Высокоскоростное фильтрующее устройство, использующее пористую фильтрующую среду, и способ его обратной промывки

Изобретение предлагает высокоскоростное фильтрующее устройство с пористой средой для легкой обратной промывки, где фильтруемую приточную воду направляют в верхнюю часть высокоскоростного фильтрующего устройства и фильтруют с помощью нисходящего потока и пористую среду подвергают обратной промывке для поддержания оптимальной эффективности фильтра путем блокировки потока приточной воды и обрабатываемой воды после детектирования определенного уровня воды или изменения скорости потока обрабатываемой воды, подачи воды обратной промывки и/или воздуха путем восходящего потока через оборудование обратной промывки, чтобы отделить примеси в пористой среде путем столкновения и трения между пористой средой путем всплывания пористой среды с потоком воды обратной промывки, размещения пористой среды в постоянном месте и выпуска примеси через выпускную трубу высокоскоростного фильтрующего устройства до оседания примесей. Дополнительно настоящее изобретение содержит способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства, использующего пористую среду. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение касается фильтрующего устройства и, более конкретно, высокоскоростного фильтрующего устройства, использующего пористую фильтрующую среду, с легкой обратной промывкой. Кроме того, настоящее изобретение включает в себя способ его обратной промывки.

Обычно различные примеси и соединения фосфора (совокупный фосфор) (Т-Р) присутствуют в сырой и сточной воде, сбросовой воде и дождевой воде, особенно в той, которая имеет высокое содержание фосфора.

По этой причине фосфор в виде питательных веществ, стекающих в область стока воды, вызывает большое количество водорослей вокруг эвтрофицированных вод, оказывая вредное влияние на экосистему водяной жизни.

Чтобы удалить суспензированные твердые вещества (далее ТВ) или фосфор и подобное, сырую воду, которая содержит примеси и фосфор, обрабатывают химикатами, образуя хлопьевидные частицы, перерабатываемые флокуляцией и осаждением.

Для этого процесса крупномасштабные обрабатывающие сооружения, такие как подача технической воды или установка удаления сточных вод, оборудуют баком коагуляции, баком флокуляции и баком осаждения по отдельности, что требует большого пространства для сооружений и имеет большие трудности в их работе и управлении.

Кроме того, традиционное устройство обработки сточной воды сконструировано так, чтобы использовать различные фильтрующие среды, такие как песок и подобное, для удаления примесей, таких как нерастворимые ТВ и Т-Р, и более эффективного снижения биологической потребности в кислороде (БПК).

Однако количество примесей, стекающих в устройство обработки сточной воды, меняется в зависимости от скорости течения и величины потока сточной воды, что приводит к неэффективному процессу фильтрации. Кроме того, флуктуации потери напора, возникающие в фильтрующей среде и во время фильтрующей обработки, требуют обратной промывки на регулярной или нерегулярной основе, вызывая затруднение при установке цикла обратной промывки.

Если обратная промывка не выполняется надлежащим образом в обычном высокоскоростном фильтрующем устройстве, эффективность фильтрации сильно снижается. Кроме того, обычный способ обратной промывки разработан так, чтобы подавать воду обратной промывки постоянно, так что вода переполняет фильтрующее устройство, выводя примеси вместе с водой обратной промывки, требуя значительного количества расхода воды обратной промывки. Другой проблемой этого способа является то, что вода обратной промывки также должна фильтроваться в другом способе обработки сточной воды.

Настоящее изобретение сделано для решения описанных выше проблем.

Настоящее изобретение обеспечивает способ удаления различных примесей из точечных или рассредоточенных источников, более конкретно, способ, использующий оборудование обратной промывки, чтобы усилить эффективное удаление ТВ и Т-Р, захваченных пористой фильтрующей средой, тем самым обеспечивая постоянную эффективность фильтрации.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение высокоскоростного фильтрующего устройства, использующего пористую фильтрующую среду, улучшающее скорость фильтрации и выполнение обратной промывки с точки зрения ее скорости.

Для этой задачи высокоскоростное фильтрующее устройство, использующее пористую фильтрующую среду, отличается тем, что приточная фильтруемая (обрабатываемая) вода направляется в верхнюю часть высокоскоростного фильтрующего устройства и фильтруется в нисходящем потоке и что пористая фильтрующая среда подвергается обратной промывке для поддержания оптимальной эффективности фильтрации путем блокировки потока приточной обрабатываемой воды после обнаружения определенного уровня приточной воды или изменения скорости потока вытекающей обрабатываемой воды, подачи воды обратной промывки и/или воздуха в восходящем потоке через пористую фильтрующую среду, чтобы отделить примеси в пористой фильтрующей среде путем столкновений и трения между пористой фильтрующей средой при промывке водой обратной промывки, остановки подачи воды обратной промывки и размещения пористой фильтрующей среды в стационарном положении, и выпуска поданной воды обратной промывки и примесей через выпускную трубу высокоскоростного фильтрующего устройства до того, как примеси осядут. Кроме того, настоящее изобретение содержит способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства, использующего пористую фильтрующую среду.

Обычное фильтрующее устройство, указанное выше, имеет недостатком то, что во время процесса обратной промывки требуется постоянно подавать воду обратной промывки, чтобы выпускать примеси и воду обратной промывки, так что вода обратной промывки переполняет фильтрующий бассейн, требуя огромную величину расхода воды. Напротив, высокоскоростное фильтрующее устройство согласно настоящему изобретению подает воду обратной промывки до постоянного уровня, то есть уровня, более высокого, чем выпускная труба, и не переполняет высокоскоростное фильтрующее устройство, что существенно снижает величину расхода воды обратной промывки. Кроме того, согласно настоящему изобретению простой подачи воды обратной промывки в восходящем потоке достаточно, чтобы эффективно отделять примеси от пористой фильтрующей среды.

Кроме того, настоящее изобретение отличается тем, что примеси, отделенные от пористой фильтрующей среды, и вода обратной промывки выпускаются через дополнительную выпускную трубу. Данный процесс осуществляют, чтобы предотвратить примеси от оседания или контакта в слое фильтрующей среды, чтобы поддерживать пористость пористой фильтрующей среды.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения открывающее и закрывающее средство обеспечивается на входе выпускной трубы, чтобы регулировать выпуск воды обратной промывки и примесей. Более конкретно, открывающее и закрывающее средство открывается сверху, чтобы регулировать скорость воды обратной промывки и примесей, тем самым предотвращая пористую фильтрующую среду от вымывания в выпускную трубу, и одновременно выпускаемые примеси быстро предотвращаются от оседания на слой фильтрующей среды.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения процессы коагуляции и фильтрации выполняются в одном корпусе, в котором верхняя часть корпуса действует как реакционный резервуар, а нижняя его часть как фильтрующий бассейн.

Кроме того, настоящее изобретение отличается тем, что оно включает в себя способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства, использующего пористую фильтрующую среду.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения высокоскоростное фильтрующее устройство обеспечивается для выполнения процесса обратной промывки с помощью нисходящего потока, используя пористую фильтрующую среду в высокоскоростном фильтрующем устройстве, чтобы поддерживать оптимальную эффективность фильтра высокоскоростного фильтрующего устройства.

Более конкретно, высокоскоростное фильтрующее устройство согласно настоящему изобретению служит задаче настоящего изобретения путем уменьшения ненужного избыточного расхода воды обратной промывки.

В противоположность другим обычным способам обратной промывки, настоящее изобретение обеспечивает способ обратной промывки, который существенно снижает время, требуемое для обратной промывки, минимизирует энергию, необходимую для подачи воды обратной промывки, а также способствует более длительному, возможному рабочему времени фильтрации.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ, в котором после процесса обратной промывки примеси быстро выпускают до их оседания на слой фильтрующей среды, открывающее и закрывающее средство организовано так, чтобы регулировать поток воды обратной промывки, предотвращая преждевременные потери пористой фильтрующей среды, составляющей слой фильтрующей среды.

Сущность изобретения поясняется на чертежах.

Фиг.1 представляет собой схематичный вид в разрезе высокоскоростного фильтрующего устройства, использующего пористую фильтрующую среду, согласно примеру 1 настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой схематичный вид в разрезе высокоскоростного фильтрующего устройства согласно примеру 2 настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет собой схематичный вид в разрезе высокоскоростного фильтрующего устройства согласно примеру 3 настоящего изобретения.

Фиг.4 представляет собой схематичный вид в разрезе высокоскоростного фильтрующего устройства согласно примеру 4 настоящего изобретения.

Фиг.5 представляет собой блок-схему, изображающую способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства согласно настоящему изобретению.

Фиг.6 представляет собой схематичный вид, изображающий процесс обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства согласно способу обратной промывки на фиг.5.

Далее высокоскоростное фильтрующее устройство, использующее пористую фильтрующую среду, настоящего изобретения будет описано подробно со ссылками на сопровождающие чертежи.

Фиг.1 представляет собой схематичный вид в разрезе высокоскоростного фильтрующего устройства, использующего пористую фильтрующую среду.

Здесь, как хорошо известно специалистам в данной области техники, термин "приточная вода" относится к сточной воде, направляемой из точечного или распределенного источников, или может быть водой, уже обработанной в процессе предварительной обработки, например, в смешивающем баке или отстойном баке.

Кроме того, термин "обработанная вода" относится к воде, химически, физически или биологически обработанной посредством процесса фильтрации, и, более конкретно, согласно настоящему изобретению относится к воде, профильтрованной через слой фильтрующей среды.

Как показано на чертежах, высокоскоростное фильтрующее устройство 1 настоящего изобретения включает в себя бак фильтрации в нисходящем потоке, включающий в себя корпус, где приточная вода, поступающая по приточной трубе 11, направляется в высокоскоростное фильтрующее устройство 1, где, более конкретно, приточная вода направляется сверху вниз, то есть в нисходящем потоке фильтруется сквозь слой 40 фильтрующей среды, и с использованием оборудования 20 обратной промывки процесс обратной промывки выполняют легким и быстрым образом.

Слой 40 фильтрующей среды обеспечен параллельно нижней поверхности корпуса, причем слой 40 фильтрующей среды расположен так, чтобы быть на расстоянии от нижней поверхности корпуса, обеспечивая промежуток между слоем 40 фильтрующей среды и нижней поверхностью корпуса, который представляет собой пространство, используемое как проток фильтрованной воды. Обработанная вода выпускается по выходной трубе 12.

Высокоскоростное фильтрующее устройство может быть дополнительно оборудовано мешалкой для различных применений. Например, во время фильтрации мешалка используется для облегчения перемешивания приточной воды с коагулянтом, а во время процесса обратной промывки, когда пористая фильтрующая среда поднимается с повышением уровня воды обратной промывки, мешалка функционирует, вызывая столкновения и трение между пористой фильтрующей средой короткое время. Кроме того, после того как пористая фильтрующая среда оседает вниз, мешалка используется с водой обратной промывки, заставляя всплывшие примеси медленно оседать вниз.

Более предпочтительно, слой 40 фильтрующей среды расположен параллельно и на расстоянии от нижней поверхности корпуса, и заполнен пористой фильтрующей средой 40.

Конфигурация слоя 40 фильтрующей среды описана подробно на фиг.1. Выборочно, слой фильтрующей среды содержит опорный элемент 41, проволочную сетку 42, слой 43 крупнозернистого песка и пористую фильтрующую среду 44. Опора 41 расположена поперек внутренней области корпуса, достаточно крепко удерживая проволочную сетку, слой крупнозернистого песка и пористую фильтрующую среду, находящиеся на ней. Проволочная сетка расположена на опорном элементе 41, как показано на чертежах. Желательно, когда проволочная сетка 42 имеет такую плотную сетку, что она предотвращает составляющий элемент, например, крупнозернистый песок, расположенный на ней, от падения вниз сквозь слой 40 фильтрующей среды. Как описано выше, проволочная сетка используется не только, чтобы предотвращать песок от вымывания, но также, чтобы позволять восходящий поток воды обратной промывки во время обратной промывки слоя 40 фильтрующей среды. Как известно специалистам в данной области техники, вместо проволочной сетки может быть использована перфорированная пластина и подобная, имеющая текстуру, достаточно плотную, чтобы предотвращать песок от падения вниз сквозь нее, в то же время позволяя воде обратной промывки или обработанной воде проходить насквозь.

Более эффективно, одна или несколько проволочных сеток 42 могут быть уложены и использованы, чтобы предотвращать песок от вымывания.

Пористая фильтрующая среда 44 расположена на слое 43 крупнозернистого песка, который находится на проволочной сетке 42, чтобы фильтровать приточную воду в нисходящем потоке в высокоскоростном фильтрующем устройстве.

Во время фильтрации, когда примеси накапливаются на слое фильтрующей среды, приточная вода не фильтруется далее нормально, снижая выпуск обработанной воды. Следовательно, уровень приточной воды в фильтрующем устройстве 1 повышается. Согласно настоящему изобретению датчик 50 используется, чтобы воспринимать изменение приточной воды в высокоскоростном фильтрующем устройстве 1, например, такое как уровень приточной воды, поток обработанной воды или уровень воды обратной промывки. Например, когда имеется изменение уровня приточной воды и, более конкретно, когда уровень приточной воды повышается выше заданного уровня после детектирования изменения уровня датчиком 50, или когда поток обработанной воды по выходной трубе 12 находится ниже заданного уровня после измерения потока обработанной воды, в реальном времени или на нерегулярной основе, оборудование 20 обратной промывки используется, чтобы подавать воду обратной промывки в восходящем потоке на слой 40 фильтрующей среды от дна высокоскоростного фильтрующего устройства 1. По выбору, оборудование 20 обратной промывки используется, чтобы подавать воду обратной промывки и/или воздух, способствуя процессу обратной промывки для отделения примесей. Кроме того, датчик 50 может также детектировать уровень обратной промывки, чтобы предотвращать воду обратной промывки от переполнения верхней части высокоскоростного фильтрующего устройства во время обратной промывки, поддерживая, в то же время, уровень воды обратной промывки выше, чем слой фильтрующей среды.

Накопление примесей (выпадающих или оседающих материалов) блокирует поры в слое 40 фильтрующей среды, ухудшая эффективность фильтра. Чтобы решить эту проблему, настоящее изобретение обеспечено таким оборудованием обратной промывки.

Оборудование обратной промывки содержит насос обратной промывки и трубу, которая распространяется от насоса внутрь корпуса. Данная труба, желательно, находится между дном корпуса и слоем фильтрующей среды.

Вода обратной промывки подается вверх во внутреннее пространство корпуса в направлении, противоположном течению обрабатываемой приточной воды, так что пористая фильтрующая среда 44, блокированная примесями, в слое 40 фильтрующей среды увлекается водой обратной промывки и диспергируется в плавающем состоянии, отделяя примеси от поверхности пористой фильтрующей среды, решая, тем самым, проблему блокировки.

Примеси, отделенные процессом обратной промывки, всплывают (например, всплывают в зону верхней части слоя фильтрующей среды), чтобы переноситься наружу по выпускной трубе 13, которая обеспечена на одной стороне корпуса.

По выбору, часть обработанной воды, выпущенной по выходной трубе 12, может направляться обратно в корпус для использования в качестве воды обратной промывки.

Примеси, отделенные процессом обратной промывки, всплывают в верхнюю часть высокоскоростного фильтрующего устройства 1 и, более конкретно, выше слоя 40 фильтрующей среды, направляясь наружу (например, в бак выпуска воды обратной промывки) по выпускной трубе 13 для выпускаемой воды обратной промывки, которая обеспечена на одной стороне высокоскоростного фильтрующего устройства 1. Между тем, в отличие от пористой фильтрующей среды, которая всплывает с водой обратной промывки, подаваемой в восходящем потоке, слой 43 крупнозернистого песка не будет всплывать и/или подниматься к поверхности.

В вариантах осуществления настоящего изобретения высокоскоростное фильтрующее устройство 1 обеспечено выпускной трубой 13 на одной стороне высокоскоростного фильтрующего устройства, и, более конкретно, выпускная труба 13 расположена выше, чем слой 40 фильтрующей среды, и ниже, чем верхняя часть высокоскоростного фильтрующего устройства 1, как показано на чертежах. Выпускная труба 13 находится вблизи верхней части слоя 40 фильтрующей среды, однако ниже, чем средняя точка между верхней частью корпуса и слоем фильтрующей среды.

Выпускная труба 13 дополнительно оборудована сеткой (не показана), которая служит в качестве средства, предотвращающего пористую фильтрующую среду от неожиданного вымывания с потоком воды обратной промывки после обратной промывки. Расстояния в сетке предпочтительно меньше, чем диаметр пористой фильтрующей среды.

Здесь, пористая фильтрующая среда 44 состоит из пористых частиц, изготовленных путем смешения стеклянного порошка с малым размером частиц с пенообразователем или веществом, образующим пузыри, нагрева до высокой температуры (например, 800~1100°С) и измельчения после охлаждения, чтобы иметь диаметр меньше чем 3 мм, сухую объемную плотность 0,4~1,2 г/см³ и объемную плотность при насыщении водой 1,2~2,0 г/см³ для использования в очистке воды. При этом пористая фильтрующая среда 44 настоящего изобретения имеет объемную плотность при насыщении водой 1,2~2,0 г/см³ и, предпочтительно, 1,3~1,8 г/см³. Что касается объемной плотности при насыщении водой пористой фильтрующей среды 44, описанной выше, если объемная плотность меньше чем 1,2 г/см³, она почти такая же, как плотность воды, следовательно пористая фильтрующая среда также будет вымываться с текущей водой (например, водой обратной промывки), и может неравномерно распределяться по глубине. Кроме того, если объемная плотность больше чем 2,0 г/см³, трудно заставить пористую фильтрующую среду захватываться водой обратной промывки и подниматься, что нежелательно для использования в способе обратной промывки настоящего изобретения, воплощаемом путем подъема пористой фильтрующей среды, и объемная плотность больше чем 2,0 г/см³ также невыгодна тем, что давление впрыскивания воды обратной промывки должно быть существенно выше, чтобы поднимать пористую фильтрующую среду.

Другими словами, насыщенная водой, пористая фильтрующая среда, имеющая более высокую плотность, чем вода (1 г/см³), может легко находиться в стационарном положении вместо движения вверх и вниз с текущей вниз приточной водой, в то же время меньшая плотность, чем плотность песка, позволяет пористой фильтрующей среде легко подниматься и увлекаться подачей воды обратной промывки во время обратной промывки, тем самым легко отделяться от примесей путем столкновений между пористой фильтрующей средой.

Пористая фильтрующая среда 44 изготавливается путем смешивания стеклянного порошка с пенообразователем или веществом, образующим пузыри, нагрева данной смеси до высокой температуры и гранулирования после ее охлаждения. Затем пористую фильтрующую среду 44, гранулированную в маленькие частицы с воздушными пузырьками внутри, осаждают в воде.

Фиг.2 представляет собой схематичный вид в разрезе высокоскоростного фильтрующего устройства согласно примеру 2. Пример 2 настоящего изобретения, показанный на фиг.2, имеет такую же конфигурацию, как пример 1, показанный на фиг.1, за исключением того, что высокоскоростное фильтрующее устройство из примера 2 оборудовано открывающим и закрывающим средством 60 на выпускной трубе 13. Соответственно, подробное описание аналогичных или одинаковых компонентов будет опущено для простоты.

Датчик 50 детектирует уровень воды обратной промывки во время обратной промывки, чтобы поддерживать уровень воды обратной промывки выше, чем слой фильтрующей среды, и не переполнять верхнюю часть корпуса.

Как показано на фиг.2, настоящее изобретение обеспечено открывающим и закрывающим средством 60 на одной стороне высокоскоростного фильтрующего устройства 1, где открывающее и закрывающее средство 60 проточно соединено с корпусом и выпускной трубой 13, позволяя открывать и закрывать ее. Более конкретно, открывающее и закрывающее средство 60, показанное на фиг.2, расположено выше, чем слой 40 фильтрующей среды и ниже, чем верхняя часть корпуса (показан толстыми линиями) высокоскоростного фильтрующего устройства 1. Открывающее и закрывающее средство 60 предпочтительно расположено вблизи верхней части слоя 40 фильтрующей среды, однако ниже, чем средняя точка между верхней частью корпуса и слоем 40 фильтрующей среды.

Более конкретно, открывающее и закрывающее средство 60 может открываться частично или полностью, чтобы выпускать воду обратной промывки, которая промыла пористую фильтрующую среду, наружу (то есть направлять через выпускную трубу 13) и примеси, отделенные от фильтрующей среды с помощью воды обратной промывки, до их оседания на слой 40 фильтрующей среды. Открывающее и закрывающее средство 60 закрыто во время процессов фильтрации или обратной промывки.

Открывающее и закрывающее средство 60 представляет собой поворотный затвор, как показано на фиг.2. Пластина или диск 61 открывающего и закрывающего средства 60 вращающимся образом присоединяется с помощью петли вокруг петлевой части 63 на раме 62, которая по окружности окружает вход выпускной трубы 13. Выпускная труба 13 может открываться и закрываться поворотным движением (показано стрелкой) диска 61. При этой конфигурации открывающее и закрывающее средство не будет открываться обрабатываемой водой, заполняющей корпус, или давлением воды обратной промывки.

Более конкретно, данное открывающее и закрывающее средство отличается тем, что петлевая часть 63 находится в самой нижней части рамы 62, позволяя затвору открываться сверху, когда диск 61 открывается. При таком расположении, когда примеси отделены столкновениями между пористой фильтрующей средой, всплывающей в процессе обратной промывки, и подача воды обратной промывки останавливается, пористая фильтрующая среда размещается обратно или оседает вниз на слой 43 крупнозернистого песка, а примеси, отделенные от пористой фильтрующей среды, могут быстро выпускаться из открывающего и закрывающего средства 60 через выпускную трубу 13.

По выбору, открывающее и закрывающее средство 60 может открываться путем вращательного движения диска 61 на раме с возвратно-поступательным движением цилиндра (не показано). Или ось петли может соединяться с мотором, чтобы открывать и закрывать диск 61 движением мотора.

Как описано выше, диск 61 открывается сверху, выпуская воду обратной промывки в верхней части корпуса, а пористая фильтрующая среда, плавающая в корпусе, оседает вскоре после обратной промывки, равномерно размещаясь на слое 40 фильтрующей среды без воздействия вытекающего потока воды обратной промывки. Пористая фильтрующая среда 44 (см. фиг.1) должна подниматься или возноситься восходящим потоком воды обратной промывки и предпочтительно не должна подвергаться воздействию потока подачи обрабатываемой приточной воды и выпуска воды обратной промывки.

Фиг.3 представляет собой схематичный вид в разрезе, изображающий высокоскоростное фильтрующее устройство согласно настоящему изобретению. Пример 3 настоящего изобретения, показанный на фиг.3, имеет такую же конфигурацию, как конфигурация примера 2, за исключением того, что высокоскоростное фильтрующее устройство в примере 3 оборудовано открывающим и закрывающим средством 60' подъемного типа для выпуска воды обратной промывки, которое заменяет открывающее и закрывающее средство 60 поворотного типа, обеспеченное на корпусе высокоскоростного фильтрующего устройства в примере 2, показанном на фиг.2. Соответственно, аналогичные или одинаковые элементы не будут описываться подробно для простоты настоящего изобретения.

Подобно открывающему и закрывающему средству 60 на фиг.2, открывающее и закрывающее средство 60' должно открываться так, чтобы вода обратной промывки для обратной промывки пористой фильтрующей среды и примеси, которые были отделены водой обратной промывки, быстро выпускались через выпускную трубу 13 до оседания на слой 40 фильтрующей среды. Открывающее и закрывающее средство 60' должно закрываться во время процессов фильтрации и обратной промывки.

Открывающее и закрывающее средство 60' представляет собой затвор подъемного типа, как показано на фиг.3. Пластина или диск 61' открывающего и закрывающего средства 60' организованы так, чтобы открывать и закрывать затвор выпускной трубы 13 посредством восходящего и нисходящего возвратно-поступательного движения. При такой конфигурации открывающее и закрывающее средство не будет открываться ни обрабатываемой приточной водой, заполняющей корпус, ни давлением воды обратной промывки.

Между тем, открывающее и закрывающее средство 60' организовано так, чтобы открываться и закрываться вертикальным движением диска 61' с помощью различных подъемных устройств (М).

Предпочтительно, открывающее и закрывающее средство 60' сконструировано так, чтобы открываться сверху, как в примере 2.

Фиг.4 представляет собой схематичный вид в разрезе высокоскоростного фильтрующего устройства согласно примеру 4 настоящего изобретения.

Высокоскоростное фильтрующее устройство согласно примеру 4 настоящего изобретения имеет конфигурацию, аналогичную конфигурации примеров 1-3, описанных выше, включая корпус, который вертикально расположен на нижней поверхности и вдоль ее окружности, и слой 40 фильтрующей среды, который расположен параллельно нижней поверхности внутри корпуса.

Слой 40 фильтрующей среды согласно настоящему изобретению может быть организован так, чтобы добавлять процесс коагуляции примесей путем подачи коагулянта в приточную воду через средство химической подачи 18. Как описано выше, приточная вода, подаваемая по приточной трубе 11, собирается в корпусе высокоскоростного фильтрующего устройства 1, а коагулянт подается в корпус высокоскоростного фильтрующего устройства через средство химической подачи 18. То есть, корпус используется как реакционный бассейн для реакции коагуляции путем смешения приточной воды с коагулянтом.

Коагулированные материалы (или хлопья) фильтруются при контакте с пористой фильтрующей средой 44 (см. фиг.1) слоя 40 фильтрующей среды. После непрерывного процесса коагуляции и фильтрации коагулированные материалы захватываются среди пористой фильтрующей среды, где некоторые материалы накапливаются на пористой фильтрующей среде 44 и остаются в корпусе.

Кроме того, вращающаяся мешалка используется, чтобы заставить приточную воду постоянно колыхаться в корпусе, так что приточная вода перемешивается над фильтрующей средой, и, таким образом, предотвращать хлопья или осадок от накопления на ней и предотвращать потерю фильтрации. Дополнительно, вращающаяся мешалка перемешивает приточную воду, подаваемую в корпус, с коагулянтом, подаваемым через средство химической подачи 18, облегчая коагуляцию примесей.

Фиг.5 представляет собой схематичный вид, изображающий шаг за шагом процессы способа обратной промывки согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения, который будет описан со ссылкой на пример 1, показанный на фиг.1 (для численных обозначений каждого компонента высокоскоростного фильтрующего устройства настоящего изобретения обращаться к фиг.1).

Способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства настоящего изобретения включает в себя этап S100, в котором приточную воду направляют через входную трубу в высокоскоростное фильтрующее устройство.

Дополнительно может быть включен этап S900, в котором приточную воду, направляемую через входную трубу 11 в высокоскоростное фильтрующее устройство 1, смешивают с коагулянтом, тем самым образуя хлопья. Активирующий хлопья контакт с пористой фильтрующей средой может обеспечить значительную эффективность обработки.

На этапе S100 в высокоскоростное фильтрующее устройство 1 подают приточную воду, которая затем падает в его корпус в свободном падении под действием силы тяжести, когда приточная вода течет через слой 40 фильтрующей среды в высокоскоростном фильтрующем устройстве, выполняется этап фильтрации S200, в котором примеси отфильтровывают с помощью пористой фильтрующей среды.

Так как приточную воду подают постоянно, высокоскоростное фильтрующее устройство непрерывно выполняет этап фильтрации S200, что неизбежно снижает эффективность фильтрации по сравнению с первым циклом фильтрации из-за дополнительной повторной фильтрации и более высокой концентрации примесей в приточной воде.

Если избыточное количество примесей захватывается на поверхности пористой фильтрующей среды слоя 40 фильтрующей среды, сопротивление фильтрации становится больше, эффективность фильтрации снижается, и скорость приточной воды, проходящей через слой 40 фильтрующей среды, становиться заметно ниже. Однако уровень приточной воды повышается из-за непрерывной подачи приточной воды в корпус высокоскоростного фильтрующего устройства. То есть, если слой 40 фильтрующей среды существенно блокируется, эффективность процесса ухудшается, снижая поток обработанной воды, выпускаемый через выходную трубу 12. Изменение уровня воды в корпусе или потока обработанной воды детектируется датчиком 50 (этап S300), таким образом определяют время обратной промывки.

Заданные величины (такие как величины уровня приточной воды, потока обработанной воды и подобные) являются факторами, которые определяют время обратной промывки. По этой причине в случае необходимости обратной промывки входную трубу нужно закрыть (этап S400). Путем блокировки подачи приточной воды необработанная приточная вода может предотвращаться от поступления в высокоскоростное фильтрующее устройство 1, и только оставшаяся приточная вода может фильтроваться для обратной промывки.

Этап S500 представляет собой процесс, в котором без приточной воды, дополнительно подаваемой в высокоскоростное фильтрующее устройство, только приточная вода, оставшаяся в высокоскоростном фильтрующем устройстве, фильтруется, чтобы выпускаться через выходную трубу 12, что почти опустошает корпус высокоскоростного фильтрующего устройства. По выбору, на этапе выпуска S500, приточная вода высокоскоростного фильтрующего устройства, то есть вода в корпусе, выпускается, и, в частности, только вода выше верхней части слоя фильтрующей среды может выпускаться, снижая подачу воды обратной промывки.

За этим процессом следует этап S600, где воду обратной промывки подают в восходящем потоке ниже слоя 40 фильтрующей среды высокоскоростного фильтрующего слоя. Как описано выше, воду обратной промывки подают в восходящем потоке через слой фильтрующей среды снизу вверх, где вода обратной промывки должна равномерно распределяться по всему слою 40 фильтрующей среды. Если распределение неравномерное, только приточная вода будет проходить через промываемую часть во время фильтрации, тем самым будет протекать высокоскоростная фильтрация, и блокировка может возникать на недостаточно промытой части слоя фильтрующей среды.

Воду обратной промывки подают для обратной промывки слоя 40 фильтрующей среды, и пористая фильтрующая среда 44 в слое 40 фильтрующей среды увлекается и поднимается вместе с водой обратной промывки. Во время данного процесса распыляют воду обратной промывки и/или воздух, чтобы отделить примеси, прикрепившиеся к пористой фильтрующей среде, с помощью столкновений и трения между пористой фильтрующей средой или путем течения пористой фильтрующей среды сквозь поток воды обратной промывки.

При этом предпочтительно установить пределы подаваемого количества воды обратной промывки, чтобы не переполнять высокоскоростное фильтрующее устройство настоящего изобретения, и, более предпочтительно, уровень подаваемой воды обратной промывки выше, чем выпускная труба 13, и ниже, чем вершина высокоскоростного фильтрующего устройства.

За данным процессом следует этап S700, в котором после блокировки подачи воды обратной промывки пористая фильтрующая среда оседает на слой 43 крупнозернистого песка. Будучи тяжелее, чем примеси, пористая фильтрующая среда оседает раньше, чем примеси.

После того как пористая фильтрующая среда достаточно осела, выполняют этап S800, в котором воду обратной промывки, содержащую примеси, отделенные от пористой фильтрующей среды, быстро выпускают. Открывают выпускную трубу 13, через которую примеси выпускают вместе с водой обратной промывки. Пористая фильтрующая среда не должна выпускаться через выпускную трубу 13.

После выпуска примесей и воды обратной промывки выпускную трубу 13 закрывают и приточную воду повторно подают в высокоскоростное фильтрующее устройство.

Более предпочтительно, когда примеси не отделяются и не удаляются эффективно из пористой фильтрующей среды, этапы S600-S800 выполняют повторно, чтобы максимизировать эффективность фильтрации, таким образом повторно начиная этап S100 подачи приточной воды.

Фиг.6а-6d показывают схематичные виды, изображающие работу высокоскоростного фильтрующего устройства согласно способу обратной промывки, показанному на фиг.5.

То есть фиг.6а изображает высокоскоростное фильтрующее устройство, которое выполняет процесс фильтрации согласно этапам S100 и S200 способа обратной промывки. Фиг.6b изображает высокоскоростное фильтрующее устройство, которое выполняет процесс опустошения внутреннего пространства высокоскоростного фильтрующего устройства, чтобы подготовить обратную промывку. Фиг.6с, который соответствует этапу S600, изображает высокоскоростное фильтрующее устройство, которое выполняет процесс обратной промывки. Как показано на фиг.6с, вода (или воздух) обратной промывки, подаваемая в оборудование 20 обратной промывки, равномерно впрыскивается в слой фильтрующей среды, заполняя высокоскоростное фильтрующее устройство, тем самым поднимая и заставляя всплывать пористую фильтрующую среду 44 и примеси. Таким образом, когда пористая фильтрующая среда 44 всплывает вверх, примеси, захваченные или накопленные на ее поверхности, отделяются, как описано выше. Фиг.6d изображает высокоскоростное фильтрующее устройство, которое выполняет этапы S700 и S800, в которых после того, как оседает пористая фильтрующая среда, всплывшая с помощью воды обратной промывки, примеси и воду обратной промывки выпускают. Фиг.6а-6d показывают детальное изображение способа обратной промывки, применяемого к пористому фильтрующему устройству согласно настоящему изобретению, в котором для лучшего понимания, чтобы различить поток приточной воды и/или обработанной воды, направляемый через трубу (11, 12, 13), когда вода течет через трубу, труба окрашена черным цветом, а когда вода не течет в трубе, труба не окрашена черным цветом. Дополнительно, внутреннее пространство высокоскоростного фильтрующего устройства не окрашено отдельно, чтобы ясно изобразить его структуру.

Кроме того, хотя данное изобретение описано со ссылкой на приложенные чертежи, оно не ограничивается указанными подробностями, но предназначено покрывать такие модификации или изменения, которые могут попадать в объем формулы изобретения.

1. Высокоскоростное фильтрующее устройство, использующее пористую фильтрующую среду, содержащее: корпус;
входную трубу 11, расположенную с возможностью подачи фильтруемой приточной воды в данный корпус;
слой 40 фильтрующей среды, расположенный на расстоянии над нижней поверхностью корпуса;
выходную трубу 12, расположенную ниже слоя 40 фильтрующей среды, для выпуска воды, отфильтрованной через слой 40 фильтрующей среды, из корпуса;
оборудование 20 обратной промывки, расположенное между дном корпуса и слоем 40 фильтрующей среды для подачи воды обратной промывки в восходящем потоке; и
выпускную трубу 13, расположенную с возможностью выпуска воды обратной промывки и примесей выше верхней части слоя 40 фильтрующей среды,
отличающееся тем, что слой фильтрующей среды обеспечен пористой фильтрующей средой 44, приточная вода может фильтроваться путем нисходящего потока через слой 40 фильтрующей среды, пористая фильтрующая среда состоит из частиц, образованных смешением стеклянного порошка с пенообразователем, нагревом до высокой температуры и измельчением после охлаждения, вследствие чего частицы имеют размеры меньше чем 3 мм в диаметре, сухую объемную плотность 0,4~1,2 г/см³ и объемную плотность при насыщении водой 1,2~2,0 г/см³,
во время процесса обратной промывки уровень воды обратной промывки установлен выше, чем выпускная труба 13, и ниже, чем верхняя часть корпуса, чтобы не переполнять корпус,
выпускная труба 13 расположена ниже, чем средняя точка между верхней частью корпуса и слоем фильтрующей среды,
пористая фильтрующая среда 44 увлекается и поднимается вместе с примесями путем подачи воды обратной промывки и после оседания пористой фильтрующей среды воду обратной промывки и примеси выпускают через выпускную трубу 13.

2. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.1, дополнительно содержащее больше чем один датчик 50, который детектирует уровень приточной воды в корпусе или величину потока выпускного течения обработанной воды.

3. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.1, в котором слой 40 фильтрующей среды включает в себя опорный элемент 41, расположенный поперек высокоскоростного фильтрующего устройства 1, больше чем одну проволочную сетку 42 или перфорированную пластину, слой 43 крупнозернистого песка, который не проходит сквозь данную проволочную сетку, и пористую фильтрующую среду 44.

4. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.1, в котором пористая фильтрующая среда имеет сухую объемную плотность 0,4~0,6 г/см³ и объемную плотность при насыщении водой 1,3~1,8 г/см³.

5. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.1, в котором данный корпус дополнительно оборудован мешалкой.

6. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.1, в котором выпускная труба 13 дополнительно оборудована сеткой.

7. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.1, в котором открывающее и закрывающее средство расположено на входе выпускной трубы 13 для регулирования выпуска воды обратной промывки.

8. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.7, в котором данное открывающее и закрывающее средство представляет собой затвор поворотного типа, содержащий раму 62, которая по окружности окружает вход выпускной трубы 13 на одной стороне корпуса, диск 61, присоединенный к петлевому элементу 63 на раме 62, и движущее средство, способствующее поворотному движению диска 61.

9. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.7, в котором данное открывающее и закрывающее средство 60' представляет собой затвор подъемного типа, содержащий диск 61', который поднимается и опускается для открывания и закрывания выпускной трубы 13 на одной стороне корпуса, подъемное устройство (M) для подъема и опускания диска 61'.

10. Высокоскоростное фильтрующее устройство по п.1, содержащее вращающуюся мешалку для обеспечения колебаний приточной воды в корпусе, которая перемешивает воду над поверхностью фильтрующего слоя, задерживая, таким образом, оседание осадка и предотвращая потери фильтрации, и смешивания приточной воды, подаваемой в корпус, с коагулянтом, подаваемым через средство химической подачи 18, облегчая флокуляцию осадка, обеспечивая тем самым процессы флокуляции и фильтрации одновременно в одном реакционном баке.

11. Способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства, содержащего:
корпус;
входную трубу 11, расположенную с возможностью подачи приточной воды в данный корпус;
слой 40 фильтрующей среды, расположенный на расстоянии над нижней поверхностью корпуса и обеспеченный пористой фильтрующей средой 44;
выходную трубу 12, расположенную в нижней части корпуса, для выпуска воды, отфильтрованной через слой 40 фильтрующей среды, из корпуса;
оборудование 20 обратной промывки, расположенное ниже слоя 40 фильтрующей среды для подачи воды обратной промывки в восходящем потоке; и
выпускную трубу 13, расположенную так, чтобы распространяться наружу на одной стороне между верхней частью корпуса и слоем 40 фильтрующей среды для выпуска воды обратной промывки;
где данный способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства 1 содержит этапы, на которых:
блокируют подачу фильтруемой приточной воды (S400);
выпускают воду в корпусе через выходную трубу 12 (S500);
подают воду обратной промывки с контролем, чтобы уровень воды обратной промывки был выше, чем выпускная труба 13, и не переполнять корпус высокоскоростного фильтрующего устройства 1, и вызывают всплывание и подъем пористой фильтрующей среды 44, имеющей плотность выше, чем плотность воды, и ниже, чем плотность песка, путем подачи воды обратной промывки (S600);
блокируют подачу воды обратной промывки и осаждают пористую фильтрующую среду в постоянном месте (S700);
выпускают воду обратной промывки, содержащую примеси, причем выпускная труба находится ниже, чем средняя точка между верхней частью корпуса и слоем фильтрующей среды, так что воду обратной промывки выпускают через данную выпускную трубу без переполнения корпуса (S800); и
перемещают воду обратной промывки, выпущенную через выпускную трубу 13, в бак выпущенной воды.

12. Способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства по п.11 дополнительно включает в себя этап (S900), в котором до подачи приточной воды в высокоскоростное фильтрующее устройство коагулянт смешивают с приточной водой, образуя хлопья.

13. Способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства по п.11 дополнительно включает в себя этап S300, в котором во время фильтрации приточной воды высокоскоростное фильтрующее устройство обеспечивают датчиком 50 для определения уровня воды в нем или скорости потока в выходной трубе 12.

14. Способ обратной промывки высокоскоростного фильтрующего устройства по п.11, отличающийся тем, что этапы от S600 до S800 выполняют повторно.