Фільтр pulsator-04f

Реферат: Фільтр складається з корпусу з фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку, патрубків відводу фільтрату і промивної води, пульсатора-кесона з U-подібною трубкою і трубопроводом для подачі стиснутого повітря, при цьому пульсатор-кесон гідравлічно з'єднаний з трубопроводом подачі води на очистку і корпусом нижче фільтруючого завантаження. Крім цього, пульсатор-кесон виконаний у вигляді вертикальної колони з похилими боковими стінками. UA 89829 U (12) UA 89829 U UA 89829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід призначений для очистки води від зважених і колоїдних речовин шляхом їх фільтрування крізь фільтруюче завантаження і може бути використаний для видалення домішкових включень з інших рідких середовищ, для інтенсифікації процесів фільтрації. Відомий фільтр [1] для очищення води, конструкція якого складається з корпусу, заповненого гранульованим фільтруючим матеріалом, наприклад, дробленим керамзитом, або спіненим полістиролом, трубопроводів підводу води на очищення та відводу фільтрату, пристрою для збору і відведення промивної води, розташованого в нижній частині корпусу. До недоліків фільтру слід віднести малу частоту коливань швидкості фільтрування води і малу площу масообміну між гранулами фільтруючого завантаження і водним середовищем, що не уможливлює проведення глибокого знезараження води. Фільтр такого типу вимагає проведення попередньої реагентної обробки води, щоб забезпечити коагуляцію колоїдних частинок, а це потребує кваліфікованого обслуговуючого персоналу і додаткових капітальних витрат. Найбільш близьким до технічного рішення, що пропонується, є відомий пристрій, який складається з корпусу з фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку, патрубків відводу фільтрату і промивної води, пульсатора-кесона з U-подібною трубкою і трубопроводом для подачі стиснутого повітря, при цьому пульсатор-кесон гідравлічно з'єднаний з корпусом нижче фільтруючого завантаження [2] (прототип). До недоліків відомого пристрою слід віднести малу частоту коливань швидкості фільтрування води і низький градієнт періодів контакту між гранулами фільтруючого завантаження і водним середовищем, що не уможливлює проведення глибокого очищення і знезараження води. Пристрій такого типу вимагає проведення попередньої флокуляційно-реагентної обробки води, щоб забезпечити флокуляцію і коагуляцію колоїдних частинок, а це потребує витрат дорогих реагентів, кваліфікованого обслуговуючого персоналу і додаткових експлуатаційних і капітальних витрат. В основу винаходу поставлено задачу, в фільтрі PULSATOR-04F, який складається з корпусу з фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку, патрубків відводу фільтрату і промивної води, пульсатора-кесона з U-подібною трубкою і трубопроводом для подачі стиснутого повітря, при цьому пульсатор-кесон гідравлічно з'єднаний з корпусом нижче фільтруючого завантаження, шляхом того, що пульсатор-кесон виконаний у вигляді вертикальної колони з похилими боковими стінками, а також тим, що пульсатор-кесон виконаний у вигляді піраміди, при цьому U-подібна трубка обладнана додатковим патрубкомперетоком, гідравлічно з'єднаним з корпусом нижче фільтруючого завантаження, забезпечити збільшення частоти коливань швидкості фільтрування води. Поставлена задача в фільтрі PULSATOR-04F, який складається з корпусу з фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку, патрубків відводу фільтрату і промивної води, пульсатора-кесона з U-подібною трубкою і трубопроводом для подачі стиснутого повітря, при цьому пульсатор-кесон гідравлічно з'єднаний з корпусом нижче фільтруючого завантаження, досягається за рахунок того, що пульсатор-кесон виконаний у вигляді вертикальної колони з похилими боковими стінками. Поставлена задача теж досягається за рахунок того, що пульсатор-кесон виконаний у вигляді піраміди, при цьому U-подібна трубка обладнана додатковим патрубком-перетоком, гідравлічно з'єднаним з корпусом нижче фільтруючого завантаження. Завдяки запропонованому, що пульсатор-кесон виконаний у вигляді піраміди, при цьому Uподібна трубка обладнана додатковим патрубком-перетоком, гідравлічно з'єднаним з корпусом нижче фільтруючого завантаження, досягається ефект пульсації і зміни швидкості протікання води крізь фільтруюче завантаження в період її очищення від зважених домішкових включень. При цьому частота пульсацій значно більша у порівнянні з зміною швидкості в фільтрі-прототипі завдяки зміни площі живого перетину пульсатора-кесона, який виконаний у вигляді піраміди і по мірі його наповнення водою знизу доверху, або по мірі його наповнення стиснутим повітрям зверху донизу. По мірі зміни площі розділу фаз вода-повітря в пульсаторі-кесоні, змінюється пропорційно швидкість витікання і об'єм витісненої води. Частота зміни швидкості фільтрування і частота заповнення камери-кесона водою і повітрям взаємопов'язані. Важливою відмінністю є й те, що параметри пульсацій, такі як частота, амплітуда, в запропонованій конструкції, регулюються шляхом зміни нахилу стінок камери-кесона. Це теж досягається зміною конструктивних характеристик U-подібної трубки (діаметру, висоти прямих ділянок, які можуть бути не пропорційними), а також за допомогою додаткового обладнання додатковим патрубком-перетоком, гідравлічно з'єднаним з корпусом нижче фільтруючого завантаження, куди потрапляє частина витісненої води, об'єм якої коливається в часі і, 1 UA 89829 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відповідно, змінюється швидкість фільтрування, створюється пульсуючий режим фільтрування. Регулювання параметрів пульсацій швидкості досягається за рахунок додаткового обладнання регулятором патрубка-перетоку, гідравлічно з'єднаного з корпусом нижче фільтруючого завантаження додаткового, який знаходиться на трубопроводі подачі стиснутого повітря до камери-кесону. На кресленні наведена принципова схема фільтра PULSATOR-04F. Фільтр PULSATOR-04F складається з корпусу 1 заповненого фільтруючим завантаженням 2, трубопроводу подачі води на очистку 3, перетоку 4, патрубка відводу фільтрату 5, патрубка відводу промивної води 6, пульсатора-кесону 7, виконаний у вигляді вертикальної колони з похилими боковими стінками відносно вертикальної осі симетрії і обладнаний U-подібною трубкою 8, отвори якої з'єднують середовище пульсатора-кесону із зовнішньою атмосферою, трубопроводу для подачі стиснутого повітря 9, перфорованої перегородки 10, додатковий патрубок-переток 11, гідравлічно з'єднаний з U-подібною трубкою 8 і корпусом 1 нижче фільтруючого завантаження 2. Фільтр PULSATOR-04F працює наступним чином. Вода на очищення подається по трубопроводу 3, заповнює частину об'єму пульсаторакесону 7 і по перетоку 4 надходить в корпус 1, в якому нижче перфорованої перегородки 10 розміщене плаваюче фільтруюче завантаження 2. Вода фільтрується крізь завантаження 2, на якому осаджуються домішкові включення, таким чином вода очищається від забруднень і відводиться по патрубку відводу фільтрату 5. Відкриванням арматури на трубопроводі 9 пульсатор-кесон з'єднується з джерелом подачі повітря підвищеного тиску (по відношенню до атмосферного). Рівень води, що надходить на фільтрування встановлюється в пульсаторікесоні 7 нижче отвору U-подібної 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 з 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 фільтруючого завантаження (особливо на початкових шарах), наслідком чого є зростання гідравлічного опору фільтруванню води. Це спричиняє підняття рівня води в пульсаторі-кесоні 7 до відмітки (1). При цьому частина води потрапляє в U-подібну трубку 8, утворюючи в ній гідравлічний клапан, що перешкоджає вільному виходу надлишкового повітря. Тиск повітря, що підводиться по трубопроводу 9, в пульсаторі-кесоні зростає і завдяки різниці із зовнішнім тиском (атмосферним), вода з U-подібної трубки виштовхується плавно до нижньої її частини плавно (рівень 2), пройшовши який вода поштовхом викидається. Відбувається миттєве з'єднання атмосфери пульсатору-кесону 7 із зовнішнім оточуючим середовищем. Тиск в пульсаторі-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 пульсатор-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 пульсаторі-кесоні 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 води 6, а більш легкі (являють собою мілкопористе середовище) притискаються до завантаження, утворюючи додатковий фільтруючий шар, котрий здатен затримувати високодисперсті частинки забруднення. Процес фільтрування стає більш ефективним. Виконання вертикальних стінок пульсатора-кесона у вигляді вертикальної колони з похилими боковими стінками відносно вертикальної осі симетрії, наприклад, у вигляді конуса, або піраміди дозволяє досягти більш тонкого регулювання зміни тиску за рахунок зміни площі контакту стиснутого повітря при переміщенні рідини між відмітками 1 і 2. Це впливає на частоту та амплітуду імпульсів, що створюються в пульсаторі-кесоні, що впливає на "поштовх" на домішки таким чином, що не призводить до зривання частинок малої гідравлічної крупності (котрі можуть захоплюватися током води, що фільтрується. Пристрій може обладнуватись системою автоматичного регулювання характеристик подачі повітря в пульсатор-кесон. Після вичерпання сорбційної ємності фільтруючого шару 2, перекривається надходження води через патрубок 3, стиснутого повітря через трубопровід 9 в пульсатор-кесон 7, відкривається вентиль на патрубку відводу промивної води 6, що переводить установку-пульсатор в режим регенерації фільтруючого завантаження, яке розріджується, активно перемішується потоком води з верхньої частини корпуса 1, відмиває гранули завантаження від осаджених домішок, які 2 UA 89829 U 5 10 15 20 25 30 35 відводиться 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 фільтра-пульсатора. 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 фільтрапульсатора не потребує додаткового обслуговуючого персоналу, або складних технічних систем. Важливо і те, що технічні рішення, закладені в запропонованій конструкції фільтріпульсаторі, 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. Річний економічний ефект від впровадження запропонованого пристрою може складати 780,0…1300,0 тис. грн./рік в порівнянні з прототипом для споруд витратою 800,0…1000,0 м. куб./добу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 1. Фільтр PULSATOR-04F, який складається з корпусу з фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку, патрубків відводу фільтрату і промивної води, пульсатора-кесона з U-подібною трубкою і трубопроводом для подачі стиснутого повітря, при цьому пульсатор-кесон гідравлічно з'єднаний з трубопроводом подачі води на очистку і корпусом нижче фільтруючого завантаження, який відрізняється тим, що пульсатор-кесон виконаний у вигляді вертикальної колони з похилими боковими стінками. 2. Фільтр PULSATOR-04F за п. 1, який відрізняється тим, що пульсатор-кесон виконаний у вигляді піраміди, при цьому U-подібна трубка обладнана додатковим патрубком-перетоком, гідравлічно з'єднаним з корпусом нижче фільтруючого завантаження. 3 UA 89829 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 4