PL168807B1 - Filtr pośpieszny do filtrowania wody, zwłaszcza w procesach uzdatniania wody - Google Patents

Abstract

Filtr pospieszny do filtrowania wody, zwłaszcza w procesach uzdatniania wody, utworzony ze zbiornika u dołu zaopatrzonego w centralny króciec przefiltrowanej wody, w którym to zbiorniku jest umieszczona warstwa złoza filtracyjnego, zaś w dolnej części zbiornika, w warstwie filtracyjnego złoża są usytuowane dysze połączone z centralnym króćcem przefiltrowanej wody, znamienny tym, ze ma od kilku do kilkudziesięciu, korzystnie kilkanaście wielkogabarytowych krążkowych dysz (D), z których każda jest utworzona z pakietu (5) pierścieniowych elementów (P) zamkniętego od dołu podstawą (8) zaopatrzoną w otwór (9) dla połączenia z przewodem (PD) odprowadzenia wody, zaś od góry zamkniętego krążkową pokrywą (7), przy czym każda z tak ukształtowanych. dysz (D) jest połączona bezpośrednio z przynależnym jej rurowym przewodem (PD) łączącym ją z kolektorem (K) odfiltrowanej wody, podczas gdy przekroje rurowych przewodów (PD) przynależnych poszczególnym dyszom (D, DM) oraz przekroje czynne kolektorów (K) są tak dobrane, aby w obszarze otworu (9,11) każdej dyszy (D, DM)jednakową była prędkość przepływu wody

Description

Przedmiotem wynalazku jest filtr pospieszny do filtrowania wody, zwłaszcza w procesach uzdatniania wody, przeznaczony do stosowania w szczególności w kontenerowych stacjach uzdatniania wody. Filtr według wynalazku może być wytwarzany jako filtr zamknięty lub filtr otwarty.

Stan techniki. Są powszechnie stosowane filtry pospieszne, które posiadają usytuowaną poziomo perforowaną przegrodę, nad którą znajduje się złoze filtracyjne. Przegroda ta podtrzymuje złoze, a przefiltrowana przez złoże woda przedostaje się pod przegrodę. Stosowane są dwa rozwiązania perforowanej przegrody, jedno to strop sitowy, drugie to strop rusztowy. Strop sitowy stosowany jest powszechnie w filtrach zamkniętych. W przypadku stropu sitowego złoze spoczywa na płycie stropowej, a w otworach płyty osadzone są dysze, którymi woda wyprowadzana jest ze złoza przez przegrodę. Dysze są to małe filtry szczelinowe, które oddzielają wodę od materiału złoza. Dysze osadzone w stropie sitowym powiększają powierzchnie prześwitu perforacji przegrody, zapewniając drobną perforację szczelinową.

W przypadku stropu rusztowego perforacja jest utworzona bezpośrednio na powierzchni stropu pizez szczeliny między belkami rusztowymi. Dla uzyskania odpowiedniego prześwitu, szczeliny przy stropie rusztowym muszą posiadać większą szerokość. Stwarza to konieczność stosowania warstwy podtrzymującej złoze filtracyjne, o znacznie grubszej granulacji od granulacji złoza filtracyjnego.

Opisane rozwiązania filtrów pospiesznych nie wykazują niedogodności w procesie filtrowania wody. Niedogodności pojawiają się w procesie płukania złoza. Płukanie złoza filtracyjnego ma na celu usunięcie ze złoza materiału zatrzymanego przez złoze w czasie filtrowania. Płukanie złoza przeprowadza się odwrotnym przepływem wody. W celu podniesienia skuteczności płukania płuczącą wodę podaje się razem z powietrzem. Aby płukanie objęło całą masę złoza filtracyjnego, prędkość przepływu wody płuczącej musi być od 6 do 8 razy większa od prędkości filtracji. Oznacza to, ze wydajność wody płuczącej powinna być od 6 do 8 razy większa od wydajności filtracji. Uzyskanie tak dużej wydajności płukania w stosunku do wydajności filtracji stwarza poważny problem techniczny Problem ten można stosunkowo łatwo rozwiązać w większych stacjach wodociągowych pracujących w systemie dwustopniowego pompowania, posiadających zbiornik retencyjny Wówczas wodę do płukania filtrów można pobierać ze zbiornika retencyjnego pompą o odpowiedniej wydajności.

168 807

Natomiast w mniejszych stacjach wodociągowych pracujących w systemie jednostopniowego pompowania, gdzie do dyspozycji pozostaje tylko wydajność ujęcia, problem można rozwiązać tylko przez stosowanie większej ilości małych filtrów połączonych równolegle. W układzie równozm n r·» otncmiy m »» miiw o J ν οίνον r» tł

11J VII :zoq c n o i^»ni pi a filtr »Vi-UJ WZ XX14J 111111VJ VZ lilii o Izw rrióunwom nnnorro 70

X U1V1V 1VL.H1VJL.WH1V |>V'V1VJ^W Z-W sobą znaczne nakłady, wymaga bowiem rozbudowy pomieszczenia dla filtrów oraz rozbudowy instalacji łączącej filtry. W takiej sytuacji rezygnuje się najczęściej z potrzebnej do płukania wydajności.

Jeżeli filtr płukany jest z mniejszą wydajnością niz to jest potrzebne, płucząca woda nie jest w stanie zawiesić hydraulicznie całego złoża. W stosowanych filtrach ciśnienie wody płuczącej podawanej pod perforowaną przegrodę działa równomiernie na całą powierzchnię. Przepustowość dysz w stropie sitowym lub szczelin w stropie rusztowym, powinna rozdzielić wydajność wody płuczącej równomiernie na całą powierzchnię złoża filtracyjnego. Zważywszy jednak na to, ze przepustowość warstwy podtrzymującej jest znacznie większa niż złoza filtracyjnego, przy niedostatecznej wydajności płukania, w warstwie podtrzymującej następuje zróżnicowanie prędkości przepływu wody płuczącej w ten sposób, ze zawieszeniu hydraulicznemu ulegają tylko pewne obszary złoża filtracyjnego. Tworzą się kominy przepłukiwanego złoża. Pozostała objętość złoża filtracyjnego nie jest płukana, stopniowo ulega kolmatacji. W ten sposób złoże filtracyjne ulega przyspieszonej degradacji, pogarszają się efekty uzdatniania wody. Dalszą niedogodnością stosowanych filtrów z jednolitą perforowaną przegrodą jest utrudniony równomierny rozkład, na całą powierzchnię złoza filtracyjnego, powietrza podawanego wraz z wodą płuczącą. W przestrzeni pod perforowaną przegrodą powietrze oddziela się od wody, w wyniku zasadniczego zmniejszenia prędkości przepływu. Jeżeli przegroda nie jest usytuowana dokładnie poziomo, przepływ powietrza przez przegrodę nie jest równomierny. Powoduje to nierównomierne płukanie złoza, a przy niedostatecznej wydajności wody płuczącej sprzyja powstawaniu zawieszonych hydraulicznie kominów.

Problem nierównomiernego rozdziału wody pod całą powierzchnię złoza przy płukaniu filtrów z przegrodą, a szczególnie równomiernego rozdziału powietrza rozwiązuje skutecznie wynalazek według polskiego zgłoszenia patentowego nr P-284245 (BUP nr 18/1991 r.).

W rozwiązaniu filtru według zgłoszenia P-284245 rezygnuje się z przegrody oddzielającej złoże od przestrzeni wodnej, a do odprowadzenia przefiltrowanej wody stosuje się ruszt wodny umieszczony bezpośrednio w złożu filtracyjnym, w spodniej jego części. Bezpośrednim elementem wyprowadzającym wodę ze złoża, w tym rozwiązaniu pozostają dysze, takie same jak w filtrach z przegrodą. W związku z tym rozmieszczenie ich w złożu, a w szczególności ilość dysz na jednostkę powierzchni musi być taka sama jak w filtrach z przegrodą. Ruszt wodny, w którym osadzone są dysze musi więc być odpowiednio rozbudowany na całej powierzchni filtra. Powietrze do płukania, w rozwiązaniu według opisywanego wynalazku, doprowadzone jest również bezpośrednio do złoza i rozprowadzone na całą jego powierzchnię odzielnym rusztem powietrznym.

Rozwiązanie filtru według zgłoszenia P-284245 usuwa niedogodności filtrów z przegrodą występujące przy płukaniu. Jest jednak techniczne uciążliwe z powodu konieczności stosowania dwóch znacznie rozbudowanych rusztów.

Z polskiego opisu patentowego nr 163 185 jest znanym filtr pierścieniowy utworzony z segmentów, najkorzystniej wykonanych z tworzywa, z których każdy ma dolną powierzchnię o małej średnicy i górną powierzchnię o dużej średnicy, a zewnętrzne krawędzie górnej powierzchni i dolnej powierzchni są połączone ścianką tak, ze pomiędzy kolejnymi segmentami tworzą się komory rozszerzające się na zewnątrz filtru.

Istota wynalazku. Filtr pospieszny do filtrowania wody, zwłaszcza w procesach uzdatniania wody utworzony ’ ze zbiornika u dołu zaopatrzonego w centralny krócieć przefiltrowanej wody, w którym to zbiorniku jest umieszczona warstwa złoza filtracyjnego, zaś w dolnej części zbiornika są usytuowane dysze połączone z centralnym króćcem przefiltrowanej wody charakteryzuje się tym, ze ma od kilku do kilkudziesięciu, korzystnie kilkanaście wielkogabarytowych dysz, z których każda jest utworzona z pakietu pierścieni zamkniętego od dołu podstawą zaopatrzoną w otwór dla połączenia przewodu odprowadzenia wody, zaś od góry zamkniętego krążkową pokrywą. Każda z tak ukształtowanych dysz jest połączona bezpośrednio z przynależnym jej rurowym przewodem łączącym ją z kolektorem odfiltrowanej wody, przy czym przekroje rurowych przewodów przyna4

168 807 leznych poszczególnym dyszom oraz przekroje czynne kolektorów są tak dobrane, aby w obszarze otworu każdej dyszy jednakową była prędkość przepływu wody z powietrzem tłoczonych do centralnego króćca w procesie płukania filtru. W drugiej postaci filtru, w przypadku budowy

V» n /4n·» błaU iiltzAor Λ K urż^y hi i nb /-» alo rvb uuz. j vw nm w w u mccs mv uuwj vai ujootνυ, włvua pokrywą dysz, w pokrywie poszczególnych dysz są osadzone kilkakrotnie mniejsze, analogicznie zbudowane małe dysze osadzone na pomocnicznym króćcu trwale osadzonym w otworze pokrywy

W rozwiązaniu według wynalazku, poprzez możliwość doboru przekroju przewodów odprowadzających wodę od poszczególnych dysz oraz doboru przekroju kolektorów łączących przewody z centralnym króćcem można uzyskać jednakową prędkość przepływu mieszaniny wodnopowietrznej wprowadzanej do filtiu podczas płukania, począwszy od centralnego króćca dz Ju poszczególnych dysz, co w konsekwencji eliminując możliwość oddzielenia się wody od powietrza pozwala na wykorzystanie takiego zespołu dysz zarówno do odprowadzania przefiltrowancj wody jak i do pewnego, skutecznego płukania filtru.

W wyniku dużych możliwości kształtowania szerokości szczelin przy zachowaniu odpowiedniej powierzchni prześwitu w dyszach krążkowych, w rozwiązaniu według wynalazku może zrezygnować z warstwy podtrzymującej i zespół dysz zasypać bezpośrednio złożem filtracyjnym. W ten sposób woda płucząca z powietrzem doprowadzona jest bezpośrednio do złoza filtracyjnego W takim układzie nawet przy niedostatecznej wydajności płukania nie występują warunki do powstania w złożu kominów hydraulicznie zawieszonego materiału złoża. Złoża będzie płukane w całej objętości nawet w przypadku braku hydraulicznego zawieszenia Wprawdzie płukanie takie jest mało intensywne, nie wystąpi jednak degradacja złoza przez miejscową kolmatację. Dzięki wprowadzeniu wody płuczącej bezpośrednio do złoża filtracyjnego - brak warstwy podtrzymującejrozwiązanie według wynalazku umożliwia budowę filtrów z segmentowym płukaniem złoza. Dla uzyskania takiego filtru wystarczy zespół dysz rozmieszczonych w danym segmencie filtru połączyć z rurociągiem wyprowadzonym na zewnątrz filtru. Stosowanie takich filtrów ma duże znaczenie w stacjach uzdatniania nie posiadających zbiornika retencyjego, z którego można czerpać wodę do płukania

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na znaczną miniaturyzację filtrów w porównaniu do filtrów dotychczas znanych i stosowanych o identycznej wydajności, przy znacznie nizszych nakładach na wytworzenie i istotnych udogodnieniach w eksploatacji, co ma szczególne znaczenie w konstrukcji kontenerowych stacji uzdatniania wody.

Objaśnienie rysunku. Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony na przykładach wykonań przedstawionych na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju poprzecznym filtr zamknięty, fig. 2 widok z góry rozmieszczenia dysz w filtrze zamkniętym, fig. 3 przekrój pionowy jednej dyszy, fig. 4 przekrój poziomy tej dyszy, fig. 5 przekrój pionowy dużej dyszy z półprzekrojem małej dyszy osadzonej na pokrywie dużej dyszy, zaś fig. 6 przekrój w płaszczyźnie pionowej dwukomorowego filtru otwartego.

Przykłady realizacji wynalazku. Filtr pospieszny do filtrowania wody, zwłaszcza w procesach uzdatniania wody w wersji filtru zamkniętego (fig. 1 i fig 2) ma zbiornik 1 w górnej części zaopatrzony w króciec 2 doprowadzenia wody przeznaczonej do filtrowania, jednocześnie stanowiący odprowadzenie popłuczyn w procesie płukania tego filtru. Zbiornik 1 od dołu jest zaopatrzony w centralny króćciec 3 odprowadzania przefiltrowanej wody, jednocześnie w procesie płukania filtru, stanowiący króciec tłoczenia mieszaniny wody z powietrzem. Centralny króciec 3 jest połączony z centralnym kolektorem 4. Centralny kolektor 4 jest połączony z czterema kolektorami K z których każdy jest połączony z każdą z trzech, przynależnych mu dysz D poprzez przynalczny tylko tej dyszy D rurowy przewód PD. Każda z dysz D (fig 3 i fig. 4) jest utworzona z pakietu 5 pierścieniowych elementów P, między którymi są utworzone szczeliny 6. Pakiet pierścieniowych elementów P jest od góry zamknięty pokrywą 7, zaś od dołu podstawą 8 zaopatrzoną w nagwintowany otwór 9 do łączenia z rurowym przewodem PD łączącym tą dyszę D z przynależnym jej kolektorem K. W innej postaci wynalazku, w przypadku dużych filtrów, gdy pełne pokrycie powierzchni poziomego przekroju zbiornika 1 kilkunastoma dyszami D wymaga stosowania dysz D o znacznych wymiarach, wówczas celem wyeliminowania „martwych pól“ w obszarze pokryw) duze) dyszy D montuje się w pokrywie 7 takiej dysz\ D małą dyszę DM o budowie analogicznej jaKą

168 807 ma duza dysza D (fig 5). Mała dysza DM jest usytuowana w pokrywie 7 za pomocą pomocniczego króćca 10 trwale osadzonego w otworze 11 pokrywy 7.

W filtrze otwartym (fig. 6) każdy z dwóch segmentów 12113 zaopatrzonych we wspólną rynnę /1 4 ♦***♦*n, m /4 o i i dopr uwauzającą nr-7O7ti imzsna /Ί z\

VV7<iy £11 Z.VZ.HClkŁ,Vlltj VIVZ k/SJ-lAll

V» W C4.1 >rzy płukaniu filtru odprowadzaj

Z i Z- J £/X U* XVVX i X X V* illtl V· -lS v*px VY V*-V«*4**J popłuczyny posiada zespół dysz D połączonych z przynależnym mu kolektorem K za pomocą rurowych przewodów PD. Zawsze, w każdej postaci filtru według wynalazku, przekroje czynne rurowych przewodów PD oraz kolektorów K są tak dobrane, aby w procesie płukania filtiu mieszaniną powietrza z wodą prędkość przepływu tej mieszaniny w obszarze otworu 9 każdej dyszy D i DM była w przybhzeniu praktycznym jednakową. Zabezpieczając jednakowe hydrauliczne warunki zasilania każdej dyszy D i DM, dzięki kontiolowanemu indywidualnie połączeniu każdej dyszy D, DM z przynależnym jej kolektorem K, co przy kilkunastu dyszach na zbiornik nie stanowi żadnego problemu technicznego, uzyskuje się możliwość wykorzystania tego samego toru przepływu zarówno do obioru przefiltrowanej wody jak i do prostego, łatwego i wygodnego w każdych warunkach dysponowanej ilości wody, efektywnego i skutecznego przepłukiwania tak zbudowanego filtru.

168 807

Κ

Fig. 3

168 807

Fig.4

Fig.5

Fig.6

A-A

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1 Filtr pospieszny do filtrowania wody, zwłaszcza w procesach uzdatniania wody, utworzony ze zbiornika u dołu zaopatrzonego w centralny króciec przefiltrowanej wody, w którym to zbiorniku jest umieszczona warstwa złoża filtracyjnego, zaś w dolnej części zbiornika, w warstwie filtracyjnego złoza są usytuowane dysze połączone z centralnym króćcem przefiltrowanej wody. znamienny tym, ze ma od kilku do kilkudziesięciu, korzystnie kilkanaście wielkogabarytowych krążkowych dysz (D), z których każda jest utworzona z pakietu (5) pierścieniowych elementów (P) zamkniętego od dołu podstawą (8) zaopatrzoną w otwór (9) dla połączenia z przewodem (PD) odprowadzenia wody, zaś od góry zamkniętego krążkową pokrywą (7), przy czym każda z tak ukształtowanych dysz (D) jest połączona bezpośrednio z przynależnym jej rurowym przewodem (PD) łączącym ją z kolektorem (K) odfiltrowanej wody, podczas gdy przekroje rurowych przewodów (PD) przynależnych poszczególnym dyszom (D, DM) oraz przekroje czynne kolektorów (K) są tak dobrane, aby w obszarze otworu (9, 11) każdej dyszy (D, DM) jednakową była prędkość przepływu wody z powietrzem tłoczonych do centralnego króćca (3) w procesie płukania filtru.
2. 2. Filtr pospieszny według zastrz. 1, znamienny tym, ze w krążkowej pokrywie (7) wielkogabarytowej dyszy (D) jest osadzona kilkukrotnie mniejsza, analogicznie zbudowana, mała dysza (DM) osadzona na pomocmcznym króćcu (10) trwale osadzonym w otworze (11) pokrywy (7).