Устройство для увеличения производительности фильтров, с целью осветления воды Советский патент 1961 года по МПК B01D35/06 

Городские и промышленные водоочистительные установки обычно оборудуют фильтрами, обеспечивающими скорость фильтрации воды от 5-7 м/час (так называемые скорые фильтры) до 9-12 м/час (фильтры Водгео и АКХ).

Быстрый рост потребления воды требует больших капитальных затрат на сооружение новых или реконструкцию действующих фильтров.

Возможности увеличения производительности фильтров путем непосредственного повышения скорости фильтрации или сокращения непрозводительной затраты времени на созревание фильтрующей пленки, очистку и промывку ограничены весьма узкими пределами и не могут служить основанием для значительного увеличения производительности станции фильтрации.

Известно, что если в мелкопористую среду, иасыщенную водой, на некотором расстоянии поместить электроды, соединив их с полюсами источника постоянного тока, то в этой среде начинается передвижение воды от положительного электрода (анода) к отрицательному (катоду). Интенсивность этого переноса - электроосмоса зависит от мощности источника тока и состава жидкой фазы. Особенно сильный перенос наблюдается для обычной питьевой воды.

На принципе электроосмоса основаны методы удаления зоды из гидронамытых плотин, из песка, глины, бетона, осущения грунтов при строительстве фундаментов и ряд других процессов.

Электроосмотические давления, возникающие в капиллярах анизотропного вещества, могут достигать значительных величин.

Предложенное устройство для увеличения производительности фильтров для осветления воды, основанное на принципе электроосмоса, заключается в том, что, в целях повышения скорости фильтрации воды, в нижнюю и верхнюю часть фильтрующего слоя номешают

№ 143731- 2 некорродируемыб металлические решетки, на которые подают ПОТРНциал: плюс - на верхнюю,-а минус - на нижнюю для создания электрического поля 3 филь1|)ующем слое.

Для осуществления описанного способа в фильтре на дренирующий слой гравия укладь фают решетку, например, из нержавеющей стали с диаметром стержней 6-8, ut. Такую же решетку помещают в верхпей части фильтра на отметке на 5 см ниже верхней поверхности фильтрующего слоя. Рещетки укрепляются на изоляторах и к ним известным способом подводят постоянный ток, причем анод присоединяют к верхней, а катод - к нижней решетке.

При подаче напряжения на решетки в слое песка возникают элекгроосмотические силы, которые значительно больше гидростатических. Вода устремляется-ОТ анода к катоду со скоростью, прямо пропорциональной разности потенциалов между решетками. Скорость фильтрации резко возрастает.

В обычных фильтрах сопротивление движению воды возрастает по мере их загрязнения. Скорость же движения воды под действием электроосмоса наоборот увеличивается, так как с возрастанием степени дисперсности среды возрастает и скорость переноса..По данным авторов, это позволяет вдвое сократить количество промывок фильтров, а также расход воды для этих целей.

По данным авторов, скорость движения молекул воды под действием электроосмотических сил возрастает на 3-5 м в час. В дальнейших расчетах повышение скорости фильтрации воды под действием электроосмотических сил оценивается авторами средней величиной - 4 м в час.

Как видно из нижеприведенного расчета, производительность электроосмотического фильтра превышает производительность обычного фильтра в отношении 80:46, т. е. в 1,75 раза и при той же производительности площадь фильтра может быть уменьшена на 42,5%.

Пример. Определение эквивалентной площади гравитационного и гравитационно-электроосмотического фильтров. Гравитационный фильтр площадью f 80 м работает при скорости фильтрации 0 6 м/час. Его суточная производительность Q /11 м /час или 11520 м /сутки. В течение суток фильтр промывают 2 раза, продолжительность промывки 5 мин. Расход воды 15 л в секунду на 1 м. Весь расход воды на промывку составляет:

„, 2.80-15(5X60) ..-,, ,,

мЧсутки.

При каждой промывке происходят потери воды в течение 15 мин в количестве:

п - /ov/lt; 80-6.2-15 ., .,

Q -gQ- (2X15) gQ м /сутки.

Общие потери -воды Р„о,„ 720 + 240 960 м /сутки.

Таким образом, полезная производительность фильтра составляет 11520 - 960 10560 м /сутки.

При наличии электроосмоса и одной промывки фильтра в сутки вместо двух потребная площадь электроосмотического фильтра для той же производительности F,, составляет:

р полезн + Ч.пот1 UiJOU-j-U,.J арц

- 24(,„, -t- г;,.„,,,) 24 (6-4)- 4Ь .и ;

УЗ-ОГМ м/час - добавочная скорость фильтрации под действием э.лектроосмотических сил.

Таким образом, вместо площади фильтрации 80 м для той же производительности фильтра понадобится только 46 лi.

Для обслуживания такого фильтра нужен генератор постоянного тока мощностью 200 вт и напряжением 60-80 в.

Предмет изобретения

Устройство для увеличения нроизводительности фильтров, с целью осветления воды, отличающееся тем, что, в целях увеличения производительности фильтрования и ускорения осветления воды, в нижнюю и верхнюю часть фильтрующего слоя помещаются некорродируемые металлические решетки, на которые подается потенциал: плюс - на верхнюю, минус-на нижнюю для создания электрического поля в фильтрующем слое.

- 3 143731

6 м1час.