ФИЛЬТР С ЗЕРНИСТОЙ ЗАГРУЗКОЙ Российский патент 2003 года по МПК B01D24/14 

Изобретение относится к области очистки различных жидкостей от загрязнений фильтрованием и может найти применение в технологии очистки воды, сточных вод и различных растворов в процессах химической технологии, обогащении, гидрометаллургии и других отраслях промышленности.

Широко известен фильтр, состоящий из корпуса со встроенной в нижнюю часть дренажной системой и уложенным на ней слоем зернистой загрузки, оборудованный подводящими и отводящими трубопроводами очищаемой, очищенной и промывной воды.

Основным недостатком известного фильтра является невысокая грязеемкость слоя загрузки и соответственно небольшая производительность. Это связано с тем, что основная часть загрязнений задерживается первым по ходу фильтрования, верхним слоем загрузки толщиной не более 200- 400 мм (Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод. - М.: Стройиздат, 1971, с. 220-222).

Известен ряд конструкций фильтров, в которых в той или иной степени устраняется указанный недостаток. Так, например, предложен фильтр, дополнительно оборудованный гребковым устройством для рыхления верхних загрязненных слоев зернистой загрузки, закрепленным на вертикальном валу (Авт. свид. СССР 718124, МКИ В 01 D 23/20, 1980).

К недостаткам данного фильтра относится сложность конструкции и многократное разрушение хлопьев осадка, задержанного в верхних слоях загрузки, что приводит к досрочному прекращению фильтроцикла из-за досрочного выноса их с очищенной водой.

Известен также фильтр, принимаемый за прототип, включающий корпус с дренажным основанием с уложенным на нем слоем зернистой загрузки, оборудованный подводящими и отводящими трубопроводами очищаемой, очищенной, чистой и грязной промывной жидкости и содержащий дополнительную систему наклонных к горизонту пластин или лотков, нижняя часть которых погружена в верхние слои зернистой загрузки и неподвижно закрепленными в пространственной раме. (Пат. РФ 2096066, МКИ В 01 D 24/46, 1997). После прекращения промывки загрузки, при помощи наклонных лотков формируется система холмов на ее поверхности, в которых концентрируются наиболее мелкие фракции зерен загрузки. За счет более развитой поверхности фильтрования, проникания загрязнений на большую глубину между холмами и вдоль стенок лотков, значительно повышается грязеемкость верхних и несколько возрастает грязеемкость средних слоев загрузки.

Однако недостатком такого фильтра являются недостаточно полное использование грязеемкости средних слоев загрузки и некоторые затруднения, связанные с промывкой загрузки вследствие ее повышенной грязеемкости.

Задачей изобретения является повышение грязеемкости зернистой загрузки и, как следствие, соответственно производительности фильтра и улучшение промывки загрузки.

Поставленная задача решается тем, что в фильтре с зернистой загрузкой, включающем корпус с дренажным основанием, уложенным на нем слоем зернистой загрузки, оборудованным подводящими и отводящими трубопроводами очищаемой, очищенной, чистой и грязной промывной жидкости и набором наклонных пластин или лотков, частично погруженных в верхние слои зернистой загрузки и жестко закрепленных в пространственной раме, отличающийся тем, что рама соединена с механизмом, обеспечивающим ее возвратно-поступательное перемещение в вертикальной или наклонной к горизонту плоскости.

На фиг. 1 представлен разрез фильтра с рамой, перемещающейся в вертикальной плоскости, на фиг.2 - фильтр с рамой, перемещающейся в наклонной к горизонту плоскости.

Фильтр содержит систему наклонных лотков 1, частично погруженных в верхний слой загрузки и жестко закрепленных в пространственной раме 2. Причем данная рама соединена с подъемно-опускным механизмом 3 (например, колонки с выдвижным шпинделем) или с механизмом возвратно-поступательного перемещения 4 (типа гидравлического домкрата) в плоскости, наклонной к горизонту (фиг. 2). В последнем случае рама передвигается по наклонным направляющим элементам 5 при помощи роликов 6.

Предлагаемый фильтр работает аналогично прототипу до загрязнения верхнего слоя загрузки, после чего при помощи подъемно-опускного механизма 3 (фиг. 1) рама 2 с лотками 1 поднимается вверх на 30-50 мм или при помощи механизма 4 (фиг. 2) перемещается под углом к горизонту. В результате чего под наклонными лотками образуется система прорезей в верхнем закольматированном слое зернистой загрузки. При этом большая часть очищаемой воды через прорези транзитом начинает поступать в средние малозагрязненные слои загрузки вследствие их меньшего сопротивления и фильтроваться через них. За счет этого возрастает грязеемкость средних слоев загрузки. Одновременно с перемещением рамы 2, для предотвращения проскока взвеси в фильтрат из-за повышенных скоростей поступления очищаемой воды через прорези в средние слои загрузки прикрывается задвижка на трубопроводе отвода очищенной воды.

Следует отметить, что и после образования прорезей небольшая часть исходной воды будет по-прежнему фильтроваться через верхний загрязненный слой загрузки, в котором также дополнительно задержится некоторое количество загрязнений. Кроме того, загрязнения задержанные ранее в верхнем слое вследствие снижения скорости фильтрования в нем не будут разрушаться и переноситься в нижележащие слои. Что также относится к достоинствам предлагаемого фильтра.

После достижения предельных потерь напора или проскока взвеси в фильтрат предлагаемый фильтр выключается на промывку аналогично известному. Причем возможна водо-воздушная или только водяная промывка. При этом воздух, а затем вода или только вода подаются снизу вверх, взрыхляя и взвешивая загрузку.

Следует отметить, что поднятая над загрузкой рама с лотками не мешает взвешиванию зерен загрузки в начале промывки, что имеет место в прототипе предлагаемого изобретения. Это также способствует лучшей промывке загрузки, и относится к преимуществам предлагаемого фильтра.

Кроме того, для лучшей отмывки зерен загрузки от загрязнений в предлагаемом фильтре во время промывки рама 2 (фиг.1 и 2) вместе с наклонными лотками 1 совершает при помощи механизма 3 или 4 реверсивное возвратно-поступательное движение. Это способствует лучшей отмывке загрузки от загрязнений вследствие многократного соударения взвешенных зерен с движущимися навстречу или под углом лотками, а также повышенной по сравнению с прототипом турбулизации восходящего потока воды или водовоздушной смеси. Перед окончанием промывки рама 2 возвращается в исходное положение и оседающие и сползающие по лоткам зерна загрузки снова формируют систему холмов на ее поверхности.

После промывки исходная вода или другая жидкость вновь подается на фильтр, и он опять включается в работу.

Не вызывает сомнения более высокая грязеемкость и производительность предлагаемого фильтра по сравнению с прототипом. Как показали эксперименты, проведенные с различными зернистыми загрузками при разных скоростях фильтрования и параметрах очищаемой воды, фильтр с конусообразными вставками имеет в 1,7-1,9 раза более высокую грязеемкость по сравнению с общеизвестным (Жагин В.А., Гириков О.Г., Николаев Е.Ю. Повышение производительности скорых зернистых фильтров // Водоснабжение и санитарная техника, 3, 1999, с. 24-25). В фильтре с конусообразными вставками также частично реализуется принцип действия предлагаемого фильтра, т.е. подача основной части очищаемой воды после загрязнения верхних слоев загрузки в средние малозагрязненные слои за счет подъема конусообразных вставок. Однако при подъеме или перемещении под наклоном к горизонту лотков 1 в предлагаемом фильтре суммарная площадь прорезей во много раз превышает площадь воронок в фильтре с конусообразными вставками. Поэтому скорости входа очищаемой воды в средние слои загрузки в предлагаемом фильтре будут меньше, что снижает вероятность проскока взвеси в фильтрат. Поэтому по аналогии с фильтром с конусообразными вставками грязеемкость загрузки предлагаемого фильтра по сравнению с прототипом также возрастает не менее чем в 1,5-1,7 раза.

Фильтр с наклонными лотками, принятый за прототип, имеет грязеемкость примерно в 1,4-1,45 раза выше общеизвестного. В предлагаемом фильтре реализованы оба эти способа повышения грязеемкости существующего фильтра (создание системы холмов и прорезей), а значит его грязеемкость возрастает еще в большей степени и будет не менее чем в 2-2,2 раза выше общеизвестного скорого фильтра.

Кроме того, как уже отмечалось, в предлагаемом фильтре будет лучше отмываться зернистая загрузка по сравнению с прототипом, что также относится к преимуществам предлагаемого фильтра.

Изобретение относится к очистке жидкости фильтрованием и может найти применение в технологии очистки воды, сточных вод, а также различных растворов в процессах химической технологии, гидрометаллургии, рудообогащения и др. Фильтр содержит корпус с дренажным основанием, слой зернистой загрузки, подводящие и отводящие трубопроводы и набор наклонных пластин, частично погруженных в верхние слои загрузки, жестко прикрепленных к раме, которая установлена с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения в вертикальной или наклонной к горизонту плоскости. Изобретение обеспечивает повышение грязеемкости фильтрующей загрузки и эффективную ее регенерацию. 2 ил.

Фильтр с зернистой загрузкой, включающий корпус с дренажным основанием, уложенным на нем слоем зернистой загрузки, оборудованным подводящими и отводящими трубопроводами очищаемой, очищенной, чистой и грязной промывной жидкости и набором наклонных пластин или лотков, частично погруженных в верхние слои зернистой загрузки и неподвижно закрепленных в пространственной раме, отличающийся тем, что пространственная рама соединена с механизмом, обеспечивающим ее возвратно-поступательное движение в вертикальной или наклонной к горизонту плоскости.