PL198535B1 - Urządzenie filtracyjne do oczyszczania cieczy - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie filtracyjne do oczyszczania cie- czy, zw laszcza scieków, sk ladaj ace si e z wielu odsuni etych od siebie, tarczowych elementów filtracyjnych, które s a z laczone w ko lowe albo wieloboczne modu ly filtrowe i umieszczone obro- towo wokó l poziomej osi w zbiorniku z oczysz- czan a ciecz a, przy czym filtrat jest odprowadzany przez poszczególne modu ly filtrowe, znamienne tym, ze modu ly filtrowe (3) maj a utworzon a wokó l swojej osi wewn etrzn a wn ek e (14), z jednej stro- ny zamkni et a tarcz a no sn a (6) a z drugiej strony po laczon a ze zbiornikiem (2) poprzez otwór wlo- towy (12) cieczy, przy czym wn eka (14) jest wy- posa zona w urz adzenie hydrodynamiczne, wy- muszaj ace przep lyw cieczy w kierunku od otworu wlotowego (12) do elementu filtracyjnego. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie filtracyjne do oczyszczania cieczy, zwłaszcza ścieków.

Tego rodzaju urządzenia filtracyjne do oczyszczania i uzdatnianiu wody składają się z wielu usytuowanych z wzajemnymi odstępami elementów filtracyjnych, które są zespolone w moduły filtrowe i umieszczone obrotowo w układzie kołowym lub wielobocznym w zbiorniku zawierającym filtrowana ciecz. Elementy filtracyjne składają się z tarcz filtrowych, które są obsadzone z dwóch stron filtrami i mają rowki do odprowadzania przesączonego filtratu. Na początku ruchu obrotowego modułów filtrowych w uspokojonej jeszcze cieczy filtrowanej występuje na powierzchniach filtrowych opór przepływu, który początkowo utrudnia osadzanie się zatrzymywanych na powierzchniach filtrów substancji stałych wskutek wysokiej prędkości względnej między urządzeniem filtrującym i cieczą. Jednak wraz z wydłużaniem czasu trwania obrotów urządzenia filtracyjnego, zmniejsza się początkowy opór przepływu, ponieważ ciecz filtrowana cyrkuluje coraz szybciej i zmniejsza się prędkość względna między urządzeniem filtrującym i cieczą, tak że w miarę upływu czasu filtrowania tworzą się z substancji stałych na filtrach tak zwane warstwy kryjące, które pogarszają skuteczność działania urządzenia filtracyjnego.

Z DE 195 37 578 wiadomo, że do usuwania utrudniającej filtrację warstwy kryjącej, osiadającej na filtrach przewiduje się urządzenie do płukania wstecznego, które składa się z wielu belek odsysających, przylegających do filtrów po obu stronach tarczy filtrowej i rozpościerających się promieniowo od zewnątrz do wewnątrz. Poszczególne belki odsysające są podłączone do rur spadowych i poprzez następne układy przewodów rurowych są połączone z pompą ssącą. Po otwarciu zasuw zamontowanych w rurach spadowych oczyszczona ciecz jest wypierana z wnę trza tarcz filtrowych do belek odsysających, żeby uwolnić w ten sposób powierzchnie filtrowe z warstw przywierających substancji stałych. W przypadku niedostatecznego oczyszczenia moż na jeszcze nasilić płukanie wsteczne za pomocą podłączonej pompy ssącej. W czasie tego procesu oczyszczania, belki odsysające powodują mechaniczne zużycie filtrów i skracają w ten sposób ich żywotność. Oprócz urządzenia do płukania wstecznego przewidziano jeszcze urządzenie do intensywnego czyszczenia filtrów. Składa się ono z zestawu rozciągających się pionowo do wałka rurowego rur natryskowych, których dysze spryskujące są zasilane już oczyszczoną cieczą przez pompę wysokociśnieniową. Przy tym wadą jest to, że wykorzystywana do czyszczenia filtrów ciecz oczyszczona nasycona substancjami stałymi spływa z powrotem do zbiornika i jest poddawana ponownie procesowi oczyszczania, co powoduje zmniejszenie wydajnoś ci filtrów. Z urządzeniem do płukania wstecznego i intensywnego czyszczenia są związane znaczące nakłady w zakresie wyposażenia i sterowania. Efektem nieciągłego czyszczenia jest to, że podczas procesu filtracji między fazami czyszczenia powstają ciągle na filtrach nowe warstwy kryjące z zatrzymywanych substancji stałych, które wpływają ujemnie na sprawność procesu filtracji.

Ponadto z EP-A-0289674 znane jest urządzenie filtracyjne pracujące na zasadzie wirówki. W zamknię tym zbiorniku jest umieszczony pionowo obrotowy wał ek rurowy, na którym s ą zamocowane w odstępie od siebie elementy filtracyjne. Wałek ten ma poniżej zbiornika zawór wlotowy cieczy filtrowanej a powyżej zbiornika zawór wlotowy środka służącego do płukania wstecznego. Początkowo przy zamkniętym zaworze układu płukania wstecznego ciecz filtrowana jest wprowadzana przez dolny zawór wlotowy do wałka rurowego. Pod działaniem powstającej podczas wirowania siły odśrodkowej ciecz filtrowana przechodzi przez otwory tego wałka rurowego i dostaje się między sąsiednie elementy filtracyjne. Siła odśrodkowa powoduje nacisk zewnętrzny na tarcze filtrowe, tak że filtrat przenika do wnętrza tych tarcz i za pośrednictwem przewodów rurowych jest odprowadzany na zewnątrz tarcz filtrowych i gromadzi się w wannie powyżej zamkniętego zbiornika, skąd może odpływać. Podczas procesu filtracji również tu tworzą się na powierzchniach filtrów utrudniające filtrację warstwy kryjące, które w miarę upływu czasu blokują proces filtracji. Konieczne jest, więc regularne płukanie wsteczne. W czasie tego płukania następuje przerwanie doprowadzania cieczy filtrowanej i do wałka rurowego jest wprowadzany przez zawór wlotowy czynnik przepłukujący pod wysokim ciśnieniem, który występuje w postaci czystego filtratu, powietrza lub gazu i wypływa przez otwory w wałku rurowym pomiędzy sąsiednie tarcze filtrowe usuwając w ten sposób z powierzchni filtrów warstwy kryjące utrudniające filtrację. Układ przepływu wstecznego wymaga stosunkowo dużych nakładów technicznych. Poza tym pogarsza się sprawność procesu filtracji.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad stanu techniki i stworzenie urządzenia filtracyjnego do oczyszczania cieczy, za pomocą którego uzyskuje się samoczynne, ciągłe czyszczenie filtrów niepowodujące ich zużycia i niedopuszczające do powstawania podczas filtracji utrudniających ten proces osadów substancji stałych (warstw kryjących), które wpływają negatywnie na proces filtracji.

PL 198 535 B1

Urządzenie filtracyjne do oczyszczania cieczy, zwłaszcza ścieków, składające się z wielu odsuniętych od siebie, tarczowych elementów filtracyjnych, które są złączone w kołowe albo wieloboczne moduły filtrowe i umieszczone obrotowo wokół poziomej osi w zbiorniku z oczyszczaną cieczą, przy czym filtrat jest odprowadzany przez poszczególne moduły filtrowe, charakteryzuje się według wynalazku tym, że moduły filtrowe mają utworzoną wokół swojej osi wewnętrzną wnękę, z jednej strony zamkniętą tarczą nośną a z drugiej strony połączoną ze zbiornikiem poprzez otwór wlotowy cieczy, przy czym wnęka jest wyposażona w urządzenie hydrodynamiczne, wymuszające przepływ cieczy w kierunku od otworu wlotowego do elementu filtracyjnego.

Korzystnie, moduły filtrowe są osadzone na drążkach i poprzez wałek napędowy połączone trwale z tarczą nośną i wsparte z jednej strony na łożysku a z drugiej strony na łożysku kołnierza otworu wlotowego.

Urządzenie hydrodynamiczne może mieć postać pompowego wirnika łopatkowego i być połączone z wałkiem napędowym poprzez połączoną z modułami filtrowymi tarczę nośną.

Korzystnie, w otworze wlotowym z kołnierzem łożyskowym urządzenie ma umieszczone osiowe koło łopatkowe, połączone z oddzielnym silnikiem.

Korzystnie, w otwór wlotowy z kołnierzem łożyskowym jest wstawiony kanał przepływowy zamocowany na łożysku wzdłużnym, przy czym kanał przepływowy jest połączony z jednej strony z otworem wlotowym prowadzą cym ze zbiornika do urzą dzenia hydrodynamicznego a z drugiej strony przez szczelinowy otwór z wnęką.

Korzystnie, przez otwór wlotowy kołnierza łożyskowego jest wstawiony kanał przepływowy zamocowany na łożysku wzdłużnym, przy czym kanał przepływowy jest połączony przez otwór wlotowy z przewodem rurowym, który wchodzi do zbiornika otworem wlotowym poniż ej urzą dzenia filtracyjnego, przy czym w przewód rurowy jest wbudowana pompa cieczy.

W rozwią zaniu wedł ug wynalazku, poprzez otwór wlotowy jest wytwarzany w nieoczyszczonej cieczy przepływ między odsuniętymi od siebie elementami filtracyjnymi, który eliminuje przywieranie substancji stałych do elementów filtracyjnych.

Dzięki temu wytwarzany jest stały opór przepływu przez zawirowanie nieoczyszczonej cieczy między sąsiednimi elementami filtracyjnymi i odbywa się bez oddziaływania mechanicznego samoczynne, ciągłe czyszczenie filtrów niepowodujące ich zużycia. Eliminuje się przez to utrudniające filtrację warstwy kryjące utrzymujące się na filtrach w wyniku osiadania substancji stałych, co poprawia sprawność filtracji. Do tego czyszczenia służy wyłącznie znajdująca się w zbiorniku ciecz nieoczyszczona, tak że ciecz oczyszczona nie musi powracać do obiegu filtracji, dzięki czemu zwiększa się wydajność tego procesu w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami filtracyjnymi. Rozwiązanie można zrealizować efektywnie bez dużych nakładów technicznych i poza tym takie rozwiązanie sprzyja konserwacji urządzenia.

Jeżeli człon hydrodynamiczny jest ukształtowany w postaci pompowego wirnika łopatkowego, za pomocą urządzenia filtracyjnego uzyskuje się jednocześnie efekt pompowania, który podczas filtracji wymusza intensywny przepływ filtrowanej cieczy między odsuniętymi od siebie elementami filtracyjnymi, powodując jednocześnie ich czyszczenie. Zespolony z urządzeniem pompowy wirnik łopatkowy czyni zbędnym specjalny napęd i obniża przez to koszty urządzenia.

Dzięki temu, ze w otworze wlotowym kołnierza łożyskowego może być umieszczone osiowe koło łopatkowe, połączone z oddzielnym silnikiem, to możliwa jest regulacja obrotów członu hydrodynamicznego niezależnie od prędkości obrotowej urządzenia filtracyjnego, a więc można sterować prędkością przepływu cieczy filtrowanej przy powierzchniach filtrów.

Kanał przepływowy zamocowany na łożysku wzdłużnym pozwala jeszcze bardziej zwiększyć prędkość przepływu między elementami filtracyjnymi i zintensyfikować czyszczenie.

Przedmiot wynalazku zostanie objaśniony bliżej na przykładzie realizacji przedstawionym na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie filtracyjne z pompowym wirnikiem łopatkowym, fig. 2 - wariant realizacji z oddzielnie napędzanym osiowym kołem łopatkowym, fig. 3 -wariant realizacji z wbudowanym kanałem przepływowym i możliwymi układami członów hydrodynamicznych, fig. 4 - wariant realizacji z kanałem przepływowym i wbudowaną pompą, a fig. 5 - przekrój wzdłuż linii I-I na fig. 3.

Urządzenie filtracyjne 1 jest osadzone obrotowo w zbiorniku 2 mieszczącym filtrowaną ciecz, przy czym rozmieszczono w nim kilka modułów filtrowych 3 w układzie kołowym. Moduły filtrowe 3 są złożone z pojedynczych elementów filtracyjnych 4 rozmieszczonych w odstępie 4 do 8 mm. Elementy filtracyjne 4 są wykonane ze znanych, niepokazanych na rysunku tarcz filtrowych, przez które odpływa

PL 198 535 B1 filtrat i które są obsadzone po obu stronach filtrami. Odstęp między elementami filtracyjnymi 4 jest ustalany przez przekładki 5. Moduły filtrowe 3 są ograniczone z jednej strony tarczą nośną 6 a z drugiej strony kołnierzem łożyskowym 7 oraz są zamocowane za pomocą drążków 8 i nakrętek 9. Tarcza nośna 6 jest połączona trwale z wałkiem napędowym 10 i wspiera się obrotowo na łożysku 11. Kołnierz łożyskowy 7 ma otwór wlotowy 12 i jest prowadzony w łożysku 13. Poprzez otwór wlotowy 12 wnęka 14 utworzona przez moduły filtrowe 3 jest połączona ze zbiornikiem 2 zawierającym filtrowaną ciecz. We wnęce 14 jest umieszczony człon hydrodynamiczny ukształtowany w postaci pompowego wirnika łopatkowego 15, który jest połączony poprzez tarczę nośną 6 z wałkiem napędowym 10. Poszczególne elementy filtracyjne 4, jak to pokazano na fig. 5, są połączone z przewodami odsysającymi 16, które łączą się z zamocowanymi na tarczy nośnej 6 listwami kanałowymi 17 i mają ujście po stronie czołowej przewodów rurowych 18, które przebiegają w kształcie gwiazdy po stronie czołowej tarczy nośnej 6 stosownie do liczby modułów filtrowych 3 i są zamocowane na wałku napędowym 10. Przewody rurowe 18 są połączone poprzez kanały łączące 19 i usytuowany na wałku 10 pierścień ślizgowy 20, do którego jest dołączony następny przewód rurowy 21 prowadzący do pompy podciśnieniowej 22. Poprzez wałek napędowy 10 urządzenie filtracyjne 1 jest połączone z napędem łańcuchowym 23 (fig. 1).

W następnej odmianie realizacji według fig. 2 przewidziano, że w otworze wlotowym 12 kołnierza łożyskowego 7 jest umieszczone osiowe koło łopatkowe 24, które jest napędzane oddzielnie silnikiem 25.

W odmianie realizacji wedł ug fig. 3 w otwór wlotowy 12 jest wsunię ty kanał przepł ywowy 26 z otworem wlotowym 27, który jest zamocowany na ło ż ysku wzdłużnym 28. Przy tym wnęka 14 jest połączona przez szczelinowy otwór 29 z otworem wlotowym 27. W kanale 26 może pracować zarówno pompowy wirnik łopatkowy 15 jak też napędzane silnikiem osiowe koło łopatkowe 24.

Figura 4 ukazuje następną odmianę realizacji, w której kanał przepływowy 26 jest połączony przewodem rurowym 30 z pompą 31 i ma ujście przez otwór wlotowy 32 w dolnej części zbiornika 2.

Zasada działania urządzenia jest następująca:

Podczas ruchu obrotowego urządzenia filtracyjnego 1 pompa podciśnieniowa 22 zasysa ze zbiornika 2 filtrat, który przesącza się przez filtry elementów filtracyjnych 4 i jest odprowadzany poprzez przewody odsysające 16, listwy kanałowe 17, przewody rurowe 18, kanały łączące 19, pierścień ślizgowy 20 i przewód rurowy 21. Dzięki dopływowi 33 utrzymuje się stały poziom filtrowanej cieczy w zbiorniku 2. Przewidziane człony hydrodynamiczne wytwarzają poprzez otwory wlotowe 12, 27, 32 w cieczy filtrowanej określony przepływ między usytuowanymi we wzajemnych odstępach elementami filtracyjnymi, tak że substancje stałe przyciągane w wyniku działania ssącego nie przywierają do filtrów i są ciągle porywane przez strumień cieczy. Tak więc podczas całego procesu filtracji uzyskuje się samoczynny, ciągły efekt czyszczący bez powodowania zużycia filtrów. Oprócz stosunkowo małych nakładów inwestycyjnych, w porównaniu do tradycyjnych urządzeń filtracyjnych tego rodzaju, występuje tu również znaczne obniżenie zużycia energii i zwiększa się skuteczność działania urządzenia filtracyjnego. W wyniku wyeliminowania płukania wstecznego i intensywnego czyszczenia za pomocą oczyszczonej wody zwiększa się wydajność filtracji.

Claims (6)

1. Urządzenie filtracyjne do oczyszczania cieczy, zwłaszcza ścieków, składające się z wielu odsuniętych od siebie, tarczowych elementów filtracyjnych, które są złączone w kołowe albo wieloboczne moduły filtrowe i umieszczone obrotowo wokół poziomej osi w zbiorniku z oczyszczaną cieczą, przy czym filtrat jest odprowadzany przez poszczególne moduły filtrowe, znamienne tym, że moduły filtrowe (3) mają utworzoną wokół swojej osi wewnętrzną wnękę (14), z jednej strony zamkniętą tarczą nośną (6) a z drugiej strony połączoną ze zbiornikiem (2) poprzez otwór wlotowy (12) cieczy, przy czym wnęka (14) jest wyposażona w urządzenie hydrodynamiczne, wymuszające przepływ cieczy w kierunku od otworu wlotowego (12) do elementu filtracyjnego.

2. Urządzenie filtracyjne według zastrz. 1, znamienne tym, że moduły filtrowe (3) są osadzone na drążkach (8) i poprzez wałek napędowy (10) połączone trwale z tarczą nośną (6) i wsparte z jednej strony na łożysku (11) a z drugiej strony na łożysku (13) kołnierza łożyskowego (7) otworu wlotowego (12).

3. Urządzenie filtracyjne według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że urządzenie hydrodynamiczne ma postać pompowego wirnika łopatkowego (15) i jest połączone z wałkiem napędowym (10) poprzez połączoną z modułami filtrowymi (3) tarczę nośną (6).

PL 198 535 B1

4. Urządzenie filtracyjne według zastrz. 2, znamienne tym, że w otworze wlotowym (12) z kołnierzem łożyskowym (7) ma umieszczone osiowe koło łopatkowe (24), połączone z oddzielnym silnikiem (25).

5. Urządzenie filtracyjne według zastrz. 2 albo 4, znamienne tym, że w otwór wlotowy (12) z kołnierzem łożyskowym (7) jest wstawiony kanał przepływowy (26) zamocowany na łożysku wzdłużnym (28), przy czym kanał przepływowy (26) jest połączony z jednej strony z otworem wlotowym (27) prowadzącym ze zbiornika (2) do urządzenia hydrodynamicznego a z drugiej strony przez szczelinowy otwór (29) z wnęką (14).

6. Urządzenie filtracyjne według zastrz. 2, znamienne tym, że przez otwór wlotowy (12) kołnierza łożyskowego (7) jest wstawiony kanał przepływowy (26) zamocowany na łożysku wzdłużnym (28), przy czym kanał przepływowy (26) jest połączony przez otwór wlotowy (27) z przewodem rurowym (30), który wchodzi do zbiornika (2) otworem wlotowym (32) poniżej urządzenia filtracyjnego (1), przy czym w przewód rurowy (30) jest wbudowana pompa cieczy (31).