ФИЛЬТРУЮЩИЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2013 года по МПК B01D24/02 B01D24/46 

Изобретение относится к технике очистки бытовых и сточных вод и может быть использовано для дренажных, распределительных и сборных систем в фильтрующих установках водоподготовки и доочистки бытовых и сточных вод.

Известна «Установка для очистки и обеззараживания воды», включающая гидроциклон, фильтр осветлительный, насос, гидродинамический импульсный генератор роторного типа с электроприводом, кавитационный реактор-циклон, два эжектора, проскоковый фильтр, при этом гидродинамический импульсный генератор содержит горизонтально расположенный полый корпус, который имеет диаметрально расположенные два отверстия со вставленными в них разгонными форсунками. Патент РФ на изобретение №2305073; МКИ: C02F 9/00, дата публ. 2007.08.27.

Известна «Установка для фильтрации сточных вод», в корпусе которой на опорную решетку засыпан слой фильтрующего материала, при этом очищаемая вода через фильтрующий слой попадает в нижнюю камеру, из которой в стояк, а затем в накопитель воды для обратной промывки. Для очистки фильтра предусмотрен процесс обратной промывки, и при необходимости в пространство над решеткой с помощью системы фильтрации вводят воздух.

Патент Германии №4030376, МКИ 5 C02F 3/00; 3/20; Пуб. бюл №7 ИСМ вып.38 1993 г. Патентообладатель: Steinmann G. m.b.H.

Недостатком вышеописанных устройств является их недостаточно высокая фильтрующая способность вследствие неполного использования мелкопористых слоев фильтрующей загрузки.

Известна установка для очистки и обеззараживания воды, включающая фильтр грубой очистки, напорные сорбционные фильтры, фильтр тонкой очистки и УФ-облучатель, при этом сорбционные фильтры включают активированный уголь в качестве сорбента и оба фильтра снабжены блоками управления, выполняющими две функции: первая-подача сверху очищаемой воды, а вторая - подача воды в режиме промывки, при этом установка реализует способ по п.1-4 (п.9 формулы).

Патент РФ на изобретение №23608702; МКИ: C02F 9/08, д. публ. 2009.07.10.

Наиболее близким техническим решением к установке является «Дренажный фильтр», содержащий каркас в виде перфорированной трубы и пористую гильзу из волокнистого материала, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, при этом он снабжен размещенными на обеих сторонах каркаса муфтами, пористая гильза выполнена пневмоэкструзией и изготовлена из многослойного волокнистого материала с пористостью 80-400 мкм, отверстия перфорированной трубы выполнены коническими, расположены по диаметру каркаса со смещением их в соседних рядах, равным половине шага между отверстиями, при этом меньший диаметр конических отверстий составляет 0,04-0,1 внутреннего диаметра трубы, а больший диаметр 0,1-0,2 наружного диаметра перфорированной трубы.

Патент РФ на изобретение №2169035; МКИ: B01D 27/00, д. публ. 2001.06.20.

К техническому результату, достигаемому с помощью предлагаемого устройства, относятся повышение эффективности фильтрации за счет использования в дренажно-распределительной системе фильтрующего модуля перфорированной трубы, снабженной отверстиями разного диаметра для подачи воздуха и воды.

Кроме того, конструкция устройства фильтрующего модуля позволяет также сократить срок и стоимость выполнения ремонтных и монтажных работ.

Технический результат достигается путем того, что фильтрующий модуль для очистки воды содержит загрузку и дренажно-распределительную систему в виде перфорированной трубы, снабженной пористой гильзой из волокнистого материала и охватывающей наружную поверхность перфорированной трубы, а также соединительные элементы. Перфорированная труба снабжена отверстиями разного диаметра для подачи воздуха и воды, при этом диаметр d₂ отверстия для подачи воды равен двум диаметрам d₁ отверстия для подачи воздуха: d₂=2d₁. В свою очередь, расстояние l₁ между отверстиями для подачи воздуха равно двум расстояниям l₂ между отверстиями для подачи воды:

l₁=2l₂.

Расчетная площадь отверстий перфорированной трубы находится в следующей зависимости:

S_o=[(n₁×0,785×d₁ ²)+(n₂×0,785×d₂ ²)]×k_пор,

где n₁, n₂ - количество отверстий воздушной и водяной систем;

d₁, d₂ - диаметры отверстий воздушной и водяной систем;

k_пор - коэффициент пористости.

Фильтрующий модуль для очистки воды поясняется чертежами.

Фиг.1 - фильтрующий модуль для очистки воды (продольный разрез).

Фиг.2 - фильтрующий модуль для очистки воды (поперечный разрез).

Согласно фиг.1 и 2 фильтрующий модуль для очистки воды содержит перфорированную трубу 1. Наружную поверхность перфорированной трубы охватывает пористая гильза 2, полученная пневмоэкструзией и представляющая собой многослойный волокнистый материал с пористостью 80-400 мкм. Соединительные элементы в виде торцевого элемента 3 и накидной гайки 4, фильтрующую загрузку 5. Перфорированная труба 1 снабжена отверстиями разного диаметра для подачи воздуха 6 и воды 7, при этом диаметр d₂ отверстия 7 для подачи воды равен двум диаметрам d₁ отверстия 6 для подачи воздуха: d₂=2d₁. В свою очередь, расстояние l₁ между отверстиями 6 для подачи воздуха равно двум расстояниям l₂ между отверстиями 7 для подачи воды: l₁=2l₂. Соответственно, если d₁=4 мм, то диаметр отверстия 7 для подачи воды d₂=8 мм, расстояние l₁=140 мм между отверстиями 6 для подачи воздуха, а расстояние между отверстиями 7 для подачи воды l₂=70 мм.

Расчетная площадь отверстий перфорированной трубы находится в следующей зависимости:

S_o=[(n₁×0,785×d₁ ²)+(n₂×0,785×d₂ ²)]×k_пор,

где n₁, n₂ - количество отверстий воздушной и водяной систем;

d₁, d₂ - диаметры отверстий воздушной и водяной систем;

k_пор - коэффициент пористости.

Перфорированная труба 1 выполняется диаметром согласно данным гидравлического расчета для каждого конкретного фильтра.

Базовая перфорация выполняется следующим образом:

- 2 ряда отверстий ⌀4 мм в количестве 12 штук на 1 п.м. в шахматном порядке под углом 60° к вертикальной оси внизу трубы для подачи воздуха на барботаж и прием фильтрата;

- 2 ряда отверстий ⌀8 мм в количестве 30 штук на 1 п.м. в шахматном порядке под углом 40° к вертикальной оси внизу трубы для подачи воды на промывку и прием фильтрата.

Количество отверстий и диаметр перфорированной трубы определяются в зависимости от условий эксплуатации перфорированных труб дренажно-распределительной системы фильтрующего модуля. В зависимости от условий эксплуатации дренажно-распределительная система фильтрующего модуля может монтироваться из n-го количества перфорированных труб.

Способ регенерации загрузки в фильтрующем модуле осуществляется следующим образом.

а) Фильтрование.

Прием фильтрата осуществляется всеми дренажными отверстиями системы. Производительность дренажно-распределительной системы двойного назначения (вода-воздух) определяется по формуле:

Q=0,785×L_др×√2gH×k_пop×(µ₁×d₁ ²×n₁+µ₂×d₂ ²×n₂),

где L_др - общая длина дренажной системы фильтра;

H - высота воды в фильтре над дренажной системой;

g - ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с²;

k_пор - коэффициент пористости;

µ₁, µ₂ - коэффициент расхода отверстий воздушной и водяной систем;

d₁, d₂ - диаметры отверстий воздушной и водяной систем;

n₁, n₂ - количество отверстий воздушной и водяной систем.

При гидравлическом расчете для различных фильтров количество отверстий в нижних рядах может изменяться.

Определяющим фактором при этом является способность системы обеспечить скорость фильтрования в нормальном режиме 6-8 м/ч, а в форсированном 10-12 м/ч.

б) Регенерация загрузки подачей воздуха.

При подаче воздуха в систему происходит заполнение им верхней части трубы с дальнейшим распределением по длине. Далее воздух вытесняет воду по всей длине трубы практически равномерно до выхода его из верхних рядов отверстий. При необходимости количество и диаметр отверстий верхних рядов можно изменять в соответствии с расчетными данными. В случае непредвиденного увеличения подачи воздуха в систему вода вытесняется до следующих нижних рядов. Это обстоятельство предохраняет систему от отрицательных последствий резкого неконтролируемого увеличения скорости выхода воздуха из отверстий. Подача воздуха в загрязненную фильтрующую загрузку осуществляется при уровне воды над загрузкой 0,5-1,0 м в течение 3-5 минут в зависимости от степени ее загрязнения.

б) Водяная промывка.

Подача воды на промывку осуществляется только после прекращения подачи воздуха и полного закрытия запорной арматуры на подающем воздуховоде. Подаваемая вода на промывку распределяется в нижней части труб и вытесняет воздух из них в распределительный коллектор, обязательно оборудованный воздухосбросным стояком. Расчетная площадь отверстий определяется по формуле:

S_o=[(n₁×0,785×d₁ ²)+(n₂×0,785×d₂ ²)]×k_пор,

где n₁, n₂ - количество отверстий воздушной и водяной систем;

d₁, d₂ - диаметры отверстий воздушной и водяной систем;

k_пор - коэффициент пористости.

Интенсивность подачи воды на промывку определяется расчетами в пределах 12-18 л/с·м² и регулируется в ходе пусконаладочных работ, которые необходимо проводить после завершения монтажных работ. При этом обеспечивается величина относительного расширения фильтрующей загрузки в пределах 25-50%.

Применяемые при изготовлении дренажно-распределительной системы фильтрующего модуля материалы разрешены Минздравом РФ для использования в хозяйственно-питьевом водоснабжении, а также для контактов с пищевыми продуктами.

Предлагаемое устройство для очистки воды повышает эффективность фильтрации за счет использования в дренажно-распределительной системе фильтрующего модуля перфорированной трубы, снабженной отверстиями разного диаметра для подачи воздуха и воды, а также сокращает срок и стоимость выполнения ремонтных и монтажных работ.

Изобретение относится к технике очистки бытовых и сточных вод и может быть использовано для дренажных, распределительных и сборных систем в фильтрующих установках водоподготовки и доочистки бытовых и сточных вод. Фильтрующий модуль для очистки воды содержит загрузку, дренажно-распределительную систему в виде перфорированной трубы, снабженной пористой гильзой из волокнистого материала и охватывающей наружную поверхность перфорированной трубы, соединительные элементы. Перфорированная труба снабжена отверстиями разного диаметра для подачи воздуха и воды. Диаметр отверстия для подачи воды равен двум диаметрам отверстия для подачи воздуха. Расстояние между отверстиями для подачи воздуха равно двум расстояниям между отверстиями для подачи воды. Расчетная площадь отверстий перфорированной трубы находится в следующей зависимости: S_o=[(n₁×0,785×d₁ ²)+(n₂×0,785×d₂ ²)]×k_пop, где n₁, n₂ - количество отверстий воздушной и водяной систем; d₁, d₂ - диаметры отверстий воздушной и водяной систем; k_пор - коэффициент пористости. Технический результат: повышение эффективности фильтрации. 2 ил.

Фильтрующий модуль для очистки воды, содержащий загрузку и дренажно-распределительную систему в виде перфорированной трубы, снабженной пористой гильзой из волокнистого материала и охватывающей наружную поверхность перфорированной трубы, а также соединительные элементы, отличающийся тем, что перфорированная труба снабжена отверстиями разного диаметра для подачи воздуха и воды, при этом диаметр d₂ отверстия для подачи воды равен двум диаметрам d₁ отверстия для подачи воздуха: d₂=2d₁, в свою очередь, расстояние l₁ между отверстиями для подачи воздуха равно двум расстояниям 1₂ между отверстиями для подачи воды: l₁=2l₂, а расчетная площадь отверстий перфорированной трубы находится в следующей зависимости:
S_o=[(n₁×0,785×d₁ ²)+(n₂×0,785×d₂ ²)]×k_пop,
где n₁, n₂ - количество отверстий воздушной и водяной систем;
d₁, d₂ - диаметры отверстий воздушной и водяной систем;
k_пор - коэффициент пористости.