RU2163830C1 - Method of acoustic regeneration of filter medium of water cleaning filter and device for realization of this method - Google Patents
Method of acoustic regeneration of filter medium of water cleaning filter and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2163830C1 RU2163830C1 RU99115039A RU99115039A RU2163830C1 RU 2163830 C1 RU2163830 C1 RU 2163830C1 RU 99115039 A RU99115039 A RU 99115039A RU 99115039 A RU99115039 A RU 99115039A RU 2163830 C1 RU2163830 C1 RU 2163830C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- emitters
- filter
- filter material
- water
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области водоочистки и может быть использовано для очистки фильтрующего материала фильтров водопроводных станций. The invention relates to the field of water treatment and can be used to clean the filter material of filters of waterworks.
В технологии подготовки воды доминирующее место занимает процесс фильтрования, качество которого определяется чистотой фильтрующего материала. Как следствие, важнейшей операцией водоочистки является очистка самих фильтров, которая обычно осуществляется известным способом [1, 2] 2-3 раза в сутки посредством взрыхляющего потока промывочной воды в течение 7-12 мин со скоростью в 10-15 раз выше, чем при фильтрации. Недостатком существующей технологии являются большой расход очищенной промывной воды, до 20% от общего суточного объема, высокая энергоемкость, а также низкая эффективность очистки фильтрующего материала от загрязняющих пленок. In the technology of water treatment, the filtration process dominates, the quality of which is determined by the purity of the filter material. As a result, the most important operation of water purification is to clean the filters themselves, which is usually carried out in a known manner [1, 2] 2-3 times a day using a loosening wash water stream for 7-12 minutes at a speed of 10-15 times higher than during filtration . A disadvantage of the existing technology is the high consumption of purified wash water, up to 20% of the total daily volume, high energy intensity, and low efficiency of cleaning filter material from contaminating films.
Известны способы акустической обработки фильтрующего материала [3], позволяющие повысить эффективность очистки фильтрующего материала. Способы акустической обработки характеризуются экологической чистотой и основаны на возникновении под действием акустических колебаний кавитации, эрозии, микротечений, взаимного трения частиц и других механизмов, способствующих разрушению и разрыву пленок загрязнителей потоком промывочной воды. Known methods of acoustic processing of filter material [3], which improve the cleaning efficiency of the filter material. Acoustic treatment methods are characterized by environmental cleanliness and are based on the occurrence of cavitation, erosion, microflows, mutual friction of particles and other mechanisms that contribute to the destruction and rupture of films of pollutants by the flow of washing water under the influence of acoustic vibrations.
Вместе с тем известные способы имеют ряд недостатков, ограничивающих область их использования и понижающих эффективность акустической регенерации фильтрующего материала. However, the known methods have several disadvantages that limit their scope and reduce the effectiveness of the acoustic regeneration of the filter material.
В известном решении [4] излучатели акустической энергии стационарно размещают в слое фильтрующего материала, что неэкономично, т.к. промывка производится 2-3 раза в сутки. Если излучатель размещается в толще фильтрующего материала, то в процессе промывки интенсивным потоком воды вблизи корпусов излучателей, как инородных включений, имеющих отличное от окружающей среды гидродинамическое сопротивление, возникают дополнительные потоки и завихрения, что приводит к образованию в этих местах щелей, промоин, через которые устремляется поток, размывая фильтрующий материал, но не очищая те места, где не установлены излучатели. In the known solution [4], acoustic energy emitters are stationary placed in a layer of filtering material, which is uneconomical, because washing is carried out 2-3 times a day. If the emitter is located in the thickness of the filter material, then during washing with an intense stream of water near the emitter bodies, as foreign inclusions having hydrodynamic resistance different from the environment, additional flows and swirls arise, which leads to the formation of gaps in these places, holes through which a stream rushes, washing away the filter material, but not cleaning those places where emitters are not installed.
Согласно известному способу [5] акустическая обработка осуществляется одиночным ультразвуковым излучателем, который перемещают внутри фильтрующих слоев. Такой способ характеризуется значительным временем обработки, требует специальных устройств для перемещения и не обеспечивает одновременную обработку всего объема фильтра. При поступлении взрыхляющего потока по всей площади фильтра акустическая обработка осуществляется только в локальных участках, что ведет к нерациональному использованию большого объема промывочной воды. According to the known method [5], acoustic processing is carried out by a single ultrasonic emitter, which is moved inside the filter layers. This method is characterized by a significant processing time, requires special devices for moving, and does not provide simultaneous processing of the entire filter volume. Upon receipt of a loosening flow over the entire filter area, acoustic treatment is carried out only in local areas, which leads to the irrational use of a large volume of washing water.
Техническим решением, наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому, является способ, описанный в [6]. The technical solution closest in technical essence and the totality of essential features to the claimed is the method described in [6].
Способ-прототип основан на одновременной обработке фильтрующего материала взрыхляющим потоком промывной воды и энергией акустических колебаний, излученной системой акустических излучателей гидродинамического типа, перемещаемой в горизонтальной плоскости в объеме фильтрующего материала. Перемещение системы излучателей, формирующих струйно-пульсирующее акустическое поле, осуществляется со скоростью 3-5 м/мин, интенсивность акустических колебаний у активной поверхности излучателей составляет 0,5-1,0 Вт/см2.The prototype method is based on the simultaneous processing of the filter material by the rushing flow of washing water and the energy of acoustic vibrations emitted by a system of acoustic emitters of a hydrodynamic type, moved in a horizontal plane in the volume of the filter material. The system of emitters forming a jet-pulsating acoustic field is moved at a speed of 3-5 m / min, the intensity of acoustic vibrations at the active surface of the emitters is 0.5-1.0 W / cm 2 .
Реализация способа-прототипа осуществляется с помощью устройства [6], содержащего следующие основные части:
- систему излучателей гидродинамического (гидроакустического) "ножевого" типа;
- источник - генератор акустической энергии, состоящий из засасывающего патрубка и насоса с фильтром;
- систему труб и шлангов, по которым жидкость прокачивается через сопло излучателя;
- устройство перемещения системы излучателей, их подъема и погружения в фильтрующий слой.The implementation of the prototype method is carried out using the device [6], containing the following main parts:
- a system of emitters of hydrodynamic (hydroacoustic) "knife"type;
- source - acoustic energy generator, consisting of a suction nozzle and a pump with a filter;
- a system of pipes and hoses through which fluid is pumped through the nozzle of the emitter;
- a device for moving the system of emitters, their lifting and immersion in the filter layer.
Способ-прототип выгодно отличается от аналогов [3, 4, 5] использованием подвижной системы акустических излучателей, что обеспечивает сокращение времени обработки фильтрующего материала и возможность оперативной смены фильтра, подлежащего обработке. The prototype method compares favorably with analogues [3, 4, 5] using a movable system of acoustic emitters, which reduces the processing time of the filter material and the ability to quickly change the filter to be processed.
Вместе с тем этот способ имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих эффективность акустической регенерации фильтрующего материала, понижающих надежность и повышающих энергоемкость технологического оборудования. However, this method has a number of significant drawbacks that limit the effectiveness of the acoustic regeneration of the filter material, reduce reliability and increase the energy intensity of technological equipment.
Факторами, понижающими эффективность обработки, являются неравномерности акустической обработки фильтрующего материала. Перемещаясь в объеме фильтрующего материала, система излучателей гидродинамического типа нарушает макроструктуру фильтрующего материала и не обеспечивает равномерность ее обработки энергией акустических колебаний. Кроме того, вблизи корпусов излучателей и погруженных в слой конструкций возникают участки неоднородности потока промывной воды и нарушение структуры слоев фильтровального материала. Влияние данного недостатка может быть уменьшено, но при большом числе возвратно-поступательных перемещений системы излучателей, что связано с возрастанием времени обработки. Factors that reduce processing efficiency are the irregularities in the acoustic processing of the filter material. Moving in the volume of the filtering material, the system of hydrodynamic emitters violates the macrostructure of the filtering material and does not ensure the uniformity of its processing by the energy of acoustic vibrations. In addition, near the cases of emitters and structures immersed in the layer, areas of heterogeneity of the wash water flow and violation of the structure of the layers of the filter material arise. The effect of this drawback can be reduced, but with a large number of reciprocating movements of the emitter system, which is associated with an increase in processing time.
Фактором, понижающим надежность устройства, реализующего способ-прототип, является износ излучателей и конструкций их подвески при перемещении в плотном слое фильтрующего материала. Повышенная энергоемкость связана со значительными затратами энергии на работу насосов, возбуждающих гидродинамические излучатели, и на перемещение тяжелой конструкции с преодолением сопротивления плотных слоев материала фильтра. A factor that reduces the reliability of the device that implements the prototype method is the wear of the emitters and their suspension structures when moving in a dense layer of filter material. Increased energy intensity is associated with significant energy costs for the operation of pumps that excite hydrodynamic emitters, and for moving a heavy structure with overcoming the resistance of dense layers of filter material.
Дополнительно следует отметить недостатки, связанные с применением гидродинамических излучателей:
- практически неуправляемые характеристики акустических колебаний;
- малая эффективность в технологическом диапазоне частот 15-30 кГц, который, по данным экспериментальных исследований [3], является оптимальным для акустической обработки фильтровальных слоев;
- низкая надежность и трудности работы в среде с твердыми примесями [9];
- использование в качестве рабочей жидкости промывочной воды вместе с засасываемыми взвесями требует дополнительной фильтрации, специальных насосов и других устройств; при необходимости увеличить мощность излучения необходимо увеличить скорость и объем засасываемой пульпы, что приведет к дополнительным требованиям к фильтрам, насосам, а также к расходу фильтровального материала, который оседает в наружном фильтре.In addition, it should be noted the disadvantages associated with the use of hydrodynamic emitters:
- almost uncontrollable characteristics of acoustic vibrations;
- low efficiency in the technological frequency range of 15-30 kHz, which, according to experimental studies [3], is optimal for acoustic processing of filter layers;
- low reliability and difficulties in working in an environment with solid impurities [9];
- the use of washing water as a working fluid along with suction suspensions requires additional filtration, special pumps and other devices; if it is necessary to increase the radiation power, it is necessary to increase the speed and volume of the sucked pulp, which will lead to additional requirements for filters, pumps, as well as the consumption of filter material that settles in the external filter.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности акустической регенерации фильтрующего материала при повышении надежности и сокращении энергоемкости устройства, реализующего способ. The objective of the present invention is to increase the efficiency of acoustic regeneration of the filter material while increasing reliability and reducing the energy consumption of the device that implements the method.
Для решения поставленной задачи в способе, основанном на одновременном воздействии на фильтрующий материал энергии акустических колебаний, излученной системой излучателей, и восходящим потоком промывочной воды, введены новые операции - на фильтрующий материал воздействуют направленным полем акустических колебаний, переменных по частоте в технологическом диапазоне частот, при этом излучатели размещают в водном слое фильтра в горизонтальной плоскости равномерно. To solve the problem in a method based on the simultaneous exposure of filtering material to the energy of acoustic vibrations emitted by a system of emitters and an upward flow of washing water, new operations are introduced - the filtering material is exposed to a directed field of acoustic vibrations that are variable in frequency in the technological frequency range, at this emitters are placed in the aqueous layer of the filter in a horizontal plane evenly.
Для повышения равномерности акустической обработки излучатели располагают так, чтобы расстояние между их фазовыми центрами было более 2λ, где λ - длина волны в воде на средней частоте технологического диапазона, причем соседние в ряду излучатели возбуждают сигналами, независимыми по фазе. To increase the uniformity of acoustic processing, the emitters are arranged so that the distance between their phase centers is more than 2λ, where λ is the wavelength in water at the middle frequency of the technological range, and the adjacent emitters in the series are excited by phase-independent signals.
Поле акустических колебаний формируют в наиболее эффективном технологическом диапазоне частот 15-30 кГц с относительной частотной модуляцией Δf/f = 0,02-0,2 и удельной акустической мощностью 100-1000 Вт/м2.The field of acoustic vibrations is formed in the most efficient technological frequency range of 15-30 kHz with relative frequency modulation Δf / f = 0.02-0.2 and specific acoustic power of 100-1000 W / m 2 .
Понижение энергоемкости предлагаемого способа обеспечивается применением обработки фильтрующего материала в импульсном режиме при длительности импульсов 0,01-1,0 сек и скважности 1-20. Reducing the energy intensity of the proposed method is provided by the use of processing filter material in a pulsed mode with a pulse duration of 0.01-1.0 seconds and a duty cycle of 1-20.
Технический эффект от использования предложенного способа состоит в следующем:
- размещение излучателей в водном слое дает возможность оперативно устанавливать и перемещать их, подымать после окончания промывки, переходя для акустической обработки на следующий фильтр; при работе в водном слое электроакустические преобразователи имеют оптимальное согласование со средой; излучающие поверхности, другие поверхности излучателей, кабели не подвергаются интенсивному эрозионному воздействию частиц фильтрующего материала и загрязнителей; находящиеся в водном слое излучатели не меняют макроструктуру фильтрующего материала;
- девиация по частоте в пределах технологического диапазона частот дает возможность возбуждения различных механизмов очистки фильтрующего материала от загрязняющих пленок, т.к. все эти механизмы [3] являются частотно-зависимыми;
- равномерное размещение излучателей, которое достигается без использования сложных механизмов, обеспечивает равномерную обработку акустической энергией поверхности и объема, занятого фильтрующим материалом;
- формируемое акустическое поле является более равномерным, т.к. излучатели располагают при расстоянии между их фазовыми центрами более 2λ [7], чтобы не формировать узконаправленного излучения; соседние в ряду излучатели возбуждают сигналами, независимыми по фазе [7];
- импульсное излучение с возможностями изменения параметров импульсного сигнала обеспечивает адаптацию к конкретным условиям акустической обработки, приводит к экономии электроэнергии и технического ресурса по механической прочности электроакустических излучателей.The technical effect of using the proposed method is as follows:
- the placement of emitters in the water layer makes it possible to quickly install and move them, raise them after washing, moving to the next filter for acoustic processing; when working in the water layer, electro-acoustic transducers have optimal coordination with the environment; radiating surfaces, other surfaces of emitters, cables are not subjected to intense erosion by particles of filter material and pollutants; emitters located in the water layer do not change the macrostructure of the filter material;
- frequency deviation within the technological frequency range makes it possible to excite various mechanisms of cleaning the filter material from contaminating films, because all these mechanisms [3] are frequency dependent;
- uniform distribution of emitters, which is achieved without the use of complex mechanisms, provides uniform processing of the acoustic energy of the surface and volume occupied by the filter material;
- the generated acoustic field is more uniform, because emitters are placed at a distance between their phase centers of more than 2λ [7], so as not to form narrow radiation; adjacent in the series emitters excite by signals independent in phase [7];
- pulsed radiation with the ability to change the parameters of the pulse signal provides adaptation to the specific conditions of acoustic processing, leads to energy savings and technical resource on the mechanical strength of electro-acoustic emitters.
Таким образом, реализация акустической обработки при излучении из водного слоя с соответствующими оптимальными параметрами обработки приводит к ускоренной и эффективной очистке фильтрующего материала от загрязнителей при повышении надежности и сокращении энергоемкости технологического оборудования. Thus, the implementation of acoustic treatment during radiation from the water layer with the corresponding optimal processing parameters leads to accelerated and efficient cleaning of the filter material from contaminants while increasing reliability and reducing the energy intensity of technological equipment.
Устройство акустической регенерации фильтрующего материала, содержащее генератор, выходы которого подключены ко входам излучателей, механически закрепленных на установочной конструкции, обеспечивает решение поставленной задачи посредством введения следующих новых признаков: излучатели выполняют в виде электроакустических преобразователей, обращенных излучающей поверхностью к фильтрующему материалу, а генератор содержит инвертор, задающий генератор сигналов технологического диапазона частот с требуемой частотной модуляцией, схему синхронизации импульсного режима и схему разрешения, включенную между выходами задающего генератора и входами инвертора, причем вход управления схемы разрешения соединен с выходом схемы синхронизации импульсного режима. A device for acoustic regeneration of filter material containing a generator, the outputs of which are connected to the inputs of emitters mechanically fixed to the installation structure, provides a solution to the problem by introducing the following new features: emitters are made in the form of electro-acoustic transducers facing the emitting surface of the filter material, and the generator contains an inverter defining a signal generator of the technological frequency range with the required frequency modulation, cx him synchronization of the pulse mode and a resolution circuit included between the outputs of the master oscillator and the inputs of the inverter, and the control input of the resolution circuit is connected to the output of the synchronization circuit of the pulse mode.
Для независимого по фазе возбуждения соседних в ряду излучателей генератор содержит не менее двух независимых каналов, выходы которых подключены к соответствующим излучателям. For phase-independent excitation of adjacent emitters in a row, the generator contains at least two independent channels, the outputs of which are connected to the respective emitters.
Хорошие технологические характеристики устройства могут быть достигнуты, если излучатели выполнены в виде электроакустических цилиндрических преобразователей, ось которых расположена в горизонтальной плоскости, а часть цилиндрической поверхности, противоположная фильтрующему материалу, закрыта акустическим экраном. Good technological characteristics of the device can be achieved if the emitters are made in the form of electro-acoustic cylindrical transducers, the axis of which is located in a horizontal plane, and the part of the cylindrical surface opposite to the filtering material is covered by an acoustic screen.
Совокупность введенных блоков и связей в предлагаемом устройстве регенерации фильтрующего материала обеспечивает экономию питьевой воды и энергоресурсов, сокращение времени промывки, увеличение технического ресурса технологического оборудования. The totality of the introduced blocks and connections in the proposed device for the regeneration of filter material provides savings in drinking water and energy resources, reducing washing time, increasing the technical resource of technological equipment.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - 5. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 - размещение излучателей в объеме фильтра и вид на излучатели соседних рядов, на фиг. 4 и 5 - примеры размещения излучателей. The invention is illustrated in FIG. 1 - 5. FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device, FIG. 2 and 3 - placement of emitters in the filter volume and a view of the emitters of adjacent rows, in FIG. 4 and 5 are examples of emitter placement.
Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит систему электроакустических излучателей 1 и генератор 2, в состав которого входят инвертор 2.1, задающий генератор 2.2, схема синхронизации 2.3 и схема разрешения 2.4. Устройство содержит также установочные конструкции 3 подвески излучателей. The proposed device (Fig. 1) contains a system of electro-
В общем случае для реализации предлагаемого способа генератор 2 может быть выполнен многоканальным (два и более выходных каналов), что достигается выполнением задающего генератора 2.2, схемы разрешения 2.4 и инвертора 2.1 по многоканальной схеме. При этом излучатели 1 размещаются рядами, а входы соседних в ряду излучателей подключены к выходам независимых каналов генератора 2. In the General case, to implement the proposed method, the
Функциональное назначение и реализация блоков заявляемого устройства следующие. The functional purpose and implementation of the blocks of the claimed device are as follows.
Задающий генератор 2.2 предназначен для формирования сигнала технологического диапазона частот 15-30 кГц с частотной модуляцией глубиной Δf/f = 0,02-0,2. Период частотной модуляции выбирается не более длительности излучения в импульсном режиме. Задающий генератор может быть выполнен по известной схеме автоматического мультивибратора с колебаниями на удвоенной частоте и симметрирующем счетном триггере; вид выходного сигнала - импульсное напряжение логического уровня типа меандр. При многоканальной схеме генератора задающий генератор выполняется на ряде (в соответствии с числом каналов генератора) независимых схем формирования импульсных напряжений близких частот с относительной разностью не более 5-10%. The master oscillator 2.2 is designed to generate a signal of the technological frequency range of 15-30 kHz with frequency modulation with a depth of Δf / f = 0.02-0.2. The period of frequency modulation is selected no more than the duration of the radiation in a pulsed mode. The master oscillator can be made according to the well-known scheme of an automatic multivibrator with oscillations at a double frequency and a balancing counting trigger; type of output signal - pulse voltage of a logical level such as a meander. With a multi-channel generator circuit, the master oscillator is executed on a series (in accordance with the number of generator channels) of independent circuits for generating pulse voltages of close frequencies with a relative difference of not more than 5-10%.
Схема синхронизации 2.3 обеспечивает формирование параметров импульсного режима в виде огибающей логического уровня длительностью 0,01-1,0 сек и скважностью 1-20. Схема 2.3 может быть выполнена на основе логических счетчиков и дешифраторов общего применения. The synchronization scheme 2.3 provides the formation of the parameters of the pulse mode in the form of an envelope of a logical level with a duration of 0.01-1.0 seconds and a duty cycle of 1-20. Scheme 2.3 can be performed on the basis of logical counters and decoders of general application.
Схема разрешения 2.4 предназначена для прохождения сигналов от задающего генератора 2.2. на входы генератора мощных электрических сигналов 2.1 во время импульса, поступающего на вход управления схемы 2.4 с выхода схемы синхронизации 2.3. Схема разрешения 2.4 может быть выполнена на одном или нескольких (при многоканальном генераторе) логических элементах совпадения. The resolution scheme 2.4 is intended for passing signals from the master oscillator 2.2. to the inputs of the generator of powerful electrical signals 2.1 during the pulse received at the control input of the circuit 2.4 from the output of the synchronization circuit 2.3. The resolution scheme 2.4 can be performed on one or more (with a multi-channel generator) logical elements of coincidence.
Инвертор 2.1 предназначен для усиления по мощности выходных сигналов задающего генератора, их резонансной фильтрации и согласованной передачи на возбуждение групп излучателей. Инвертор выполняется на транзисторных ключевых усилителях с выходными резонансными фильтрами, преобразующих энергию выпрямленной первичной сети электропитания в энергию мощных электрических квазигармонических сигналов технологического диапазона частот, определенных задающим генератором 2.2. Inverter 2.1 is designed to amplify the output signals of the master oscillator, their resonant filtering and coordinated transmission to the excitation of groups of emitters. The inverter is run on transistor key amplifiers with output resonant filters that convert the energy of the rectified primary power supply network into the energy of powerful electric quasi-harmonic signals in the technological frequency range determined by the master oscillator 2.2.
Электроакустические излучатели 1 предназначены для преобразования мощных электрических сигналов в энергию акустических колебаний, излучаемую из водного слоя фильтра в сторону поверхности фильтрующего материала. Электроакустические излучатели могут быть выполнены на пьезокерамических преобразователях стержневого или цилиндрического типа. Наиболее технологичной и эффективной является конструкция излучателя как цилиндрического преобразователя с акустическим экраном 4. Оси цилиндрических преобразователей размещают в горизонтальной плоскости, излучающие поверхности обращены в сторону обрабатываемого фильтрующего материала. Electro-
Установочная конструкция 3 предназначена для подвески системы излучателей 1 в водном слое фильтра на глубину 0,5-1,0 м и должна обеспечивать оперативную установку и перемещение системы излучателей при смене обрабатываемого фильтра. Эта конструкция может быть выполнена на штангах, установленных концами на стенках фильтра с жесткой или гибкой подвеской излучателей. The
Вариант соединения излучателей 1 с генератором 2 в случае малого количества излучателей, размещенных нерегулярно, представлен на фиг. 2. Если излучатели располагаются рядами, соединение излучателей с каналами генератора выполняется так, чтобы обеспечить расфазировку акустических полей соседних излучателей. На фиг. 4 показано, что излучатели 1 образуют прямоугольную систему, состоящую из N рядов по М излучателей в каждом ряду. В конкретном случае, изображенном на фиг. 5, в генераторе имеется М каналов, поэтому к каждому каналу генератора 2 подключено по N излучателей. A variant of connecting the
Следует отметить, что в предлагаемом устройстве отсутствует перемещение излучателей и конструкции во время излучения, а также нет погружения элементов устройства в твердые слои фильтра. Обеспечивается возможность оперативного перемещения системы излучателей при смене места обработки. Отмеченное обстоятельство, наряду с выполнением электроакустических излучателей на высокоэффективных пьезокерамических преобразователях, отличающихся высокой надежностью, и генератора на ключевом инверторе, обладающего высоким КПД и надежностью, обеспечивает достижение энергетической и технологической эффективности предлагаемого устройства регенерации фильтрующего материала. It should be noted that in the proposed device there is no movement of emitters and structures during radiation, and there is no immersion of the elements of the device in the solid layers of the filter. It provides the ability to quickly move the emitter system when changing the processing location. This circumstance, along with the implementation of electro-acoustic emitters on highly efficient piezoelectric transducers, characterized by high reliability, and a generator on a key inverter with high efficiency and reliability, ensures the achievement of energy and technological efficiency of the proposed device for the regeneration of filter material.
Таким образом, устройство акустической регенерации фильтрующего материала обеспечивает осуществление способа при повышении эффективности очистки, уменьшении энергоемкости и повышении надежности. Thus, the device for the acoustic regeneration of the filter material ensures the implementation of the method while increasing the cleaning efficiency, reducing energy consumption and increasing reliability.
Предлагаемый способ с использованием заявляемого устройства осуществляется следующим образом. The proposed method using the inventive device is as follows.
В ванну фильтра 5 (фиг. 2), содержащую фильтрующий материал - песчаный слой 6 и гравийный слой 7, а также водный слой 8, промывная вода подается через трубы 9. Взрыхляющий поток направлен снизу вверх и отводится по сливным желобам 10. Перед началом промывки с акустической обработкой систему излучателей 1 на установочных конструкциях 3 равномерно размещают в горизонтальной плоскости водного слоя фильтра 8. In the filter bath 5 (Fig. 2), which contains the filter material —
При подаче потока промывной воды включают генератор 2, в котором ранее устанавливают характеристики подаваемого на излучатели 1 сигнала: частоту, девиацию частоты, длительность импульса и скважность, уровень мощности. When applying a wash water stream, a
При завершении промывки обрабатываемого фильтра генератор отключается и система излучателей на установочных конструкциях перемещается на соседний фильтр, подлежащий комплексной обработке. Время смены места обработки может быть обеспечено порядка 10-30 мин, что позволяет осуществить акустическую обработку фильтров в ходе штатных промывочных операций. At the end of the washing of the processed filter, the generator is turned off and the system of emitters on the installation structures is moved to the adjacent filter to be integrated processing. The time for changing the processing location can be provided on the order of 10-30 minutes, which allows acoustic processing of filters during regular washing operations.
Среднюю частоту возбуждения излучателей устанавливают в диапазоне 15-30 кГц на резонансной частоте излучателей, девиацию частоты следует выбирать возможно большей. The average excitation frequency of the emitters is set in the range of 15-30 kHz at the resonant frequency of the emitters, the frequency deviation should be chosen as large as possible.
В зависимости от загрязненности заборной воды и срока службы фильтра устанавливают скважность от 1 (при наибольшей загрязненности) до 20 и, аналогично, длительность импульса. Такой выбор параметров импульса позволяет адаптировать среднюю мощность потребления к условиям работы технологической установки и одновременно понизить энергоемкость технологической аппаратуры. Depending on the contamination of the intake water and the filter service life, the duty cycle is set from 1 (with the greatest contamination) to 20 and, similarly, the pulse duration. This choice of pulse parameters allows you to adapt the average power consumption to the operating conditions of the process unit and at the same time reduce the energy consumption of the process equipment.
Установка акустической регенерации с типовой акустической мощностью 20 кВт при номинальной скважности 2-3 потребляет от сети питания 3ф 380 В 50 Гц не более 15-25 кВт. Энергетическая эффективность установки достигается применением ключевого режима работы генераторного устройства (КПД 90-95%) и перспективных конструкций излучателей (КПД 60-80%). An acoustic regeneration unit with a typical acoustic power of 20 kW at a nominal duty cycle of 2–3 consumes no more than 15–25 kW from the mains supply 3ph 380 V 50 Hz. The energy efficiency of the installation is achieved by applying the key mode of operation of the generator device (efficiency 90-95%) and promising designs of emitters (efficiency 60-80%).
Предложенный способ на базе заявляемого устройства был апробирован на контактных осветлителях Южной водопроводной станции г. Санкт-Петербурга. Установка включала 16 цилиндрических электроакустических преобразователей, объединенных в 4 канала и соединенных по схеме фиг. 5. The proposed method on the basis of the claimed device was tested on contact clarifiers of the South water station in St. Petersburg. The installation included 16 cylindrical electroacoustic transducers combined in 4 channels and connected according to the circuit of FIG. 5.
Поверхность каждого излучателя со стороны, противоположной фильтрующему материалу, была закрыта акустическим экраном. Излучатели загружались в водный слой при расстоянии до слоя песка 20-25 см. Каналы генератора работали независимо, несущая частота 15 кГц, девиация частоты 7%, длительность импульса 0,5 сек, скважность 2. Суммарное потребление от сети составляло 20 кВт, что соответствует удельной акустической мощности 0,3 Вт/см2.The surface of each emitter from the side opposite to the filtering material was covered with an acoustic screen. The emitters were loaded into the water layer at a distance of 20-25 cm from the sand layer. The generator channels worked independently, the carrier frequency was 15 kHz, the frequency deviation was 7%, the pulse duration was 0.5 s, and the
В течение промывки и после ее окончания контролировались мутность и остаточное содержание ионов алюминия. При акустической обработке зарегистрировано, что суммарный вынос загрязняющих веществ увеличивается на 30-40% по сравнению с промывкой без акустической обработки. Время промывки сокращается до 4-5 мин при штатном времени 7 мин. Зафиксировано увеличение фильтроцикла. During washing and after its completion, the turbidity and residual content of aluminum ions were controlled. During acoustic treatment, it was recorded that the total removal of pollutants increases by 30-40% compared with washing without acoustic treatment. The washing time is reduced to 4-5 minutes with a standard time of 7 minutes. An increase in the filter cycle was recorded.
Таким образом, результаты экспериментального применения заявленного технического решения в реальных условиях коммунальной водопроводной станции подтвердили его высокую эффективность. Внедрение способа и устройства на водопроводных станциях позволит:
- улучшить очистку фильтрующего материала фильтров водопроводных станций,
- осуществить экономию питьевой промывочной воды за счет сокращения времени промывки и уменьшения интенсивности потока промывочной воды,
- осуществить экономию электроэнергии и технического ресурса мощных насосных систем подачи промывной воды,
- увеличить фильтроцикл и сроки обновления загрузочного материала фильтров.Thus, the results of the experimental application of the claimed technical solution in real conditions of the municipal waterworks confirmed its high efficiency. The implementation of the method and device at waterworks will allow:
- to improve the cleaning of the filter material of the filters of waterworks,
- to save drinking rinsing water by reducing the rinsing time and reducing the intensity of the flow of rinsing water,
- to save energy and technical resources of powerful pumping systems for supplying washing water,
- increase the filter cycle and the timing of updating the boot material of the filters.
ЛИТЕРАТУРА
1. Николадзе Г.И., Сомов М.Л. Водоснабжение. М.: Стройиздат, 1995, 688 с.LITERATURE
1. Nikoladze G.I., Somov M.L. Water supply. M.: Stroyizdat, 1995, 688 p.
2. Мельцер Б.З. Фильтровальные сооружения в коммунальном водоснабжении. М.: Стройиздат, 1995, 176 с. 2. Meltzer B.Z. Filter facilities in public water supply. M.: Stroyizdat, 1995, 176 p.
3. Блянкман Л. М. , Пономарев В.Г., Смирнова Н.Л. Очистка фильтрующих материалов. M.: Энергоатомиздат, 1992, 142 с. 3. Blyankman L. M., Ponomarev V. G., Smirnova N. L. Cleaning filter media. M .: Energoatomizdat, 1992, 142 pp.
4. А. С. СССР N 376104. Фильтр для осветления природных и сточных вод. МПК В 01 D 29/28. Приор. 15.03.71, публ. 05.04.73, Бюлл. 17. 4. A. S. USSR N 376104. Filter for clarification of natural and waste water. IPC B 01 D 29/28. Prior. 03/15/71, publ. 04/05/73, Bull. 17.
5. Заявка Японии N 53-45620. Способ восстановления фильтрующего материала с использованием ультразвука. МПК В 01 D 29/72. Приор. 23.02.72, публ. 07.12.78. 5. Japanese application N 53-45620. A method of restoring filter material using ultrasound. IPC B 01 D 29/72. Prior. 02/23/72, publ. 12/07/78.
6. Патент РФ N 2042381. Способ регенерации зернистого фильтрующего материала. МПК В 01 D 24/26, приор. 13.05.93, публ. 27.08.95, Бюлл. 23 (Прототип). 6. RF patent N 2042381. The method of regeneration of granular filter material. IPC B 01 D 24/26, prior. 05/13/93, publ. 08.27.95, Bull. 23 (Prototype).
7. Справочник по гидроакустике. Л.: Судостроение, 1988. 552 с. 7. Handbook of sonar. L .: Shipbuilding, 1988.552 s.
8. Кибакин В.М. Основы ключевых методов усиления. М.: Энергия, 1980. 8. Kibakin V.M. The basics of key gain methods. M .: Energy, 1980.
9. Ультразвук. /Под ред. И.П. Голяминой. М.: СЭ, 1979, 400 с. 9. Ultrasound. / Ed. I.P. Golemy. M .: SE, 1979, 400 p.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99115039A RU2163830C1 (en) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Method of acoustic regeneration of filter medium of water cleaning filter and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99115039A RU2163830C1 (en) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Method of acoustic regeneration of filter medium of water cleaning filter and device for realization of this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2163830C1 true RU2163830C1 (en) | 2001-03-10 |
Family
ID=20222514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99115039A RU2163830C1 (en) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | Method of acoustic regeneration of filter medium of water cleaning filter and device for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2163830C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523841C2 (en) * | 2012-10-08 | 2014-07-27 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method of protecting underwater structures and equipment from biofouling |
| RU2561640C1 (en) * | 2014-07-24 | 2015-08-27 | Дмитрий Валентинович Моисеев | Cleaning device of filter element of well strainer |
-
1999
- 1999-07-12 RU RU99115039A patent/RU2163830C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523841C2 (en) * | 2012-10-08 | 2014-07-27 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method of protecting underwater structures and equipment from biofouling |
| RU2561640C1 (en) * | 2014-07-24 | 2015-08-27 | Дмитрий Валентинович Моисеев | Cleaning device of filter element of well strainer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103229279B (en) | Ultrasonic cleaning equipment and method for suppersonic cleaning | |
| CN108018584B (en) | Megasonic electroforming equipment and method for improving metal micro electroforming uniformity | |
| RU2163830C1 (en) | Method of acoustic regeneration of filter medium of water cleaning filter and device for realization of this method | |
| CA2166856A1 (en) | Water Purification Process and Its Apparatus | |
| CN102698502A (en) | Efficient and energy-saving method for backflushing filter media | |
| JP2000005512A (en) | Filter | |
| JP2003320328A (en) | Ultrasonic cleaning apparatus | |
| CN207175795U (en) | A kind of device of ultrasonic vibration desalted sea sand | |
| CN112974396B (en) | Semiconductor cleaning apparatus and wafer cleaning method | |
| CN107754454A (en) | A kind of ultrasonic activation water washing device and its cleaning method | |
| CN207645858U (en) | The preposition equipment of high-frequency generator treated sewage | |
| JP2001120918A (en) | Cleaning method of filter surface and solid-liquid separator | |
| CN1246091C (en) | Ultrasonic cleaning system for cleaning a plurality of parallel extending, strand like products, such as example wires, profiles and pipes | |
| JP2001179013A (en) | Filtering type water treatment apparatus and filter carrier washing method | |
| JP2003313688A (en) | Continuous ultrasonic-cleaning apparatus | |
| CN209935403U (en) | Ultrasonic cleaner with environmental protection function | |
| CN220223715U (en) | Ultrasonic water purifying device | |
| CN210207883U (en) | Ultrasonic-assisted electrolytic cleaning tank | |
| CN214971999U (en) | Ultrasonic cleaning device suitable for light filter material | |
| CN112317449A (en) | Input type ultrasonic cleaning system | |
| JP2002045630A (en) | Method and device for cleaning filter for air conditioning | |
| CN217377389U (en) | Ultrasonic vibration membrane sewage treatment plant | |
| RU2262397C1 (en) | Method of ultrasonic cleaning of surfaces and a device for its realization | |
| CN213223647U (en) | Sedimentation tank cleaning equipment for sewage treatment | |
| CN219539958U (en) | Membrane treatment device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080713 |