Фільтр для очистки води

Изобретение относится к устройствам для очистки воды фильтрованием через зернистую загрузку и может быть использовано при доочистко сточных вод, преимущественно после их биологической очистки, а также при очистке природных вод. Известен каркасно-засыпной фильтр, в корпусе которого размещена горизонтально расположенная перфорированная перегородка, на которой расположен неподвижный каркас из гравия или щебня. Под перегородкой размещен зернистый фильтрующий материал с диаметром зерен в 20-60 раз меньше, чем гранулы каркаса. Фильтр оснащен системами для подачи очищаемой воды и отвода фильтрата, а также подачи и отвода промывной воды [1]. Очищаемая вода поступает в фильтр в пространство над каркасом, и, проходя сверху вниз через каркас и зернистую фильтрующую загрузку, освобождается от взвешенных примесей, которые, накапливаясь в межзерновом пространстве, образуют отложения, в результате чего в процессе фильтрования растут потери напора в фильтре. Фильтрат с помощью дренажно-распределительной системы, расположенной под зернистой загрузкой, собирается и отводится из фильтра. После того как будет исчерпана задерживающая способность фильтрующей загрузки, обеспечивающая постоянное, как правило, высокое качество фильтрата, или исчерпан предельно допустимый напор, загрузку регенерируют. Регенерация загрузки осуществляется водовоздушной промывкой в восходящем потоке, который обеспечивает ее псевдоожижение и проникновение ее зерен в межгравийное пространство неподвижного каркаса. В результате контакта движущихся зерен загрузки в псевдоожиженном слое с неподвижным каркасом обеспечивается эффективная отмывка загрузки и каркаса. Недостаток этого фильтра заключается в том, что при фильтровании очищаемой воды с большим содержанием взвешенных примесей, особенно при доочистко сточных вод, происходит кольматация верхних наиболее мелкозернистых слоев загрузки и, вследствие этого, снижение производительности фильтра. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является каркаснозасыпной фильтр [2], имеющий расположенный в корпусе каркас в виде перфорированных пластин, вертикально установленных в слое зернистого фильтрующего материала на всю его глубину. Верхняя часть пластин над стационарным слоем фильтрующе го материала - гофрированная. Под загрузкой фильтра из, зернистого фильтрующего материала размещена дренажно-распределительная система, присоединенная к трубопроводу отвода фильтрата и подачи промывной воды, а также воздушная распределительная система. присоединенная к трубопроводу подачи воздуха. Над загрузкой расположены лотки, примыкающие к карману, к которому присоединены трубопроводы подачи очищаемой воды и отвода промывной воды. Недостаток известного каркасно-засыпного фильтра состоит в том, что при его промывке при переходе стационарного слоя фильтрующего материала в псевдоожиженный в узких каналах между пластинами создаются условия для возникновения поршневого режима, выноса фильтрующего материала из фильтра и нарушения его работы, Задачей изобретения является разработка конструкции фильтра с зернистой загрузкой для очистки воды, обеспечивающей переменное по площади фильтра гидравлическое сопротивление фильтрующего слоя, в результате чего исключается возникновение поршневого режима при промывке, который приводит к выносу фильтрующего материала. Это обеспечивает надежную работу фильтра. Поставленная задача решается предложенной конструкцией фильтра, содержащего корпус с днищем и подающими и отводящими патрубками, зернистую фильтрующую загрузку и установленные в корпусе над загрузкой вертикальные гофрированные перфорированные пластины, в котором, согласно изобретению, пластины выполнены переменной высоты с образованием верхней частью пластин зубчатого профиля, имеющего в сечении вид равнобедренных треугольников с углом при вершине 75-90о, при этом наибольшая и наименьшая высоты пластин составляют соответственно 0,5-1,0 и 0,6-0,5 расстояния от нижних кромок пластин до днища фильтра. При этом в соседних пластинах вершины расположены напротив впадин гофр. Набор пластин переменной высоты обеспечивает при промывке загрузки переменное по площади фильтра гидравлическое сопротивление зернистого слоя: большее в местах с большей высотой пластин и меньшее в местах с меньшей высотой пластин. Вследствие этого происходит фонтанирование зернистого слоя в местах с меньшей высотой пластин и, соответственно, большейинтенсивностью восходящего потока за счет меньшего гидравлического сопротивления и опускание в местах с и х большей высотой, что приводит к перемешиванию всего слоя по вертикали, обеспечивая контакт всей загрузки в процессе ее промывки с неподвижным каркасом. Поскольку пластины гофрированы по вертикали и установлены со смещением гофр смежных пластин, будет обеспечиваться интенсивное трение о них движущи хся в псевдоожиженном слое зерен загрузки и высокая интенсивность промывки загрузки и каркаса. Причем при переходе слоя загрузки из стационарного состояния в псевдоожиженное возникновение поршневого режима исключается, поскольку перфорированные пластины расположены над загрузкой и их нижние кромки будут наруша ть монолитность слоя загрузки при ее расширении и тем самым обеспечивать её плавное псевдоожижение. При этом плотность зерен в единице объема псевдоожиженного слоя будет меньшей в местах с меньшей высотой каркаса, где происходит фонтанирование загрузки, поскольку в этих места х большее разжижение псевдоожиженного слоя не будет полностью восстанавливаться притоком зерен загрузки из участков с их большей концентрацией ввиду наличия пластин, которые будут препятствовать этому притоку. Вследствие этого после завершения промывки фильтра и возвращения загрузки в стационарный слой, последний приобретает волнистую поверхность, то есть будет обеспечено увеличение фильтрующей поверхности. За счет увеличения фильтрующей поверхности снизится нагрузка по удаляемым примесям на единицу площади поверхности фильтрующего слоя в процессе фильтрования, что буде т способствовать предотвращению его кольматации и повышению производительности. На чертеже представлен общий вид фильтра. Фильтр состоит из корпуса 1, в котором размещена загрузка 2. Непосредственно над загрузкой установлены гофрированные перфорированные пластины переменной высоты 3. Под загрузкой размещена дренажнораспределительная система 4, соединенная с трубопроводом отвода фильтрата 5 и подачи промывной воды 6, а также воздушная распределительная система 7, соединенная с трубопроводом подачи воздуха 8. Над пластинами 3 размещены лотки 9, примыкающие к карману 10, к которому подведены трубопроводы подачи очищаемой воды 11 и отвода промывной воды 12. Пластины 3 образуют верхней своей частью зубчатый профиль, имеющий в сечении вид равнобедренных треугольников с углом при вершине 75-90°. при этом наибольшая и наименьшая высоты пластин выполнены составляющими соответственно 0,5-1,0 и 0,6-0,5 расстояния от нижних кромок пластин до днища фильтра. Фильтр работает следующим образом. Очищаемая вода по трубопроводу 11 подается в карман фильтра 10, откуда поступает сначала в пространство над загрузкой, а затем фильтруется, проходя сверху вниз через зернистую загрузку 2, где освобождается от взвешенных примесей. Очищенная вода (фильтрат) отводится через дренажнораспределительную систему 4 по трубопроводу 5. При фильтровании задвижки на трубопроводах 5 и 11 открыты, а на трубопроводах 6.8 и 12 закрыты. По исчерпании защитного действия загрузки или располагаемого напора фильтр генерируют. При этом закрывают задвижки на трубопроводах 5 и 11 и открывают на трубопроводах 6, 8 и 12. Вода для промывки фильтра поступает через дренажно-распределительную систему 4, куда подается по трубопроводу 6, воздух поступает через распределительную систему 7, куда подается по трубопроводу 8. При этом обеспечивается плавный переход загрузки в псевдоожиженном состоянии и высокая эффективность промывки за счет контакта движущи хся зерен всего слоя загрузки с неподвижным каркасом. Вода после промывки переливается в лотки 9, откуда поступает в карман 10, из которого отводится по трубопроводу 12. После промывки задвижки на трубопроводах 6, 8 и 12 закрывают, а на тр убопроводах 5 и 11 открывают. Фильтроцикл повторяется. Эффективная работа фильтра обеспечивается при заявляемых конструктивных параметрах, отклонение от которых нарушает эффективн ую работу фильтра как в процессе фильтрования, так и регенерации загрузки. По сравнению с известным каркасно-засыпным фильтром предлагаемый каркасно-засыпной фильтр обладает технико-экономическими преимуществами, состоящими в повышении надежности его работы, за счет исключения условий возникновения при промывке поршневого режима и выноса загрузки, при сохранении высокой эффективности очистки воды и регенерации фильтрующей загрузки.