Спосіб промивання напірного фільтра з крупнозернистим антрацито-кварцовим завантаженням

1. Спосіб промивання напірного фільтра з крупнозернистим антрацито-кварцовим завантаженням, що включає на першому етапі подачу в завантаження стисненого повітря та на другому етапі відмивання завантаження водою, який відрізняється тим, що на першому етапі здійснюють барботування завантаження шляхом подачі в завантаження стисненого повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2 м3/(хв.м2) при нормальних умовах упродовж 6¸10 хв, а відмивання завантаження на другому етапі здійснюють шляхом подачі в завантаження води питомими витратами від 0,6 до 1,2 м3/(хв..м2) упродовж 6¸10 хв, причому на другому етапі періодично відмивання здійснюють з розширенням завантаження на 10¸15 % шляхом подачі в завантаження води питомими витратами від 1,8 до 2,1 м3/(хв.м2) упродовж 3¸4 хв. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на першому етапі здійснюють водоповітряне промивання завантаження шляхом одночасної подачі в завантаження води питомими витратами від 0,6 до 1,2 м3/(хв.м2) та стисненого повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2 м3/(хв.м2) при нормальних умовах упродовж 6¸10 хв. UA (21) a200803803 (22) 26.03.2008 (24) 25.01.2010 (46) 25.01.2010, Бюл.№ 2, 2010 р. (72) СТАЛІНСЬКИЙ ДМИТРО ВІТАЛІЙОВИЧ, ЄРОХІН ОЛЕКСАНДР ВАСИЛЬОВИЧ, БОТШТЕЙН ВОЛОДИМИР АБРАМОВИЧ, МАНТУЛА ВАДИМ ДМИТРОВИЧ, СЕМЕНОВ ДМИТРО ВАДИМОВИЧ (73) УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВОТЕХНІЧНИЙ ЦЕНТР З ТЕХНОЛОГІЇ ТА ОБЛАДНАННЯ, ОБРОБКИ МЕТАЛІВ, ЗАХИСТУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ВИКОРИСТАННЯ ВТОРИННИХ РЕСУРСІВ ДЛЯ МЕТАЛУРГІЇ ТА МАШИНОБУДУВАННЯ "ЕНЕРГОСТАЛЬ" (56) СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР.- М., 1985. С.36, п.6.123. SU 1554934 A1, 07.09.1990 RU 2006251 C1, 30.01.1994 RU 2134139 C1, 10.08.1999 US 4668405 A, 26.05.1987 US 3698554 A, 17.10.1972 RU 93004868 A, 10.05.1996 C2 2 (19) 1 3 5хв, а відмивання здійснюється шляхом подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами 0,54м2/(хв.·м2) упродовж 3хв. До недоліків такого способу можна віднести низьку ефективність та економічність промивання. Крім того, в сучасних системах промислового та питного водопостачання частіше за все застосовуються напірні фільтри з крупнозернистим антрацито-кварцовим завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм і крупністю зернин дробленого антрациту або термоантрациту 3,0¸6,0мм та з суміщеними дренажними пристроями, які використовуються для подачі в завантаження як стисненого повітря, так і води або водовопітряної суміші, що, зокрема, не дозволяє використовувати спосіб за прототипом для промивання таких фільтрів. Під час використання прототипу подача води питомими витратами 0,54м2/(хв.·м2) не забезпечує досягнення критичної швидкості висхідного потоку води для початку розширення зернистого завантаження, при якій крупнозернисте антрацито-кварцове завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм та крупністю зернин дробленого антрациту або термоантрациту 3,0¸6,0мм переходить у завислий стан. Зокрема, перебування зернин завантаження у завислому стані сприяє найбільш інтенсивному відтиранню забруднень з поверхні зернин, при цьому процес вимивання забруднень водою у завислому шарі завантаження в прототипі не використовується. Крім того, при зазначених у прототипі питомих витратах стисненого повітря та води не забезпечується досягнення в суміщених дренажних пристроях їхній рівномірний розподіл за робочою площею фільтра. В основу винаходу, що заявляється, поставлена задача створити такий спосіб промивання напірного фільтра з крупнозернистим антрацитокварцовим завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм та крупністю зернин дробленого антрациту або термоантрациту 3,0¸6,0мм, який за рахунок введення нової послідовності дій та режимів їхнього виконання дозволить забезпечити досягнення технічного результату, що полягає у підвищенні ефективності та економічності промивання напірного фільтра з крупнозернистим антрацито-кварцовим завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм і крупністю зернин дробленого антрациту або термоантрациту 3,0¸6,0мм. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі промивання напірного фільтра з крупнозернистим антрацито-кварцовим завантаженням, що включає на першому етапі подачу в завантаження стисненого повітря та на другому етапі відмивання завантаження водою, згідно з винаходом, на першому етапі промивання фільтра здійснюють барботування завантаження шляхом подачі в завантаження знизу вгору стисненого повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах упродовж 6-10хв, а відмивання завантаження на другому етапі промивання фільтра здійснюють шляхом подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) упродовж 6¸10хв, причому на дру 89425 4 гому етапі промивання фільтра періодично, наприклад, один раз на тиждень, відмивання завантаження здійснюють з розширенням завантаження на 10¸15% шляхом подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 1,8 до 2,1м2/(хв.·м2) упродовж 3¸4хв. В окремих випадках використання способу, що заявляється, на першому етапі промивання фільтра здійснюють водоповітряне промивання завантаження шляхом одночасної подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) та стисненого повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах упродовж 6-10хв. Здійснення на першому етапі промивання фільтра барботування завантаження шляхом подачі в завантаження знизу вгору стисненого повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах упродовж 6¸10хв. та на другому етапі промивання фільтра відмивання завантаження шляхом подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) упродовж 6¸10хв, а також періодичне здійснення другого етапу промивання фільтра, наприклад, один раз на тиждень, з розширенням завантаження на 10¸15% шляхом подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 1,8 до 2,1м2/(хв.·м2) упродовж 3 ¸4хв. дозволяє забезпечити найбільш ефективне та економічне промивання напірного фільтра з крупнозернистим антрацито-кварцовим завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм і крупністю зернин дробленого антрациту або термоантрациту 3,0¸6,0мм, який дозволяє здійснювати фільтрування води з вмістом мастил до 15мг/л. Здійснення на першому етапі промивання фільтра водоповітряного промивання завантаження шляхом одночасної подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) і стисненого повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах упродовж 6¸10хв. та на другому етапі промивання фільтра відмивання завантаження шляхом подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) упродовж 6¸10хв, а також періодичне здійснення другого етапу промивання фільтра, наприклад, один раз на тиждень, з розширенням завантаження на 1015% шляхом подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 1,8 до 2,1м2/(хв.·м2) упродовж 3-4хв. дозволяє забезпечити найбільш ефективне і економічне промивання напірного фільтра з крупнозернистим антрацито-кварцовим завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм та крупністю зернин дробленого антрациту або термоантрациту 3,0¸6,0мм, який дозволяє здійснювати фільтрування води з вмістом мастил понад 15мг/л. Здійснення на першому етапі промивання фільтра подачі в завантаження знизу вгору стисненого повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах упродовж 6¸10хв. дозволяє забезпечити рівномірний розподіл стисненого повітря за робочою площею фільт 5 ра при суміщених дренажних пристроях та бульбашковому режимі руху стисненого повітря в завантаженні при оптимальному об'ємному газовмісті, що, в свою чергу, сприяє розпушенню антрацитокварцового завантаження з одночасним його перемішуванням, забезпечуючи барботування завантаження. Подача в завантаження знизу вгору стисненого повітря питомими витратами меншими, ніж 0,6м2/(хв.·м2) при нормальних умовах, не дозволяє забезпечити рівномірний розподіл стисненого повітря за робочою площею фільтра при суміщених дренажних пристроях, а також створити умови для його руху в бульбашковому режимі для інтенсивного барботування завантаження. Подача в завантаження знизу вгору стисненого повітря питомими витратами більшими, ніж 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах, призводить до збільшення об'ємного газовмісту, який переходить границю верхньої межі існування ефективного бульбашкового режиму промивання. Здійснення на другому етапі промивання фільтра подачі в завантаження знизу вгору води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) упродовж 6¸10хв. дозволяє одержати досить високий ступінь відмивання крупнозернистого антрацитокварцового завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм та крупністю зернин дробленого антрациту або термоантрациту 3,0¸6,0мм, при цьому забезпечується вимивання забруднень з порового простору завантаження без його розширення. Подача в завантаження знизу вгору води питомими витратами меншими, ніж 0,6м2/(хв.·м2) не дозволяє забезпечити рівномірний розподіл потоку промивної води за робочою площею фільтра при суміщених дренажних пристроях, а також вимивання забруднень з порового простору завантаження. Подача в завантаження знизу вгору промивної води питомими витратами більшими, ніж 1,2 м2/(хв.·м2), призводить до перевитрат промивної води та збільшення енергоспоживання без підвищення ефективності відмивання. Здійснення на другому етапі промивання фільтра періодичного, наприклад, один раз у тиждень, відмивання завантаження з його розширенням на 10¸15% шляхом подачі в завантаження води питомими витратами від 1,8 до 2,1м2/(хв.·м2) упродовж 3¸4хв. забезпечує інтенсивне відмивання завантаження з повним вимиванням залишкових забруднень з порового простору завантаження, відновлення первісних параметрів завантаження, а також, за рахунок розширення завантаження на 10¸15%, досягається класифікація завантаження за шарами кварцового піску та дробленого антрациту або термоантрациту. Режим промивання під час періодичної подачі води питомими витратами меншими, ніж 1,8м2/(хв.·м2), не дозволяє забезпечити розширення крупнозернистого антрацито-кварцового завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм та крупністю зернин дробленого антрациту або термоантрациту 3,0¸6,0мм на 10¸15% і, відповідно, досягти повної класифікації заванта 89425 6 ження за шарами кварцового піску та антрациту, а також вимивання залишкових забруднень з порового простору завантаження. Періодична подача в завантаження води питомими витратами більшими, ніж 2,1м2/(хв.·м2), обумовлює збільшення експлуатаційних витрат на інтенсивне відмивання без підвищення його ефективності. При заявлених питомих витратах води та стисненого повітря у зазначеному гранулометричному складі антрациту та кварцового піску забезпечується розширення завантаження на 10¸15% з дотриманням умов більшого ступеня розширення шару антрациту, у порівнянні з шаром кварцового піску, а також розташування шару антрациту після промивання у верхній частині завантаження. При цьому різний ступінь розширення шарів двошарового завантаження, прийнятий для кварцового піску 10% і антрациту 15%, створює умови, при яких у верхній частині завантаження розташовується шар антрациту, а у нижній - шар кварцового піску. Додаткова подача на першому етапі промивання фільтра води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) упродовж 6¸10хв, одночасно зі стисненим повітрям питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах дозволяє забезпечити високу ефективністю промивання завантаження напірних фільтрів, які використовуються для окремих технологічних умов фільтрування вихідної води з підвищеним вмістом мастил (при концентрації мастил у вихідній воді понад 15мг/л), шляхом водоповітряного промивання. Здійснення водоповітряного промивання завантаження одночасно водою з питомими витратами меншими, ніж 0,6м2/(хв.·м2), і стисненим повітрям з питомими витратами меншими, ніж 0,6м2/(хв.·м2) при нормальних умовах, упродовж менш, ніж 6хв, не дозволяє забезпечити ефективне промивання завантаження фільтрів, які використовуються для фільтрування вихідної води концентрацією мастил понад 15мг/л, а саме таких питомих витрат недостатньо для руйнування повітрям ущільнень з замаслених забруднень та їхнього одночасного видалення з фільтра потоком води. Здійснення водоповітряного промивання завантаження з питомими витратами води більшими, ніж 1,2м2/(хв.·м2), і питомими витратами стисненого повітря більшими, ніж 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах, упродовж більш, ніж 10хв, обумовлює підвищення експлуатаційних витрат без підвищення ефективності промивання завантаження. У конкретному прикладі реалізації способу, що заявляється, здійснювали промивання напірного фільтра з крупнозернистим антрацито-кварцовим завантаженням з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм і крупністю зернин дробленого антрациту 3,0¸6,0мм та суміщеними дренажними пристроями. Перед початком промивання припиняли подачу вихідної води у фільтр, відведення фільтрату з фільтра для зниження рівня води у фільтрі. Таким чином здійснювали промивання напірного фільтра, наповненого вихідною водою. 7 На першому етапі промивання фільтра в завантаження знизу вгору подавали стиснене повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах, наприклад, 0,9м2/(хв.·м2) при нормальних умовах, упродовж 10хв. для барботування завантаження. При таких питомих витратах стиснене повітря рівномірно розподілялося за робочою площею напірного фільтра та забезпечувався бульбашковий режим руху повітря в завантаженні, при якому під впливом руху бульбашок повітря відбувалося утворення киплячого шару з зернин завантаження і води, яка перебувала у фільтрі, тобто здійснювався режим барботування завантаження стисненим повітрям. У цьому випадку повітря розбивалося на рівномірно розподілені в завантаженні дрібні бульбашки і піднімалося вгору, відокремлюючи зернини завантаження одну від одної. При цьому окремо взята бульбашка повітря, спливаючи, захоплювала з собою частину рідини, швидкість руху якої в цьому місці різко збільшувалася, а в іншому місці зменшувалася, що призводило до зменшення опору та розпушення завантаження на ділянках руху бульбашок повітря. Подача стисненого повітря в завантаження при промиванні сприяла збільшенню ефекту відривання забруднень від зернин завантаження, а за рахунок більш інтенсивного перемішування частинок сприяла посиленню відтираючого ефекту. Під час барботування здійснювали відведення повітря з фільтра, запобігаючи винесенню зернин завантаження, а через 10хв. подачу стисненого повітря на барботування завантаження припиняли та переходили до другого етапу промивання. На другому етапі промивання фільтра в завантаження знизу вгору подавали воду питомими витратами від 0,6 до 1м2/(хв.·м2), наприклад, 0,9м3/(хв.·м2), упродовж 10хв. для відмивання завантаження без його розширення. При подачі води з такими питомими витратами забезпечувався її рівномірний розподіл за робочою площею фільтра з суміщеними дренажними пристроями без досягнення критичної швидкості висхідного потоку води в завантаженні з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм і крупністю зернин дробленого антрациту 3,0¸6,0мм. Під час відмивання здійснювали відведення відпрацьованої води з фільтра, а через 10хв. відмивання завантаження припиняли та переводили фільтр у режим фільтрування. Однак, через 10¸15 промивань відбувалося повне змішування шарів кварцового піску і дробленого антрациту, що обумовлювало необхідність періодичного відновлення первісних параметрів крупнозернистого антрацито-кварцового завантаження з крупністю зернин кварцового піску 1,6¸2,5мм і крупністю зернин дробленого антрациту 3,0¸6,0мм. Таким чином, один раз на тиждень на другому етапі промивання фільтра здійснювали розширення завантаження на 10¸15% шляхом подачі в завантаження води питомими витратами від 1,8 до 2,1м2/(хв.·м2), наприклад, 1,9м2/(хв.·м2), упродовж 4хв. При такому розширенні забезпечувався рівномірний розподіл води за робочою пло 89425 8 щею фільтра з суміщеними дренажними пристроями, а також забезпечувалась критична швидкість висхідного потоку води в завантаженні, що дозволяло зернинам завантаження переходити у завислий стан. Зернини завантаження переходили у завислий стан і упродовж 4 хв. перебували в безперервному хаотичному русі, що, в свою чергу, сприяло найбільш інтенсивному відтиранню забруднень з їхньої поверхні та забезпечувало процес вимивання забруднень водою з завислого шару завантаження. Під час розширення завантаження відбувалася класифікація зернин завантаження за шарами кварцового піску та дробленого антрациту. В процесі інтенсивного відмивання здійснювали відведення відпрацьованої води з фільтра, запобігаючи винесенню зернин завантаження, а через 4хв. інтенсивне відмивання завантаження припиняли та переводили фільтр у режим фільтрування. При цьому різний ступінь розширення шарів двошарового завантаження, прийнятий для кварцового піску 10%, а для дробленого антрациту 15%, створював умови, при яких у верхній частині завантаження розташовувався шар дробленого антрациту, а у нижній частині - шар кварцового піску. Крім того, в окремих випадках напірні фільтри можуть використовуватись для фільтрування води з підвищеним вмістом мастил (понад 15мг/л). Таким чином, під час фільтрування вихідної води з підвищеним вмістом мастил (понад 15мг/л) в крупнозернистому антрацито-кварцовому завантаженні відбувалося нагромадження великої кількості замаслених забруднень з утворенням конгломератів з зернин завантаження, твердих частинок та мастил, що викликало необхідність особливого режиму промивання. В такому разі, на першому етапі промивання фільтра здійснювали водоповітряне промивання завантаження, шляхом одночасної подачі в завантаження води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2), наприклад, 0,9м2/(хв.·м2), і стисненого повітря питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2) при нормальних умовах, наприклад, 0,9м2/(хв.·м2) при нормальних умовах, упродовж 10хв. При водоповітряному промиванні відбувалося руйнування повітрям ущільнень з замаслених забруднень та їхнє одночасне видалення з фільтра потоком води. На другому етапі промивання фільтра здійснювали подачу в завантаження води питомими витратами від 0,6 до 1,2м2/(хв.·м2), наприклад, 0,9м2/(хв.·м2), упродовж 10хв. для вимивання забруднень з відмиванням завантаження без його розширення. При цьому один раз на тиждень другий етап промивання фільтра здійснювали шляхом подачі в завантаження води питомими витратами від 1,8 до 2,1м2/(хв.·м2), наприклад, 1,9м2/(хв.·м2), упродовж 4хв. для розширення завантаження на 10-15% з метою класифікації завантаження за шарами кварцового піску і дробленого антрациту та повного видалення залишкових забруднень з порового простору крупнозернистого антрацито-кварцового завантаження. 9 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 89425 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601