СПОСОБ ПРОМЫВКИ ФИЛЬТРА С НАСЫПНОЙ ОДНОСЛОЙНОЙ ЗЕРНИСТОЙ ЗАГРУЗКОЙ Российский патент 2002 года по МПК B01D24/46 B01D101/00 

Изобретение относится к технологии приготовления воды на фильтровальных водоподготовительных установках.

Известен способ промывки механических фильтров с насыпной зернистой загрузкой, реализуемый следующей последовательностью операций:
- спуск воды в отключенном фильтре;
- подача в направлении снизу вверх под слой загрузки промывной воды и воздуха (водовоздушная отмывка);
- подача в направлении снизу вверх промывной воды с повышенным расходом (см. Л. М. Живикова, В.В. Максимов. Автоматизация водоподготовительных установок и управление водно-химическим режимом. Москва, Энергоиздат, 1986 г. ).

Основным недостатком способа является невозможность его использования для фильтров с загрузкой, имеющей удельный вес ниже, чем у кварцевого песка, вследствие выноса из фильтра материала загрузки при использовании данным образом операции водовоздушной отмывки.

Наиболее близким к заявленному является известный способ промывки фильтра с насыпной однослойной зернистой загрузкой, включающий спуск воды из фильтра до уровня водяной подушки над загрузкой, равного величине относительного расширения псевдоожиженного слоя загрузки, взрыхление загрузки воздухом, спуск воды из фильтра полностью, подачу промывной воды и воздуха в направлении снизу вверх через нижнее распределительное устройство, прекращение подачи воздуха и промывной воды до перелива промывной воды в верхнее отводящее устройство, подачу промывной воды в направлении сверху вниз через верхнее распределительное устройство с ее отводом через верхнее отводящее устройство (см. пат. РФ 2085255, кл. В 02 D 37/04, 1997г.).

Недостатком известного способа является то, что при загрузке фильтра, состоящего из достаточно легких зерен, например мелкофракционный керамзит, синтетические смолы и т.п., они не обеспечивают полное отсутствие выноса из фильтра материала загрузки. Это происходит потому, что процесс расслоения поднятых в надзагрузочное пространство зерен загрузки и взвешенного в надзагрузочном пространстве шлама значительно затруднен образующейся на поверхности промывной воды в фильтре при операциях взрыхления и водовоздушной отмывки пеной, удерживающей от осаждения зерна загрузки и, в целом, протекает довольно медленно. Не успевшая осесть часть зерен загрузки выносится из фильтра промывной водой.

Задачей изобретения является повышение эффективности промывки фильтра с насыпной зернистой загрузкой для различных видов материала загрузки, например кварцевый песок, керамзит, антрацит, синтетические смолы и т.п., при отсутствии выноса материала загрузки.

Поставленная задача решается последовательностью следующих приемов:
- спуск воды в отключенном фильтре до уровня водяной подушки над загрузкой, равного величине относительного расширения псевдоожиженного слоя загрузки.

Величина относительного расширения слоя загрузки определяется по известной формуле:

где L₀, m₀ - высота и пористость слоя загрузки в неподвижном состоянии соответственно;
L, m - высота и пористость слоя загрузки в псевдоожиженном состоянии соответственно.

Величина m определяется по формуле Тодеса
m=(18 Re+0,36Re²)^0,21•Ar^0,21,
где Re, Ar - критерии подобия Рейнольдса и Архимеда;
взрыхление загрузки воздухом через нижнее распределительное устройство с образованием псевдоожижения слоя загрузки; прекращение взрыхления, спуск воды из фильтра полностью; подача промывной воды и воздуха (водовоздушная отмывка) в направлении снизу вверх через нижнее распределительное устройство; подача с малым расходом промывной воды через верхнее распределительное устройство в направлении сверху вниз при достижении зеркалом воды в фильтре уровня выше уровня загрузки ("душирование") с одновременным продолжением водовоздушной отмывки; прекращение подачи воздуха и промывной воды по достижении зеркалом промывной воды в фильтре уровня, расположенного ниже верхнего распределительного устройства; дополнительное расслаивание материала загрузки за счет выдержки времени; подача с повышенным расходом промывной воды в направлении сверху вниз через верхнее распределительное устройство с ее отводом через верхнее отводящее устройство и обменом воды в надзагрузочном пространстве для удаления вымытых из загрузки загрязнений.

Для вымывания загрязнений из всей толщи загрузки операция водовоздушной отмывки должна быть достаточно длительной. Вместе с тем, в процессе этой операции после подъема уровня воды выше загрузки на поверхности воды происходит интенсивное образование и накопление слоя пены, удерживающей в своем объеме вместе с загрязнениями и достаточно легкие зерна загрузки, что приводит к выносу части материала загрузки при последующем отводе из фильтра промывной воды. Объем слоя пены возрастает с увеличением продолжительности водовоздушной отмывки.

В заявляемом способе данное противоречие устраняется путем одновременной с продолжением водовоздушной отмывки подачей части промывной воды через верхнее распрелительное устройство ("душирование"), которая начинается после подъема зеркала промывной воды в фильтре выше уровня загрузки. При этом на поверхности воды отсутствует еще не успевший накопиться значительный слой пены.

Основным назначением "душирования" зеркала воды в фильтре нисходящими струями промывной воды является воспрепятствование процессу формирования и накопления слоя пены на поверхности промывной воды путем разрушения пены на начальном этапе ее образования, а также сепарация взвешенных загрязнений и поднятых в надзагрузочное пространство водовоздушной отмывкой зерен загрузки с осаждением последних.

Упреждающее начало "душирования", а следовательно, отсутствие необходимости разрушения сформированного и накопленного слоя пены значительного объема позволяет осуществлять "душирование" с небольшой интенсивностью подачи промывной воды, сокращая тем самым общие затраты промывной воды на промывку фильтра.

Интенсивность подачи промывной воды для "душирования" зависит от параметров водовоздушной отмывки, материала загрузки и свойств, вымываемых из загрузки загрязнений, влияющих на процесс пенообразования.

На чертеже представлена схема фильтра с системой автоматического управления для осуществления заявленного способа.

На чертеже позициями обозначено следующее:
I - вода на обработку; II - вода обработанная; III - сжатый воздух; IV - дренаж; 1-7, 13 - задвижки на фильтре; 8 - задвижка на линии воздуха; 9, 10, 47 - клапаны регулирующие; 11, 12 - задвижки на напоре насосов; 14, 15 - насосы промывной воды; 16, 17, 51 - шайбы расходомерные; 18-21 - датчики; 22 - верхнее отводящее устройство; 23 - верхнее распределительное устройство; 24 - бак промывной воды; 25-27 -расходомеры; 28-38 - управление задвижками; 39, 40, 41 - сигнализаторы расхода; 42-45 - управление насосами; 46 - программно-логическое устройство управления; 48, 49, 50 - регуляторы расхода.

В данной системе на дренажном трубопроводе устанавливается датчик 20, по которому система определяет продолжительность и окончание операции полного спуска воды из фильтра.

Способ осуществляется следующим образом.

После отключения фильтра по команде программно-логического устройства управления 46 открываются задвижки 5, 4, 13, начинается спуск воды из фильтра. При уходе воды из-под датчика 19 программное устройство 46 дает команду закрыть задвижку 5, подается команда на открытие задвижек 6, 8 и клапана 9. Начинается операция взрыхления загрузки воздухом и отсчет времени программным устройством. По истечении контрольного времени программное устройство дает команду на закрытие задвижек 6, 8 и клапана 9. После получения подтверждения о закрытии задвижек 6, 8 и клапана 9 командой от программного устройства открывается задвижка 5. Начинается операция полного спуска воды из фильтра и отсчет контрольного времени программным устройством. Окончание полного спуска воды определяется системой по срабатыванию датчика 20, после чего задвижка 5 закрывается.

Для проведения водовоздушной отмывки по команде от устройства 46 открываются задвижки 6, 8 и клапан 9, включается промывной насос 14 (15), открываются задвижки 3, 11 (12) и клапан 10. По достижении зеркалом промывной воды в фильтре датчика 19 устройство 46 открывает задвижку 7 и клапан 47. Одновременно с водовоздушной отмывкой начинается "душирование" зеркала воды малым расходом промывной воды через верхнее распределительное устройство 23. Заданные величины расходов промывной воды поддерживают авторегуляторами 49 и 50. Как только зеркало воды поднимется до датчика 18, устройство 46 выдает команду на закрытие задвижек 3, 6, 7, 8, 13 и клапанов 9, 10, 47. После закрытия арматуры устройство 46 начинает отсчет контрольного времени, в течение которого происходит дополнительная сепарация зерен загрузки и взвешенного шлама в надзагрузочном пространстве. По прошествии контрольного времени открывается вновь задвижка 7 и клапан 47. Начинается подача промывной воды повышенным расходом через распределительное устройство 23 с ее обменом в надзагрузочном пространстве и отводом промывной воды и вымытых загрязнений через верхнее отводящее устройство 22. Начинается новый отсчет контрольного времени устройством 46, по окончании которого закрываются задвижки 4,7, 11 (12) и клапан 47, выключается насос 14 (15).

Предложенный способ промывки фильтра с насыпной однослойной зернистой загрузкой, позволяющий сочетать высокое качество промывки для широкого спектра возможных видов материала загрузки за счет использования наиболее эффективной операции водовоздушной отмывки с одновременным исключением возможного вследствие данной операции выноса материала загрузки.

Изобретение относится к технологии приготовления воды на водоподготовительных фильтрах с насыпной однослойной зернистой загрузкой. Способ включает спуск воды из фильтра до уровня водяной подушки над загрузкой, взрыхление загрузки воздухом, спуск воды из фильтра полностью, подачу промывной воды и воздуха в направлении снизу вверх через нижнее распределительное устройство, после подъема зеркала промывной воды в фильтре выше поверхности загрузки осуществляют одновременную подачу промывной воды и через верхнее распределительное устройство до перелива промывной воды в верхнее отводящее устройство, подачу воды и воздуха прекращают, затем промывную воду подают сверху вниз через верхнее распределительное устройство и отводят через верхнее отводящее устройство. Изобретение обеспечивает высокое качество промывки фильтра при отсутствии выноса фильтрующей загрузки при промывке. 1 ил.

Способ промывки фильтра с насыпной однослойной зернистой загрузкой, включающий спуск воды из фильтра до уровня водяной подушки над загрузкой, равного величине относительного расширения псевдоожиженного слоя загрузки, взрыхление загрузки воздухом, спуск воды из фильтра полностью, подачу промывной воды и воздуха в направлении снизу вверх через нижнее распределительное устройство, прекращение подачи воздуха и промывной воды до перелива промывной воды в верхнее отводящее устройство, подачу промывной воды в направлении сверху вниз через верхнее распределительное устройство с ее отводом через верхнее отводящее устройство, отличающийся тем, что после подъема зеркала промывной воды в фильтре выше поверхности загрузки в процессе подачи промывной воды и воздуха через нижнее распределительное устройство осуществляют одновременную подачу промывной воды и через верхнее распределительное устройство.