CS255768B1 - Tlakový filtr pro čištění a úpravu vod - Google Patents

Abstract

Filtr tvoří dvě navzájem souose v sobě uložené uzavřené nádoby, z nichž vnitřní je uepůsobena pro uložení filtrační náplně a vnější tvoří akumulační nádrž. Obě nádoby jsou navzájem ve spodní části, pod úrovní filtrační náplně propojeny. Vnitřní nádoba přechází nad úrovní filtrační náplně ve vý­ tokový kanál, ukončený v místě zaústění do pláště vnější nádoby hrdlem pro odvod vy­ čištěné vody. Filtrační nápln je vytvořena z většího počtu nad sebou umístěných mezikruhových filtračních modulů z kompaktní, pružné, průlinčité hmoty podle čs. AO 202 954. Jednotlivé modůly jsou navzájem kapalinotěsně odděleny mezikruhovýrni dělicí­ mi deskami, horní plocha nejvrchnejšího modulu je kapalinotěsně spojena s nepropustnou kruhovou krycí deskou a spodní plocha nejspodnějšího modulu s nepropustnou mgzikruhovou nosnou deskou. Filtrační nápln je ve vnitřní nádobě umístěna nad rozvodnou komorou, do níž jsou zaústěna potrubí pro přívod čištěné vody a odvod prací vody

Description

Vynález se týká tlakového filtru pro čistění a úpravu vod, jehož náplň je vytvořena z většího počtu nad sebou uspořádaných mezikruhových modulů z kompaktní pružné průlinčité hmoty

Filtr je určen zejména pro čistění městských a průmyslových odpadních vod.

V současné době se k hloubkové filtraci a separaci suspendovaných látek z kapalného prostředí užívá různých typů filtrů_; založených na použití sypkých filtračních materiálů. Typickým představitelem této skupiny filtračních zařízení jsou pískové filtry, používané především ve vodárnách a úpravnách vod, kde společně, s dalšími zařízeními slouží k úpravě pitných či průmyslových vodo

Pískové filtry tvoří obvykle nádrže kruhového půdorysu, opatřené ve spodní části přepážkou, nad níž je uložena vrstva písku, vytříděného podle velikosti zrn. Do přepážky jsou vešroubo vány trysky s otvory volenými tak, aby bránily propadu písku. Horní část nádoby filtru je podle směru filtrace uzpůsobena buň pro odběr prací vody a přívod filtrované suspenze^anebo pro odvod filtrátu. Při filtraci protéká kapalná suspenze vrstvou písku, kterou postupně zanáší odseparovanými částicemi. Zanášení náplně vyvolá nárůst tlakové ztráty a postupné zhoršení kvality filtrátu, jež. signalizují konec filtračního cyklu. V následujícím regeneračním cyklu se zanesené filtrační vrstva promývá vzestupným proudem čisté tlakové vody. Rychlost prací vody ve filtru se volí tak, aby celá vrstva písku expandovala. Tím se navzájem od sebe oddálí jednotlivá zrna písku, zachycené částice se uvolní a odplaví. Po ukončení regeneračního cyklu jsou filtry opět připraveny k filtraci.

Pískové filtry vykazují vesměs dobrý filtrační účinek,nejsou náročné na obsluhu a písková náplň má dlouhou životnost. Mají však i některé nevýhody, zejména velkou provozní hmotnost, nedostatečné využití kalové kapacity náplně, poměrně značnou

2SS 7BB spotřebu prací vody a dlouhou dobu regenerace filtrační náplně. Kromě toho se písková náplň během regenerace obyvkle rozvrství podle velikosti a hmotnosti zrn tak, že větší a těžší zrna se ukládají u dna. Důsledkem toho je, že se s hloubkou filtrační vrstvy zvětšuje průřez filtračních kanálků a snižuje se tak kvalita filtra ce.

Pro odstranění popsaných někdostatků pískových filtrů bylo navrženo filtrační zařízení podle čs. AO 202 954, založené na použití kompaktní, pružné průlinčité filtrační hmoty, kupříkladu pěnového polystyrenu, či měkčeného polyvinylchloridu, polyamidu, polyetylénu nebo silikonu. Podstata vynálezu podle čs. AO 202 954 spočívá v tom, že pružná filtrační hmota je použita ve formě filtračních modulů ve tvaru mezikruží. Moduly jsou sestaveny nad sebou do filtračního prvku, který je umístěn ve spodní části otevřené, beztlaké nádrže. Nad filtrační náplní je vytvořen akumulační prostor profiltrované vody, která v regeneračním cyklu slouží k propírání filtrační náplně. Filtrovaná, voda je do nádrže dopravována čerpadlem, vyčištěná voda z filtru odtéká samospádem. Jednotlivé moduly jsou ve filtračním prvku navzájem kapalinotěsně odděleny deskami ve tvaru mezikruží, horní plocha nejvrchnějšího modulu je kapalinotěsně spojena s nepropustnou kruhovou krycí deskou a spodní plocha nejspodnějšího modulu s nepropustnou mezikruhovou nosnou deskou. Rozvodný kanál, vytvořený ve střední části filtrační náplně, je spodním koncem alternativně napojen jednak na potrubí pro.přívod surové vody, jednak na potrubí pro odvod prací vody.

Čištěná voda vstupuje do filtrační náplně v průběhu filtračního cyklu vnitřní válcovou plochou, protéká v radiálním směru jednotlivými moduly a vystupuje z nich vnější válcovou plochou, načež stoupá do akumulačního prostoru nad filtračním prvkem. Přebytečná voda je z horní části akumulačního prostoru odváděna přepadem. Mezikruhové uspořádání filtrační náplně přispívá k tomu, že rychlost proudění filtrované vody se při průtoku moduly plynule snižuje, čímž se dosahuje dokonalejšího využití volného objemu kanálků náplně, vyšší kalové kapacity filtrační hmoty a vyšší účinnosti filtru. Důsledkem toho je i vyšší kvalita filtrátu.

- 3 255 768

Během filtrace se postupně vyčerpává kalová kapacita filtrační náplně, zhoršuje se kvalita filtrátu a stoupá tlaková ztráta v náplni. Vzestup tlakové ztráty je signálem pro zahájení regenerace, při níž je filtrační náplň promývána přefiltrovanou vodou z akumulačního prostoru. Prací voda protéká při regeneraci jednotlivými filtračními moduly ve směru opačném k filtraci, tj. od vnějšího obvodu směrem ke středovému kanálu. Rychlost prací vody se při průtoku filtrační náplní přitom plynule zvětšujeme tím se usnadní propírání zejména vnitřní, nejvíce kolmatované části náplně.

Prací voda natéká do filtrační náplně při regeneraci samospádem, rychlostí, která je dána rozdílem hladin vody ve filtru a v odpadním kanálu i celkovými hydraulickými odpory. Pro zvýšení efektivnosti se volí hydraulické poměry tak, ©by se pružná filtrační náplň během regenerace vlivem hydraulických odporů opakovaně stlačila a opět expandovala. Střídání obou fází je řízeno automaticky v závislosti na poloze horní krycí desky náplně. Nadměrnému stlačení filtrační náplně, jež by vedlo ke snížení průtočnosti kanálků filtrační hmoty a k následnému zadržování vyplavovaných nečistot ve filtrační náplni během regenerace, se předchází dorazy, umístěnými po obvodu jednotlivých dělících desek a nosné desky. (čs. AO 202 954).

Řešení filtru s otevřenou nádrží vyhovuje při použití v beztlakových systémech, kdy vyčištěná voda odtéká z filtru na místo určení samospádem. V případech, kdy dopravu vyčištěné vody není možno uskutečnit samospádem, je nutno za filtr zařadit akumulační jímku a dopravu vody zajistit čerpadlem. Tím se *

však zvýší investiční náklady na výstavbu filtrační stanice. Další nevýhodou beztlakového provedení filtru je skutečnost, že tlakový rozdíl mezi filtrem a odpadním kanálem regenerační vody je omezen výškou zařízení. Tím je omezena i rychlost průtoku regenerační vody a je nutno použít stlačovacích cyklů,· jež však snižují mechanickou trvanlivost náplně.

lyto nedostatky byly odstraněny u tlakového filtru podle

- 4 255 768 čs. AO 234 625 o Filtrační náplň je zde umístěna ve spodní části tlakové nádrže, nad rozvodnou komorou, do níž jsou zaústěna potrubí pro přívod surové vody a odvod prací vody« Potrubí pro odvod prací vody je přitom vedeno středovým kanálem filtrační náplně do uzavřeného prostoru nad nejvyšším filtračním modulem. Hrdlo pro odvod vyčištěné vody je provedeno v kterémkoliv místě pláště nádoby, nad úrovní filtrační náplně.

Výhody tlakového provedení filtru vyplývají především z toho, že tlak využívaný k regeneraci je v toíito uspořádání mnohem vyšší než u beztlakého filtru. Vyšší je proto i rychlost pra cí vody a regenerace je dostatečně efektivní i bez stlačovacích cyklů. Tím se podstatně zkrátí doba regenerace a zvýší se mechanická trvanlivost filtrační hmoty.

Otevřena však i nadále zůstává otázka zvětšování velikosti a výkonu filtru. Limitujícími faktory jsou zde nejen výrobně dostupné rozměry filtračních modulů, ale především také konstrukční a projekční možnosti. Při stálé filtrační rychlosti, dané kupříkladu požadovanou kvalitou upravované vody, ekonomikou provozu, atp., je možno výkon filtru zvýšit zvětšením výškového roz měru náplně, tj. zvýšením počtu filtračních modulů. Se zvětšením objemu filtrační náplně je však nutno současně zvýšit i objem akumulačního prostoru pro prací vodu,a to tak, aby akumulační prostor zaujímal minimálně dvojnásobek, spíše však 2,5 až 3-hióso bek objemu filtrační náplně. To znamená, že při určitém objemu filtrační náplně akumulační prostor pro prací vodu vzroste natolik, že není nadále možno jej realizovat, nehledě na zvětšení celkových rozměrů filtračního zařízení a jeho provozní hmotnosti

Dobré předpoklady pro další zvýšení výkonu filtračního zařízení jsou naproti tomu vytvořeny u tlakového filtru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že filtr tvoří dvě navzájem souose v sobě uložené nádoby, z nichž vnitřní slouží k uložení filtrační náplně a vnější jako akumulační nádrž. Obě nádoby jsou ve spodní části, pod úrovní nejnižšího filtračního modulu navzájem propojeny a vnitřní nádoba přechází nad úrovní

- 5 255 768 filtrační náplně ve výtokový kanál, který je v místě zaústění do vnější nádoby ukončen hrdlem pro odvod vyčištěné vody.

Pomocí uspořádání, při němž akumulační nádrž obklopuje souose vnitřní filtrační komoru, se docílí snížení celkové výšky filtru, která i při dvojnásobném výkonu zůstává stejná jako výška jednoduchého tlakového filtru podle čs. AO 234 625· Přitom převedením akumulačního prostoru do obvodové části filtru se zvýší původní průměr nádrže pouze o cca 30%.

Příkladné provedení tlakového filtru podle vynálezu je dále blíže znázorněno na připojeném výkrese, který představuje svislý řez filtrem.

Filtr tvoří dvě navzájem souose v sobě umístěné nádoby : vnitřní nádoba 1 a vnější nádoba 2. Ve vnitřní nádobě je uložena filtrační náplň J tak, nosná deska 10 tvoří středovou část dna vnitřní nádoby 1. Obvodová část vnitřní nádoby 1 je otevřena proti klenutému dnu vnější nádoby 2. Pod nosnou deskou 10 filtrační náplně je vytvořena rozvodná komora je zaústěno jednak hrdlo £ pro přívod filtrované suspenze, tj. surové vody, jednak potrubí 2 P^ro odvod prací vody. Odvodně potrubí 2 J^e vedeno středovým kanálem 4 filtrační náplně J, přičemž jeho horní konec je nad úrovní krycí desky 11 otevřen do prostoru pod krytem 12. Jednotlivé moduly filtrační náplně jsou navzájem staženy svorníky 15. umístěnými na vnitřní i vnějším obvodu modulů. V prostoru mezi dělícími deskami 12 procházejí svorníky 15 rozpěrnými trubkami, které filtrační nápln zabezpečují proti stlačení. Rozp^ěrné trubky nejsou pro jednoduchost znázorněny.

Vnitřní nádoby přechází v horní části, v prostoru nad filtrační náplní 2 ^ve výtokový kanál 8, který je v místě zaústění do vnější nádoby 2 ukončen hrdlem 2 P^o odběr vyčištěné vody.

Filtrace probíhá při uzavřeném rychlouzávěru 16 v odvodném

- 6 255 788 potrubí 2 . Filtrovaná voda, která je do zařízení dopravována čerpadlem, vstupuje hrdlem 6 do rozvodné komory natéká do středového kanálu 4 a z něho vstupuje do jednotlivých filtračních modulů, které protéká v radiálním směru, přičemž jsou z ní odseparo vány mechanické nečistoty» Z filtrační náplně vystupuje vyčištěná voda do mezikruhového prostoru mezi náplní a vnitřní stěnou vnitřní nádoby 1, postupuje proti dnu vnější nádoby 2, obtéká otevřený spodní konec vnitřní nádoby 1 a vstupuje do prostoru vnější nádoby 2, kde vytváří provozní hladinu. Přebytečná vyčištěná voda odchází z prostoru vnitřní nádoby 1 výtokovým kanálem 8 a odvodným hrdlem

Vnější nádoba 2 je dimenzována tak, aby objem vody, který se v ní zdržuje, postačil k regeneraci filtrační náplně J. Stlačením vzduchu nad pracovní hladinou se docílí přitom potřebného tlaku pro regeneraci, která probíhá po vyčerpání kalové kapacity filtrační náplně J a je vyvolána bu3 signálem z čidla, které sleduje tlakovou ztrátu filtrační hmoty, anebo signálem časového spínače, na němž je nastaven časový úsek odpovídající době filtračního cyklu»

Regenerace začíná otevřením rychlouzávěru 16 v potrubí J pro odvod prací vody. Stlačený vzduch nad pracovní hladinou ve vnější nádobě 2 přitom expanduje a vytlačuje vodu z vnější nádoby 2 do volného prostoru mezi filtrační náplní J a stěnou vnitřní nádoby 1, odkud je rozdělována do jednotlivých filtračních modulů. Rychlost průtoku je přitom regulována nastavením rychlouzávěru 16, který je ovládán servomotorem. Po vyčerpání vody z akumulačního prostoru se rychlouzávěr 16 opět uzavře a probíhá filtrač ní cyklud. Pokyn k uzavření rychlouzávěru 16 je odvozen buá od kontektního manometru, který snímá tlak vzduchu v nádrži, anebo od časového spínače, nastaveného na dobu trvání regenerace»

Vytvoření tlakového filtru podle vynálezu není ovšem omezeno jen na uspořádání znázorněné na výkrese či popsané v předchozí části přihlášky. Obě nádoby filtru mohou být kupříkladu propojeny jiným způsobem než tím, který je naznačen na výkrese» Stěna γ —

2S3 788 vnitřní nádoby může kupříkladu sahat až ke dnu vnější nádoby, přičemž propojení mezi oběma nádobami zprostředkují otvory, provedené pod úrovní nejnižšího filtračního modulu.

Jiným způsobem může být rovněž proveden výtokový kanál 8, přičemž výstupní hrdlo % je zaústěno příkladně do boční stěny vnější nádoby 2 anebo je nahrazeno několika hrdly, rozmístěnými po obvodu vnější nádoby.

Pro lepší názornost jsou dále uvedeny příkladné paramet-

ry tlakového filtru pro výkon 25 m^. h“1 vody :
průměr vnější nádoby	1600	mm
výška vnější nádoby	2550	mm
průměr vnitřní nádoby	1200	mm
výška vnitřní nádoby	1600	mm
počet filtračních moduluů	16	ks
vnější průměr filtrační náplně	950	mm
průměr středového kanálu	300	mm
výška jednoho filtračního modulu	90	mm

Claims (1)

1. Tlakový filtr pro čistění a úpravu vod s filtrační náplní_tvytvořenou z většího počtu nad sebou uspořádaných mezikruhových filtračních modulů z kompaktní pružné průlinčité hmoty , uloženou ve spodní části nádoby filtru nad rozvodnou komorou, do níž je zaústěno potrubí pro přívod surové vody a potrubí pro odvod prací vody, vyznačený tím, že filtr tvoří dvě navzájem souose v sobě uložené uzavřené nádoby (1,2), z nichž vnitřní nádoba (1) je uzpůsobena pro uložení filtrační náplně (3) a vnější nádoba (2) tvo ří akumulační nádrž, přičemž obě nádoby (1,2) jsou ve spodní části, pod úrovní nejnižšího filtračního modulu navzájem propojeny a přičemž vnitřní nádoba (1) nad úrovní filtrační náplně (3) přechází ve výtokový kanál (8), ukončený v místě zaústění do vnější nádoby (2) hrdlem (9) pro odvod vyčištěné vody.