RU2390366C2

RU2390366C2 - Method of filtration and self-cleaning filter for its realisation

Info

Publication number: RU2390366C2
Application number: RU2007140519/15A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Булыжев (RU); Евгений Михайлович Булыжев; Эдуард Евгеньевич Булыжев (RU); Эдуард Евгеньевич Булыжев
Original assignee: ЗАО "Булыжев. Промышленные экосистемы"
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2010-05-27
Also published as: RU2007140519A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to filtering and may be used to clean industrial and household waters from suspended particles, organic substances, ions of heavy metals. Method is proposed for filtration of liquids, including self-cleaning filter for its realisation, which comprises body, nozzle of cleaned liquid supply, nozzle of cleaned liquid discharge, nozzle for discharge of foreign inclusions extracted from liquid out of body, airlift pump and filtering medium. Body of filter is equipped with inlet and outlet vertical lattice partitions that divide the body into three zones: zone of cleaned liquid supply, zone of liquid cleaning and zone of cleaned liquid collection.

EFFECT: invention makes it possible to improve filter efficiency, to improve quality of foreign inclusions separation from filtering medium, to reduce volume of filtering medium filling, to improve quality of liquid cleaning.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к фильтрованию и может быть использовано для очистки промышленных и бытовых вод от взвешенных частиц, органических веществ, ионов тяжелых металлов на предприятиях электронной, машиностроительной, химической и других отраслей промышленности.The invention relates to filtering and can be used to purify industrial and domestic water from suspended particles, organic substances, heavy metal ions in enterprises of electronic, engineering, chemical and other industries.

Известен самоочищающийся фильтр (см. описание к АС РФ №1329799. Кл. B01D 29/52. Опубл. 15.08.1987 г. Бюл. №30), содержащий корпус, размешенные в нем фильтрующие элементы и регенерирующее устройство с поворотным патрубком и приводом. Сами фильтрующие элементы выполнены из прямоугольных модулей, включающих перфорированные пластины с фильтрующими перегородками на их боковых поверхностях.Known self-cleaning filter (see the description of the AC of the Russian Federation No. 1329799. Cl. B01D 29/52. Publ. 08/15/1987 Bull. No. 30), comprising a housing, filter elements placed in it and a regenerating device with a rotary nozzle and a drive. The filter elements themselves are made of rectangular modules, including perforated plates with filter walls on their side surfaces.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что используемые в качестве фильтрующего элемента перфорированные пластины не обеспечивают нужного качества очистки, требуют их периодической замены вследствие забивания и заиливания, а регенерирующее устройство с поворотным патрубком и приводом усложняют конструкцию фильтра.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that the perforated plates used as a filter element do not provide the required cleaning quality, require periodic replacement due to clogging and siltation, and a regenerating device with a rotary nozzle and a drive complicates the design filter.

Известен фильтр (см. патент US 5730886 A, B01D 24/46, 24.03.1998). Фильтр содержит корпус с колокообразной нижней частью, предназначенной для размещения воздуховодной трубы; инжекторное кольцо, при помощи которого осуществляется нагнетание значительного объема воздуха в воздуховодную трубу; очистительную камеру с устройством, которое удаляет частицы грязи с фильтрующего материала.A known filter (see patent US 5730886 A, B01D 24/46, 03.24.1998). The filter includes a housing with a bell-shaped lower part, designed to accommodate an air duct; an injection ring, by means of which a considerable amount of air is injected into the air duct; a cleaning chamber with a device that removes dirt particles from the filter material.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа и устройства, относится то, что производительность фильтра, основанного на противоточном принципе очистки жидкости, определяется размерами поперечного сечения фильтра. Этот фактор сдерживает создание фильтров большой производительности и снижает показатель съема очищенной жидкости с одного метра квадратного площади фильтра. А это один из критериев совершенства данной конструкции.The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method and device include the fact that the performance of the filter based on the countercurrent principle of liquid purification is determined by the cross-sectional dimensions of the filter. This factor hinders the creation of high-performance filters and reduces the rate of removal of purified liquid from one meter of the square filter area. And this is one of the criteria for the perfection of this design.

Кроме того, загрузка фильтрующей среды через патрубок загрузки, расположенный соосно корпусу в верхней его части, приводит к забиванию центральной трубы эрлифтного насоса, нарушает цикл непрерывного разделения и вывода из корпуса выделенных из жидкости инородных включений. Это снижает качество очистки жидкости.In addition, loading the filter medium through the loading nozzle located coaxially with the housing in its upper part leads to clogging of the central pipe of the airlift pump, disrupts the cycle of continuous separation and removal of foreign inclusions extracted from the liquid from the housing. This reduces the quality of the cleaning fluid.

Сущность заявленного способа заключается в том, что слой фильтрующей среды формируется в виде вертикальной перегородки с возможностью перемешивания со скоростью, обеспечивающей невымывание осадка из фильтрующей среды, поток очищаемой жидкости подают перпендикулярно слою фильтрующей среды, смещающемуся вниз для регенерации, а загрузка и пополнение фильтрующей среды осуществляется в корпус со стороны подачи очищаемой жидкости.The essence of the claimed method lies in the fact that the layer of the filter medium is formed in the form of a vertical partition with the possibility of mixing at a speed that ensures that the sediment is not washed out of the filter medium, the flow of the liquid to be cleaned is supplied perpendicular to the layer of the filter medium moving downward for regeneration, and the filter medium is loaded and replenished into the housing from the supply side of the liquid to be cleaned.

Кроме того, поток очищаемой жидкости самотеком проходит как минимум через один дополнительный слой, имеющий тот же или отличный от первого слоя состав фильтрующей среды, причем очищаемая жидкость, выходящая из предыдущего слоя фильтровальной среды, направляется в начало последующего слоя фильтровальной среды.In addition, the flow of the cleaned liquid by gravity passes through at least one additional layer having the same or different composition of the filter medium from the first layer, and the cleaned liquid leaving the previous layer of the filter medium is sent to the beginning of the next layer of the filter medium.

Сущность заявленного устройства заключается в том, что корпус снабжен входной и выходной вертикальной решетчатой перегородками, делящими корпус на три зоны: зону подачи очищаемой жидкости, зону очистки жидкости и зону сбора очищенной жидкости, а также как минимум одной вертикальной мешалкой, установленной в зоне очистки жидкости между входной вертикальной решетчатой перегородкой и как минимум одним эрлифтным насосом, установленным в зоне очистки жидкости вблизи выходной вертикальной решетчатой перегородки, а также снабжен патрубком загрузки фильтрующей среды, расположенным в верхней части зоны очистки жидкости, и патрубком разгрузки фильтрующей среды, расположенным в нижней части зоны очистки жидкости.The essence of the claimed device lies in the fact that the casing is equipped with an input and output vertical grating partitions dividing the casing into three zones: a zone for supplying a liquid to be cleaned, a zone for liquid purification and a zone for collecting purified liquid, as well as at least one vertical mixer installed in the liquid purification zone between the inlet vertical grating partition and at least one airlift pump installed in the liquid cleaning zone near the outlet vertical grating partition, and is also equipped with a nozzle Loading the filter medium positioned at the top of the fluid treatment zone, and a discharge pipe of the filter medium positioned at the bottom of the fluid treatment zone.

Кроме того, устройство содержит как минимум, один дополнительный фильтр аналогичной конструкции, причем патрубок вывода очищенной жидкости предыдущего фильтра соединяется с патрубком ввода последующего фильтра.In addition, the device contains at least one additional filter of a similar design, and the outlet pipe of the cleaned liquid of the previous filter is connected to the input pipe of the subsequent filter.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический результат:The use of the invention provides the following technical result:

- повышение производительности фильтра;- increase filter performance;

- улучшение качества разделения инородных примесей от фильтрующей среды;- improving the quality of separation of foreign impurities from the filter medium;

- уменьшение объема засыпки фильтрующей среды;- reducing the volume of filling the filter medium;

- улучшение качества очистки жидкости.- improving the quality of liquid purification.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что способ фильтрации жидкостей включает в себя фильтрацию очищаемой жидкости через слой фильтрующей среды с непрерывной принудительной регенерацией фильтрующей среды в процессе работы с помощью эрлифтного насоса.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the method of filtering liquids includes filtering the liquid to be cleaned through a layer of filter medium with continuous forced regeneration of the filter medium during operation using an airlift pump.

Особенность заключается в том, что слой фильтрующей среды формируется в виде вертикальной перегородки с возможностью перемешивания со скоростью, обеспечивающей невымывание осадка из фильтрующей среды, поток очищаемой жидкости подают перпендикулярно слою фильтрующей среды, смещающемуся вниз для регенерации, а загрузка и пополнение фильтрующей среды осуществляется в корпус со стороны подачи очищаемой жидкости.The peculiarity lies in the fact that the layer of the filter medium is formed in the form of a vertical partition with the possibility of stirring at a speed that ensures that the sediment is not washed out of the filter medium, the flow of the liquid to be cleaned is supplied perpendicular to the layer of the filter medium moving downward for regeneration, and the filter medium is loaded and replenished from the supply side of the cleaned fluid.

Устройство, реализующее способ фильтрации, содержит корпус, патрубки ввода очищаемой жидкости, патрубок вывода очищенной жидкости, патрубок вывода из корпуса выделенных из жидкости инородных включений, эрлифтный насос, фильтрующую среду.A device that implements a filtration method includes a housing, nozzles for introducing the liquid to be purified, a nozzle for withdrawing purified liquid, a nozzle for withdrawing foreign inclusions extracted from the liquid from the housing, an airlift pump, and a filtering medium.

Особенность заключается в том, что корпус снабжен входной и выходной вертикальной решетчатой перегородками, делящими корпус на три зоны: зону подачи очищаемой жидкости, зону очистки жидкости и зону сбора очищенной жидкости, а также как минимум одной вертикальной мешалкой, установленной в зоне очистки жидкости между входной вертикальной решетчатой перегородкой и как минимум одним эрлифтным насосом, установленным в зоне очистки жидкости вблизи выходной вертикальной решетчатой перегородки, а также снабжен патрубком загрузки фильтрующей среды, расположенным в верхней части зоны очистки жидкости, и патрубком разгрузки фильтрующей среды, расположенным в нижней части зоны очистки жидкости.The peculiarity lies in the fact that the casing is equipped with an input and output vertical lattice partitions dividing the casing into three zones: a zone for supplying a liquid to be cleaned, a zone for liquid purification and a zone for collecting purified liquid, as well as at least one vertical stirrer installed in the liquid zone between the inlet a vertical grating partition and at least one airlift pump installed in the liquid cleaning zone near the output vertical grating partition, and is also equipped with a filter loading nozzle medium located in the upper part of the liquid purification zone, and a nozzle for unloading the filter medium located in the lower part of the liquid purification zone.

Кроме того, устройство содержит как минимум один дополнительный фильтр аналогичной конструкции, причем патрубок вывода очищенной жидкости предыдущего фильтра соединяется с патрубком ввода последующего фильтра.In addition, the device contains at least one additional filter of a similar design, and the outlet pipe of the purified liquid of the previous filter is connected to the input pipe of the subsequent filter.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном изобретении, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant's technical result in the claimed invention set forth in the claims.

Следовательно, заявленное устройство для его реализации соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed device for its implementation meets the condition of "novelty."

Конструкция изобретения представлена на фиг.1-3.The design of the invention is presented in figures 1-3.

Фиг.1 - вид сверху на самоочищающиеся фильтры.Figure 1 is a top view of the self-cleaning filters.

Фиг.2 - разрез А-А - продольный разрез фильтра по центральной трубе эрлифтного насоса.Figure 2 - section aa - a longitudinal section of the filter along the Central pipe of the air-lift pump.

Фиг.3 - разрез Б-Б - продольный разрез фильтра по вертикальным мешалкам.Figure 3 - section BB - longitudinal section of the filter along the vertical mixers.

Самоочищающийся фильтр состоит из корпуса 1, рубашки 2, вертикальных входной 3 и выходной 4 решетчатых перегородок, перегородки 5, шиберной заслонки 6, устройства регулировки уровня 7, гофрированной внутренней 8 и наружной 9 труб, центральной трубы 10 эрлифтного насоса, патрубка 11 ввода очищаемой жидкости и патрубка 12 вывода очищенной жидкости, патрубка 13 загрузки фильтровальной среды, патрубка 14 вывода из корпуса выделенных из жидкости инородных включений, воздуховода 15 с задвижкой 16, задвижки 17 и патрубка 18 разгрузки фильтрующей среды, фильтрующей среды 19, вертикальной мешалки 20, состоящей из вала 21 и лопастей 22.Self-cleaning filter consists of a housing 1, a shirt 2, a vertical inlet 3 and an outlet 4 lattice partitions, a partition 5, a slide gate 6, a level adjustment device 7, a corrugated inner 8 and an outer 9 pipes, a central pipe 10 of the air-lift pump, and a nozzle 11 for entering the cleaned liquid and the outlet 12 of the outlet of the purified liquid, the nozzle 13 of the load of the filter medium, the nozzle 14 of the output from the body of foreign inclusions extracted from the fluid, the duct 15 with a valve 16, a valve 17 and a pipe 18 for unloading the filter medium, a filter environment, vertical mixer 20, consisting of a shaft 21 and blades 22.

Вертикальные решетчатые перегородки 3 и 4 делят корпус фильтра на три зоны: зону подачи очищаемой жидкости, зону очистки жидкости и зону сбора очищенной жидкости.Vertical grating partitions 3 and 4 divide the filter housing into three zones: the zone of supply of the liquid to be cleaned, the zone of liquid purification and the zone of collection of purified liquid.

Фильтр работает следующим образом. Загрязненная инородными включениями вода по патрубку 11 самотеком подается в корпус фильтра 1, а затем, проходя через фильтрующую среду 19, очищается от инородных примесей. Очищенная жидкость из корпуса 1, огибая перегородку 5, шиберную заслонку 6 с устройством регулировки уровня 7, по выходному патрубку 12 сбрасывается потребителю (или в бак-накопитель).The filter works as follows. Water contaminated with foreign inclusions through the pipe 11 is gravity fed into the filter housing 1, and then, passing through the filtering medium 19, it is cleaned of foreign impurities. The purified liquid from the housing 1, circling the baffle 5, the gate valve 6 with a level adjustment device 7, is discharged to the consumer (or to the storage tank) through the outlet pipe 12.

Фильтрующая среда 19 по мере работы фильтра насыщается инородными включениями. Удаление из фильтрующей среды 19 инородных включений осуществляется в центральной трубе 10, которая выступает в роли эрлифтного насоса. Загрязненная фильтрующая среда совместно с жидкостью и подаваемой в трубу воздухом поднимается вверх. В процессе подъема происходит разделение фильтрующей среды от инородных включений. Инородные включения совместно с жидкостью всплывают в верхней части рубашки 2 и через патрубок 14 сбрасываются на утилизацию. Очищенная фильтрующая среда 19 при выходе из трубы 10 выпадает в зазор между гофрированными трубами 8 и 9, где происходит окончательная промывка фильтрующей среды за счет небольшого противотока поднимающейся вверх воды. Расход противотока воды задается регулировкой шибера 6 устройства регулировки уровня 7. Окончательно очищенная фильтрующая среда 19 из зазора гофрированных труб 8 и 9 выпадает в верхней части зоны очистки жидкости.The filter medium 19 as the filter is working is saturated with foreign inclusions. Removal of foreign inclusions from the filter medium 19 is carried out in the central pipe 10, which acts as an airlift pump. A contaminated filter medium, together with the liquid and the air supplied to the pipe, rises. In the process of lifting, the filter medium is separated from foreign inclusions. Foreign inclusions together with the liquid float in the upper part of the shirt 2 and through the pipe 14 are dumped for disposal. The cleaned filter medium 19 at the exit from the pipe 10 falls into the gap between the corrugated pipes 8 and 9, where the final washing of the filter medium occurs due to a small countercurrent of rising water. The counterflow water flow rate is set by adjusting the gate 6 of the level adjustment device 7. The finally cleaned filter medium 19 falls out of the gap of the corrugated pipes 8 and 9 in the upper part of the liquid cleaning zone.

Для эффективного использования всего слоя фильтрующей среды 19 установлена вертикальная мешалка 20. Вращаясь со скоростью, обеспечивающей невымывание осадка из фильтрующей среды, лопасти 22 перемещают наиболее загрязненные слои фильтрующей среды 19 из области входной решетчатой перегородки 3 в область расположения центральной трубы 10 эрлифтного насоса. Для создания равномерного процесса фильтрации жидкости и процесса промывки фильтрующей среды 19 в корпусе 1 фильтра установлены две мешалки 20 и три трубы 10 эрлифтного насоса.For efficient use of the entire layer of the filter medium 19, a vertical mixer 20 is installed. Rotating at a speed that does not wash out the sediment from the filter medium, the blades 22 move the most contaminated layers of the filter medium 19 from the area of the inlet grating 3 to the location of the central tube 10 of the airlift pump. To create a uniform process of liquid filtration and the washing process of the filter medium 19, two mixers 20 and three pipes 10 of the air-lift pump are installed in the filter housing 1.

По мере уноса фильтрующей среды 19 из корпуса фильтра в процессе его работы производится дополнительная загрузка фильтрующей среды 19 в корпус через патрубок 13. Патрубок 18 и задвижка 17 предназначены для полной замены фильтрующей среды 19 из корпуса фильтра.As the filter medium 19 is carried away from the filter housing during its operation, the filter medium 19 is additionally loaded into the housing through the nozzle 13. The nozzle 18 and the gate valve 17 are designed to completely replace the filter medium 19 from the filter housing.

Задвижкой 16 производится регулировка производительности эрлифтного насоса, образующегося в трубе 10 за счет подачи воздуха с необходимым расходом и давлением.The valve 16 controls the performance of the airlift pump formed in the pipe 10 due to the supply of air with the required flow rate and pressure.

При комплектовании фильтров в батарею патрубок 12 вывода очищаемой жидкости из предыдущего фильтра присоединяется к патрубку 11 ввода очищаемой жидкости последующего фильтра.When completing the filters in the battery, the pipe 12 for outputting the liquid to be cleaned from the previous filter is connected to the pipe 11 for introducing the liquid to be cleaned of the subsequent filter.

Таким образом, при изменении движения очищаемой жидкости и направления ее перпендикулярно слою фильтрующей среды 19, организованному вертикальными решетчатыми перегородками 3 и 4, производительность фильтр увеличивается, при этом значительно уменьшается объем засыпки фильтрующей среды.Thus, when the movement of the liquid being cleaned and its direction perpendicular to the layer of the filter medium 19, organized by the vertical grating partitions 3 and 4, changes, the performance of the filter increases, while the volume of backfill of the filter medium is significantly reduced.

Использование вертикальных мешалок позволяет более эффективно использовать весь фильтровальный слой фильтрующей среды 19.The use of vertical mixers allows more efficient use of the entire filter layer of the filter medium 19.

Увеличение производительности предлагаемого фильтра напрямую связано с увеличением его высоты. Это приводит к увеличению высоты эрлифтного насоса (трубы 10) и высоты гофрированных труб 8 и 9. Высота вышеназванных элементов определяет время разделения фильтрующей среды 19 от инородных включений и тем самым качество разделения.The increase in performance of the proposed filter is directly related to the increase in its height. This leads to an increase in the height of the airlift pump (pipe 10) and the height of the corrugated pipes 8 and 9. The height of the above elements determines the time of separation of the filter medium 19 from foreign inclusions and thereby the quality of separation.

Предложенный в устройстве патрубок загрузки фильтрующей среды, расположенный в верхней части зоны подачи очищаемой жидкости, позволяет в любой момент осуществлять загрузку фильтрующей среды со стороны подачи очищаемой жидкости, не нарушая процесса очистки, а значит, не снижая качества очистки.The filter medium loading port proposed in the device, located in the upper part of the zone of supply of the liquid to be cleaned, allows at any time to load the filter medium from the side of the stream of the liquid to be cleaned, without interfering with the cleaning process, and therefore without reducing the quality of cleaning.

Использование в предлагаемом способе и устройстве очистку жидкости через как минимум два слоя одинаковых или разных по составу фильтрующих сред улучшает качество очистки жидкости.The use in the proposed method and device of liquid purification through at least two layers of the same or different filter media composition improves the quality of liquid purification.

Таким образом, вышеизложенное описание свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the foregoing description indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:

- описанное средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении предназначено для очистки промышленных и бытовых вод- the described tool embodying the claimed invention, in its implementation is intended for the treatment of industrial and domestic water

от инородных частиц, органических веществ, ионов тяжелых металлов;from foreign particles, organic substances, heavy metal ions;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;- for the claimed method in the form as described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed;

- описанное средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем поставленных технических задач. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».- the described tool embodying the claimed invention in the implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant of the assigned technical tasks. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

1. A method of filtering liquids, including filtering the liquid to be cleaned through a layer of a filter medium with continuous forced regeneration of the filter medium during operation using an airlift pump, characterized in that the layer of the filter medium is formed in the form of a vertical partition with the possibility of mixing at a speed that does not wash out the sediment from filter medium, the flow of the liquid to be cleaned is fed perpendicular to the layer of the filter medium, moving downward for regeneration, and filter and load The medium is carried into the casing from the supply side of the liquid being cleaned.

2. The method of filtering liquids according to claim 1, characterized in that the flow of the cleaned liquid by gravity passes through at least one additional layer having the same or different composition of the filter medium from the first layer, and the cleaned liquid leaving the previous layer of the filter medium to the beginning of the subsequent layer of the filter medium.

3. Self-cleaning filter, comprising a housing, a nozzle for introducing a cleaned liquid, a nozzle for withdrawing a purified liquid, a nozzle for withdrawing from the body foreign inclusions extracted from the fluid, an air-lift pump, a filter medium, characterized in that the housing is provided with an input and output vertical grating partitions dividing the housing into three zones: the zone of supply of the liquid to be cleaned, the zone of liquid purification and the zone of collection of the purified liquid, as well as at least one vertical mixer installed in the zone of liquid purification between the inlet an alumina grating partition and at least one airlift pump installed in the liquid cleaning zone near the outlet vertical grating partition, and is also equipped with a filter medium loading pipe located at the top of the liquid cleaning zone and a filter medium discharge pipe located at the bottom of the liquid cleaning zone .

4. The self-cleaning filter according to claim 3, characterized in that it contains at least one additional filter of a similar design, and the outlet pipe of the cleaned liquid of the previous filter is connected to the input pipe of the subsequent filter.