СПОСОБ ОЧИСТКИ МЕДЛЕННОГО ФИЛЬТРА И УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРА Российский патент 2008 года по МПК B01D24/02 B01D24/12 B01D24/46 

Изобретение относится к медленным фильтрам, устанавливаемым в системах водоподготовки индивидуальных потребителей и предназначенным для очистки воды от взвешенных веществ и органических загрязнений.

Известен радиальный фильтр для очистки воды (SU авт.св. 1680262 А1, В01Д 24/08 от 30.09.91), содержащий корпус с крышкой и днищем, цилиндрическую фильтровальную камеру с зернистой загрузкой, коаксиальную корпусу, патрубок для подачи под напором в корпус исходной воды, дренажную трубу по оси камеры для фильтрата и средство для отвода промывной воды, при этом камера с торцов закрыта глухими фланцами, имеет каркасно-стержневую развитую боковую поверхность, покрытую поддерживающей и фильтрующей сетками, посажена на амортизаторы и оснащена вибратором.

Способ очистки фильтра заключается в том, что промывную воду под напором подают в дренажную трубу и пропускают в направлении, обратном рабочему, через зернистую загрузку камеры, которую одновременно с этим подвергают вибрационному воздействию, затем промывную воду с вымытыми ею из зернистой загрузки загрязнениями собирают и сбрасывают в канализацию.

Недостатками известных устройства и способа являются:

- разрушение и гибель биологического слоя, для восстановления которого потребуется время: фильтрующей пленки - несколько часов, биологической пленки - до 2 суток; в течение которого фильтр лишен способности очищать воду согласно требованиям нормативов;

- сложность конструкции устройства;

- необходимость снабжения устройства электрическим током промышленного напряжения для питания вибратора и насосной станции. Это объясняется следующим образом: массив фильтровальной камеры с зернистой загрузкой может исчисляться сотнями и тысячами килограммов, для вибрационного воздействия на которые требуется вибратор мощностью в несколько киловатт. Насосная станция должна обеспечить напор исходной воды в несколько десятков метров, что также потребует электрический насос мощностью в несколько киловатт. Электродвигатели подобной мощности можно запитать только от электросети промышленного напряжения, которой в хозяйствах индивидуальных потребителей в большинстве случаев нет.

Известен медленный песчаный фильтр для использования в условиях прерывистой подачи потока воды и способ его применения (RU патент №2225244 С2, В01Д 24/12, 24/46; 27.05.2003), содержащий контейнер, включающий верхнюю и нижнюю части, водовпускное средство, расположенное в верхней части, кварцевый песок в нижней части в качестве фильтрующего материала, верхняя поверхность которого размещена ниже водовпускного средства, биологический слой, размещенный на верхней поверхности фильтрующего материала, водовыпускное средство, расположенное ниже верхней поверхности фильтрующего материала, включающее перфорированную трубу, соединенную с трубой, простираемой вверх до минимального эксплуатационного уровня воды в пределах от 1 до 8 см выше верхней поверхности фильтрующего материала, и оснащенную сливом в виде колена, направленного вниз, рассеивающую решетку, установленную выше минимального эксплуатационного уровня воды, чистящий механизм, пропущенный через рассеивающую решетку, с возможностью вращения для чистки верхнего слоя фильтрующего материала, систему трубопроводов для подачи воды в водовыпускное средство и создания потока воды сквозь слой фильтрующего материала в направлении, обратном рабочему, емкость для фильтрата.

Способ очистки медленного фильтра включает создание потока промывной воды сквозь слой фильтрующего материала в направлении обратном рабочему, механическое перемешивание приповерхностного слоя фильтрующего материала для приведения засоряющих слой частиц во взвешенное состояние в толще воды выше верхней поверхности фильтрующего материала и сброс промывной воды вместе со взвесью частиц в канализацию.

Недостатками известного способа и устройства являются следующие.

Разрушение биологического слоя, ведущее к тому, что фильтр выводится из рабочего состояния на срок минимум двое суток.

Очистка только поверхностного слоя фильтрующего материала. Нижележащий же слой песка, охваченный биологическим процессом, результатом которого является обволакивание слизью зерен песка в слое глубиной до 40 см, не подвергается чистке и создает значительную долю гидравлического сопротивления фильтрующего материала в целом. Пропуск промывной воды через этот слой песка в направлении, обратном рабочему, без механического перемешивания неэффективен для его очистки. Известно, что биологический слой - это фильтрующая пленка на поверхности фильтрующего материала, созревшая бактерицидно, и слой песка при нем толщиной до 3 см задерживают до 99% бактерий и до 95% взвеси (см. «Водоподготовка» Б.Н.Фрог, А.П.Левченко, Москва, 1996). Остальное задерживается в нижележащем слое песка толщиной до 40 см и накапливается, увеличивая его гидравлическое сопротивление до тех пор, пока этот слой не уберут и не заменят свежим. Замена влечет за собой материальные и трудовые затраты, выведение фильтра из рабочего состояния на двое и более суток. Известен способ снижения гидравлического сопротивления этого слоя последовательным съемом приповерхностных слоев. Но этот способ не решает проблему в целом, по сути он является заменой песка, растянутой по времени. Этот слой, являющийся верхней частью фильтрующего материала, значительно влияет только на величину гидравлического сопротивления фильтрующего материала в целом, и оказывает незначительное влияние на фильтрацию взвеси загрязнений и бактерии. По сути, он играет роль средства для окончательной «финишной» зачистки фильтрата от остатков взвеси и бактерий, не задержанных биологическим слоем и прилегающим к нему слоем песка толщиной 3 см. Очистка верхней части фильтрующего материала будет крайне необходима для снижения величины гидравлического сопротивления фильтра в целом, что позволит повысить эффективность и производительность фильтрации, увеличить срок эксплуатации фильтра между регламентными работами и практически не скажется на качестве фильтрации.

Неэффективность очистки приповерхностного слоя песка, обусловленная тем, что толщина всего фильтрующего слоя велика и не позволяет из-за его большого гидравлического сопротивления перевести песок в очищаемом слоя во взвешенное состояние в восходящем потоке промывной воды. Взвешенное состояние обеспечивает наиболее полную эффективную очистку зерен песка при механическом перемешивании и окончательную его промывку.

Известные способ и устройство наиболее близки по технической сути и достигаемым техническим результатам к заявляемому изобретению.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы и производительности медленного фильтра и поддержание их на достигнутом уровне, увеличение срока его эксплуатации между регламентными работами, снижение величины времени перерывов в его работе после чистки и снижение трудоемкости и материальных затрат на обслуживание фильтра.

Результатом решения технической задачи будет снижение величины гидравлического сопротивления фильтра и поддержание его на достигнутом уровне, снижение до нуля затрат на замену песка или его промывку, увеличение фильтроцикла до 12 и более месяцев, сведение до минимума времени перерывов в работе после чистки фильтров, поддержание скорости фильтрования всегда на заданном уровне без ущерба качеству фильтрации.

Техническая задача по способу очистки медленного фильтра, включающему создание восходящего потока промывной воды сквозь слой фильтрующего материала в направлении, обратном рабочему, механическое перемешивание приповерхностного слоя фильтрующего материала для приведения засоряющих слой частиц во взвешенное состояние в толще воды выше верхней поверхности фильтрующего материала и сброс промывной воды вместе со взвесью частиц в канализацию, решается согласно изобретению тем, что очистку верхней части фильтрующего материала толщиной до 40 см осуществляют методом раздельной, поочередной чистки его отдельных фильтрующих слоев, обособленных друг от друга слоем воды сверху и поддерживающим слоем гравия снизу, путем механического перемешивания фильтрующего материала очищаемого отдельного фильтрующего слоя с одновременным введением его во взвешенное состояние в восходящем потоке промывной воды, которую подают непосредственно в поддерживающий слой очищаемого отдельного фильтрующего слоя и сбрасывают вместе со взвесью частиц загрязнения непосредственно из слоя воды над очищаемым отдельным фильтрующим слоем в канализацию, причем чистку каждого последующего отдельного фильтрующего слоя производят поочередно, начиная с верхнего отдельного фильтрующего слоя, через заданное время или при ненормативном снижении скорости фильтрования исходной воды фильтром.

Техническая задача по устройству медленного фильтра для осуществления способа его очистки, содержащему контейнер, включающий верхнюю, являющуюся водовпускным средством, и нижнюю части, разделенные рассеивающей решеткой, фильтрующий материал, например, из кварцевого песка, размещенный в нижней части, на верхней поверхности которого размещается биологический слой, водовыпускное средство, содержащее перфорированную трубу, соединенную с трубой, простираемой вверх до минимального эксплуатационного уровня воды в пределах от 1 до 8 см выше верхней поверхности фильтрующего материала и оснащенной направленным вниз сливом в виде колена; емкость для фильтрата, чистящий механизм, пропущенный через рассеивающую решетку с возможностью вращения для перемешивания фильтрующего материала в приповерхностном слое, решается согласно изобретению тем, что верхняя часть фильтрующего материала толщиной до 40 см разделена по толщине на три и более отдельных фильтрующих слоя, при этом каждый слой от другого обособлен сверху слоем воды, а снизу - пакетом, состоящим из защитной решетки, поддерживающего слоя гравия, дренажной решетки, причем дренажные решетки установлены на штифтах стенок нижней части контейнера, и последняя, нижняя из них, отделена слоем воды от нижней части фильтрующего материала в нижней части контейнера; кроме того, устройство включает запорный кран на выходе слива, емкость для промывной воды, установленную над фильтром на заданной высоте и сообщенную магистралью и ручным насосом с емкостью для фильтрата, кольцевые камеры, примыкающие к стенке контейнера, сообщенные каждая со слоем воды над отдельными фильтрующими слоями и слоем воды над нижней частью фильтрующего материала через отверстия в стенке контейнера и трубопроводом через запорный кран с емкостью для промывной воды, а также сообщенные сопрягаемым с камерой тангенциальным трубопроводом через запорный кран с вертикальным коллектором сброса промывной воды, оснащенным сливными запорными кранами: нижним и верхним; последний расположен по высоте на уровне рассеивающей решетки, также устройство включает емкость с исходной водой, установленную над фильтром на заданной высоте и сообщенную с каждой камерой через запорный кран наклонным трубопроводом, сопрягаемым с торцом камеры под острым углом к нему и по касательной к средней окружности торца, причем направление входа наклонного трубопровода в камеру в ту же сторону, что и направление выхода тангенциального трубопровода из камеры и место выхода тангенциального трубопровода расположено непосредственно вблизи и позади места входа наклонного трубопровода, если смотреть по их направлениям.

Техническая задача по устройству решается также тем, что чистящий механизм, включающий коаксиальные валы, пропущен через защитные и дренажные решетки с возможностью вращения, зафиксирован от осевого и радиального смещения на последней нижней дренажной решетке, оснащен мешалками по числу отдельных фильтрующих слоев по одной мешалке на каждый вал плюс одна для приповерхностного слоя нижней части фильтрующего материала с возможностью их привода во вращение поочередно, причем мешалки выполнены в виде плоской крестовины с насаженными на ней рабочими органами в виде рогаток, обращенных вниз и по длине сравнимых с толщиной отдельного фильтрующего слоя, в который они погружены, а радиальное расположение рогаток в зависимости от их углового положения в окружном направлении соответствует спирали Архимеда.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где фиг.1 - общий вид фильтра в разрезе, фиг.2 - узел А на фиг.1, фиг.3 - вид Б на штифт контейнера, фиг.4 - вид В на фильтр, фиг.5 - сечение Г-Г по оси чистящего механизма, фиг.6 - сечение Д-Д контейнера, фиг.7 - вид Е по оси на чистящий механизм, фиг.8 - общий ключ для привода первой и последней мешалок, фиг.9 - общий вид ключа для привода промежуточных мешалок.

Устройство медленного фильтра для осуществления способа очистки включает контейнер 1, состоящий из верхней, являющейся водовпускным средством 2, и нижней 3 частей, разделенных рассеивающей решеткой 4, фильтрующего материала 5, например из кварцевого песка, с размером зерен 0,3-1 мм, размещенного в нижней части 3. На верхней поверхности фильтрующего материала 5 размещается биологический слой 6, на дне нижней части 3 размещается водовпускное средство 7 из гравия, уменьшающегося от низа к верху крупностью зерен. Там же имеется перфорированная труба 8, соединенная с трубой 9, простираемой вверх до минимального эксплутационного уровня 10 воды в пределах 1-8 см выше верхней поверхности фильтрующего материала 5. Труба 9 оборудована сливом 11 в виде колена, направленного вниз с запорным краном 12 на конце. Водовпускное средство 2 закрыто крышкой 13 с отдушинами. Контейнер 1 выполнен для удобства обслуживания из нескольких монтажных сборок, соединяемых в единое целое быстросъемными конусно-фланцевыми соединениями 14. Контейнер для удобства обслуживания установлен в приямке 15. Верхняя часть фильтрующего материала 5 толщиной до 40 см разделена на три и более отдельных фильтрующих слоя 16, обособленных друг с друга слоем 17 воды сверху и снизу пакетом, состоящим из защитной решетки 18, поддерживающего слоя 19 гравия, дренажной решетки 20. Количество отдельных фильтрующих слоев 16 выбрано с учетом реальной возможности вручную перемешивать их каждый по отдельности. Решетки 18, 20 и 4 устанавливаются на штифтах 21 контейнера 1.

При установке нижних защитных 18 и дренажных 20 решеток верхние штифты 21 пропускаются через пазы 22 дренажной 20 и защитной 18 решеток, затем дренажную решетку 20 и защитную решетку 18 поворачивают и ставят шрифты 21. Через крышку 13, рассеивающую решетку 4, защитные 18 и дренажные 20 решетки пропущен, с возможностью вращения, чистящий механизм 23, зафиксированный по оси и по радиусу на самой нижней дренажной решетке 20. Чистящий механизм 23 состоит из центрального вала 24 с торцевым шлицем 25 на свободном конце и нанизанных на него и друг на друга, с возможностью вращения, коаксиальных полых валов 26, 27, 28 с торцевыми шлицами на свободных концах. В осевом направлении вал 26 опирается на вал 24, вал 27 - на вал 26 и вал 28 - на вал 27. Свободные концы валов 24, 26, 27, 28 посажены во втулку 29 приводной рукоятки 30. Втулка 29, с возможностью вращения, установлена и зафиксирована по оси и по радиусу в крышке 13. В торце втулки 29 имеются пазы 31. Свободные концы валов 24, 26, 27, 28, начиная с вала 24, выступают друг над другом. Имеются ключи 32 и 33, которые вставляют в один из пазов 31 втулки 29 и в один из торцевых шлицев валов 24, 26, 27, 28, и тем самым осуществляют силовое замыкание приводной рукоятки 30 с одним из валов 24, 26, 27, 28, обеспечивающее передачу крутящего момента от рукоятки 30 одному из валов 24, 26, 27, 28. Например, ключом 32 осуществляют силовое замыкание рукоятки 30 с валами 24 или 28, ключом 33 - с валами 26 или 27. На ключах 32 и 33 выполнены номера валов 24, 26, 27, 28. Сторону ключа 32 или 33, на которой изображен номер нужного вала, вставляют в соответствующий паз 31 втулки 29. На нижних концах валов 24, 26, 27, 28 установлены мешалки 34 в виде плоской крестовины, оснащенной рабочими органами в виде рогаток 35, обращенных вниз и по длине сравнимых с толщиной отдельных фильтрующих слоев 16, в которые они погружены. Места установки рогаток 35 в зависимости от их углового положения в окружном направлении соответствуют спирали Архимеда. Размещение рогаток 35 по спирали Архимеда предотвращает совпадение траекторий движения соседних рогаток 35 при вращении мешалки 34. Самая нижняя мешалка 34 погружена в приповерхностный слой нижней части фильтрующего материала 5, отделенный слоем 17 воды от самой нижней дренажной решетки 20.

Под сливом 11 установлена емкость 36 для фильтрата, сообщенная магистралью 37 с ручным насосом 38 с емкостью 39 для промывной воды, установленной над фильтром на заданной высоте. Емкость 39 сообщена через запорные краны 40 трубопроводами 41 с кольцевыми камерами 42, примыкающими к стенке контейнера 1, и в свою очередь, сообщенными каждая со слоем 17 воды через отверстия 43 в стенке контейнера 1.

Камера 42 сообщается также через запорные краны 44 тангенциальными трубопроводами 45 с вертикальным коллектором 46 сброса промывной воды в канализацию. Отверстия 43 в стенке контейнера 1 расположены таким образом, чтобы сообщать камеру 42 с верхней частью слоя воды 17 для предотвращения уноса частиц песка из отдельного фильтрующего слоя 16.

Коллектор 46 оснащен сливными запорными кранами: нижним 47 и верхним 48, расположенным по высоте на уровне рассеивающей решетки 4. Над фильтром на заданной высоте расположена емкость 49 с исходной водой, сообщенная через запорные краны 50 наклонными трубопроводами 51 с камерами 42. Наклонные трубопроводы 51 сопрягаются с торцами камер 42 под острым углом и по касательной к средней окружности торца. Направление входа наклонного трубопровода 51 в камеру 42 в ту же сторону, что и направление выхода из нее тангенциального трубопровода 45. Вход наклонного трубопровода 51 в камеру 42 находится вблизи и впереди выхода тангенциального трубопровода 45 из камеры 42, если смотреть в сторону их направлений. Все трубопроводы 41, 45, 51 соединены с фильтром и емкостями 39 и 49 быстроразъемными соединениями.

Медленный фильтр работает следующим образом.

В водовпускное средство 2 при снятой крышке 13 заливают исходную воду. Рассеивающая решетка 4, установленная на штифтах 21, так же, как и дренажные решетки 20, защищает биологический слой 6 от разрушения потоком исходной воды при заполнении водовпускного средства 2. Исходная вода просачивается через фильтрующий материал 5 со скоростью 0,2-0,3 м/ч, не более.

Процесс фильтрации подробно описан в книге «Водоподготовка», Б.Н.Фрог, А.П.Левченко, Москва, 1996 г. Мелкозернистый фильтрующий материал 5 (песок), имеющий мелкие поры, задерживает вначале на своей поверхности наиболее крупные частицы. Последние, заклиниваясь в порах, сужают их сечение, благодаря чему начинает задерживаться более мелкая взвесь. Этот процесс быстро прогрессирует, в порах начинают задерживаться все более мелкие частицы, а затем коллоиды и бактерии. Так на поверхности фильтрующего материала 5 образуется фильтрующая пленка с очень тонкими порами. После этого качество фильтрата становится весьма высоким. Таким образом, осветления исходной воды достигают за счет «пленочного фильтрования». Задержанные фильтрующей пленкой бактерии и органические вещества обусловливают развитие в ней микроорганизмов, поглощающих бактерии. Зерна песка обрастают студенистой массой, являющейся хорошим сорбентом. В результате биологических процессов до 99% бактерий, находящихся в исходной воде, задерживаются фильтрующей пленкой и гибнут. Созревшую, т.е. прошедшую бактерицидное созревание фильтрующую пленку называют биологическим слоем 6. В биологическом слое 6 и в прилегающем слое песка толщиной 2-3 см задерживается 95% взвеси частиц, остальное в процессе «объемного фильтрования» задерживается в остальной массе фильтрующего материала 5. Разделение верхней части фильтрующего материала 5 на отдельные фильтрующие слои 16, в промежутках между которыми расположены слои 17 воды, не меняет суть процесса объемного фильтрования, присущего единой верхней части фильтрующего материала 5. С течением времени биологические процессы начинают охватывать и более глубокие слои фильтрующего материала 5, его верхнюю часть толщиной до 40 см. Через 2-6 суток зерна фильтрующего материала 5 на всю эту толщину обволакиваются слизью, которая хорошо сорбирует коллоиды и бактерии. Одновременно происходят окислительные процессы, которые минерализуют органические вещества. Однако все это увеличивает гидравлическое сопротивление фильтра так, что скорость фильтрации падает до неприемлемых величин. Из водовыпускного средства 7 по перфорированной трубе 8 и далее по трубе 9 и сливу 11 с открытым краном 12 фильтрат стекает в емкость 36. При истечении всего фильтрата труба 9 поддерживает минимальный эксплуатационный уровень 10 воды в пределах 1-8 см от биологического слоя 6, что позволяет за счет диффузии кислорода из воздуха в воду и поступления его к биологическому слою 6, поддерживать последний в живом состоянии при длительных, до 2 и более суток, перерывах в поступлении исходной воды на фильтрацию.

Способ очистки медленного фильтра осуществляют следующим образом: при снижении скорости фильтрации ниже приемлемой величины или через заданное опытным путем установленное время необходимо очистить верхнюю часть фильтрующего материала 5, так как основную долю гидравлического сопротивления фильтра наряду с биологическим слоем 6 оказывает верхняя часть фильтрующего материала 5 толщиной до 40 см, поскольку ее зерна покрыты слизью, загромождающей поры.

Перекрывают кран 12, открывают краны 40, 44, относящиеся к камере 42 под верхним отдельным фильтрующим слоем 16, и открывают кран 48. Из емкости для промывной воды 39, куда из емкости для фильтрата 36 предварительно закачали насосом 38 фильтрат, подают промывную воду в слой 17 воды под очищаемый отдельный фильтрующий слой 16. Вода восходящим потоком взвешивает песок очищаемого отдельного фильтрующего слоя 16, выносит из него взвешенные частицы загрязнения в слой воды 17 над очищаемым отдельным фильтрующим слоем 16, откуда вместе с взвесью ее подают в коллектор 46 и через кран 48 далее в канализацию. Толщину отдельного фильтрующего слоя 16 и напор промывной воды подбирают такой величины, чтобы ограничить взвешивание частиц песка восходящим потоком промывной воды («вспухание отдельного фильтрующего слоя 16») 1/3 толщины слоя 17 воды, не более, и тем самым предотвратить унос частиц песка в канализацию. Ключом 32 подсоединяют вал 28 с мешалкой 34 к рукоятке 30. Рукоятку 30 начинают вращать сначала в одну сторону на 1 оборот, затем в другую на 1 оборот и так далее. Таким образом, механически перемешивают песок отдельного фильтрующего слоя 16, которой находится во взвешенном состоянии в восходящем потоке промывной воды. В процесс механического перемешивания вовлекается весь объем песка и, чтобы процесс не нарушил структуру поддерживающего слоя 19, между ним и слоем песка устанавливают защитную решетку 18 с радиально выполненными пазами. Зерна песка трутся друг о друга, сдирая слизь, которую промывная вода выносит в канализацию. После того, как промывная вода вымоет из отдельного фильтрующего слоя 16 взвесь частиц и слизь, чистку прекращают. Это будет видно по степени осветления промывной воды, текущей из крана 48. Затем перекрывают краны 40, 44, 48 и открывают кран 12. Фильтр готов к работе.

Высоту расположения емкости 39 для промывной воды над контейнером 1 (т.е. напор промывной воды) и толщину слоя воды 17 над отдельным фильтрующим слоем 16 подбирают таким образом, чтобы взвешенные частицы песка из отдельного фильтрующего слоя 16 не выносились потоком промывной воды в камеру 42. В случае выноса частиц песка в камеру 42 и оседания их там, осуществляют промывку камеры 42 следующим образом: открывают краны 44, 47, 50 и подают исходную воду из емкости 49 в камеру 42, где поток воды закручивается по кольцевой траектории, захватывает частицы песка и выносит их по трубопроводу 45 в коллектор 46 и далее через кран 47 на утилизацию для повторного применения. После окончания очистки камеры 42 краны 47, 50 и 12 перекрывают, затем открывают краны 40 и 48 и подают промывную воду и освобождают от остатков исходной воды из емкости 49 камеру 42. После этого краны 40 и 48 закрывают и открывают кран 12 для продолжения работы фильтра.

После очистки самого верхнего отдельного фильтрующего слоя 16, во время которой биологический слой 6 разрушается, функцию последнего временно начинают выполнять нижеследующие отдельные фильтрующие слои 16, частицы песка которых покрыты слизью в ходе биологических процессов, и которая в результате этого хорошо сорбирует взвеси, коллоиды и бактерии в процессе объемного фильтрования. Бактерии погибают в слизи в условиях недостатка кислорода. Качество фильтрации не снижается, но величина гидравлического сопротивления фильтра уменьшается, и скорость фильтрации поддерживается в заданных пределах. Через несколько часов работы фильтра восстанавливается фильтрующая пленка, т.е. наступает «осветлительное созревание» на поверхности самого верхнего отдельного фильтрующего слоя 16, а через 2 суток наступает «бактерицидное созревание» пленки и образуется биологический слой 6.

При очередном снижении скорости фильтрования таким же образом чистят вслед за верхним поочередно все нижеследующие отдельные фильтрующие слои 16, вплоть до приповерхностного слоя нижней части фильтрующего материала 5 включительно, поддерживая скорость фильтрования в заданных пределах. Но в последнем случае промывную воду подают в слой 17 воды над верхней поверхностью нижней части фильтрующего материала 5 и из него же удаляют взвесь частиц загрязнения.

После очистки приповерхностного слоя нижней части фильтрующего материала 5 новый цикл очистки фильтра начинают опять же с верхнего отдельного фильтрующего слоя 16. Нижняя часть фильтрующего материала 5 остается практически незагрязненной, поскольку 99% и более загрязнений, взвеси, коллоидов и бактерий задерживается в верхней части фильтрующего материала 5, которая подвергается периодически очистке, поэтому нижняя часть подвергается чистке только при смене всего фильтрующего материала 5 при ремонте фильтра или при регламентных работах.

Применение изобретения позволит поддерживать всегда скорость фильтрации в заданных пределах при высоком качестве и эффективности очистки воды, сократить материальные и трудовые затраты на очистку фильтра, исключить перерывы в работе после очистки, увеличить срок эксплуатации между регламентными работами, повысить удобство и качество обслуживания при чистке фильтра, исключив грубый неквалифицированный труд.

Изобретение может быть использовано в системах водоподготовки для очистки воды от взвешенных веществ и органических загрязнений. Способ очистки медленного фильтра заключается в очистке верхней части фильтрующего материала толщиной до 40 см методом раздельной, поочередной чистки его отдельных фильтрующих слоев, обособленных друг от друга. Очистка фильтрующих слоев осуществляется путем механического перемешивания фильтрующего материала с одновременным введением его во взвешенное состояние в восходящем потоке промывной воды. Устройство фильтра включает контейнер, разделенный рассеивающей решеткой на две части - верхнюю и нижнюю, причем нижняя часть заполнена фильтрующим материалом. Фильтр оснащен системой поддержания минимального эксплуатационного уровня воды над верхней поверхностью фильтрующего материала. Верхняя часть фильтрующего материала толщиной до 40 см разделена на отдельные фильтрующие слои, ограниченные каждый слоем воды сверху и пакетом, состоящим из защитной решетки, поддерживающего слоя гравия и дренажной решетки, снизу. Фильтр также содержит чистящий механизм для поочередного перемешивания отдельных фильтрующих слоев, емкость для фильтрата, емкости для промывной и исходной воды и систему трубопроводов с запорной арматурой для подачи промывной воды и сброса ее вместе со взвесью частиц загрязнений в канализацию. Изобретение позволяет поддерживать скорость фильтрации в заданных пределах при высоком качестве и эффективности очистки воды, увеличить срок эксплуатации фильтра между регламентными работами, сократить трудовые и материальные затраты на очистку фильтра, а также исключить перерывы в работе фильтра после чистки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ очистки медленного фильтра, включающий создание восходящего потока промывной воды сквозь слой фильтрующего материала в направлении, обратном рабочему, механическое перемешивание приповерхностного слоя фильтрующего материла для приведения засоряющих слой частиц во взвешенное состояние в толще воды выше верхней поверхности фильтрующего материала и сброс промывной воды вместе со взвесью частиц в канализацию, отличающийся тем, что очистку верхней части фильтрующего материала толщиной до 40 см осуществляют методом раздельной, поочередной чистки его отдельных фильтрующих слоев, обособленных друг от друга слоем воды сверху и поддерживающим слоем гравия снизу, путем механического перемешивания фильтрующего материала очищаемого отдельного фильтрующего слоя с одновременным введением его во взвешенное состояние в восходящем потоке промывной воды, которую подают непосредственно в поддерживающий слой очищаемого отдельного фильтрующего слоя и сбрасывают вместе со взвесью частиц загрязнения непосредственно из слоя воды над очищаемым отдельным фильтрующим слоем в канализацию, причем чистку каждого последующего отдельного фильтрующего слоя производят поочередно, начиная с верхнего отдельного фильтрующего слоя, через заданное время или при ненормативном снижении скорости фильтрования исходной воды фильтром.2. Устройство медленного фильтра для осуществления способа его очистки, содержащее контейнер, включающий верхнюю, являющуюся водовпускным средством, и нижнюю части, разделенные рассеивающей решеткой, фильтрующий материал из кварцевого песка, размещенный в нижней части, на верхней поверхности которого размещается биологический слой, водовыпускное средство, содержащее перфорированную трубу, соединенную с трубой, простираемой вверх до минимального эксплуатационного уровня воды в пределах от 1 до 8 см выше верхней поверхности фильтрующего материала и оснащенной направленным вниз сливом в виде колена; емкость для фильтрата, чистящий механизм, пропущенный через рассеивающую решетку с возможностью вращения для перемешивания фильтрующего материала в приповерхностном слое, отличающееся тем, что верхняя часть фильтрующего материала, толщиной до 40 см разделена по толщине на три и более отдельных фильтрующих слоя, при этом каждый слой от другого обособлен сверху слоем воды, а снизу пакетом, состоящим из защитной решетки, поддерживающего слоя гравия, дренажной решетки, причем дренажные решетки установлены на штифтах стенок нижней части контейнера и последняя, нижняя из них, отделена слоем воды от нижней части фильтрующего материала в нижней части контейнера; кроме того, устройство включает запорный кран на выходе слива, емкость для промывной воды, установленную над фильтром на заданной высоте и сообщенную магистралью и ручным насосом с емкостью для фильтрата, кольцевые камеры, примыкающие к стенке контейнера, сообщенные каждая со слоем воды над отдельными фильтрующими слоями и слоем воды над нижней частью фильтрующего материала через отверстия в стенке контейнера и трубопроводом через запорный кран с емкостью для промывной воды, а также сообщенные сопрягаемым с камерой тангенциальным трубопроводом через запорный кран с вертикальным коллектором сброса промывной воды, оснащенным сливными запорными кранами, нижним и верхним; последний расположен по высоте на уровне рассеивающей решетки, также устройство включает емкость с исходной водой, установленную над фильтром на заданной высоте и сообщенную с каждой камерой через запорный кран наклонным трубопроводом, сопрягаемым с торцом камеры под острым углом к нему и по касательной к средней окружности торца, причем направление входа наклонного трубопровода в камеру в ту же сторону, что и направление выхода тангенциального трубопровода из камеры, и место выхода тангенциального трубопровода расположено непосредственно вблизи и позади места входа наклонного трубопровода, если смотреть по их направлениям.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что чистящий механизм, включающий коаксиальные валы, пропущен через защитные и дренажные решетки с возможностью вращения, зафиксирован от осевого и радиального смещения на последней, нижней дренажной решетке, оснащен мешалками по числу отдельных фильтрующих слоев по одной мешалке на каждый вал плюс одна для приповерхностного слоя нижней части фильтрующего материала с возможностью их привода во вращение поочередно, причем мешалки выполнены в виде плоской крестовины с насаженными на ней рабочими органами в виде рогаток, обращенных вниз и по длине сравнимых с толщиной отдельного фильтрующего слоя, в который они погружены, а радиальное расположение рогаток в зависимости от их углового положения в окружном направлении соответствует спирали Архимеда.