Самопромивний реактор-фільтр із тангенціальним рухом води aquatango-88

Реферат: Самопромивний реактор-фільтр із тангенційним рухом води складається з корпусу з гранульованим фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку з системою розподілу, розташованою в фільтруючому завантаженні, дренажних патрубків, приєднаних до трубопроводу відводу очищеної води, ерліфтного стояка. Корпус в його нижній частині виконаний із конусоподібним днищем, при цьому ерліфтний стояк розташований по вертикальній осі симетрії і коаксіально стінкам корпусу і конусоподібного днища. Крім цього фільтр додатково обладнаний дифузорною камерою флотаційного розділення, гідравлічно з'єднаною з ерліфтним стояком і розташованою над фільтруючим завантаженням. Система розподілу води в фільтруючому завантаженні виконана у вигляді тороїдного трубопроводу, оберненого навколо ерліфтного стояка і обладнаного випускними направляючими форсунками, розташованими таким чином, що формують однонаправлений тангенційний напрям по відношенню до тороїдного трубопроводу, ерліфтного стояка, стінок корпусу і конусоподібного днища. UA 91729 U (12) UA 91729 U UA 91729 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технології вилучення забруднень з води шляхом її фільтрування крізь шар гранульованого завантаження і може бути використана для очищення питної води і стічних вод комунального господарства, а також стоків промислових підприємств, кондиціювання води для рибних ферм і при створенні оборотних систем водопостачання технічною водою. Відомий фільтр для очищення рідини, конструкція якого складається з корпусу, заповненого плаваючим гранульованим матеріалом, трубопроводів підводу води на очистку та відводу очищеної води, пристрою для збору і відведення промивної води, розташованого в нижній частині корпусу [1]. Недоліком пристрою є низька брудомісткість фільтруючого завантаження, що впливає також на зниження ефективності вилучення забруднень і зменшення продуктивності пристрою за рахунок зростання гідравлічного опору фільтруванню рідини, при осадженні забруднень на початкових шарах фільтруючого завантаження, що призводить до їх закупорювання, у той час як весь фільтруючий об'єм є недовантаженим. Найбільш близьким до технічного рішення, що пропонується, є фільтруючий пристрій, який складається з корпусу з гранульованим сипучим фільтруючим завантаженням, дифузорною камерою флотаційного розділення, розташованою над фільтруючим завантаженням, ерліфтного стояка, трубопроводу подачі води на очистку з системою розподілу, розташованою в фільтруючому завантаженні, дренажних патрубків, приєднаних до трубопроводу відводу очищеної води [2] (прототип). Технологія очищення води від забруднень фільтром-прототипом базується на процесі їх сорбції гранулами (осадження на поверхні) фільтруючого завантаження, що призводить до зменшення об'єму порового простору (пористості) насадки з подальшим промиванням елементів завантаження в ерліфтному стояку потоком води, що піднімає його (завантаження) у верхню частину корпусу. При цьому завантаження є рухомим, при цьому утворюються зони очищення і регенерації. Недоліком фільтра є низький коефіцієнт рівномірності об'ємного заповнення фільтруючого завантаження забрудненнями, що вилучаються з води, за рахунок чого не представляється можливим підвищити брудомісткість фільтра, а також нестабільність гідравлічного формування потоку води, що проходить фільтраційне очищення. При прямолінійному і локальному введенні води приводиться розрідження завантаження в зоні його випуску і порушенні щільності упаковки гранул фільтруючого завантаження. Наслідком такого процесу є формування локальних зон пріоритетного протікання води та утворення застійних зон. Таким чином, швидкість протікання води при її очищенні є неоднорідною, відмінною від оптимальних параметрів. В зоні пріоритетного протікання швидкість більша оптимального значення, що призводить до зниження ефективності очищення, а також до руйнування структури фільтруючого шару, а в іншому об'ємі швидкість очищення нижча, що сприяє нераціональному використанню сорбційного об'єму фільтруючого завантаження, адже значний об'єм залишається незаповнений домішками. Ці обставини сприяють нераціональному використанню ресурсу по брудомісткості поглинання забруднень фільтруючим шаром, знижують ефективність роботи фільтруючої установки, а також економічні показники її експлуатації за рахунок необхідності додаткового доочищення води, а також використання більшої кількості (за рахунок довжини фільтраційного шару) завантаження. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечити збільшення коефіцієнта рівномірності об'ємного заповнення фільтруючого завантаження забрудненнями і підвищити брудомісткість фільтра, зробити процес очищення води біль дешевим порівняно із пристроями періодичної дії аналогічного призначення. Поставлена задача вирішується в самопромивному реакторі-фільтрі з тангенційним рухом води AQUATANGO-88, який складається з корпусу з гранульованим фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку з системою розподілу, розташованою в фільтруючому завантаженні, дренажних патрубків, приєднаних до трубопроводу відводу очищеної води, ерліфтного стояка, згідно з корисною моделлю, корпус в його нижній частині виконаний із конусоподібним днищем, при цьому ерліфтний стояк розташований по вертикальній осі симетрії і коаксіально стінкам корпусу і конусоподібного днища, крім того додатково обладнаний дифузорною камерою флотаційного розділення, гідравлічно з'єднаною з ерліфтним стояком і розташованою над фільтруючим завантаженням, окрім того система розподілу води в фільтруючому завантаженні виконана у вигляді тороїдного трубопроводу, оберненого навколо ерліфтного стояка і обладнаного випускними направляючими форсунками, розташованими таким чином, що формують однонаправлений тангенційний напрям по 1 UA 91729 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відношенню до тороїдного трубопроводу, ерліфтного стояка, стінок корпусу і конусоподібного днища. Виконання системи розподілу води в фільтруюче завантаження у вигляді тороїдного трубопроводу, оберненого навколо ерліфтного стояка з додатковим обладнанням випускними направляючими форсунками, розташованими таким чином, що формують тангенціальний напрям струменя подачі води по відношенню до тороїдного трубопроводу і вертикального ерліфтного стояка, забезпечує подачу води в фільтраційну зону в напрямі, що є умовно дотичним до утворюючих корпуса та ерліфтного стояка. Таким чином створюється спіралеподібний рух води, що подається на очищення, в корпусі фільтра і в конусоподібному днищі. У цьому рішенні досягається використання кінетичної енергії струменя води для рівномірного її розподілу в об'ємі гранульованого завантаження, а також наданню фільтруючому завантаженню обертового руху в корпусі навколо ерліфтного стояка. Завдяки цьому вода більш рівномірно розподіляється в поровому просторі фільтруючого шару без утворення пріоритетних зон протікання потоку із одночасною наявністю "пустот", в яких вода не циркулює. У поєднанні із обертовим рухом фільтруючого шару це поліпшує контактну взаємодію забрудненої води із усією поверхнею гранул завантаження, за рахунок чого зростає коефіцієнт рівномірності об'ємного заповнення фільтруючого завантаження. Тобто, збільшується коефіцієнт використання фільтраційної поверхні (який може слугувати прообразом коефіцієнта корисної дії сорбційного агента в фільтрі), наслідком чого є зростання загальної брудомісткості усього фільтра. На кресленні зображена схема самопромивного реактора-фільтра з тангенційним рухом води AQUATANGO-88. Конструкція самопромивного реактора-фільтра з тангенційним рухом води AQUATANGO-88 складається з патрубка трубопроводу подачі води на очистку 1, системи розподілу води в фільтруючому завантаженні, яка включає яка включає тороїдний трубопровід 2, випускні направляючі форсунки 3, котрі формують тангенціальний напрям струменя подачі води (у відношенні до тороїдного трубопроводу) корпусу 4, в якому розміщене фільтруюче завантаження 5, дренажної системи 6, в фільтруючому завантаженні, яка приєднана до трубопроводу відводу очищеної води 7, трубопроводу подачі стиснутого повітря 8, ерліфтного стояка 9 із ежекційним приймальним вузлом 10, розташованому в конусоподібному об'ємі 11, дифузорною камерою флотаційного розділення 12, збірника флотаційного шламу 13, патрубка виведення флотошламу 14. Самопромивний реактор-фільтр з тангенційним рухом води AQUATANGO-88 працює наступним чином. Вода на очищення у фільтр подається по трубопроводу 1 в систему розподілу води в фільтруючому завантаженні, заповнюючи тороїдний трубопровід 2, звідки через випускні направляючі форсунки 3, які виконані тангенціально у відношенні до тороїдного трубопроводу, за рахунок чого формуються струмені води, також орієнтовані тангенціально по відношенню до корпусу. Вода входить у фільтруюче завантаження 5 (наприклад гранули антрацитового вугілля), розташованого в корпусі 4. За рахунок тангенціального спрямування потоку води її енергія і напрям створює обертовий рух фільтруючого завантаження в корпусі і фільтрується в його поровому просторі, в результаті чого забруднення осаджуються на поверхні гранул, а вода, очищена від домішок відбирається дренажною системою 6 і відводиться трубопроводом відводу очищеної води 7. В конусоподібний об'єм 11 корпусу 4 трубопроводом 8 подається стиснуте повітря, потік якого спрямовується в ежекційний приймальний вузол 10, ерліфтного стояка 9. За рахунок енергії потоку утвореної повітряно-водяної гранули фільтруючого завантаження, що знаходяться в конусній частині захоплюються потоком і спрямовуються в ерліфтний стояк, і піднімаються в його верхню частину. Транспортування супроводжується інтенсивним відмиванням поверхні гранул завантаження від забруднень, додаткове їх окислення, а надмірне газонасичення переводить їх (забруднення) у флотошлам, чому сприяє гідродинамічний режим із барботуванням. Таким чином відбувається автоматична і безперервна регенерація гранул фільтруючого завантаження. Виходячи з ерліфтного стояка, гранули насадки і забруднення потрапляють у дифузорну камеру флотаційного розділення 12, в якій за рахунок різкого зниження швидкості, газонаповнені забруднення із бульбашками повітря піднімаються в на поверхню води, звідки потрапляють в збірник флотаційного шламу 13, а далі по патрубку виведення флотошламу 14 направляються на утилізацію. Гранули фільтруючого завантаження, очищені від забруднень осаджуються в нижній частині конусного дифузора і через щілини в ньому потрапляють у верхню зону фільтруючого завантаження, формуючи фільтруючий шар очищеного завантаження, який рухається назустріч потоку води і готовий для її очищення. 2 UA 91729 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований самопромивний реактор-фільтр з тангенційним рухом води AQUATANGO88 має суттєві відмінності від відомих пристроїв аналогічного призначення. Це полягає у виконанні системи розподілу води в фільтруюче завантаження у вигляді тороїдного трубопроводу, оберненого навколо ерліфтного стояка і додатково обладнана випускними направляючими форсунками, розташування яких забезпечує формування тангенціального напряму струменя подачі води по відношенню до тороїдного трубопроводу, за рахунок чого використовується енергія входження води у фільтраційний шар для надання йому обертового руху. Створюються умови рівномірного обтікання водою гранул, за рахунок чого працює вся їх поверхня, що призводить до більш ефективного вилучення забруднень при рівномірному "завантаженні" поверхні гранул, а також усього об'єму фільтруючого завантаження. Особливістю конструктивного виконання самопромивного реактора-фільтра з тангенційним рухом води AQUATANGO-88 є те, що фільтруюче завантаження є рухомим в корпусі фільтра, при цьому воно повільно рухається зверху-вниз із обертанням в корпусі навколо ерліфтної труби. Вода, що також рухається в загальному по спіралеподібній траєкторії очищається шляхом сортування поверхнею завантаження забруднень, що знаходяться у воді, а в ерліфтному стояку провадиться регенерація і транспортування, так, що в дифузор ній камері флотаційного розділення забруднення відділяються у формі флотошламу, а очищенні елементи фільтруючого завантаження повертаються для подальшого використання. Завдяки запропонованому використанню технічних елементів, що формують напрям потоку води при введенні у фільтруюче завантаження, досягається використання енергії потоку для створення обертового напряму протікання води та самого завантаження, наслідком чого є вплив на формування структури фільтруючого шару, рівномірності пакування його гранул, що виключає можливість утворення пустот, а розподіл води дозволяє створити більш рівномірне осадження забруднень на всій поверхні гранул. За рахунок цього досягається використання максимальних можливостей сорбування гранулами фільтруючого завантаження забруднень в залежності від їх властивостей шляхом корегування часу контакту системи фільтруючий шар вода, швидкості заміни об'єму регенерованого фільтруючого завантаження, а тому використання пристрою не має обмежень по концентрації забруднень. Пристрій самопромивний реактор-фільтр з тангенційним рухом води AQUATANGO-88 дозволяє комплексно впливати на водне середовище, адже використовується технологія фільтраційного очищення, що поєднана з її аерацією і флотаційним розділенням, яке сприяє інтенсивному окисленню, а також сприяє знезараженню очищеної води і флотошламу, що виводиться на утилізацію. Важливим є те, що технологія очищення, на якій базується робота пристрою самопромивний реактор-фільтр з тангенційним рухом води AQUATANGO-88, не потребує постійного контролю та корегування параметрів з боку обслуговуючого персоналу, а тому він може експлуатуватися в автономному режимі. Впровадження пристрою самопромивний реактор-фільтр з тангенційним рухом води AQUATANGO-88 дозволить збільшити коефіцієнт брудомісткості в 1,3…1,8 рази. За рахунок цього показника можливе зменшення, наприклад, загальної кількості фільтруючого матеріалу, а сам пристрій самопромивний реактор-фільтр з тангенційним рухом води AQUATANGO-88 буде більш компактний у порівнянні з відомими установками із збереженням високих показників ефективності очищення і при оптимальній продуктивності. Тому впровадження запропонованого пристрою самопромивний реактор-фільтр з тангенційним рухом води AQUATANGO-88 потребує менших матеріальних та фінансових витрат для його виготовлення, а із врахуванням автоматизованого режиму експлуатації, що не потребує додаткових витрат на утримання персоналу, дозволить забезпечити збільшення коефіцієнту рівномірності об'ємного заповнення фільтруючого завантаження забрудненнями і підвищити брудомісткість фільтра, зробити процес очищення води біль дешевим порівняно із пристроями періодичної дії аналогічного призначення. Річний економічний ефект від впровадження пристрою самопромивний реактор-фільтр з тангенційним рухом води AQUATANGO-88 може складати 1300,0…1 800,0 тис. грн./рік для споруд продуктивністю 4,0…5,0 тис. м. куб/добу. Джерела інформації: 1. А.С. СРСР № 682246, ВОІД 23/26; 1975р. 2. DynaSand filter DS5000. Bo Anddersson. Nodic Water Products AB. 3 UA 91729 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Самопромивний реактор-фільтр із тангенційним рухом води, який складається з корпусу з гранульованим фільтруючим завантаженням, трубопроводу подачі води на очистку з системою розподілу, розташованою в фільтруючому завантаженні, дренажних патрубків, приєднаних до трубопроводу відводу очищеної води, ерліфтного стояка, який відрізняється тим, що корпус в його нижній частині виконаний із конусоподібним днищем, при цьому ерліфтний стояк розташований по вертикальній осі симетрії і коаксіально стінкам корпусу і конусоподібного днища, крім того додатково обладнаний дифузорною камерою флотаційного розділення, гідравлічно з'єднаною з ерліфтним стояком і розташованою над фільтруючим завантаженням, система розподілу води в фільтруючому завантаженні виконана у вигляді тороїдного трубопроводу, оберненого навколо ерліфтного стояка і обладнаного випускними направляючими форсунками, розташованими таким чином, що формують однонаправлений тангенційний напрям по відношенню до тороїдного трубопроводу, ерліфтного стояка, стінок корпусу і конусоподібного днища. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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