ЛАБИРИНТНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2007 года по МПК B01D36/04 B01D21/00 B01D21/02 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и мелиоративного строительства и водоотведения сточных и сбросных вод, и может быть использовано при строительстве орошаемых участков, каналов, водоемов, очистных сооружений природных и техногенных вод.

Известен способ нейтрализации оборотных вод (Авторское свидетельство №997401, МКИ C 02 F 1/66, БИ №44 от 30.11.82 г.) путем фильтрации через дренажную дамбу, состоящую из карбонатсодержащего материала, например известняка крупностью 15-20 см.

Недостатком этого устройства является то, что фильтрация осуществляется через дамбу, состоящую из карбонатсодержащего материала. Все дамбы имеют значительные размеры, как правило, трапецеидальной формы, в результате чего скорость фильтрации у основания и вершины будет разной.

Неодинаковой будет и качество очистки воды. Расход фильтрации и производительность труда будут низкими. При фильтрации через дамбу известняк будет вымываться водой и дамба перестанет действовать как фильтр. Ее придется вновь строить из карбонатсодержащих материалов, что весьма затруднительно и экономически невыгодно.

Известно дренажно-распределительное устройство для очистки воды (Авторское свидетельство №1636014, МКИ В 01 D 24/20, БИ №11 от 23.03.91 г.), включающее водонепроницаемые плиты и размещенные между ними водопроницаемые вставки, имеющие двутавровый профиль из нетканого материала, состоящего из хаотически расположенных гибких волокон с пористостью, уменьшающейся в направлении движения воды.

Недостатками данного устройства является то, что оно включает водонепроницаемые плиты и размещенные между ними водопроницаемые вставки, а это резко уменьшает площадь фильтрации, производительность труда и удельный объем профильтровавшихся вод.

Наиболее близким техническим решением является устройство для очистки коллекторно-дренажных и сточных вод (RU 2062634, В 01 D 36/04, 27.06.96), включающее канал, сорозадерживающую решетку, отстойник, фильтрующие элементы, выполненные в виде кассет, заполненных фильтрующим материалом, причем верх последнего ряда фильтрующих элементов совпадает с максимальным уровнем воды в канале.

Недостатками этого устройства является то, что фильтрующие элементы, выполненные в виде кассет, установлены рядами, что уменьшает площадь фильтрации и объем профильтровавшихся вод. Так как скважность фильтрующих элементов не дифференцирована, то последующие ряды фильтрующих элементов будут работать так же, как и первый, не улучшая качества очистки воды. То есть устройство будет работать одинаково с одним, двумя, тремя и так далее рядами фильтрующих элементов.

Техническим результатом, достигаемым данным изобретением, является создание надежных в эксплуатации и производительных фильтров, обеспечивающих увеличение площади фильтрации и удельного объема профильтровавшихся вод, хорошее качество очистки природных, сточных, сбросных и коллекторно-дренажных вод.

Результат достигается тем, что лабиринтный фильтр для очистки природных и техногенных вод, содержит канал, отстойник, сорозадерживающую решетку, фильтрующие элементы, выполненные в виде отдельных фильтров-кассет, заполненные фильтрующими материалами, установленными на дне отстойника, вписанного в урезы максимального уровня воды в канале в несколько лабиринтов, обращенных попеременно к направлению движения потока входами-выходами и тупиками, причем скважность фильтров-кассет от первого к последнему лабиринту уменьшается, а количество лабиринтов, их размеры и форма зависят от необходимой производительности и качества очистки вод.

На фиг.1 изображено устройство лабиринтного фильтра (общий вид). На фиг.2 изображен продольный разрез по оси фильтра, на фиг.3 изображен поперечный разрез.

Лабиринтный фильтр включает канал 1 с линией максимального уровня воды 2 и дном 3, отстойник 4, обойму 5, сороудерживающие решетки 6, фильтры-кассеты 7, установленные и закрепленные в каркасе 8 в виде лабиринтов, имеющих вход-выход 9 и тупик 10, и крепление 11 дна 3 и откосов 12 отстойника 4.

Лабиринтный фильтр работает следующим образом.

Природные или техногенные воды продвигаются по каналу 1 (фиг.1), его дну 3 и откосам 12 с креплением 11, площадью живого сечения опрокинутой трапецеидальной формы и равной где а и b - верхнее и нижнее основания трапеции, h - высота. При впадении в отстойник 4, вписанный в линию максимального уровня воды, поток распределяется до величины живого сечения а·h, где а - верхнее наибольшее основание опрокинутой трапеции. Скорость потока снижается, что способствует более качественной очистке воды. Проходя через сороудерживающую решетку 6, вставленную в обойму 5, поток очищается от крупных взвешенных примесей и поступает во вход-выход 9 первого лабиринта фильтра с самой большой скважностью фильтров-кассет 7, установленных в каркасе 8.

Пройдя через фильтры-кассеты 7 первого лабиринта, вода очищается от средних по крупности частиц, заполняет отстойник 4 и постепенно начинает фильтроваться через фильтры-кассеты 7 с меньшей скважностью и размером пор со стороны тупика 10, что позволяет достигнуть более тонкой очистки. В зависимости от требований к качеству очистки воды количество лабиринтов увеличивается, а скважность и размеры пор уменьшаются. При необходимости реагентной очистки фильтры-кассеты заполняются необходимым реагентом. Фильтры-кассеты 7 после отработки и снижения производительности заменяются на новые, и процесс фильтрации повторяется.

Пример

Исследования, проведенные в лабораторных условиях, показали, что при одинаковых геометрических параметрах лотка и исходной мутности воды 127,1 мг/л площадь фильтрации у заявленного лабиринтного фильтра была в 2 раза больше, чем у прототипа. Производительность лабиринтного фильтра (объем профильтровавшейся воды) в сравнении с прототипом была больше в 1,8 раза. Качество очистки воды оценивали по ее мутности до и после фильтров. Мутность воды после фильтра по прототипу составила 30,2 мг/л, а эффективность очистки - 75,1%. Мутность воды после заявленного лабиринтного фильтра была значительно меньше - 11,3 мг/л, а эффективность очистки достигала 92,9%.

Выполнение очистки природных и техногенных вод с помощью лабиринтного фильтра позволит увеличить площадь фильтрации и удельный объем профильтровавшихся вод, улучшить качество очистки природных, сточных, сбросных и коллекторно-дренажных вод.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и гидротехнического строительства и водоотведения сточных и сбросных вод. Технический результат - создание надежных в эксплуатации и производительных фильтров, увеличение площади фильтрации и удельного объема профильтровавшихся вод, хорошее качество очистки природных, сточных, сбросных и коллекторно-дренажных вод. Лабиринтный фильтр содержит канал, отстойник, сорозадерживаюшую решетку, фильтрующие элементы, выполненные в виде отдельных фильтров-кассет, заполненных фильтрующими материалами. Фильтрующие элементы установлены на дне отстойника, вписанного в урезы максимального уровня воды в канале, в несколько лабиринтов, обращенных попеременно к направлению движения потока входами-выходами и тупиками. Скважность фильтров-кассет от первого к последнему лабиринту уменьшается. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Лабиринтный фильтр, включающий канал, отстойник, вписанный в урезы максимального уровня воды в канале, сорозадерживающую решетку, фильтрующие элементы, выполненные в виде отдельных фильтров-кассет, заполненных фильтрующими материалами, отличающийся тем, что фильтрующие элементы установлены на дне отстойника в несколько лабиринтов, обращенных попеременно к направлению движения потока входами-выходами и тупиками, причем скважность фильтров-кассет от первого к последнему лабиринту уменьшается.2. Лабиринтный фильтр по п.1, отличающийся тем, что количество лабиринтов, их размеры и форма выбраны в зависимости от необходимой производительности и качества очистки вод.