ИНТЕГРИРОВАННОЕ ПОКРЫТИЕ ДРЕНАЖНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ФИЛЬТРОВ ВОДОПОДГОТОВКИ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2023 года по МПК B01D24/14 B01D24/24 

Изобретение относится к области водоподготовки и водоотведения, а именно к дренажно-распределительным системам фильтров водоподготовки и очистки сточных вод, в частности к интегрированным системам для дренажных устройств, удерживающих фильтрующий материал и предотвращающих накопление биологических и/или химических отложений и может быть использовано при процессе механической фильтрации, а также при обратной промывке для взрыхления и очищения фильтрующей загрузки (например песок, антрацит и т.д.).

Одним из главных параметром работы фильтра водоподготовки и очистки сточных вод является производительность системы, а также равномерность фильтрации жидкости. Такие системы подвержены засорению биологическими и/или химическими отложениями, которые загрязняют фильтрующую загрузку, нарушая равномерность распределения жидкости. Вследствие этого возникают локальные участки избыточного расхода (нарушение равномерного распределения), что ведет к вспучиванию, боковому смещению или другим нежелательным возмущениям в фильтрующем материале, что в свою очередь ведет к аварийной остановке фильтра или его отказу. Поэтому использование устройств, допускающих обратную промывку фильтров, является критически важным условием. Современные дренажно-распределительные устройства позволяют избегать лишнего слоя в фильтре - поддерживающий слой гравия, за счет того, что новейшие системы обеспечивают прохождение фильтруемой жидкости, предотвращая прохождение фильтрующего материала.

Известно дренажно-распределительное устройство фильтров водоподготовки и очистки сточных вод - интегрированное покрытие дренажной системы, представляющее собой конструкцию, состоящую из верхней и нижней пластин, которые имеют множество воронкообразных полостей и при стыковке образуют прозоры между двумя пластинами для прохода жидкости, предотвращающие при этом проход фильтрующего материала, (см. патент WO/2014/014691 - FILTER MEDIA RETAINER ASSEMBLY)

Недостатком известной системы является большой продольный размер изделий, что влияет на надежность и сохранение полной работоспособности изделия в процессе монтажа, транспортировки и установки, так же известное интегрируемое покрытие обладает рядом недостатков, которые препятствуют установке данной системы на дренажных блоках других конфигураций, а именно при фланцевом соединении блоков известная система не может быть установлена, ввиду отсутствия конструктивного решения для плотной стыковки с боковой стенкой дренажного блока при наличии выпирающих головок болтов, также не предусмотрена плоскость отсечения интегрированного покрытия для возможности изменения продольного размера и удовлетворения необходимого размера для стыковки с дренажным блоком с учетом сохранения полной работоспособности системы.

Технической задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного изобретения.

Достигаемым при использовании предлагаемого изобретения техническим результатом является повышение эксплуатационных и технологических характеристик изделия путем обеспечения сборно-разборной стыковки удерживающих пластин.

Технический результат достигается тем, что верхняя и нижняя пластина разделена на две части, каждая из которых имеет узлы стыковки по системе шип-паз, что изменяет процесс сборки и монтажа пластин относительно ближайшего аналога, изменена конфигурация передней и задней стенки с целью удовлетворения необходимой геометрии системы, также предусмотрена плоскость отсечения лишней части для удовлетворения заданных габаритов дренажной системы фильтров водоподготовки и очистки сточных вод.

Стыковка изделий друг с другом, а также стыковка верхней и нижней удерживающей пластины осуществляется при помощи химического клея или эпоксидной смолы.

Конфигурация передней и задней стенки изделия предусматривает корректировку продольного размера путем отсечения определенной части пластин на ленточном станке. Для сохранения работоспособности пластины на плоскости отсечения установлены заглушающие элементы с целью предотвращения избыточного выхода воздуха в цикле обратной промывки.

Для установки интегрированного покрытия на дренажный блок предусмотрены три ниши прямоугольной формы в торцевой стенке пластины для полной стыковки со стенкой дренажного блока, при условии наличия выступающих частей фланцевого соединения (шайба, гайка, шайба Гровер, головка болта и т.д.). Данное конструктивное решение обеспечивает полную стыковку интегрированного покрытия с дренажным блоком без зазоров, что служит гарантией работоспособности системы при фильтрации жидкости, а также при процессе обратной промывки. С целью повышения надежности данного узла по всей длине торцевой стороны интегрируемого покрытия нанесена канавка для заполнения герметизирующим средством.

Все монтажные отверстия верхней пластины заглушены перегородкой малой толщины, которые предотвращают прохождение жидкости и фильтрующего материала через отверстия в цикле фильтрации и обратной промывки, в случае неиспользования крепежных элементов в конкретном отверстии. Также данное решение позволяет герметизировать отверстия перед установкой крепежной детали (шуруп, саморез, винт и т.д.).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 изображен общий, а также покомпонентный вид в перспективе дренажно-распределительной системы фильтров водоподготовки и очистки сточных вод с использованием настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлен покомпонентный вид в перспективе верхней и нижней удерживающей пластины.

На фиг. 3 представлен поперечный разрез интегрированного покрытия дренажной системы фильтров водоподготовки и очистки сточных вод.

Дренажно-распределительная система включает в себя дренажный блок 1, а также интегрированное покрытие, состоящее из нижней удерживающей пластины фильтрующего материала 2 и верхней удерживающей пластины фильтрующего материала 3, каждая из которых в свою очередь состоит из двух частей, имеющие множество полостей в форме воронки, которые стыкуются таким образом, что воронкообразные полости на верхней пластине совмещены с соответствующим множеством воронкообразных полостей на нижней пластине, образуя множество прозоров между ними и обеспечивая прохождение фильтруемой жидкости, предотвращая прохождение фильтрующего материала. Верхняя и нижняя удерживающая пластина соединяются с дренажным блоком при помощи крепежных деталей (шуруп, саморез, винт и т.д.), а плоскости стыка обрабатываются герметиком для образования замкнутого контура в системе.

Верхняя удерживающая пластина и нижняя удерживающая пластина сформированы отдельно и съемно соединяются друг с другом, образуя интегрированное покрытие дренажной системы.

Однослойная или многослойная фильтрующая загрузка (не показана на чертеже) насыпается сверху дренажно-распределительной системы и необходима для удаления из жидкости нежелательных частиц загрязнения различной природы. Использование данного изобретения позволяет отказаться от поддерживающего слоя в виде гравия и исключить связанные с этим сложности эксплуатации фильтров водоподготовки и очистки сточных вод.

Для обеспечения максимальной производительности фильтра гранулированную загрузку необходимо регулярно промывать путем подачи чистой воды снизу-вверх через дренажно-распределительную систему и вытеснения инородных частиц загрязнения. Процесс обратной промывки проводят в несколько этапов с использованием воды и воздуха для взрыхления гранулированной загрузки и выноса частиц загрязнения.

Верхняя удерживающая пластина фильтрующего материала состоит из двух универсальных равных частей, где одна часть 4 остается неизменной с момента производства, а на другой части 5 отсекается некоторая область по воображаемой линии реза 6. Изделия 4 и 5 стыкуются между собой посредством соединения «шип-паз». Узел 7 представляет собой шип нижнего расположения, узел 8 - шип верхнего расположения, тогда при стыковке изделия 4, 5 образуют прочную конструкцию за счет конструктивного исполнения и обработки химическим клеем или эпоксидной смолой.

На верхней удерживающей пластине вдоль линии реза 6 расположены монтажные части 9 и 10, которые необходимы для крепления пластины к дренажному блоку по торцевой стороне. Также пластина имеет верхнюю поверхность 11, которая образует множество полостей 12 в форме воронки.

Верхняя удерживающая пластина содержит множество продольных ребер 13, параллельных длинной стороне пластины, множество поперечных ребер 14 соответственно перпендикулярных длинной стороне пластины, а также множество дополнительных ребер 15, в совокупности данные ребра обеспечивают жесткость конструкции и работоспособность в условиях повышенного давления со стороны загрузки в процессе фильтрации и со стороны водо-воздушной суспензии в процессе обратной промывки.

По торцевой стороне расположены три прямоугольных впадины 16 для скрытия шайбы и головки болта при стыковке интегрированного покрытия заподлицо со стенкой дренажной системы.

Нижняя удерживающая пластина фильтрующего материала состоит из двух универсальных равных частей, где одна часть 17 остается неизменной с момента производства, а на другой части 18 отсекается некоторая область по воображаемой линии реза 19. Изделия 17 и 18 стыкуются между собой посредством соединения «шип-паз». Узел 20 представляет собой шип верхнего расположения, узел 21 - шип нижнего расположения, тогда при стыковке изделия 17, 18 образуют прочную конструкцию за счет конструктивного исполнения и обработки химическим клеем или эпоксидной смолой.

На нижней удерживающей пластине вдоль линии реза 19 расположены ответные монтажные части 22 и 23, которые необходимы для стыковки с монтажными частями верхней пластины 9 и 10, а также крепления пластины к дренажному блоку по торцевой стороне. Также нижняя удерживающая пластина имеет верхнюю поверхность 24, которая образует множество полостей 25 в форме воронки.

По торцевой стороне расположены три прямоугольных впадины 26 для скрытия шайбы и головки болта при стыковке интегрированного покрытия заподлицо со стенкой дренажной системы. Также вдоль продольных граней нижней удерживающей пластины расположены вертикальные округлые бобышки 27, которые служат для центрирования и простоты стыковки и монтажа верхней удерживающей пластины относительно нижней.

Нижняя удерживающая пластина на нижней грани (не показано на чертеже) содержит множество продольных ребер, параллельных длинной стороне пластины и множество поперечных ребер, соответственно перпендикулярных длинной стороне пластины, которые в совокупности обеспечивают жесткость конструкции и работоспособность в условиях повышенного давления со стороны загрузки в процессе фильтрации и со стороны водо-воздушной суспензии в процессе обратной промывки.

Ввиду наличия линии реза 19 для удовлетворения заданных габаритов дренажной системы фильтров водоподготовки и очистки сточных вод, предусмотрены специальные выступы 28 с двух продольных сторон нижней пластины для предотвращения выхода воздуха с отсекаемой стороны при обратной промывке.

Сборка интегрированного покрытия осуществляется таким образом, что множество продольных ребер верхней пластины, по существу, параллельны продольным ребрам нижней пластины, аналогично множество поперечных ребер верхней пластины параллельны множеству поперечных ребер нижней пластины.

Вдоль торцевой стороны верхней и нижней пластины предусмотрена округлая канавка 29 для более плотной герметизации стыка интегрируемого покрытия с дренажным блоком при использовании каучукового герметика.

Верхняя удерживающая пластина и нижняя удерживающая пластина, имеющие V-образный профиль, образуют множество воронкообразных полостей на верхней и нижней пластине, которые выровнены в собранном узле интегрируемого покрытия таким образом, что между полостями образуется небольшой зазор 30, определяющий множество проходов (область течения). Каждая воронкообразная полость действует, как камера для содержания и удерживания частиц фильтрующего материала. V-образный профиль может иметь различный угол наклона более 0° и менее 90°.

Верхняя и нижняя удерживающая пластина фильтрующего материала включает монтажные части 31, каждая из которых образует монтажное отверстие, имеющее заглушку 32, расположенное по периферии верхней и нижней пластины. В собранном виде монтажные отверстия верхней удерживающей пластины 33 совмещены с монтажными отверстиями нижней удерживающей пластины 34 так, что через монтажные отверстия может быть вставлена крепежная деталь (шуруп, саморез, винт и т.д.), затем крепежные детали могут быть расположены в каждом монтажном отверстии по периферии интегрированного покрытия.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом Работа устройства возможна в двух режимах: прямая фильтрация и обратная промывка. При прямой фильтрации очищаемая вода подается сверху, проходит через фильтрующую гранулированную загрузку и поступает на верхнюю поверхность интегрируемого покрытия 11, после чего проходит через область течения 30, образованное воронкообразными полостями 12, 25 на верхней и нижней удерживающей пластине и далее через дренажный блок 1 отводится из фильтра водоподготовки и очистки сточных вод. При обратной промывке, обеспечивающей восстановление фильтрующей способности гранулированной загрузки, перечисленные этапы стоят в обратном порядке: чистая вода подается в дренажный блок 1, откуда через прозоры 30, между удерживающими пластинами проходит к фильтрующей загрузке, вследствие турбулентного режима происходит отмывка частиц фильтрующего материала от частиц загрязнения, которые после уносятся вместе с водой из фильтра.

Предлагаемое изобретение поясняется примером:

Пример

Примером использования изобретения является очистка подаваемой воды на станциях водоподготовки города Москвы. Вода подается на станцию из Москва-реки, проходит этапы предварительной очистки в отстойниках с применением реагентной обработки и подается на песчаный фильтр, на котором в качестве дренажно-распределительного устройства установлен дренажный блок с интегрируемым покрытием, рассматриваемый в данном изобретении.

Размеры песчаного фильтра равны 10×4 метра, тогда исходя из расчета производительности и габаритных размеров дренажно-распределительной системы потребуется установка 117 дренажным блоков с интегрируемым покрытием, которые будут обладать общей производительностью 240 м³/ч и прослужат по меньшей мере 15-20 лет до планового обслуживания или ремонта.

Изобретение относится к области водоподготовки и водоотведения, а именно к дренажно-распределительным системам фильтров водоподготовки и очистки сточных вод, в частности к интегрированным системам для дренажных устройств, удерживающих фильтрующий материал и предотвращающих накопление биологических и/или химических отложений и может быть использовано при процессе механической фильтрации, а также при обратной промывке для взрыхления и очищения фильтрующей загрузки. Интегрированное покрытие дренажной системы выполнено в виде верхней и нижней удерживающих пластин фильтрующего материала с полостями в форме воронок, которые стыкуются таким образом, что воронкообразные полости на верхней пластине совмещены с соответствующими воронкообразными полостями на нижней пластине, образуя прозоры для прохождения фильтруемой жидкости и предотвращения прохождение фильтрующего материала. Верхняя и нижняя удерживающие пластины разделены на две части, каждая из которых снабжена узлами стыковки по системе шип-паз. На нижней удерживающей пластине выполнены выступы с двух продольных сторон. По торцевым сторонам пластин интегрируемого покрытия выполнены три прямоугольных впадины для скрытия шайбы и головки болта при стыковке интегрированного покрытия заподлицо со стенкой дренажной системы. Верхняя и нижняя удерживающие пластины выполнены с монтажными отверстиями, при этом монтажные отверстия верхней пластины оснащены перегородками, предотвращающими прохождение жидкости и фильтрующего материала в случае неиспользования крепежных изделий для конкретного монтажного отверстия. По торцевой стороне пластины выполнены два монтажных отверстия для крепления интегрированного покрытия к дренажному блоку. По торцевой стороне верхней и нижней пластин выполнены округлые канавки для плотной герметизации стыка интегрируемого покрытия с дренажным блоком с использованием каучукового герметика. Технический результат: повышение эксплуатационных и технологических характеристик изделия. 3 ил., 1 пр.

Интегрированное покрытие дренажной системы для фильтров водоподготовки и очистки сточных вод, выполненное в виде верхней и нижней удерживающих пластин фильтрующего материала с полостями в форме воронок, которые стыкуются таким образом, что воронкообразные полости на верхней пластине совмещены с соответствующими воронкообразными полостями на нижней пластине, образуя прозоры для прохождения фильтруемой жидкости и предотвращения прохождение фильтрующего материала, отличающееся тем, что верхняя и нижняя удерживающие пластины разделены на две части, каждая из которых снабжена узлами стыковки по системе шип-паз, на нижней удерживающей пластине выполнены выступы с двух продольных сторон, при этом по торцевым сторонам пластин интегрируемого покрытия выполнены три прямоугольных впадины для скрытия шайбы и головки болта при стыковке интегрированного покрытия заподлицо со стенкой дренажной системы, причем верхняя и нижняя удерживающие пластины выполнены с монтажными отверстиями, при этом монтажные отверстия верхней пластины оснащены перегородками, предотвращающими прохождение жидкости и фильтрующего материала в случае неиспользования крепежных изделий для конкретного монтажного отверстия, по торцевой стороне пластины также выполнены два монтажных отверстия для крепления интегрированного покрытия к дренажному блоку, при этом по торцевой стороне верхней и нижней пластины выполнены округлые канавки для плотной герметизации стыка интегрируемого покрытия с дренажным блоком с использованием каучукового герметика.