СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАГРУЗКИ В НАПОРНОМ ФИЛЬТРЕ Российский патент 2022 года по МПК B01D24/46 

Изобретение относится к способам очистки подземных вод от соединений железа и поверхностных вод от взвешенных загрязнений, может найти применение в схемах водоподготовки промышленного или хозяйственно -питьевого водоснабжения.

Известны многочисленные конструкции напорных и безнапорных фильтров с использованием для фильтрования плавающих загрузок из вспененных материалов, описанные, например, в книге [Журба М.Г. Водоочистные фильтры с плавающей загрузкой. Москва. 2011].

Аналогом изобретения может служить [Способ обезжелезивания подземных вод» по авторскому свидетельству SU №814884, опубл. 23.03.81 в бюл. №11], где используется безнапорный фильтр в режиме «сухого» фильтрования воды через незатопленную загрузку. Фильтр характеризуется низким расходом воды на регенерацию плавающей загрузки от загрязнений. Однако этот фильтр работает с неприемлемо низкими скоростями фильтрации до 3,65 м/ч, ограничивающими область его применения и не обеспечивает необходимого качества фильтрации.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ, известный из Пособия по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНиП 2.04.02-84), утверждено 09.04.1985, D1 (раздел 9. Фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой, Конструкция и принцип работы фильтра, абзац 9,12). Промывка загрязнений в безнапорном фильтре производится очищенной водой в нисходящем потоке промывной воды при расширении загрузки на 20-30% и удалении отмытых загрязнений. Недостаток способа заключается в повышенных расходах воды на промывку для отрыва загрузки от верхнего распределительного устройства и перевода в разрыхленное псевдоожиженное состояние.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является [Способ регенерации плавающей загрузки фильтров» по авторскому свидетельству SU №1011162, опубл. 15.04.83 в бюл. №14]. Регенерация плавающей загрузки в напорном фильтре производится при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды с последующим удалением из фильтра отмытых загрязнений. В указанном способе при промывке промывную воду из нижней части фильтра подают насосом по линии рециркуляции в его верхнюю часть, а удаление отмытых загрязнений из фильтра осуществляют периодически.

Недостатками известного способа регенерации по прототипу является промывка плавающей загрузки в замкнутом пространстве концентрированно загрязненной циркуляционной водой, содержащей все накопленные за фильтро-цикл загрязнения, с последующим дренированием, без вытеснительной промывки загрузки. Поэтому остаточные загрязнения сохраняются по всему объему загрузки, в том числе в выходном слое загрузки, что влияет на качество фильтрата, снижает грязеёмкость загрузки и фильтроцикл по количеству очищенной воды и, как следствие, требуются дополнительные расходы промывочной воды на проведение учащенных промывок.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: способ регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре, включающий промывку загрязнений при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды и удаление из фильтра отмытых загрязнений

Изобретение направлено на повышение качества первого фильтрата, увеличение грязеемкости загрузки и сокращение количества промывной воды на регенерацию плавающей загрузки в напорном фильтре в нисходящем потоке.

Этот результат достигается тем, что в способе регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре (фиг. 2), включающем промывку загрязнений при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды и удаление из фильтра отмытых загрязнений, в предлагаемом решении, перед проведением промывки предварительно снижается уровень воды в фильтре до состояния отрыва загрузки от верхнего распределительного устройства, с переводом затопленной сжатой загрузки в свободно плавающее, гидравлически разгруженное состояние, после чего осуществляется промывка загрузки в нисходящем потоке разрыхленного псевдоожиженного слоя.

При снижении уровня воды в напорном фильтре перед проведением промывки уменьшается выталкивающая сила, прижимающая плавающую загрузку к верхнему распределительному устройству, так как сокращается объем загрузки, находящийся в воде. После перевода фильтра в состояние отрыва верха плавающей загрузки от верхнего распределительного устройства в воде остается порядка 25% от всего объема загрузки, и эта меньшая часть поддерживает вес остальной загрузки над водой.

В режиме регенерации фильтра при подаче промывной воды происходит разрыхление нижней части загрузки, уменьшение удерживающей силы и нарастающее разрыхление верхней части, пока вся загрузка не перейдет в разрыхленное состояние.

Такое техническое решение позволяет существенно снизить количество воды на проведение промывки плавающей нагрузки за счет предварительного перевода ее из сжатого затопленного состояния в свободно плавающее, гидравлически разгруженное состояние.

Повышение качества первого фильтрата и грязеемкости загрузки по отношению к прототипу обеспечивается использованием при проведении регенерации плавающей загрузки очищенной воды вместо концентрированно грязной циркуляционной воды, содержащей все накопленные за фильтроцикл загрязнения, частично остающихся на зернах загрузки после слива воды.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 представлен напорный фильтр, работающий в режиме фильтрации; на фиг. 2 -напорный фильтр в режиме регенерации плавающей загрузки.

Напорный фильтр имеет: корпус 1 с установленными в нем верхним распределительным устройством 2 и нижним дренажным устройством 3, плавающую фильтрующую загрузку 4 между ними; трубопроводы подвода исходной воды 5 и отвода очищенной воды 6.

На фиг. 2 показаны положения уровня воды 7 и верхнего уровня 8 плавающей загрузки 4 перед проведением регенерации, трубопроводы подвода чистой промывной воды 9 и отвода грязной промывной воды 10.

Работа напорного фильтра в режиме фильтрации осуществляется следующим образом (фиг. 1): загрязненная исходная вода 5 подается через нижнее дренажное устройство 3 вверх, фильтруется через плавающую загрузку 4, прижатую к верхнему распределительному устройству 2, и из него выходит очищенная вода 6 из фильтра.

Реализация предлагаемого способа регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре осуществляется следующим образом (фиг. 2). В корпусе 1 напорного фильтра предварительно снижается уровень воды до положения 7, которое соответствует верхнему уровню 8 отрыва плавающей загрузки 4 от распределительного устройства 2. Процесс осуществляется путем сброса воды через трубопровод 10 грязной промывной воды. Затем промывная вода подается в постоянном режиме по трубопроводу 9 подвода чистой воды в верхнее распределительное устройство 2. При постоянной подаче промывной воды на плавающую загрузку 4 происходит разрыхление плавающей загрузки 4, переход ее во взвешенное состояние и промывка. Удаление грязной промывной воды и отмытых загрязнений осуществляется через нижнюю дренажную систему 3 и трубопровод 10 грязной промывной воды.

По опытным данным проведение регенерации плавающей загрузки, состоящей из гранул фракцией 0,5-2,0 мм вспененного полистирола плотностью 0,15-0,2 т/м³, по предлагаемому способу, с предварительным снижением уровня воды в фильтре до перевода загрузки во взвешенное состояние, позволяет снизить интенсивность промывки до значения 7,0 л/(с⋅м²), сократить количество воды на проведение регенерации загрузки в 1,7-2,2 раза, увеличить грязеемкость загрузки на 10%, обеспечить высокое качество фильтрата с первых порций фильтроцикла.

Технологические преимущества предлагаемого способа регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре заключаются в обеспечении высокого качества фильтрата с первых порций фильтроцикла и в увеличении грязеемкости загрузки.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре по малосточной технологии заключаются в сокращении количества воды на проведение регенерации загрузки и снижении себестоимости дальнейшей утилизации промывных вод.

Изобретение относится к способам очистки подземных вод от соединений железа и поверхностных вод от взвешенных загрязнений, может найти применение в схемах водоподготовки промышленного или хозяйственно-питьевого водоснабжения. Способ регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре включает промывку загрязнений при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды и удаление из фильтра отмытых загрязнений. Перед проведением промывки предварительно снижается уровень воды в фильтре до состояния отрыва загрузки от верхнего распределительного устройства с переводом затопленной сжатой загрузки в свободно плавающее, гидравлически разгруженное состояние. После чего осуществляется промывка загрузки в нисходящем потоке разрыхленного псевдоожиженного слоя. Технический результат заключается в сокращении количества воды на проведение регенерации загрузки и снижении себестоимости дальнейшей утилизации промывных вод. 2 ил.

Способ регенерации плавающей загрузки в напорном фильтре, включающий промывку загрязнений при расширении загрузки в нисходящем потоке промывной воды и удаление из фильтра отмытых загрязнений, отличающийся тем, что перед проведением промывки предварительно снижается уровень воды в фильтре до состояния отрыва загрузки от верхнего распределительного устройства с переводом затопленной сжатой загрузки в свободно плавающее, гидравлически разгруженное состояние, после чего осуществляется промывка загрузки в нисходящем потоке разрыхленного псевдоожиженного слоя.