Фільтр-пульсатор

1 Фільтр-пульсатор для очистки води, який містить корпус з фільтруючим завантаженням, трубопровід подачі води на очистку, патрубки відводу фільтрату і промивної води, який відрізняється тим, що додатково обладнаний камерою-кесоном, яка гідравлічно з'єднана перетоком з корпусом в зоні, що розташована нижче фільтруючого завантаження, трубопроводом для подачі стиснутого повітря і U-подібною трубкою, отвори якої з'єднують середовище камери-кесона із зовнішньою атмосферою 2 Фільтр-пульсатор по п 1, який відрізняється тим, що U-подібна трубка додатково обладнана клапаном-регулятором 3 Фільтр-пульсатор по п 1 , який відрізняється тим, що трубопровід подачі стиснутого повітря до камери-кесона додатково обладнаний регулятором подачі повітря Винахід призначений для очистки води від зважених речовин шляхом їх фільтрування крізь фільтруюче завантаження і може бути використаний для видалення домішкових включень з інших рідких середовищ Відомий фільтр для очистки рідини, конструкція якого складається з корпусу заповненого гранульованим фільтруючим матеріалом, трубопроводів підводу води на очистку та відводу очищеної води, патрубку для збору і відведення промивної води, розташованого в нижній частині корпусу [1] Недоліком фільтру є те, що при очистці води від забруднень, їх осадженні на гранулах фільтруючого завантаження, відбувається зменшення порового простору Цей процес найбільш інтенсивно проходить в початкових шарах насадки, за рахунок чого суттєво зростає гідравлічний опір фільтруванню рідини Наслідком є зниження швидкості фільтрування і зменшення продуктивності пристрою Найбільш близьким до технічного рішення, що пропонується, є відомий фільтр для очистки рідини, який складається з корпусу, з фільтруючим завантаженням трубопроводу подачі води на очистку, патрубків відводу фільтрату і промивної води [2] (прототип) Очищення води від домішкових включень фільтром-прототипом також відбувається за рахунок осадження домішкових включень на гранулах завантаження, що призводить до зменшення об'єму порового простору (пористості) насадки Інтенсивність зменшення пропорційна КІЛЬКОСТІ осаджених домішок Найбільш Інтенсивно цей процес проходить на початкових шарах фільтруючого завантаження наслідком чого є їх суцільне закупорювання, в той час як значно більший об'єм завантаження залишається незаповненим домішками тільки тому, що вони не можуть пройти в незаповнений об'єм Гідравлічний режим протікання води не сприяє рівномірному розподілу частинок осаду по довжині насадки, а призводить тільки до зростання гідравлічного опору, наслідком чого є зменшення швидкості фільтрування, а це негативно впливає на весь технологічний процес очищення Таким чином, швидкість фільтрування в пристроіпрототипі є пульсуючою, амплітуда якої змінюється від номінального її значення до 0, а періодом зміни є фільтроцикл Причиною цього є зростання втрат напору початкового шару фільтруючого навантаження Ця обставина змушує проводити передчасну регенерацію насадки фільтру, що суттєво скорочує час фільтрувального циклу, коли весь об'єм насадки ще не використав ресурс ємкості поглинання, а відтак знижує ефективність роботи фільтруючої установки, економічні показники її експлуатації за рахунок скорочення часу фільтрування, збільшення витрат регенераційної води, у тому числі в результаті збільшення загальної тривалості регенераційних періодів В основу винаходу поставлено задачу, в філь 00 48444 трі-пульсаторі для очистки води, шляхом додаткового обладнання камерою-кесоном, яка гідравлічно з'єднана перетоком і корпусом, в зоні, що розташована нижче фільтруючого завантаженням, трубопроводом для подачі стиснутого повітря і Uподібною трубкою, отвори якої з'єднують середовище камери-кесону із зовнішньою атмосферою, забезпечити збільшення частоти коливань швидкості фільтрування води Поставлена задача досягається за рахунок того, що фільтр-пульсатор для очистки води, який складається із корпусу з фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку, патрубків відводу фільтрату і промивної води додатково обладнаний камерою-кесоном, яка гідравлічно з'єднана перетоком з корпусом, в зоні що розташована нижче фільтруючого завантаженням, трубопроводом для подачі стиснутого повітря і Uподібною трубкою, отвори якої з'єднують середовище камери-кесону із зовнішньою атмосферою Завдяки запропонованому обладнанню фільтра-пульсатора камерою-кесоном, яка гідравлічно з'єднана перетоком з корпусом,в зоні, що розташована нижче фільтруючого завантаженням, трубопроводом для подачі стиснутого повітря і Uподібною трубкою, отвори якої з'єднують середовище камери-кесону із зовнішньою атмосферою, досягаєься ефект пульсації швидкості протікання крізь фільтруюче завантаження води в період її очищення від зважених домішкових включень При цьому частота пульсацій значно більша у порівнянні із зміною швидкості в фільтрі-прототипі Важливою ВІДМІННІСТЮ є й те, що параметри пульсацій, такі як частота, амплітуда, в запропонованій конструкції, регулюються Це досягається зміною характеристик U-подібноі трубки (діаметру, висоти прямих ділянок, які можуть бути не пропорційними), а також за допомогою додаткового обладнання клапаном-регулятором Регулювання параметрів пульсацій швидкості досягається за рахунок додаткового обладнання регулятором, який знаходиться на трубопроводі подачі стиснутого повітря до камери-кесону Створення режиму пульсації швидкості з ефективним регулюванням параметрів в широкому діапазоні значень досягається і за рахунок того, що фільтр-пульсатор може бути додатково обладнаний пристроєм узгодженого регулювання, який функціонально з'єднаний з клапаном-регулятором, що знаходиться на U-подібній трубці і регулятором подачі повітря, котрим додатково обладнаний трубопровід подачі стиснутого повітря до камерикесону На фіг 1 наведена принципова схема фільтрапульсатора На фіг 2 зображена схема фільтра-пульсатора з комплексом додаткових пристроїв регулювання Конструкція фільтра-пульсатора складається із корпусу 1, в якому розміщене фільтруюче завантаження 2 (наприклад, гранульована насадка), трубопроводу подачі води на очистку 3, перетоку 4, патрубка відводу фільтрату 5, патрубка відводу промивної води 6, камери-кесону 7 з U-подібною трубкою 8, отвори якої з'єднують середовище камери-кесону із зовнішньою атмосферою, трубопроводу для подачі стиснутого повітря 9 Фільтр пульсатор може додатково комплектуватися клапаном-регулятором 10, що розташований на ЗОВНІШНІЙ ЛІНІЇ U-подібноі трубки, або регулятором подачі 11, яким може бути укомплектований трубопровідом подачі стиснутого повітря до камерикесону 7, (пристрої 10 і 11 можуть встановлюватись як окремо, так і разом), а також пристроєм узгодженого регулювання 12 який функціонально з'єднаний з клапаном-регулятором 10, і регулятором подачі 11, за умов їх комплексного використання Фільтр-пульсатор працює наступним чином Відкриванням запірно-регулюючої арматури на трубопроводі подачі води на очистку 3, вода заповнює частину об'єму камери-кесону 7 і по перетоку 4 надходить в корпус 1, в якому розміщене фільтруюче завантаження 2 (наприклад, гранульована насадка) Вода фільтрується крізь завантаження 2, на якому осаджуються ДОМІШКОВІ включення Таким чином вода очищається від них і відводиться по патрубку відводу фільтрату 5 Відкриванням арматури на трубопроводі 9 камера-кесон з'єднується з джерелом підвищеного тиску (по відношенню до атмосферного) Рівень води, що надходить на фільтрування встановлюється в камері-кесоні 7 нижче отвору U-подібноі трубки 8, а тому повітря з 7 дроселюється на зовні Процес осадження високодисперсних частинок на гранулах фільтруючого завантаження 2 проходить із утворенням поверхневого шару, котрий складається із частинок забруднення Самі частинки коагулюють між собою, утворюючи конгломерати, які є додатковим фільтруючим агентом, але знаходячись в поровому просторі насадки такі утворення приводять до закупорювання проходу (особливо на початкових шарах), наслідком чого є зростання гідравлічного опору фільтруванню води Це спричиняє підняття рівня води в камері-кесоні 7 до ВІДМІТКИ Д1 При цьому частина води потрапляє в Uподібну трубку 8, утворюючи в ній гідравлічний клапан, що перешкоджає вільному виходу надлишкового повітря Тиск повітря, що підводиться по трубопроводу 9, в камері-кесоні зростає і завдяки різниці із ЗОВНІШНІМ тиском (атмосферним), вода з U-подібноі трубки виштовхується плавно до нижньої и частини (рівень Д2), пройшовши який, вода поштовхом викидається Відбувається миттєве з'єднання атмосфери камери-кесону 7 із ЗОВНІШНІМ оточуючим середовищем Тиск в камері-кесоні різко знижується до атмосферного Виникає гідравлічний імпульс, який передається по перетоку 4 в корпус 1 (в результаті різниці гідростатичного тиску в корпусі 1 і миттєвого тиску в 7) Виникає імпульсний поштовх в результаті скомпенсування тисків в 1 і 7 шляхом затікання частини води з корпусу 1 по перетоку 4 в камеру-кесон 7 ("зворотна хвиля") Імпульсний поштовх має зворотне спрямування фільтруванню рідини і діє на конгломерати частинок, відриву осаду забруднення з фільтруючого завантаження 2 в напрямі вільного простору під ним Гідростатичний тиск в корпусі 1 і камерікесоні 7 вирівнюється і процес очищення води продовжується, а флокули частинок, що були зірвані і вийшли з насадки, розшаровуються Найбільш важкі осаджуються в нижній частині корпусу 1, в зоні розташування патрубку відводу промивної 48444 води 6, а більш легкі (являють собою мілкопористе середовище) притискаються до завантаження, утворюючи додатковий фільтруючий шар, котрий здатен затримувати високодисперсні частинки забруднення Процес фільтрування стає більш ефективним Параметри імпульсів (частота і амплітуда), що генеруються в камері-кесоні, регулюються за рахунок зміни характеристик U-подібноі трубки, наприклад, зміною діаметру проходу, а також довжини и прямих ділянок Найбільш зручно це досягається, коли зовнішня ділянка виготовлена з гнучкого матеріалу Регулювання параметрів імпульсного впливупоштовху на домішки може провадитись і при стабільних параметрах U-подібноі трубки, за рахунок додаткового обладнання її клапаном регулятором 10, який знаходиться на прямому участку, що з'єднує камеру-кесон з атмосферою За його допомогою підбирається ВІДПОВІДНИЙ баланс гідростатичного тиску в корпусі 1 і камері-кесоні 7, що впливає як на частоту, так і на амплітуду імпульсів Аналогічного результату можна досягти при змінних параметрах подачі стиснутого повітря в камеру-кесон, додатково обладнавши трубопровід подачі стиснутого повітря 9 регулятором його подачі 11 Найбільш широкого діапазону регулювання параметрів гідравлічного імпульсу можна досягнути при одночасному застосуванні роботи клапанарегулятора 10 і регулятора подачі 11, які функціонально з'єднані за допомогою додаткового пристрою узгодженого регулювання 12, за допомогою якого можна використовувати синхронноасинхронну схему роботи пристроїв 10 і 11 Фільтр-пульсатор в імпульсному режимі протікання води продовжує роботу до часу повного заповнення порового простору фільтруючого завантаження 2 Шляхом перекривання відповідної арматури припиняється надходження води через патрубок З, стиснутого повітря через трубопровід 9 в камерукесон 7, відкривається вентиль на патрубку відводу промивної води 6, що переводить установкупульсатор в режим регенерації фільтруючого завантаження, яке розріджується, активно перемішується потоком води з верхньої частини корпуса 1, відмиває гранули завантаження від осаджених домішок, які відводяться промивною водою разом із осадом, що утворився в нижній частині корпусу 1 промивною водою по трубопроводу 6 Після промивки цикл фільтрування повторюється Необхідно зауважити, що технічне рішення не обмежується наведеною конструктивною схемою Вона тільки розкриває принцип роботи фільтрапульсатора В практичному виконанні гідроімпульсний ефект буде досягатися при фільтруванні у будь-якому напрямі (зверху-вниз, горизонтально), а камера-кесон 7, перетоком 4 може бути з'єднана з об'ємом очищеної води в корпусі В технологічному плані запропоноване технічне рішення має суттєві ВІДМІННОСТІ ВІД існуючих конструкцій очисних пристроїв у тому, що запропоновані конструктивні елементи, зв'язки між ними, створюють імпульсно-швидкісний режим комплексної очистки, в якому використовуються в якості фільтруючого агента самі ДОМІШКОВІ включення шляхом створення додаткового фільтруючого шару Параметри імпульсів, завдяки запропонованим конструктивним елементам, регулюються в широкому діапазоні значень Ця обставина є особливо важливою, тому, що дозволяє підбирати імпульсний вплив безпосередньо на конгломерати частинок, що осаджені на фільтруючому завантаженні, використати резонансні явища (коли частота імпульсів співпадає з власною частотою коливань осаду), при цьому елементи фільтруючого завантаження можуть залишатися в стабільному стані Важливо і те, що імпульсний процес відбувається в автоматичному режимі, а регулювання дозволяє провадити настроювання установки на очистку води від різноманітних дисперсних домішок Практичне використання запропонованих технічних рішень дозволяє досягти більш високих показників ефективності очищення, значного збільшення брудомісткості очисного пристрою, рівномірного розподілу домішкових включень у всьому об'ємі фільтруючого завантаження за рахунок ліквідації процесу закупорювання порового простору Цим досягається максимальне використання ємкості поглинання всього об'єму фільтруючого завантаження, що суттєво продовжує цикл фільтрування Режим пульсацій в фільтрі-пульсаторі відбувається автоматично і базується на використанні технологічних особливостей, що супроводжує процес очищення, це зміна гідростатичного тиску в фільтруючому завантаженні, котре реалізується завдяки системі конструктивних елементів, запропонованих в технічному рішенні Тому експлуатація фільтра-пульсатора не потребує додаткового обслуговуючого персоналу, або складних технічних систем Важливо і те, що технічні рішення, закладені в запропонованій конструкції фільтрі-пульсаторі, надають можливість не тільки впровадження нових, але й модернізації вже діючих фільтрів, а їх реконструкція не вимагатиме значних капіталовкладень Це дозволить скоротити витрати регенераційної води, використати весь об'єм насадки для захоплення частинок, продовжити як час фільтроциклу, так і загальний час фільтрування за рахунок скорочення загальної тривалості регенераційних періодів, що впливає на загальні економічні показники експлуатації очисних споруд Використана інформація 1 Авторське свідоцтво СРСР №682246, ВОІД 23/26, 1975р 2 Журба М Г Пенополистирольные фильтры М , Стройиздат, 1992 48444 ФІг. 2 ФІГ.1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71