Касета мембранних модулів

1. Касета мембранних модулів, що складається з горизонтально розташованих один під одним і скріплених між собою вертикальними стояками колекторів фільтрату і повітря, між якими закріплені вертикально, з зазором один до одного, уздовж поздовжньої осі касети і з можливістю зняття у вертикальному напрямку ряд плоских мембранних модулів, гідравлічно з'єднаних своїми виходами з входами колектора фільтрату, яка відрізняється тим, що колектор фільтрату виконаний у вигляді двох жорстко скріплених між собою вертикальними стяжками прямокутних рамок, розташованих горизонтально і співвісно одна над іншою, 3 ливо у випадку утворення незначного розрідження, і від верхнього її рівня до низу поступово збільшується, що свідчить про те, що умови фільтрації води по висоті не однакові. При цьому швидкість фільтрації через мембранні панелі, що тимчасово знаходяться внизу ємності, значно більша, чим швидкість фільтрації через мембрани у верхній панелі, а значить і засмічення їх скоріше і значніше. Тому для покращення умов фільтрації і досягнення більш рівномірної засміченості мембранних модулів використовують подання повітря уздовж поверхонь мембран і їх рух відносно води, при якому з сказаного вище лінійна швидкість поверхонь мембран повинна бути більшою лише там, де більша їх засміченість, тобто внизу ємності. Але маюче місце у відомій установці обертання модулів у воді у вертикальній площині забезпечує таку швидкість поверхонь мембран не тільки знизу ємності, а і зверху. Крім того, згадувана швидкість поверхонь мембран від низу до середини ємності поступово зменшується, а потім від середини ємності до верху збільшується. І це має місце в той час, коли ймовірність засмічення поверхонь мембран знизу до верху ємності поступово зменшується, що разом з вищесказаним свідчить про нераціональне використання енергії обертового вала, яке призводить до нерівномірності засмічення поверхонь мембран. І оптимальним був би стан у разі, коли напрямок збільшення тиску води на поверхню мембрани співпадав з напрямком збільшення лінійної швидкості руху її поверхні у воді. Передбачене же подання повітря у воду по горизонтальному колектору, що розташований по осі дискових модулів, тобто в середині ємності, є менш ефективним, ніж подання його знизу ємності, а саме - по всій висоті води. Найбільш близькою до запропонованої касети за технічною сутністю і досягнутими результатам є відома касета мембранних модулів, що складається з горизонтально розташованих один під одним і скріплених між собою вертикальними стояками колекторів фільтрату і повітря, між якими закріплені вертикально, з зазором один до одного, уздовж поздовжньої осі касети і з можливістю зняття у горизонтальному напрямку ряд плоских мембранних модулів, гідравлічно з'єднаних своїми виходами з колектором фільтрату /www.tbscompany.ru/User Files/File/statyal.pdf/. Можливість зняття мембранних модулів з касети у горизонтальному напрямку для їх заміни чи обслуговування потребує виїмки касети з резервуару з водою, в яку вона занурена, з попередньою зупинкою процесу фільтрації, що знижує продуктивність установки по фільтрату, в якій касета використовується, і потребує додаткових трудовитрат. Передбачувані же значна висота, пазове закріплення нижніх і верхніх кінців і безрамкова конструкція мембранних модулів потребують участі в їх знятті чи установці не менше двох осіб, не виключають можливість пошкодження мембран при неоднаковому переміщені кінців модулів у пазах. Не існує і можливість відключення при необхідності зняття для заміни чи обслуговування окремо кожного модуля від колектора фільтрату з метою продовження на цей час роботи касети, а у 62460 4 разі тривалої відсутності резервного модуля використання касети на цей час взагалі не можливе. Все разом знижує продуктивність касети і стримує можливості її використання. Виведення касети з резервуару для обслуговування модулів і зняття останніх з касети в горизонтальному напрямку, причому у двох протилежних напрямках, потребує наявності додаткових площ для їх здійснення, що стримує використання відомої касети. Наявність колектору повітря знизу касети свідчить про те, що покращення умов фільтрації передбачено за рахунок створення ерліфтного режиму руху рідини уздовж модулів, що не завжди є достатнім аргументом для широкого використання касети. Технічним завданням корисної моделі є удосконалення касети мембранних модулів, у якій, завдяки конструктивним особливостям колектора фільтрату, досягається розширення можливостей використання касети і підвищення її продуктивності по фільтрату. Поставлене завдання досягається тим, що у касеті мембранних модулів, що складається з горизонтально розташованих один під одним і скріплених між собою вертикальними стояками колекторів фільтрату і повітря, між якими закріплені вертикально, з зазором один до одного, уздовж поздовжньої осі касети з можливістю зняття у вертикальному напрямку ряд плоских мембранних модулів, гідравлічно з'єднаних своїми виходами з входами колектора фільтрату, згідно з корисної моделлю, колектор фільтрату виконаний у вигляді двох жорстко скріплених між собою вертикальними стяжками прямокутних рамок, розташованих горизонтально і співвісно одна над іншою, верхня з яких виконана порожнистою з патрубком для виводу фільтрату та рядом патрубків для входу фільтрату з відсіяним краном кожний, розташованих уздовж поздовжньої осі і з'єднаних гідравлічно з виходами плоских мембранних модулів, закріплених на нижній прямокутній рамці з можливістю зняття у вертикальному напрямку, до того ж верхня прямокутна порожниста рамка може бути додатково обладнана двома цапфами, прилаштованими до її протилежних сторін ззовні і співвісно поздовжній осі та закріпленими з можливістю зворотно-поворотного руху у вертикальній площині разом з обома рамками в опорах стояків, закріплених своїми нижніми кінцями до рами колектора повітря, при цьому щонайменше одна з цапф виконана порожнистою і відіграє роль патрубка для виводу фільтрату з касети, а плоскі мембранні модулі виконані рамкового типу. На фіг. 1 і 3 показаний загальний вигляд запропонованої касети мембранних модулів, поперечний і поздовжній розрізи, відповідно; на фіг. 2, 4 і 5 - вузли касети. Власно касета складається з горизонтальної прямокутної порожнистої рамки 1 з співвісними з її поздовжньою віссю цапфами 2 і 3, приладнаними зовні до протилежних стінок. До рамки 1 співвісно і паралельно їй та нижче неї жорстко приладнана за посередництвом вертикальних стяжок 4 прямокутна рамка 5, уздовж поздовжньої осі якої з зазором один до одного розташовані вертикально 5 мембрані модулі 6 з виходами 7 фільтрату і опорами 8 на верхніх кінцях, якими вони разом з болтовими з'єднаннями жорстко закріплені до поздовжніх стінок рамки 5. Рамка 1 разом з рамкою 5 і модулями 6 цапфами 2 і 3 закріплені з можливістю зворотно-поворотного руху у вертикальній площині в опорах вертикальних стояків 9, жорстко приєднаних своїми нижніми кінцями до рами колектора 10 повітря з патрубком 11 входу повітря, перфорованими трубопроводами 12 для подання повітря у напрямку модулів 6 і циркуляційними отворами 13 у рамі. Прямокутна порожниста рамка 1 обладнана патрубками 14 входу фільтрату, розташованими уздовж мембранних модулів 6, з відсічними кранами 15, за допомогою яких і шлангів 16 порожнина рамки 1 сполучається з порожниною виходів 7 модулів 6. Щонайменше одна із цапф рамки 1, наприклад цапфа 2, виконана порожнистою, сполучена з порожниною рамки 1 і відіграє роль патрубка для виводу фільтрату з касети. У зворотно-поступальному варіанті рамки 1 модулі 6 виконуються кожний у вигляді жорсткої рамки 17 з двома зажатими з країв мембранами 18, при цьому не виключна наявність між ними дренажної сітки 19 (фіг. 4). Зворотно-поворотний рух рамки 1 здійснюються, наприклад гідроприводом 20 (фіг. 5). Робота касети пов'язана з потребою її занурення у очищувану воду, що безперервно при необхідності подається у ємність 21. Після занурення касети патрубок виводу фільтрату, а саме - вихід цапфи 2, гідравлічно з'єднують трубопроводом 22 і гнучким шлангом 23 з входом насоса 24, а патрубок 11 колектора 10 повітря з'єднують трубопроводом 25 з компресором 26. Для роботи такої установки в автоматичному режимі ємність 21 обладнують датчиком 27 верхнього рівня води, патрубком 28 переповнення і системою автоматичного керування і контролю за роботою обладнання (не показана). Очищувану воду подають у ємність 21, а після досягнення заданого її рівня спрацьовує датчик 27 і видає сигнал в систему керування, яка разом з інформацією про задовільний робочий стан обладнання запускає в роботу гідропривід 20, насос 24 і компресор 26. В результаті роботи насоса 24 у модулях 6 утворюється розрідження і вода у вигляді фільтрату проникає через мембрани 18, потрапляє у порожнини між ними і у верхніх частках рамок 17 через виходи 7 залишає модулі 6, далі по шлангам 16 і патрубкам 14 через нормально відкриті крани 15 потрапляє у колектор фільтрату, а саме - у порожнину рамки 1, звідкіля по цапфі 2, шлангу 23 і трубопроводу 22 за посередництвом насоса 24 залишає касету і зливається у ємність 29, а потім подається за призначенням. В результаті же роботи компресора 26 повітря по трубопроводу 28 і патрубку 11 під тиском подається у колектор 10, де розподіляється по перфорованим трубопроводам 12 і з заданою швидкістю та витратами подається у очищувану воду у напрямку мембран 18 модулів 6. В наслідок цього вода починає рухатись уздовж поверхонь мембран 18 вверх і вертикальних стінок ємності 21 вниз, тобто утворюється так званий ерліфтний потік води у 62460 6 ємності 21, який разом з бульбашками повітря видаляють забруднення з поверхонь мембран 18, тобто покращують умови фільтрації води в порівнянні з тупиковою фільтрацією. Але цього не завжди достатньо для більш широкого і ефективного використання запропонованої касети. В результаті роботи гідроприводу 20 модулі 6 здійснюють маятникові коливання у вертикальній площині, при цьому поверхні їх мембран 18 рухаються з завідомо заданою швидкістю відносно води і забруднень в ній, що ще більш покращує фільтрацію води за рахунок появи умов більш-менш подібних умовам так званої тангенціальної фільтрації, більш ефективної за тупикову фільтрацію і вище описану, що в порівнянні з найближчим аналогом різко підвищує продуктивність касети по фільтрату завдяки більш ефективному очищенню мембран від засмічення і збільшення тривалості роботи касети. Важливу роль у даному випадку відіграє саме маятниковий рух плоских модулів 6 у очищуваній воді, при якому, у відмітність від обертового руху занурених дискових модулів, збільшення швидкості руху поверхонь мембран у напрямку зверху вниз співпадає з напрямком збільшенням швидкості фільтрації через ці поверхні і їх засміченості під дією гідростатичного тиску води у ємності. Таке співпадання згадуваних напрямків корисне тому, що в місцях, де швидкість фільтрації більша, має місце скоріше засмічення фільтрувальних поверхонь, тому в цих місцях потрібна більша швидкість руху води відносно цих поверхонь, або для даного випадку - більша швидкість руху фільтрувальної поверхні відносно очищуваної води. Що і має місце у запропонованій касеті і забезпечує додатково оптимальне використання енергії приводу 20. Крім того, багаторазова зміна напрямку руху модулів 6 відносно води в процесі фільтрації значно покращує умови їх регенерації, що поряд з вищезгадуваними перевагами розширює можливості використання касети. В непередбачених випадках і для обслуговування модулів 6 є потреба у їх знятті з касети і бажано при цьому це робити без зупинки фільтрації води. Тому корисною моделлю передбачена можливість окремого відключення кожного з модулів 6 від колектора фільтрату за допомогою відсічного крана 15 і зняття з касети у вертикальному напрямку. Якщо це стосується, наприклад одного модуля, то для його зняття приводом 20 модулі 6 виводять в стан, зображений на фіг. 1, і відразу його виключають, а все інше обладнання продовжує працювати для продовження фільтрації, як описано вище, але без здійснення тангенціальної фільтрації. Далі закривають кран 15 модуля, що підлягає зняттю, від'єднують шланг 16 від його патрубка 7 і дві опори 8 від рамки 5 та виймають модуль з касети вручну чи за допомогою підйомного пристрою, а на його місце, при наявності, відразу же монтують у зворотній послідовності резервний модуль і включають в роботу привід 20. Для покращення умов монтажу модулів 6 у касету, рамка 5 у місцях їх закріплення обладнана вертикальними направляючими 30, наприклад виконаними у вигляді П-подібного профілю (фіг. 2) на висоту рамки. Якщо резервний модуль відсутній, то після 7 зняття пошкодженого модуля відразу же включають привід 20 і робота касети здійснюється як описано вище, але без одного модуля. Тобто, зняття кожного модуля 6 окремо з касети у вертикальному напрямку з можливістю його від'єднання від загального колектора фільтрату, роль якого відіграє рамка 1 з цапфою 2, забезпечує підвищення продуктивності касети по фільтрату за рахунок безперервності циклу фільтрації в ході обслуговування або заміни модулів 6. У випадках виникнення необхідності додаткового очищення поверхонь мембран від забруднень здійснюється тимчасова продувка води повітрям при зупинці фільтрації. Для цього триходовим краном 31 тимчасово перекривають трубопровід 22 і відкривають трубопровід 32 без зупинки роботи насоса 24, а потім кран 31 повертають в початковий стан. Оскільки така продувка триває приблизно 10-60 секунд, то наявність трубопроводу 32 дає можливість працювати насосу без його відключення і включення,тобто покращити умови його роботи. Враховуючи те, що в разі зняття модулів 6 з касети має місце відключення приводу 20 повороту касет на деякий час, то, для виключення погіршення умов регенерації поверхонь нерухомих мембран 18, в цей час проводять продувку води повітрям з зупинкою процесу її фільтрації. 62460 8 Виконання колектора фільтрату у вигляді горизонтальної прямокутної порожнистої рамки 1 і жорстко закріпленої до неї паралельно та розташованої співвісно під нею рамки 5, до якої закріплені вертикально, з зазором один до одного, уздовж поздовжньої осі і з можливістю зняття у вертикальній площині мембранні модулі 6 забезпечує підвищення продуктивності касети та розширює можливості її використання за рахунок здійснення заміни і обслуговування модулів 6 без виведення касети з ємності 21 з водою і без зупинки процесу фільтрації очищуваної води. Обладнання прямокутної порожнистої рамки 1 додатково цапфами 2 і 3, закріпленими у опорах 9 з можливістю зворотно-поворотного руху у вертикальній площині, виконання модулів 6 з рамками 17 по краям і жорстке їх закріплення до рамки 5 за допомогою опор 8 і болтового з'єднання, забезпечують підвищення продуктивності касети за рахунок утворення додаткового режиму тангенціальної фільтрації шляхом здійснення маятникового переміщення модулів 6 у воді. Таким чином, запропонованою корисною моделлю відмітні ознаки разом з відомими забезпечують розширення можливостей використання касети і підвищення ії продуктивності по фільтрату. 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 62460 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601