RU2019263C1

RU2019263C1 - Water cleaning filter

Info

Publication number: RU2019263C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Лаврушин; Ю.В. Телешев; В.В. Олейников; И.В. Шульга
Original assignee: Мариупольский коксохимический завод
Priority date: 1992-05-20
Filing date: 1992-05-20
Publication date: 1994-09-15
Also published as: UA5656C2

Abstract

FIELD: water cleaning. SUBSTANCE: water cleaning filter has a casing with a cover and bottom, floating filter media, distributor, draining system and a device for recovery in the form of a cylindrical shell with a branch-pipe for discharge of rinsing water connected to the bottom, the branch-pipe diameter makes up 0.12 to 0.25 of the shell diameter; the upper part of the shell is provided with a cone, the angle at the vertex being within 90 to 120°; evenly spaced rectangular holes are made on the shell surface, the distance from the casing bottom being within 0.45 to 0.70 of the shell height, the length of the holes is within 0.18 to 0.32 of the shell diameter and equals 1 to 1.4 of their height, with the total area of the holes being within 0.23 to 0.51 of the area of shell side surface. EFFECT: enhanced quality of cleaning. 5 dwg, 7 tbl

Description

Изобретение относится к фильтрам для очистки воды от взвешенных веществ и нефтепродуктов и может быть использовано в металлургической, химической, горнорудной отраслях промышленности и других областях народного хозяйства. The invention relates to filters for purifying water from suspended solids and oil products and can be used in the metallurgical, chemical, mining industries and other areas of the national economy.

Известен противоточный фильтр непрерывного действия, содержащий корпус с крышкой и днищем, плавающей фильтрующей загрузкой и патрубками для отвода промывной воды и вывода загрузки на регенерацию, распределитель исходной воды, расположенный в верхней части корпуса по его оси и выполненный в виде двух соосно установленных цилиндроконусов, вершины которых повернуты по оси фильтра одна относительно другой на 180^о, дренажную систему, трубопроводы гидроперегрузки исходной и промывной воды, эжектор, соединенный с трубопроводами гидроперегрузки и промывной воды и устройство для регенерации, размещенное в нижней части корпуса и выполненное в виде соосно установленной обечайки с раструбом, к которой тангенциально подведен трубопровод гидроперегрузки.Known countercurrent continuous filter containing a housing with a cover and a bottom, a floating filter load and nozzles for draining the wash water and output loading for regeneration, the source of water, located in the upper part of the housing along its axis and made in the form of two coaxially mounted cylinder cones, tops which are rotated over the filter axis relative to one another at ^180, drains, pipes and gidroperegruzki initial wash water ejector coupled to the pipelines gidroperegr dressings and wash water, and regeneration device placed at the bottom of the housing and formed as a shell mounted coaxially with the pipe to which the pipe is brought tangentially gidroperegruzki.

Недостатками указанного устройства являются невысокое качество очистки воды, регенерации загрузки и унос гранул загрузки с промывной водой, потому что устройство для регенерации имеет малое гидравлическое сопротивление, обусловливающее высокую скорость промывной воды в этом устройстве, что в свою очередь повышают гидродинамический напор и является причиной уноса из фильтра большого количества гранул загрузки с промывной водой, которые отлагаются в трубопроводе промывной воды и являются безвозвратными потерями. Это приводит к ухудшению качества регенерации загрузки. Кроме того, уменьшение количества гранул загрузки в фильтре приводит к повышению удельной нагрузки по загрязнениям на фильтрующий материал и является причиной ухудшения качества очистки воды. The disadvantages of this device are the low quality of water treatment, regeneration of the load and ablation of the granules of the load with washing water, because the regeneration device has a low hydraulic resistance, which determines the high speed of the washing water in this device, which in turn increases the hydrodynamic pressure and is the cause of entrainment from filter a large number of granules loaded with wash water, which are deposited in the pipe wash water and are irretrievable losses. This leads to a deterioration in the quality of the regeneration of the load. In addition, a decrease in the number of loading granules in the filter leads to an increase in the specific pollution load on the filter material and causes a deterioration in the quality of water treatment.

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является фильтр для очистки воды непрерывного действия, содержащий корпус с крышкой и днищем, плавающую фильтрующую загрузку, патрубки с эжектором для вывода загрузки на регенерацию, распределительное средство с патрубком для подвода очищаемой воды, установленное в верхней части корпуса по его оси и выполненное в виде перфорированного обратного конуса с отверстиями, в которых размещены основной и дополнительные патрубки, устройство для регенерации, выполненное в виде цилиндрической обечайки с патрубком для отвода промывной воды, присоединенное к днищу, и трубопровод для транспортирования регенерируемой загрузки. The closest in essence and the achieved effect to the proposed solution is a filter for continuous water treatment, comprising a housing with a lid and a bottom, a floating filter charge, nozzles with an ejector for outputting the charge to regeneration, a distributor with a nozzle for supplying purified water, installed in the upper parts of the housing along its axis and made in the form of a perforated inverse cone with holes in which the main and additional nozzles are placed, a regeneration device made e in the form of a cylindrical shell with a nozzle for discharging the wash water connected to the bottom, and a conduit for transporting regenerated boot.

Устройство по прототипу имеет те же недостатки, что и аналог. The prototype device has the same disadvantages as the analogue.

Целью настоящего изобретения является повышение качества очистки воды и регенерации загрузки. Повышение качества очистки воды заключается в увеличении степени очистки воды от твердых частиц и масел. Повышение качества регенерации загрузки заключается в предотвращении уноса гранул загрузки с промывной водой. The aim of the present invention is to improve the quality of water purification and regeneration of the load. Improving the quality of water purification is to increase the degree of purification of water from solid particles and oils. Improving the quality of the regeneration of the load is to prevent the entrainment of the granules of the load with wash water.

На фиг. 1 представлен общий вид фильтра; на фиг .2 - цилиндрическая обечайка устройства для регенерации; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг.2; на фиг. 5 - технологическая схема установки, состоящей из двух фильтров. In FIG. 1 shows a general view of the filter; in Fig. 2 - cylindrical shell device for regeneration; in FIG. 3 is a section along AA in FIG. 2; in FIG. 4 is a section along BB in FIG. 2; in FIG. 5 is a technological diagram of an installation consisting of two filters.

Корпус 1 фильтра имеет эллиптические крышку 2 и днище 3. В корпусе 1 фильтра располагается фильтрующая плавающая загрузка 4, представляющая собой зерна вспененного полистирола. В верхней части корпуса 1 находится система подвода очищаемой воды, состоящая из патрубка 5 и распределительного устройства 6. Распределительное устройство 6 выполнено в виде боковой поверхности усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх. Поверхность распределительного устройства 6 имеет перфорацию в виде прямоугольных отверстий, площадь которых увеличивается в направлении снизу вверх. В крышке 2 корпуса 1 смонтирована система для отбора фильтрующей загрузки на регенерацию, включающая в себя патрубки 7 для отбора загрузки и эжектор 8 для подачи воды. В днище 3 корпуса 1 находится обечайка 9. В центр днища 3 вмонтирован патрубок 10 для отвода промывной воды. В корпусе 1 находится также дренажная система 11 для отвода очищенной воды. В состав фильтра, кроме того, входят трубопровод для транспортирования регенерируемой загрузки 12 с задвижкой 13. The filter housing 1 has an elliptical cover 2 and a bottom 3. In the filter housing 1 is a filtering floating load 4, which is a grain of expanded polystyrene. In the upper part of the housing 1 there is a system for supplying purified water, consisting of a nozzle 5 and a distributing device 6. The distributing device 6 is made in the form of a lateral surface of a truncated cone facing upwards with a large base. The surface of the switchgear 6 has a perforation in the form of rectangular holes, the area of which increases in the direction from bottom to top. In the cover 2 of the housing 1 is mounted a system for selecting a filter charge for regeneration, which includes nozzles 7 for selecting a load and an ejector 8 for supplying water. In the bottom 3 of the housing 1 is a shell 9. In the center of the bottom 3 is mounted a pipe 10 for draining the wash water. In the housing 1 is also a drainage system 11 for the removal of purified water. The composition of the filter, in addition, includes a pipeline for transporting the regenerated load 12 with a valve 13.

На фиг. 2 изображена цилиндрическая обечайка 9. Нижняя часть обечайки 9 выполнена цилиндрической, а верхняя - в виде конуса 14. Угол α при вершине конуса 14 составляет 90-120^оС. Нижняя часть боковой цилиндрической поверхности обечайки 9 имеет перфорацию в виде прямоугольных отверстий 15. Высота перфорированного участка h₁ составляет 0,45-0,70 высоты Н цилиндрической части обечайки. Длина отверстий b обечайки 9 составляет 1-1,4 их высоты h₂ и равна 0,18-0,32 диаметра обечайки. Общая площадь отверстий n ˙ b˙ h₂ составляет 0,23-0,51 площади боковой поверхности цилиндрической части обечайки πDН, где n - количество отверстий. Перфорационные отверстия 15 размещены равномерно по боковой поверхности обечайки, а геометрические центры отверстий в плане образуют правильный многоугольник, вписанный в окружность, являющуюся проекцией боковой поверхности обечайки, как показано в разрезах А-А и Б-Б.In FIG. 2 shows a cylindrical shroud 9. The lower part of the sleeve 9 is cylindrical and the top - in the form of a cone 14. The angle α at the apex of the cone 14 is ^about 90-120 C. The lower part of the lateral cylindrical surface of the sleeve 9 has a perforation in the form of rectangular apertures 15. The height the perforated portion h ₁ is 0.45-0.70 height H of the cylindrical part of the shell. The length of the holes b of the shell 9 is 1-1.4 of their height h ₂ and is equal to 0.18-0.32 of the diameter of the shell. The total area of the holes n ˙ b˙ h ₂ is 0.23-0.51 of the lateral surface area of the cylindrical part of the shell πDН, where n is the number of holes. The perforations 15 are evenly spaced along the side surface of the shell, and the geometric centers of the holes in plan form a regular polygon inscribed in a circle that is a projection of the side surface of the shell, as shown in sections A-A and B-B.

В центр днища вмонтирован патрубок 10 для отвода промывной воды, диаметр которого α составляет 0,12-0,25 от диаметра обечайки D. Фильтр работает следующим образом. В корпус 1 фильтра помещается фильтрующая плавающая загрузка 4. Затем корпус 1 заполняется водой до величины внутреннего давления 0,6-0,8 МПа (5-7 ати). Очищаемая вода подается через патрубок 5 в верхнюю часть корпуса 1 фильтра и с помощью устройства 6 равномерно распределяется по сечению фильтра. Под действием гравитационной силы и гидродинамического напора, обусловленного разностью атмосферного и внутреннего давления в фильтре, вода движется сверху вниз через слой фильтрующей плавающей загрузки 4. При этом происходит фильтрация воды, т.е. очистка ее от механических примесей и масел. Очищенная вода отводится с помощью дренажной системы 11. В процессе фильтрации загрузка 4 загрязняется механическими примесями и маслами, содержащимися в очищаемой воде. С целью регенерации загрузки 4 в эжектор 8 подается промывная вода, давление которой на 0,1-0,2 МПа (1-2 ати) выше внутреннего давления в фильтре. В результате этого в патрубках 7 возникает разрежение, которое увлекает в них гранулы из верхних, наиболее загрязненных слоев фильтрующей загрузки 4. Вода из эжектора 8 вместе с зернами загрузки 4 поступает в трубопровод 12. Движение водопенополистирольной смеси в трубопроводе происходит в турбулентном режиме. При этом загрязненные гранулы отмываются промывной водой. Отмытые гранулы вместе с промывной водой поступают в нижнюю часть корпуса 1 фильтра, где происходит разделение компонентов смеси. Промывная вода под действием гравитационной силы и гидродинамического напора движется вниз и через отверстия 15 в обечайке 9 поступает в нижнюю часть днища 3 корпуса 1, где расположен патрубок 10 для отвода промывной воды. Конструкция обечайки 9 не позволяет потокам промывной воды, которая отводится из фильтров, увлекать за собой гранулы пенополистирола. Поэтому последние за счет гидростатической силы поднимаются вверх, так как их плотность ниже плотности воды, и образуют нижний слой плавающей фильтрующей загрузки. Таким образом, происходит непрерывное движение гранул снизу вверх, а очищаемой воды сверху вниз, т.е. фильтр для очистки воды работает в режиме противотока. In the center of the bottom is mounted a pipe 10 for draining the wash water, the diameter of which α is 0.12-0.25 of the diameter of the shell D. The filter operates as follows. Filter floating load 4 is placed in filter housing 1. Then housing 1 is filled with water to an internal pressure value of 0.6-0.8 MPa (5-7 ati). The purified water is supplied through the pipe 5 to the upper part of the filter housing 1 and, using the device 6, is evenly distributed over the filter cross section. Under the influence of gravitational force and hydrodynamic pressure, due to the difference in atmospheric and internal pressure in the filter, water moves from top to bottom through a layer of filtering floating charge 4. In this case, water is filtered, i.e. cleaning it from mechanical impurities and oils. The purified water is discharged using the drainage system 11. During the filtration process, the load 4 is contaminated with mechanical impurities and oils contained in the purified water. In order to regenerate the charge 4, washing water is supplied to the ejector 8, the pressure of which is 0.1-0.2 MPa (1-2 atm) higher than the internal pressure in the filter. As a result of this, a rarefaction occurs in the nozzles 7, which entrains granules in them from the upper, most contaminated layers of the filter charge 4. Water from the ejector 8 together with the grains of the charge 4 enters the pipeline 12. The movement of the polystyrene-foam mixture in the pipeline occurs in a turbulent mode. In this case, contaminated granules are washed with wash water. The washed granules together with the wash water enter the lower part of the filter housing 1, where the separation of the components of the mixture takes place. The washing water under the influence of gravitational force and hydrodynamic pressure moves down and through the holes 15 in the shell 9 enters the lower part of the bottom 3 of the housing 1, where the pipe 10 for the removal of washing water is located. The design of the shell 9 does not allow the flow of washing water that is discharged from the filters to entrain the polystyrene foam granules. Therefore, the latter due to hydrostatic force rise up, since their density is lower than the density of water, and form the bottom layer of the floating filter load. Thus, there is a continuous movement of granules from the bottom up, and the purified water from top to bottom, i.e. the water filter works in counterflow mode.

В практике работы большинства промышленных предприятий для обеспечения требуемой производительности по исходной воде используют не один, а несколько фильтров. В этом случае целесообразно соединение фильтров в батарею с помощью технологических трубопроводов. На фиг. 3 представлена технологическая схема работы батареи из двух таких фильтров I и II. Обвязка фильтров осуществляется с помощью технологических трубопроводов: промывной воды 10, очищенной воды 11, регенерации загрузки 12, подачи воды на эжекцию 16, очищаемой воды 17. Отличие представленной технологической схемы от режима работы одиночного фильтра состоит в том, что с помощью трубопроводов регенерации 12 и задвижек 13 (см. фиг. 1) осуществляется обмен гранулами пенополистирола между фильтрами I и II. Это позволяет увеличить время пребывания водопенополистирольной смеси в трубопроводах 12, что способствует повышению эффективности регенерации загрузки. In practice, the work of most industrial enterprises to ensure the required performance on source water using not one but several filters. In this case, it is advisable to connect the filters to the battery using technological pipelines. In FIG. 3 is a flow chart of the operation of a battery of two such filters I and II. Filters are strapped using technological pipelines: wash water 10, purified water 11, charge regeneration 12, water supply for ejection 16, purified water 17. The difference between the presented technological scheme and the operation mode of a single filter is that with the help of regeneration pipelines 12 and gate valves 13 (see Fig. 1) is the exchange of polystyrene granules between filters I and II. This allows you to increase the residence time of the water-polystyrene mixture in the pipelines 12, which improves the efficiency of the regeneration of the load.

Приведенная технологическая схема позволяет также осуществлять промывку загрузки непосредственно в одном из фильтров. В этом случае один из аппаратов, например II, освобождается от загрузки. В фильтр 1 подаются потоки очищаемой воды 17 и воды на эжекцию 16, отводятся потоки очищенной воды 11 и водопенополистирольной смеси 12. Аппарат 1 работает в режиме фильтрации. В аппарат II подается водопенополистирольная смесь 12, а отводится промывная вода 10. Этот аппарат работает в режиме регенерации загрузки. Когда большая часть загрузки перейдет из аппарата 1 в аппарат II, направление потоков изменяют на противоположное, и т.д. Такая организация технологических потоков позволяет повысить ресурс работы загрузки до ее полной замены. The given technological scheme also allows washing the load directly in one of the filters. In this case, one of the devices, for example II, is exempted from loading. The filter 1 is fed with streams of purified water 17 and water for ejection 16, the flows of purified water 11 and polystyrene-foam mixture 12 are discharged. The apparatus 1 operates in the filtration mode. Into apparatus II, a polystyrene foam mixture 12 is supplied, and washing water is discharged 10. This apparatus operates in a charge regeneration mode. When most of the download goes from apparatus 1 to apparatus II, the flow direction is reversed, etc. Such an organization of technological flows allows to increase the life of the load until it is completely replaced.

При использовании для очистки воды батареи из двух и более фильтров особо важное значение приобретает гидравлический режим работы фильтров. В этом случае правильный подбор гидравлического режима позволяет обеспечить не только высокую степень очистки воды, но и требуемое направление и производительность потоков в технологических трубопроводах. Кроме того, предотвращение уноса гранул плавающей загрузки с промывной водой является необходимым условием устойчивой работы батареи из нескольких фильтров с промывкой загрузки непосредственно в одном из фильтров, так как в противном случае резко возрастают безвозвратные потери загрузки с промывной водой, а интенсивное отложение гранул в трубопроводе промывной воды делает практически невозможной нормальную эксплуатацию установки в целом. В связи с этим предлагаемая конструкция фильтра для очистки воды, позволяющая предотвратить унос гранул загрузки с промывной водой и обеспечить оптимальный гидравлический режим, эффективна не только в случае работы одного фильтра, но и при параллельной работе батареи из двух и более фильтров. When using batteries from two or more filters for water purification, the hydraulic mode of operation of the filters becomes especially important. In this case, the correct selection of the hydraulic mode allows us to ensure not only a high degree of water purification, but also the required flow direction and productivity in the process pipelines. In addition, the prevention of the entrainment of the granules of the floating load with washing water is a necessary condition for the stable operation of the battery of several filters with washing the load directly in one of the filters, since otherwise irretrievable losses of the load with washing water increase sharply, and the intensive deposition of granules in the washing pipeline water makes the normal operation of the installation as a whole impossible. In this regard, the proposed design of a filter for water purification, which allows to prevent the entrainment of loading granules with wash water and ensures the optimum hydraulic mode, is effective not only in the case of a single filter, but also in parallel operation of a battery of two or more filters.

Испытания предложенного фильтра для очистки воды были проведены на установке водоподготовки цеха улавливания N 1 Мариупольского коксохимического завода. Очистке подвергали воду цикла первичных газовых холодильников с горизонтальным расположением трубок. Исходная вода загрязнена твердыми частицами (илы, фусы) в количестве 80-100 мг/л и маслами (нефтепродукты, смолы) в количестве 40-60 мг/л. Количество перерабатываемой загрязненной воды 90-110 м³/ч, ее температура 30-40^оС.Tests of the proposed filter for water purification were carried out at the water treatment plant at the capture shop No. 1 of the Mariupol Coke and Chemical Plant. The water of the cycle of the primary gas coolers with horizontal tubes was cleaned. The source water is contaminated with solid particles (silt, fus) in the amount of 80-100 mg / l and oils (oil products, resins) in the amount of 40-60 mg / l. The amount of processed polluted water is 90-110 m ³ / h, its temperature is 30-40 ^o C.

Основные технические данные фильтра: диаметр, мм 3020 высота, мм 7505 рабочий объем, м³ 32 рабочее давление, МПа 0,6-0,8 площадь фильтрования, м² 7,06 скорость фильтрования, м/ч 12,7-15,6 объем фильтрующей загрузки, м³ 26 относительный расход промывной воды, % 0,5-1,5 масса без воды и загрузки, кг 8775 фильтрующий материал Гранулы
пенополис-
тирола
ПСВ-с крупность гранул, мм 2-5 насыпная плотность гранул, кг/м³ 155 грязеемкость, кг/м³ 60
Вначале исследовали влияние угла при вершине конической части обечайки α на работу фильтра. В качестве показателей, характеризующих работу фильтра, здесь и далее использовали:
гидравлическое сопротивление фильтра, кПа;
содержание гранул пенополистирола в воде после промывки, г/л:
cтепень очистки, % по твердым частицам и по маслам.The main technical data of the filter: diameter, mm 3020 height, mm 7505 working volume, m ³ 32 working pressure, MPa 0.6-0.8 filtering area, m ² 7.06 filtering speed, m / h 12.7-15, 6 volume of filter load, m ³ 26 relative flow rate of wash water,% 0.5-1.5 weight without water and load, kg 8775 filter material Granules
penopolis-
tyrol
PSV-s granule fineness, mm 2-5 bulk density of granules, kg / m ³ 155 dirt capacity, kg / m ³ 60
Initially, the influence of the angle at the apex of the conical part of the shell α on the filter was investigated. As indicators characterizing the operation of the filter, hereinafter used:
hydraulic resistance of the filter, kPa;
the content of polystyrene granules in water after washing, g / l:
degree of purification,% on solid particles and on oils.

Полученные экспериментальные данные приведены в табл. 1. The obtained experimental data are given in table. 1.

Во всех опытах общая высота цилиндрической обечайки с конической крышкой 1000 мм, диаметр D=800 мм, длина прямоугольных отверстий в обечайке b= 200 мм, их отношение к диаметру обечайки b/D=0,25; высота отверстий в обечайке h₂=150 мм, отношение длины основания к высоте b/h₂=1,33, количество отверстий n=16, площадь отверстия окна bh₂=0,03 м², суммарная площадь отверстий окон nbh₂=0,48 м², диаметр патрубка для отвода промывной воды d= 150 мм, отношение d/D=0,19.In all experiments, the total height of the cylindrical shell with a conical cover 1000 mm, the diameter D = 800 mm, the length of the rectangular holes in the shell b = 200 mm, their ratio to the diameter of the shell b / D = 0.25; the height of the holes in the shell h ₂ = 150 mm, the ratio of the length of the base to the height b / h ₂ = 1.33, the number of holes n = 16, the area of the window bh ₂ = 0.03 m ² , the total area of the window openings nbh ₂ = 0 , 48 m ² , the diameter of the nozzle for draining the wash water d = 150 mm, the ratio d / D = 0.19.

Анализ данных табл. 1 показывает, что величина угла α при вершине конической части обечайки менее 90^о не обеспечивает эффективной задержки гранул плавающей загрузки на конической поверхности, и они проникают внутрь обечайки, а затем выносятся из фильтра вместе с промывной водой в количестве 9,1 г/л. Если угол α при вершине конуса более 120^о, то это нарушает гидравлический режим работы фильтра, вследствие чего снижается степень очистки воды по твердым частицам на 1,8%, по маслам - на 0,7%. Таким образом, оптимальная величина угла при вершине конической части обечайки α составляет 90-120^о.Data analysis table. 1 shows that the angle α at the apex of the conical portion ^of the sleeve less than 90 does not provide effective delay granules floating load on the conical surface, and they penetrate into the sleeve and then taken out from the filter with wash water in an amount of 9.1 g / l. If the angle α at the apex ^of the cone 120, it gives hydraulic filter operation mode, thereby reducing the degree of water purification on solids 1.8% of oil - 0.7%. Thus, the optimal angle at the apex of the conical part of the shell α is 90-120 ^about .

В табл. 2 приведены данные, обосновывающие правомерность выбора высоты перфорированной части боковой поверхности цилиндрической обечайки. In the table. 2 shows the data justifying the legitimacy of choosing the height of the perforated part of the side surface of the cylindrical shell.

Во всех опытах угол при вершине обечайки α =120^о, общая высота обечайки с конической крышкой 1000 мм, диаметр D=800 мм, длина отверстия в обечайке b= 200 мм, ее отношение к диаметру обечайки b/D=0,25, высота отверстий h₂= 150 мм, отношение длины к высоте b/h₂=1,33, количество отверстий n=16, площадь отверстия окна bh₂=0,03 м², суммарная площадь отверстий окон nbh₂= 0,48 м², диаметр патрубка для отвода промывной воды d=150 мм, отношение d/D=0,19; отношение nbh₂/ πDH=0,25.In all experiments the mantle the apex angle α = ¹²⁰ °, the total height of the sleeve with a conical cap 1000 mm, diameter D = 800 mm, length of the opening in the shell b = 200 mm, its ratio to the diameter of the mantle b / D = 0.25, the height holes h ₂ = 150 mm, the ratio of length to height b / h ₂ = 1.33, the number of holes n = 16, the window opening area bh ₂ = 0.03 m ² , the total window opening area nbh ₂ = 0.48 m ² , the diameter of the pipe for draining the wash water d = 150 mm, the ratio d / D = 0.19; the ratio of nbh ₂ / πDH = 0.25.

Из представленных данных видно, что если отношение высоты нижнего перфорированного участка h₁ к общей высоте цилиндрической части обечайки Н составляет менее 0,45, то в промывную воду, выходящую из корпуса фильтра через патрубок в днище, попадают гранулы фильтрующей загрузки в количестве 1,9 г/л. Причиной этого является уменьшение толщины перемычек между отверстиями, в результате чего возрастает гидродинамический напор, под действием которого гранулы загрузки попадают внутрь обечайки вместе с промывной водой. Если же отношение h₁/H превышает 0,70, то в промывную воду, выходящую из фильтра, также попадают гранулы загрузки в количестве 9,9 г/л. Связано это с тем, что в этом случае верхние отверстия располагаются в той части цилиндрической поверхности обечайки, которая должна задерживать гранулы загрузки. Вместо этого часть гранул беспрепятственно проникает внутрь обечайки через верхние отверстия. Хотя высота перфорированного участка и не оказывает влияния на степень очистки воды, эксплуатация фильтра в обоих рассмотренных случаях (h₁/H менее 0,45 и более 0,70) существенно осложняется вследствие попадания гранул загрузки в промывную воду. Таким образом, оптимальное отношение высоты перфорированного участка к общей высоте цилиндрической части обечайки h₁/H находится в пределах 0,45-0,70.From the presented data it is seen that if the ratio of the height of the lower perforated section h ₁ to the total height of the cylindrical part of the shell N is less than 0.45, then granules of the filter load in the amount of 1.9 fall into the washing water leaving the filter housing through the nozzle in the bottom g / l The reason for this is a decrease in the thickness of the bridges between the holes, as a result of which the hydrodynamic pressure increases, under the influence of which the loading granules enter the shell along with the wash water. If the ratio h ₁ / H exceeds 0.70, then loading granules in the amount of 9.9 g / l also fall into the wash water leaving the filter. This is due to the fact that in this case, the upper holes are located in that part of the cylindrical surface of the shell, which should delay the loading granules. Instead, part of the granules freely penetrates into the shell through the upper holes. Although the height of the perforated section does not affect the degree of water purification, the operation of the filter in both cases (h ₁ / H less than 0.45 and more than 0.70) is significantly complicated due to ingress of loading granules into the wash water. Thus, the optimal ratio of the height of the perforated section to the total height of the cylindrical part of the shell h ₁ / H is in the range of 0.45-0.70.

В табл. 3 приведены данные, обосновывающие правомерность выбора диапазона изменения длины "b" прямоугольных отверстий. In the table. Figure 3 shows the data justifying the legitimacy of the choice of the range of variation of the length "b" of rectangular holes.

Во всех опытах угол при вершине обечайки α =120^о, общая высота обечайки с цилиндрической крышкой 1000 мм, диаметр обечайки D=800 мм, отношение b/h₂= 1,33, диаметр патрубка для отвода промывной воды d=150 мм, отношение d/D= 0,19, высота перфорированного участка h₁=0,70 высоты цилиндрической части обечайки Н.In all experiments the mantle the apex angle α = ¹²⁰ °, the total height of the sleeve with a cylindrical cover 1000 mm, the diameter of the sleeve D = 800 mm, the ratio b / h ₂ = 1.33, the diameter of the nozzle for discharging the wash water d = 150 mm, ratio d / D = 0.19, the height of the perforated section h ₁ = 0.70 of the height of the cylindrical part of the shell N.

Анализ табл. 3 показывает, что при отношении длины отверстий b к диаметру обечайки D менее 0,18 увеличивается гидравлическое сопротивление фильтра с 71 до 80 кПа. Это приводит к снижению производительности фильтра по загрязнениям, а в конечном итоге - к уменьшению степени очистки воды на 4,6 и 6,2% по твердым частицам и маслам соответственно. В случае, если b/D больше 0,32, гидравлическое сопротивление обечайки с тонкими перемычками между отверстиями становится меньше требуемой величины, что приводит к возрастанию гидродинамического напора. Вследствие этого гранулы загрузки увлекаются промывной водой внутрь обечайки, а затем в патрубок для отвода промывной воды в количестве 2,6 г/л. Следовательно, длина прямоугольных отверстий должна составлять 0,18-0,32 от диаметра обечайки. Table analysis 3 shows that when the ratio of the hole length b to the shell diameter D is less than 0.18, the hydraulic resistance of the filter increases from 71 to 80 kPa. This leads to a decrease in the filter performance for pollution, and ultimately to a decrease in the degree of water purification by 4.6 and 6.2% for particulate matter and oil, respectively. If b / D is greater than 0.32, the hydraulic resistance of the shell with thin jumpers between the holes becomes less than the required value, which leads to an increase in the hydrodynamic pressure. As a result, the loading granules are carried away by the wash water inside the shell, and then into the nozzle for draining the wash water in an amount of 2.6 g / l. Therefore, the length of the rectangular holes should be 0.18-0.32 of the diameter of the shell.

Данные по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения высоты h₂ отверстий приведены в табл. 4.Data to justify the legitimacy of the choice of the range of changes in height h ₂ holes are given in table. 4.

Во всех опытах угол при вершине обечайки α = 120^о, диаметр патрубка для отвода промывной воды d=150 мм, общая высота обечайки с конической крышкой 1000 мм, диаметр обечайки D=800 мм, длина отверстий в обечайке b=200 мм, отношения d/D=0,19, h₁/H=0,70, b/D=0,25.In all experiments, the apex angle mantle α = ¹²⁰ °, the nozzle diameter for discharging the wash water d = 150 mm, the total height of the sleeve with a conical cap 1000 mm, the diameter of the sleeve D = 800 mm, length of holes in the shell b = 200 mm, ratio d / D = 0.19, h ₁ / H = 0.70, b / D = 0.25.

Анализ табл. 4 позволяет заключить, что при длине отверстия меньшей его высоты (b/h₂ менее 1,0) возрастает гидравлическое сопротивление фильтра. Аналогичная картина наблюдается в случае, когда отношение b/h₂ превышает 1,4. Связано это с возрастанием местных сопротивлений в узких отверстиях. В результате снижается производительность фильтра по загрязнениям, что приводит к снижению степени очистки воды от твердых частиц на 1,0-8,1% и от масел на 0,3-2,8%. Следовательно, оптимальное отношение длины прямоугольных отверстий к их высоте составляет 1,0-1,4.Table analysis 4 allows us to conclude that when the length of the hole is less than its height (b / h ₂ less than 1.0), the hydraulic resistance of the filter increases. A similar pattern is observed when the ratio b / h ₂ exceeds 1.4. This is due to an increase in local resistances in narrow holes. As a result, the filter performance on pollution decreases, which leads to a decrease in the degree of water purification from solid particles by 1.0-8.1% and from oils by 0.3-2.8%. Therefore, the optimal ratio of the length of the rectangular holes to their height is 1.0-1.4.

В табл. 5 приведены результаты исследований по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения суммарной площади отверстий относительно площади боковой поверхности цилиндрической части обечайки. In the table. 5 shows the results of studies to justify the choice of the range of changes in the total area of the holes relative to the area of the lateral surface of the cylindrical part of the shell.

Во всех опытах угол при вершине конической части обечайки α =120^о, отношение высоты перфорированного участка h₁ к общей высоте цилиндрической части обечайки Н 0,7, длина отверстий в обечайке 200 мм, высота - 150 мм, площадь одного отверстия 0,03 м², отношения b/D=0,25, d/D=0,19.In all experiments, the apex angle of the conical portion of the sleeve α = ¹²⁰ °, the ratio of the height h ₁ of the perforated portion to the total height of the cylindrical part of the sleeve H 0.7, openings in the shell length of 200 mm, the height - 150 mm, a hole area 0.03 m ² , the ratio b / D = 0.25, d / D = 0.19.

Из данных табл. 5 следует, что при суммарной площади отверстий менее 0,23 от площади боковой поверхности цилиндрической части обечайки возрастает гидравлическое сопротивление фильтра на 10 кПа за счет роста местных сопротивлений сужению потоков промывной воды при входе внутрь обечайки. Это приводит к снижению производительности фильтра по загрязнениям и уменьшению степени очистки воды на 3,8% от твердых частиц и на 0,3% от масел. Если же суммарная площадь отверстий превышает 0,50 от площади боковой поверхности цилиндрической части обечайки, то гранулы плавающей загрузки попадают в количестве 8,2 г/л в промывную воду, выходящую из фильтра, вследствие роста гидродинамического напора. Следовательно, суммарная площадь отверстий в обечайке nbh₂ должна составлять 0,23-0,50 от площади боковой поверхности цилиндрической части обечайки πDH.From the data table. 5 it follows that when the total area of the holes is less than 0.23 of the side surface area of the cylindrical part of the shell, the hydraulic resistance of the filter increases by 10 kPa due to an increase in local resistances to the narrowing of the wash water flows at the entrance to the shell. This leads to a decrease in the filter performance for pollution and a decrease in the degree of water purification by 3.8% from solid particles and by 0.3% from oils. If the total area of the holes exceeds 0.50 of the lateral surface area of the cylindrical part of the shell, then the granules of the floating load fall in the amount of 8.2 g / l into the wash water leaving the filter, due to an increase in the hydrodynamic pressure. Therefore, the total area of the holes in the shell nbh ₂ should be 0.23-0.50 of the lateral surface area of the cylindrical part of the shell πDH.

В табл. 6 приведены данные экспериментов по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения диаметра патрубка для отвода промывной воды относительно диаметра обечайки. In the table. Figure 6 shows experimental data on the justification of the choice of the range for changing the diameter of the nozzle for the removal of washing water relative to the diameter of the shell.

Во всех опытах угол при вершине конической части обечайки α =120^о, высота перфорированного участка h₁ составляет 0,7 от общей высоты цилиндрической части обечайки Н, длина отверстий равна 0,25 диаметра обечайки D, а высота h₂=1,33b, общая площадь отверстий равна 0,25 площади боковой поверхности цилиндрической части обечайки.In all experiments, the apex angle of the conical portion of the sleeve α = ¹²⁰ °, the height h of the perforated portion ₁ is 0.7 of the total height H of the cylindrical part of the sleeve, the length of the holes is 0.25 mantle diameter D and a height h ₂ = 1,33b, the total area of the holes is equal to 0.25 of the lateral surface area of the cylindrical part of the shell.

Из представленных данных видно, что в случае, когда диаметр патрубка для отвода промывной воды составляет менее 0,12 от диаметра обечайки, гидравлическое сопротивление фильтра возрастает на 3 кПа вследствие увеличения местных сопротивлений при входе потока промывной воды из внутренней части обечайки в патрубок. Это приводит к снижению степени очистки промывной воды от твердых частиц на 1,9% и от масел на 2,0%. Наоборот, если диаметр патрубка для отвода промывной воды составляет более 0,25 от диаметра обечайки, вместе с промывной водой из фильтра уносятся гранулы фильтрующей плавающей загрузки в количестве 9,3 г/л. Это связано со снижением ниже оптимальных величин местных сопротивлений сужению потока промывной воды при переходе из внутренней части обечайки в патрубок для отвода воды. В результате увеличивается гидродинамический напор, под действием которого часть гранул загрузки выносится из фильтра с потоками промывной воды. Таким образом, оптимальная величина диаметра патрубка для отвода промывной воды должна составлять 0,12-0,25 от диаметра обечайки. From the presented data it is seen that in the case when the diameter of the nozzle for draining the wash water is less than 0.12 of the diameter of the shell, the hydraulic resistance of the filter increases by 3 kPa due to an increase in local resistances when the flow of washing water from the inside of the shell into the nozzle enters. This leads to a decrease in the degree of purification of wash water from solid particles by 1.9% and from oils by 2.0%. On the contrary, if the diameter of the nozzle for draining the wash water is more than 0.25 of the diameter of the shell, together with the wash water from the filter the filter granules of the floating load are taken in the amount of 9.3 g / l. This is due to a decrease below the optimal values of local resistances to narrowing the flow of wash water during the transition from the inner part of the shell to the pipe for water drainage. As a result, the hydrodynamic pressure increases, under the influence of which part of the loading granules is removed from the filter with wash water flows. Thus, the optimal value of the diameter of the pipe for draining the wash water should be 0.12-0.25 of the diameter of the shell.

В табл. 7 приведены сопоставительные данные работы предлагаемого фильтра и фильтра по прототипу. При этом в предлагаемом фильтре угол при вершине конической части обечайки составлял 120^о, общая высота обечайки - 1000 мм, ее диаметр - 800 мм, высота перфорированного участка была 0,7 от высоты цилиндрической части обечайки, длина отверстий составляла 0,25 от диаметра обечайки, отношение длины отверстий к их высоте было 1,33; общая площадь отверстий составляла 0,25 от площади боковой поверхности цилиндрической части обечайки, диаметр патрубка для отвода промывной воды - 0,19 от диаметра обечайки.In the table. 7 shows comparative data of the proposed filter and filter according to the prototype. Thus, the proposed filter apex angle of the conical portion ^of the sleeve was 120, the total height of the sleeve - 1000 mm, its diameter - 800 mm, the height of the perforated section was 0.7 times the height of the cylindrical part of the sleeve, the length of the holes was 0.25 of the diameter of the sleeve , the ratio of the length of the holes to their height was 1.33; the total area of the holes was 0.25 of the side surface area of the cylindrical part of the shell, the diameter of the nozzle for draining the wash water was 0.19 of the diameter of the shell.

В качестве прототипа исследовали работу фильтра под давлением ЕПМ7-ЗУ-02 по ТУ 26-01-995-86, изготовленного НПО "Пензхиммаш". As a prototype, we studied the operation of the filter under pressure EPM7-ZU-02 according to TU 26-01-995-86, manufactured by NPO Penzkhimmash.

Из представленных в табл. 7 данных следует, что в сопоставимых условиях предлагаемый фильтр обеспечивает более эффективную очистку воды. По сравнению с прототипом, содержание в фильтрованной воде твердых частиц снижается на 2 мг/л, а масел - на 1 мг/л. Of the presented in table. 7 data it follows that in comparable conditions, the proposed filter provides a more efficient water treatment. Compared with the prototype, the content of particulate matter in filtered water is reduced by 2 mg / l, and oil - by 1 mg / l.

Степень очистки возрастает по твердым частицам на 2,2%, по маслам - на 2,0% . Это служит экспериментальным подтверждением эффективности применения для очистки воды предлагаемого фильтра по сравнению с прототипом. The degree of purification increases for solids by 2.2%, for oils - by 2.0%. This serves as an experimental confirmation of the effectiveness of the proposed filter for water purification in comparison with the prototype.

Claims

WATER PURIFICATION FILTER, comprising a housing with a lid and a bottom, a floating filter load, means for distributing the water to be purified, a drainage system, nozzles with ejectors for outputting the charge to regeneration, a regeneration device in the form of a cylindrical shell attached to the bottom with a nozzle for draining the wash water and a hydraulic overload pipeline, characterized in that the upper part of the shell is provided with a cone with an angle at the apex of 90 - 120 ^o and on the surface of the shell at a distance from the bottom of the body, comprising 0.45 - 0.70 of its height, rectangular holes are made at an equal distance from one another, the length of which is 0.18 - 0.32 of the diameter of the shell and equal to 1 - 1.4 of their height, while the total area of the holes is 0.23 - 0.51 of the side surface area of the shell, and the diameter of the pipe for draining the wash water is made of 0.12 - 0.25 of the diameter of the shell.