Фильтр для очистки воды

 

Сущность изобретения: фильтр для очистки воды содержит корпус, разделенный вертикальными перегородками на последовательно расположенные секции, нечетные из которых заполнены тяжелой загрузкой, а четные плавающей. Средство для подачи очищенной воды и отвода промывной подключено к первой секции. Патрубок для отвода фильтрата и подачи промывной воды подключен к последней секции. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к устройствам для очистки воды от взвешенных и коллоидных частиц, а также для извлечения неприятных запахов, остаточного алюминия и других вредных для организма химических компонентов и примесей, образующихся при обработке воды.

Известен фильтр для очистки воды, содержащий корпус с днищем, центральный водоподводящий и водоотводящий каналы, расположенную над днищем по обе стороны канала дренажно-распределительную систему, размещенную на ней зернистую фильтрующую загрузку и установленные над загрузкой сборно-распределительные желоба. Он снабжен вертикальными перегородками, одни из которых установлены между днищами желобов и днищем корпуса, а другие перпендикулярно первым на равном расстоянии одна от другой между желобами и дренажно-распределительной системой [1] Известен фильтр с обратной промывкой жидкостей, имеющий фильтрующий элемент в виде цилиндрической оболочки, а также вращающуюся вокруг фильтрующего элемента промывную головку. Соосно по длине фильтрующего элемента, вблизи его поверхности расположены промывные щели, функционирующие попеременно. Фильтр отличается тем, что промывная головка содержит формованное тело с переходными, имеющими переменное сечение от промывных щелей к промывным трубопроводам [2] Устройство для фильтрации жидкости для подготовки питьевой воды с обратной промывкой содержит корпус с центральным нижним входом для подачи исходной воды. В нижней части корпуса установлен распределитель, с отверстиями, основная часть которых расположена на периферийном участке, а меньшая часть вокруг центра, что обеспечивает равномерность расхода жидкости по всей площади распределителя. Над распределителем установлен нижний фильтрующий элемент, а в центральной части кожуха уложен слой зернистого фильтрующего материала. Над верхним элементом установлен второй распределитель с большим числом отверстий, чем в верхнем распределителе [3] Недостатки вышеперечисленных решений сложность конструкций и низкая эффективность регенерации фильтрующих устройств от осадков, образующихся в процессе обработки воды.

Наиболее близким известным техническим решением предложенному является фильтр для очистки воды, содержащий корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на фильтровальную камеру с песчаной загрузкой и камеру для сбора фильтрата, расположенную под загрузкой дренажно-распределительную систему для сбора фильтрата и распределения промывной воды и устройства для автоматического переключения режима работы фильтра. Он снабжен вертикальным цилиндром с поршнем, закрытым по торцам крышками, соединенным посредством подключенных к его боковой поверхности трубопроводов с дренажно-распределительной системой и камерой для сбора фильтрата [4] Недостатки данного технического решения сложность конструктивного решения, низкая степень очистки и сложность процесса водовоздушной промывки фильтрующей загрузки.

Цель изобретения повышение степени очистки воды, упрощение технологического процесса регенерации заиленной загрузки и сокращение расхода воды на промывку.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для очистки воды, содержащем корпус с крышкой и днищем, вертикальные перегородки для разделения корпуса на четное количество последовательно расположенных секций и для обеспечения зигзагообразного движения очищаемой воды, плавающую и тяжелую загрузки, средство для подачи очищаемой и отвода промывной воды, подключенное к первой по ходу движения очищаемой воды секции и средство для отвода фильтрата и подачи промывной воды, нечетные секции заполнены тяжелой загрузкой, а четные плавающей. Средство для отвода фильтрата и подачи промывной воды выполнено в виде патрубка, подключенного к последней секции. Благодаря такому техническому решению, обеспечивается упрощенный технический процесс оптимального поэтапного удаления примесей из воды по их дисперсно-фазовому составу сначала грубодисперсных частиц в крупнозернистом фильтрующем слое на первой ячейке, далее мелкодисперсных частиц в ячейке плавающей загрузкой в результате восходящего фильтрования по направлению от крупных зерен загрузки к мелким зернам. Достигаются наиболее благоприятные условия, гидродинамические, полного использования объема межзернового пространства и увеличения грязеемкости фильтрующего слоя в последовательно расположенных отсеках, где чередуются фильтрование сверху вниз через тяжелую загрузку и снизу вверх через плавающий фильтрующий слой. Обеспечивается барьерная роль защиты загрузки и полное удаление из воды механических и органических примесей, содержащихся в обрабатываемой воде. Достигается компактность водоочистного аппарата, путем разделения общего фильтрующего слоя на последовательно действующие ячейки с небольшим слоем загрузки (15-20 см). Упрощается процесс регенерации заиленной загрузки: процесс промывки начинается с плавающей загрузки, где слой расширяется при движении потока сверху вниз, т.е. в направлении противоположном движению при фильтровании, далее тот же поток поступает в следующий слой снизу вверх через слой загрузки с плотностью больше плотности воды. При этом происходит взвешивание фильтрующего слоя. Следовательно, одним и тем же потоком происходит промывка фильтрующей загрузки во всех ячейках водоочистного устройства, в результате достигается экономия промывной воды при значительном упрощении технологического процесса.

Таким образом, совокупность отличительных признаков в предлагаемом новом техническом решении, обеспечивает повышение эффективности очистки, компактность водоочистного аппарата, снижение расхода воды на промывку фильтрующей загрузки за счет максимального использования принципа фильтрования в слоях загрузки для достижения наибольшей грязеемкости.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для очистки воды "Саф су" содержит квадратную, прямоугольную или круглую в плане емкость 1 с двумя патрубками: подводящим исходную воду 2 и отводящим исходную воду 3. Емкость 1 разделена на равномерные или неравномерные ячейки 4, 5, 6, 7 посредством разделительных перегородок 8. Число ячеек четное. Ячейки засыпаны фильтрующим материалом 6. Первая и третья ячейки засыпаны фильтрующим материалом 9, плотность которого больше плотности воды цеолит-клиноптилолитосодержащий туф, кварцевый песок и т.д.). Вторая и четвертая ячейки загружены плавающей загрузкой 10, плотность зерен которой меньше чем плотность воды (например фильтрующая загрузка из полипеностирола). Каждая ячейка оборудована дренажно-распределительными системами 11, они располагаются: в ячейках 4 и 6 под фильтрующим слоем 9, а в ячейках 5 и 7 над плавающим фильтрующим слоем. Перегородки 8 имеют щелевые или круглые отверстия 12 для прохода воды из одной ячейки в другую.

В ячейках 4 и 6 над фильтрующим слоем, а в ячейках 5 и 7 под плавающей загрузкой предусматривается свободное пространство 13 для обеспечения взвешивания слоев загрузки при промывке. Высота этих пространств принимается таким образом, чтобы исключить вынос зерен загрузки за пределы ячеек.

Устройство может использоваться как при реагентной, так и безреагентной схемах обработки воды. Оно может быть использовано также для кондиционирования водопроводной воды в качестве аппарата бытового назначения.

Устройство работает следующим образом: после обработки реагентами и флокулянтами или из водопроводного крана вода через патрубок 2 поступает в первую ячейку 4. Здесь происходит фильтрование сверху вниз через слой загрузки 9, плотность зерен которой больше плотности воды. При фильтровании через крупнозернистую загрузку происходит удаление грубодисперсных частиц. Предварительно очищенная в небольшом слое загрузки через дренажную систему 11 и боковое отверстие 12 установленное на раздельной стенке 8 вода поступает в пространство 13 под плавающей загрузкой. На второй ячейке 5 фильтрование происходит снизу вверх и через дренажную систему 11 и отверстие 12 поступает в третью ячейку 6. Во второй ячейке 5 происходит полное удаление из воды грубодисперсных механических примесей (крупность частиц >1 мкм). Очищенная от грубодисперсных частиц вода поступает в третью ячейку 6, где фильтрование происходит так же как и в первой ячейке 4 сверху вниз. Здесь находится мелкозернистая загрузка с весьма развитой удельной поверхностью зерен.

В процессе фильтрования через такую загрузку происходит удаление мелкодисперсных и коллоидных частиц крупностью ≅ 1 мкм и извлечение органических примесей. Степень извлечения этих примесей и других элементов зависит от выбранного фильтрующего материала, способа обработки воды и гидравлического режима фильтрования. Завершающий этап очистки воды осуществляется в последней ячейке 7, аналогичной второй ячейке 5, т.е. здесь также происходит фильтрование снизу вверх. Глубокоочищенная вода через патрубок 3 отводится потребителю.

Периодически, по мере заиления фильтрующих слоев загрузки осуществляется ее промывка. Процесс промывки осуществляется путем подачи воды по схеме обратной процессу фильтрования. Промывная воды через патрубок 3 (указана пунктирной стрелкой) и через распределительную решетку поступает в плавающую загрузку. В результате обратного движения потока происходит расширение слоя загрузки и взвешивание зерен плавающих материалов. Также промывная вода через пространство 13 и отверстие 12 поступает в слой загрузки в ячейке 6, где происходит движение воды снизу вверх, поднимая фильтрующий слой и взвешивание зерен загрузки. Аналогичный процесс происходит во второй 5 и первой 4 ячейках. Промывная вода удаляется через патрубок 2 (указано пунктирной стрелкой).

Таким образом, одной и той же промывной водой обратным движением противоположным процессу фильтрования происходит полное удаление загрязнений из толщи разноплотностной фильтрующей загрузки. По такой схеме каждая ячейка промывается не отдельно, а единым потоком. Все слои загрузки освобождаются от загрязнения. Достигается экономия промывной воды в 4 раза, обеспечивается простой технологический режим как в процессе фильтрования так и при промывке. Еще одно достоинство устройства заключается в том, что максимально сокращается система трубопроводов для осуществления процессов промывки и фильтрования.

Результаты испытания показали высокую эффективность и стабильность работы устройства при очистке воды с исходной мутностью 32,45 и 86 мг/дм³ (см. таблицу).

Как вытекает из данных таблицы, расход промывных вод незначительный и он не превышает 2,2% от производительности фильтра.

Эффект очистки воды от взвешенных веществ также высокий: мутность очищенной воды не превышает 0,5-1,2 мг/дм³, а по государственному стандарту допускается до 1,5 мг/дм³.

Формула изобретения

ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ, содержащий корпус с крышкой и днищем, вертикальные перегородки для разделения корпуса на четное количество последовательно расположенных секций и для обеспечения зигзагообразного движения очищаемой воды, плавающую и тяжелую загрузки, средство для подачи очищаемой и отвода промывной воды, подключенное к первой по ходу движения очищаемой воды секции и средство для отвода фильтрата и подачи промывной воды, отличающийся тем, что нечетные секции заполнены тяжелой загрузкой, а четные - плавающей и средство для отвода фильтрата и подачи промывной воды выполнено в виде патрубка, подключенного к последней секции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2