от сброса первого фильтрата в канализацию и от камеры фильтрата благодаря обеспечению завершения промывки загрузки чистой водой — в противоположность известному устройству, в котором промывка от начала до конца ведется сырой водой. Этим исключаются-затраты времени на сброс первого фильтрата и уменьшаются потери воды; благодаря этому сброс воды в канализацию необходим только при промывке загрузки и исключена опасная для ряда случаев зона застоя воды в камере фильтрата, :Размещение этого бака в камере ос ветленной воды повышает надежность его работы за счет исключения поплавкового клапана на питающей трубе (если бак безнапорный) или вантуза (если бак напорный), требуемых при размещении бака вне фильтрата, Кроме того, распределительная система в виде водопроницаемой плиты под фильтрующей загрузкой выполнена с зазором к стенкам фильтра . и опирается на пружины.

На чертеже. представлен общий вид фильтровальной автоматической установки

Установка содержит корпус 1, вантузы 2 и 3, фильтрующую загрузку

4, трубу 5 с сифоном 6 для подвода сырой воды, трубу 7 для отвода осветленной воды, камеру 8 осветленной воды, бак 9 запаса промывной сырой воды, трубу 10 для центровки поплавка-стабилизатора, состоящего из связывающего каркаса 11; стабилизатора (пригрузочной решетки) 12 и поплавка 13, клапан 14, направляющие-15., шток 1.6, фиксирующий элемент 17, распределительную систему 18 на пружинах 19, сбросную трубу 20, фиксатор 21, сифон 22, закрепленный на

713576 поплавке-стабилизаторе, бак 23 запаса промывной чистой воды, трубу 24 с обратным клапаном 25.

Установка работает следующим образом.

Стабилизатор 12 с поплавком 13 может занимать два фиксированных положения, зависящих от режима работы установки. В режиме осветления воды он прижат к поверхности загрузки 4 с помощью фиксатора 21 через шток 16 и фиксирующий элемент 17. Сырая вода поступает по трубе 5 через бак 9 и сифон б под распределительную сйстему 18 фильтра. Проходя по парам фильтрующей загрузки 4, вода оснетляется, а извлеченные загрузкой взвешенные вещества образуют в,ее по-: рах осадок. Чистая вода отводится с фильтра по трубе 7 иэ камеры 8 осветленной воды, В зоне бака 23 вода движется к трубе 7 по зазору между этим баком и корпусом фильтра. Движением воды над открытой поверхностью бака 23 в последнем обеспечивается необходимая циркуляция ноды, чтобы она не застаивалась. Для усиления циркуляции в особых случаях можно трубу 7 опустить н бак 23.Стабилизатор 12 и фиксатор 21 препятствуют переходу загрузки 4 в кипящее состояние в процессе полезной фильтрации.

В начале промывки поплавок 1.3 со стабилизатором 12 автоматически всплывает под действием выталкивающей силы. Критерием начала нсплытия поплавка-стабилизатора, т„е. начала промывки загрузки, является возникновение под загрузкой такого пьезометрического напора; вследствие постепенного роста гидравлического сопротивления загрузки н ходе накопления осадка н ее порах, при котором противодействующие ему и выталкивающей силе поплавка 13 сила фиксатора

21, вес загрузки 4 и элементов ll

12, 13, 22, 16, 17 окажутся н сумме меньше. В момент появления этого критерия фиксатор 21 не. способен удерживать фиксирующий элемент 17, последний открывается, поплавок-стабилизатор всплывает, клапан 14 открывается, загрузка 4 движется вверх, расширяется и переходит в кипящее состояние, грязь отмывается от зерен загрузки и вместе с водой сбрасывается по трубе 10. В трубе 5 и сифоне б формируется проьынной расход за счет уменьшения гидравлического сопротивления загрузки, перешедшей в кипящее состояние, и за счет запаса сырой воды н баке 9.Промывная вода из фильтра отводится по трубе 10 и сифону 22 в сбросную трубу 20 и далее н канализацию. Вследствие сброса ноды иэ камеры 8 уровень воды н ней опускается до нходного отверстия центральной трубы, в

5 о

ЗО

g$

65 баке 23 остается чистая вода, при этом до уровня входного отверстия трубы 10 опускается и попланок 13.

Стабилизатор 12 в зто время занимает положение выше уровня кипения загрузки ° По израсходовании на промывку загрузки запаса сырой воды бака 9, когда уронень воды s трубе

5 за сифоном б после его разрядки окажется несколько ниже уровня воды в баке 23, открывается клапан 25 и промывка продолжается чистой водой нэ бака 23. Промывка заканчивается как только опорожнится бак 23 ° Чис тые, подготовленные для дальнейшего

Фильтрования зерна загрузки оседают яа плиту распределительной системы

18 и пружины 19 сжимаются. Установка автоматически входит н режим возвращения стабилизатора в нижнее исходное положение.

В режиме возвращения стабилизатора 12 сифон 22 продолжает откачивать воду из-под поплавка 13. Поплавок

13 со стабилизатором 12 и сифон 22 опускаются вместе с уровнем воды.

Когда запорный элемент (клапан) 14 закроет входное отверстие канализационной трубы 20, поплавок-стабилизатор зафиксируется фиксатором 21 через шток 16 и фиксирующий элемент

17. Сброс воды из фильтра через сифон 22 прекратится. Этим заканчивается режим возвращения поплавкастабилизатора в нижнее исходное положение, При этом между стабилизатором и поверхностью загрузки будет оставаться зазор, что обеспечивает свободное возвращение и фиксацию поплавка-стабилизатора.

K этому моменту должно завершиться наполнение бака. 9 сырой водой.

Сифон б зарядится, вода по трубе 5 пойдет н распределительную систему

18 и тем саьым автоматически установка перейдет н режим фильтрования воды, Вследствие возникшего гидродинамического давления на загрузку 4 снизу усилие на пружины 19 со стороны загрузки уменьшится, они подадут вверх распределительную систему 18 вслед за поднимающейся фильтрующей загрузкой 4. Загрузка 4 упрется в стабилизатор 12 и подопрется снизу распределительной системой;18 с помощью пружин 19.

Вода из трубы 5 не поступает по трубе 24 в бак 23„ так как клапан

25 закрылся под действием напора в трубе 5. По мере наполнения камеры

8 осветленной водой уровень воды в этой камере будет подниматься и достигнет верхних кромок бака 23, осветленная вода начнет переливаться н. бак 23 и заполнит его. Тем самым будет создан запас чистой воды для использования его в завершении очередной промывки загрузки после окончания режима полезной фильтрации °

71.3576

Hpb y осb Ф ИВ од®овщ где Наьх

Формула изобретения

Н

В ОА ос вв

Общ

Затем осветленная вода идет в трубу

7 к потребителю.

Предлагаемая установка действует автоматически, имеет высокий коэффициент полезного действия, полностью исключает зоны застоя воды в фильтре и возможность прорыва грязной воды к потребителю, конструктивно проста и надежна в работе, не требует применения каких-либо датчиков и других традиционно используемых электрических элементов для автома-. тизации. В ряде случаев установка может применяться беэ использования электроэнергии при достаточном естественном пьезометрическом напоре (ориентировочно 1-10 м в зависимости от высоты фильтрующей загрузки); может изготавливаться в виде неприхотливых миниатюрных бытовых установок, промышленных установок большой производительности, а также в условиях небольшого водопотребления — и передвижной.

Коэффициент полезного действия фильтра можно в общем виде выразить формулой пьезометрический напор в трубе осветленной воды непосредственно на выходе фильтра; пъезометрический напор з подающей трубе непосредственно на входе в бак запаса проьывной воды; объем осветленной воды за один фильтроцикл; общий объем поданной воды на фильтр в течение одного фильтроцикла, где hw — потери напора на эжекторе;

h"é — потери напора на загрузке фильтра; потери напора в трубах.

Тогда коэффициент полезного действия известной установки (н -(ъw Мь" ш)1в„, Чм

"Вход, овц

Аналогично для предлагаемой конструкции и такой же подачи воды на фильтр при том же напоре на входе

Н> с учетом отсутствия зжектора, сброса первого фильтра в канализацию

Хп ф, сокращения продолжительности сброса воды из камеры осветленной воды после п -измывки загрузки, выражающееся в дополнительном получении осветленной воды объемом Х „„ с уче. том использования чистой воды на допромывку объемом И, и сокращения продолжительности вспомогательных операций, связанных с промывкой фильтра, J (Н „-(М 6 иjj(w +1ц - р )

1G

Вход общ

Так как Х, значительно меньше

Ивф + Х„,„п, то (,„. - h <))6 .„- (ф (НВ, -(,м+ У а } " УР)) ф(й оСВ

Для сравни заемых фильтров площадью 1 м в условиях подачи на них

Я воды с расходом 5 м /ч и продолжительности фильтроцикла 6 ч имеем:

hm = 0 1 Н Вход Ы ву,= 0 023 Ысв

h4 = 0 25 НВход Х = 0,013 посв

h й/ = О, 0 5 Н gy p " д<.) в = 0 0 8 3 4 дв

МЪОб о, ИВ,о .. 1 О9Ъ иосв

О,ЬН

«q,21 в од >оса

Фильтровальная автоматическая установка, включающая корпус с вантузами,.фильтрующую загрузку, под которой установлена водораспределитель35 ная система, трубу с сифоном для подвода сырой воды, сбросную трубу и трубу отвода осветленной воды, камеру осветленной воды, бак промывной воды, поплавок-стабилизатор с трубой центровки поплавка, фиксатором и клапаном, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности установки и коэффициента ее полезного действия, она снабжена баком запаса чистой воды, установленным в камере осветленной воды и соединенным с трубой для подвода сырой воды через обратный клапан и поплавокстабилизатор сифоном, всасывающее .отверстие которого размещено в камере осветленной воды ниже ватерлинии поплавка и выходным отверстием— внутри трубы центровки поплавка, а распределительная система выполнена в виде размещенной на пружинах водопроницаемой плиты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 528107, кл. В 01 0 23/16, 1975.

6О 2. Авторское свидетельство СССР

9 565683, кл, В 01 D 23/16, 1976.

713576

ro

Составитель Э. Яшкова федяятер ф. Юеоеоряяояяе тех е м Метко кодоектоо ю.меяеоееяо

Заказ 9160/2 Тираж 809 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откРытий

113035 Москва Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

-А филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4