RU29927U1 - Установка для обезжелезивания воды (варианты) - Google Patents

Description

ч УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ ВОДЫ (ВАРИАНТЫ) Нолезная модель относится к области водоочистки и может быть использована в системах очистки питьевой воды от железа и других примесей. Потребность населения в достаточном количестве питьевой воды и других жидких продуктов необходимого качества была и остается жизненно важной. Технологии и установки для очистки воды, в частности от железа, применяемые в настоящее время, далеко не всегда обеспечивают необходим)то степень очистки. При этом известные установки, как правило, снабжены большим количеством запорнорегулирующих устройств для периодической смены режимов фильтрования и промывки. Известна установка для обезжелезивания воды, содержащая аэратор, камеру контактного фильтра, заполненную крупнозернистой плавающей загрузкой, с дренажной системой, камеру осветлительного фильтра, заполненную мелкозернистой плавающей загрузкой, с распределительной системой, средней и нижней дренажными системами, перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами, трубопроводы подачи воды в установку на очистку и промывку и трубопроводы отвода очищенной и промывпой воды /Патент РФ №2092450, С 02 F 1/64, 1997 г./. К недостаткам работы установки можно отнести низкую эффективность дегазапии и очистки воды от железа при средних и высоких значениях содержания железа в исходной воде из-за недостаточной аэрации, снижение производительности установки во времени из-за уменьшения скорости фильтрования по мере загрязнения фильтрующей загрузки, а также достаточно большой расход воды на промывку фильтрующей загрузки, обусловленный раздельной промывкой контактного и осветлительного фильтров. очистку, подачи промывной воды, отвода очищенной воды и отвода промывной воды,

устройство для аэрации, контактный фильтр закрытого типа с частично затопленной плавающей зернистой загрузкой, узлом газоотвода, состоящим из регулирующего клапана и газоотводящей трубы с перфорацией или щелевым колпачком на её нижнем конце (устройством для задержания плавающей загрузки), установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, и нижним распределительным устройством, осветлительный фильтр открытого или закрытого типа с зернистой загрузкой с удельным весом больше удельного веса очищаемой воды и нижним распределительным устройством и перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами, расположенное между их нижними распределительными устройствами / Патент РФ №2165897, С 02 F 1/64, 2001 г./.

Недостатком этой установки является невысокая надежность работы узла газоотвода. Крепление газоотводящей трубы, установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, не обеспечивает её надежную фиксацию в контактном фильтре. Регулирующий клапан, поддерживающий постоянный расход отводимых газов или давление «до себя, работает ненадежно из-за уноса с газами воды и изменения давления в осветлительном фильтре в течение фильтроцикла, сопровождающегося изменением количества отводимых газов, т.е. не обеспечивает непрерывный стабильный газоотвод из контактного фильтра, что приводит к необходимости корректировки настройки

регулирующего клапана в течение фильтроцикла или при изменении расхода очищаемой

воды.. ,.

Технический результат заключается в сохранении высокой эффективности очистки воды от примесей железа при повышении надежности работы установки за счет повышения надежности узла газоотвода.

2 на очистку, подачи промывной воды, отвода очищенной воды и отвода

промывной воды, устройство для аэрации, контактный фильтр закрытого типа с частично затопленной плавающей зернистой загрузкой, узлом газоотвода, состоящим из устройства регулирования газоотвода и газоотводящей трубы с перфорацией или щелевым колпачком на её нижнем конце (устройством для задержания плавающей загрузки), установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, и нижним распределительным устройством, осветлительный фильтр открытого или закрытого типа с зернистой загрузкой с удельным весом больще удельного веса очищаемой воды и нижним распределительным устройством и перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами, расположенное между их нижними распределительным устройствами, узел газоотвода снабжен патрубком газоотвода, газоотводящая труба закреплена внутри патрубка газоотвода, а устройство регулирования газоотвода выполнено в виде вентиля, крана или задвижки. Согласно второму варианту установки узел газоотвода, состоящий из устройства регулирования газоотвода и газоотводящей трубы с перфорацией или щелевым колпачком на её нижнем конце (устройством для задержания плавающей загрузки), снабжен патрубком газоотвода, а газоотводящая труба закреплена жестко в патрубке газоотвода, при этом устройство регулирования газоотвода выполнено в виде регулирующего клапана, вентиля, крана или задвижки. Согласно третьему варианту установки узел газоотвода, содержащий устройство регулирования газоотвода и устройство для задержания плавающей загрузки, снабжен патрубком газоотвода, устройство для задержания плавающей загрузки соединено с патрубком газоотвода и выполнено в виде сетки или щелевого колпачка, а устройство регулирования газоотвода выполнено в виде регулирующего клапана, вентиля, крана или задвижки. Контактный фильтр может быть расположен внутри осветлительного фильтра, а трубопровод подачи промывной воды может быгь соединен с контактным или осветлительным фильтром.

3 ,

Объединение трех техническихрешений в одну заявку связано с тем, что предложенные варианты конструкции узла газоотвода предназначены для решения одной и той же задачи - повышения надежности работы установки при сохранении высокой эффективности очистки воды от примесей железа. Заявляемые технические решения отличаются от известной установки выполнением узла газоотвода. Узел газоотвода снабжен патрубком газоотвода. При наличии в узле газоотвода газоотводяш;ей трубы с перфорацией или щелевым колпачком на её нижнем конце (т.е. наличием устройства для задержания плаваюш;ей загрузки), установленной с возможностью изменения глубины её погружения, устройство регулирования газоотвода выполнено в виде вентиля, крана или задвижки. Во втором варианте исполнения установки газоотводящая труба жестко закреплена в патрубке газоотвода, при этом устройство регулирования газоотвода может быть выполнено в виде регулируюш;его клапана, вентиля, крана или задвижки. В третьем варианте исполнения установки устройство для задержания плавающей загрузки, которое может быть выполнено в виде сетки или щелевого колпачка, соединено с патрубком газоотвода, а устройство регулирования газоотвода может быть выполнено в виде регулирующего клапана, вентиля, крана или задвижки. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявленных: технических решений критерию «новизна. Кроме того, сама установка может быть, как и известная, выполнена в различных исполнениях: контактный фильтр может быть расположен отдельностоящим или внутри осветлительного фильтра, а трубопровод подачи промывной воды может быть соединен с контактным или осветлительным фильтром. Различные варианты исполнения установки для обезжелезивания воды и узла газоотвода установки приведены на чертежах.

установки изменены.

На Фиг. 1 изображена установка для обезжелезивания воды, содержащая отдельно расположенные контактный фильтр и осветлительный фильтр открытого типа с трубопроводом промывной воды, соединенным с контактным фильтром; на Фиг. 2 - то же с соединением трубопровода промывной воды с осветлительным фильтром; на Фиг. 3 - установка с расположением контактного фильтра внутри осветлительного фильтра открытого типа; на Фиг. 4 - установка с отдельно расположенными контактньм фильтром и осветлительным фильтром закрытого типа; на Фиг. 5 - то же с расположением контактного фильтра внутри осветлительного фильтра закрытого типа; на Фиг. 6 изображен узел газоотвода, снабженный патрубком газоотвода, внутри которого закреплена газоотводящая труба, установленная с возможностью изменения глубины ее погружения; на Фиг. 7 изображен узел I узла газоотвода (Фиг.6) - крепление патрубка газоотвода и газоотводящей трубы, установленной с возможностью изменения глубины ее погружения; на Фиг. 8 - узел газоотвода с патрубком газоотвода и газоотводящей трубой, жестко закрепленной в патрубке газоотвода; на Фиг. 9 - узел I узла газоотвода (Фиг. 8) - жесткое крепление газоотводящей трубы в патрубке газоотвода; на Фиг. 10 изображен узел газоотвода, в котором патрубок газоотвода соединен с устройством для задержания плавающей загрузки, выполненным в виде сетки; на фиг. 11 - то же, с устройством для задержания плавающей загрузки, выполненньм в виде щелевого колпачка.

Установка для обезжелезивания воды (Фиг.1) содержит контактный фильтр закрытого типа, состоящий из корпуса 1, заполненного частично затопленной фильтрующей загрузкой 2, удельный вес которой меньще удельного веса очищаемой воды, например, вспененным полистиролом или керамзитом, с верхним распределительным устройством 3, соединенным с трубопроводом подачи исходной воды на очистку 4, на котором установлен водо-воздушный эжектор 5, и трубопроводом

подачи воды на промывку 6, узлом газоотвода 7 и нижним распределительным

устройством 8, осветлительный фильтр открытого типа, состоящий из корпуса 9, заполненного фильтрующей загрузкой 10, удельный вес которой больше удельного веса очищаемой воды, например, песком, с нижним распределительным устройством 11, соединенный с трубопроводами отвода очищенной воды 12 и отвода промывной воды 13, и перепускное устройство 14 между контактным и осветлительным фильтрами. Перепускное устройство выполнено в виде трубопровода, соединяющего нижнее распределительное устройство 8 контактного фильтра с нижним распределительным устройством 10 осветлительного фильтра.

На Фиг. 2 изображена установка, состоящая из отдельно расположенных контактного фильтра и осветлительного фильтра открытого типа с подсоединением трубопровода промывной воды 6 к осветлительному фильтру - к патрубку его нижнего распределительного устройства 11.

На Фиг. 3 изображена установка с расположением корпуса 1 закрытого контактного фильтра с плавающей загрузкой 2 впутри корпуса открытого осветлительного фильтра 9 с тяжелой загрузкой 10. Верхняя распределительная система 3 в зависимости от диаметра корпуса фильтра 1 может быть выполнена в виде одной вертикальной перфорированной трубы (одного щелевого колпачка) или нескольких распределительных труб, закрепленных в виде лучей в вертикальном коллекторе. Нижние распределительные устройства 8 и 11 выполнены в виде известных в технике фильтрации устройств перфорированных труб, распределительных труб со щелевыми колпачками, с поддерживающим гравийным слоем и пр. Нерепускное устройство между фильтрами выполнено в виде щелей на нижнем открытом торце корпуса фильтра 1, а нижние распределительные системы фильтров выполнены в виде общих труб с перфорированными участками 8 и И, размещенными соответственно в контактном и осветлительном фильтрах.

6

На Фиг. 4 изображена установка,содержащая отдельно расположенные

контактный фильтр закрытого типа и осветлительный фильтр закрытого типа. Верхняя распределительная система 3 выполнена из вертикального коллектора с присоединенными к нему радиальными распределительными перфорированными трубами, перепускное устройство 14 выполнено в виде трубопровода, соединяющего патрубки нижних распределительных устройств 8 и 11 контактного и осветлительного фильтров соответственно.

На Фиг. 5 изображена установка с расположением корпуса закрытого контактного фильтра 1 с плавающей загрузкой 2 внутри корпуса закрытого осветлительного фильтра 9 с тяжелой загрузкой 10.

По первом варианту установки узел газоотвода 7 (Фиг. 6), который может быть установлен в любой установке (Фиг. 1 - Фиг. 5), снабжен патрубком газоотвода 15 и содержит газоотводящую трубу 16 с перфорацией на её нижнем конце, закрепленную внутри патрубка газоотвода 15 с возможностью изменения глубины ее погружения в загрузку 2, и устройство регулирования газоотвода 17, которое выполнено в виде вентиля, крана или задвижки.

Установка работает следующим образом.

Очищаемую воду (Фиг.1) по трубопроводу подачи исходной воды на очистку 4 подают через регулирующий вентиль в эжектор 5, с помощью которого осуществляется эжектирование воздуха и образование водо-воздущного потока, поступающего через верхнюю распределительную систему 3 в корпус фильтра 1 с плавающей загрузкой 2. Водо-воздушный поток движется вниз через слой незатопленной плавающей загрузки высотой h (Фиг. 6), которую задают сочетанием положения глубины погружения газоотводящей трубы 16 в загрузку 2 и степенью открытия устройства регулирования газоотвода 17 узла газоотвода 7. Высота слоя незатопленной загрузки h составляет от 0,1 до 0,9 от общей высоты слоя загрузки Н. В незатопленном слое загрузки происходят физико-химические процессы дегазации воды - удаление свободной углекислоты и

(при наличии) других растворенных газов (сероводорода, метана, пр.), что создает благоприятные условия для окисления двухвалентного железа в трехвалентное, и растворение воздуха (и соответственно - кислорода) в воде. Одновременно протекает процесс каталитического окисления двухвалентного железа в трехвалентное - в основном на поверхности частиц загрузки, покрытой соединениями железа, образующимися в результате окисления двухвалентного железа и служащими катализатором окисления. Избыточный воздух с вьщелившимися из воды газами отводят по газоотводящей трубе 16 через устройство регулирования газоотвода 17 (вентиль, кран или задвижку, которые перекрывают таким образом, чтобы предотвратить унос воды с газами) узла газоотвода 7 в атмосферу. Воздух проходит через перфорацию газоотводящей трубы 16, а плавающая загрузка задерживается. Очищаемая вода проходит через слой затопленной загрузки, где продолжается процесс окисления железа растворенным в воде кислородом, и далее через нижнюю распределительную систему контактного фильтра 8, перепускное устройство 14 и нижнюю распределительную систему осветлительного фильтра 11 она поступает в слой тяжелой зернистой загрузки 10. По мере прохождения через фильтрующий материал, вода окончательно очищается от железа и взвешенных веществ. Очищенную воду по трубопроводу отвода очищенной воды 12 направляют потребителю.

Для перевода установки из режима фильтрации в режим промывки загрузки закрывают клапан (вентиль, кран) на трубопроводе отвода очищенной воды 12 и открывают клапан на трубопроводе подачи промывной воды 6, при этом в контактный фильтр также продолжают подавать очищаемую воду. В установке реализован принцип нрямоточного фильтрования, при котором фильтрование осуществляют в том же направлении движения воды, что и при промывке. Это позволяет существенно снизить расход воды, подаваемой на промывку.

8 Благодаря тому, что в установкеконтактный фильтр выполнен

закрытого типа, по мере загрязнения фильтрующей загрузки давление в осветлительном фильтре возрастает, что обеспечивает постоянство во времени производительности установки. В осветлительном фильтре с плавающей загрузкой направление движения воды и при фильтровании и при промывке - сверху вниз, в контактном фильтре с песчаной загрузкой - снизу вверх. При этом фильтрование ведут в направлении уменьщения размера частиц фильтрующей загрузки, благодаря чему достигают максимальной грязеемкости фильтра с соответствующим увеличением фильтроцикла.

Установки с осветлительньм фильтром открытого типа применяют при высоком содержании в исходной воде двухвалентного железа (10 - 30 мг/л и выще) и необходимости осуществления интенсивной дегазации воды, при этом могут быть применены установки с размещением контактного фильтра внутри осветлительного и с небольщой высотой слоя незатопленной загрузки (малой глубиной погружения газоотводной трубы или вообще без нее).

Установки с осветлительными фильтрами закрытого типа, работающие при давлении, превыщающем давление в водоразборной сети, применяют при низком содержании в исходной воде растворенного железа (до 8-10 мг/л) и благоприятных условиях для его окисления (низкие значения окисляемости воды и малое содержание растворенных газов); при этом установки с размещением контактных фильтров внутри осветлительных применяют при исходном содержании двухвалентного железа до 3 - 5 мг/л и небольщой производительности - когда первостепенное значение имеет компактность установки.

Соотношение размеров (диаметров или площадей поперечного сечения) контактного и осветлительного фильтров выбирают также, исходя из качества исходной воды. При низком содержании железа (до 2-3 мг/л) и прочих благоприятных условиях применяют контактный фильтр с минимальньми размерами, при которых плавающая

9 загрузка из-за высоких скоростей фильтрации находится в псевдоожиженном

(кипящем) состоянии. В этом случае промывка плавающей загрузки (фильтрацию осуществляют в режиме самоочищения) не требуется и промывную воду подают непосредственно в осветлительный фильтр - по трубопроводу подачи воды на промывку 6 (Фиг.2), присоединенному к патрубку нижней распределительной системы 11.

Высоту слоя незатопленной загрузки h (в пределах 0,1 - 0,9 общей высоты слоя загрузки Н) устанавливают предварительно на основе анализов воды и опытных данных (результатов технологических исследований) и корректируют при проведении наладочных работ.

По второму варианту установки узел газоотвода 7 (Фиг. 8), который может быть установлен в любой установке (Фиг. 1 - Фиг. 5), содержит патрубок газоотвода 15, газоотводящую трубу 16 с перфорацией на её нижнем конце, жестко закрепленную внутри патрубка газоотвода 15, и устройство регулирования газоотвода 17, которое выполнено в виде регулирующего клапана, вентиля, крана, или задвижки.

Установка работает аналогично тому, как описана работа первого варианта установки. Однако при неподвижно закрепленной газоотводящей трубе 16 (что надежнее, чем установка газоотводящей трубы с возможностью изменения глубины ее погружения), регулирование соотношения высот затопленной и незатопленной частей загрузки ведут только устройством регулирования газоотвода 17, перекрывая, например вентиль, таким образом, чтобы вместе с отводимьми газами через газоотводящую трубу 16 не уносилась вода.

Установка по третьему варианту содержит узел газоотвода 7 (Фиг. 10), который может быть установлен в любой установке (Фиг. 1 - Фиг. 5), содержит патрубок газоотвода 15, устройство для задержания плавающей загрузки 18, выполненное в виде сетки (Фиг. 10) или щелевого колпачка (Фиг.11), соединенное с патрубком газоотвода 15, и устройство регулирования газоотвода 17, выполненное в виде регулирующего клапана.

10 вентиля, крана или задвижки. В бытовых фильтрах малого диаметра может быть

использована сетка. Этот вариант иснользуют в случае, если нет необходимости осуществлять интенсивную дегазацию воды.

Установка работает аналогично тому, как описана работа первого варианта установки, а необходимые значения высоты слоя незатонленной плавающей загрузки поддерживают с помощью устройства регулирования газоотвода 17, но при более низком насыщении воды кислородом, т.к. свежий воздух, поступивший в контактный фильтр 1, сразу же удаляется из него через патрубок газоотвода 15 и устройство 17, а в нижерасположенных слоях воздущной подущки кислород быстро расходуется. Сетка

(или щелевой колпачок) 18 задерживает плавающую загрузку. Газоотвод регулируют перекрывая, например вентиль, таким образом, чтобы вместе с отводимыми газами через патрубок газоотвода 15 не уносилась вода.

Таким образом, предложенные варианты установки для обезжелезивания воды с различными конструкциями узла газоотвода позволяют сохранять высокую степень очистки воды от железа при одновременном повыщении надежности работы.

11

Claims (12)

1. Установка для обезжелезивания воды, содержащая трубопроводы подачи исходной воды на очистку, подачи промывной воды, отвода очищенной воды и отвода промывной воды, устройство для аэрации, контактный фильтр закрытого типа с частично затопленной плавающей зернистой загрузкой, узлом газоотвода, состоящим из устройства регулирования газоотвода и газоотводящей трубы с перфорацией или щелевым колпачком на ее нижнем конце, установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, и нижним распределительным устройством, осветлительный фильтр открытого или закрытого типа с зернистой загрузкой с удельным весом больше удельного веса очищаемой воды и нижним распределительным устройством и перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами, расположенное между их нижними распределительным устройствами, отличающаяся тем, что узел газоотвода снабжен патрубком газоотвода, газоотводящая труба закреплена внутри патрубка газоотвода, а устройство регулирования газоотвода выполнено в виде вентиля, крана или задвижки.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что контактный фильтр расположен внутри осветлительного фильтра.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что трубопровод подачи промывной воды соединен с контактным или осветлительным фильтром.

4. Установка для обезжелезивания воды, содержащая трубопроводы подачи исходной воды на очистку, подачи промывной воды, отвода очищенной воды и отвода промывной воды, устройство для аэрации, контактный фильтр закрытого типа с частично затопленной плавающей зернистой загрузкой, узлом газоотвода, состоящим из устройства регулирования газоотвода и газоотводящей трубы с перфорацией или щелевым колпачком на ее нижнем конце, и нижним распределительным устройством, осветлительный фильтр открытого или закрытого типа с зернистой загрузкой с удельным весом больше удельного веса очищаемой воды и нижним распределительными устройством и перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами, расположенное между их нижними распределительными устройствами, отличающаяся тем, что узел газоотвода снабжен патрубком газоотвода, а газоотводящая труба закреплена жестко в патрубке газоотвода.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что устройство регулирования газоотвода выполнено в виде регулирующего клапана, вентиля, крана или задвижки.

6. Установка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что контактный фильтр расположен внутри осветлительного фильтра.

7. Установка по п.4, или 5, или 6, отличающаяся тем, что трубопровод подачи промывной воды соединен с контактным или осветлительным фильтром.

8. Установка для обезжелезивания воды, содержащая трубопроводы подачи исходной воды на очистку, подачи промывной воды, отвода очищенной воды и отвода промывной воды, устройство для аэрации, контактный фильтр закрытого типа с частично затопленной плавающей зернистой загрузкой, узлом газоотвода, содержащим устройство регулирования газоотвода и устройство для задержания плавающей загрузки, и нижним распределительными устройством, осветлительный фильтр открытого или закрытого типа с зернистой загрузкой с удельным весом больше удельного веса очищаемой воды и нижним распределительным устройством и перепускное устройство между контактным и осветлительным фильтрами, расположенное между их нижними распределительными устройствами, отличающаяся тем, что узел газоотвода снабжен патрубком газоотвода, а устройство для задержания плавающей загрузки соединено с патрубком газоотвода.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что устройство регулирования газоотвода выполнено в виде регулирующего клапана, вентиля, крана или задвижки.

10. Установка по п.8 или 9, отличающаяся тем, что устройство для задержания плавающей загрузки выполнено в виде сетки или щелевого колпачка.

11. Установка по п.8, или 9, или 10, отличающаяся тем, что контактный фильтр расположен внутри осветлительного фильтра.

12. Установка по любому из пп.8-11, отличающаяся тем, что трубопровод подачи промывной воды соединен с контактным или осветлительным фильтром.