SU1725969A1 - Установка дл очистки жидкостей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к установкам дл  очистки жидкостей и позвол ет повысить качество очистки и удобство обслуживани . Установка состоит из размещенного в одном корпусе 7 контактного фильтра с незатопленным фильтрующим слоем 9 и аэрационного устройства, осветлительного фильтра, размещенного в корпусе 1, выполненного из плавающей зернистой загрузки 4, и сифона 8, восход ща  ветвь которого присоединена к корпусу 7 и сборно-распределительной системе 5, имеющей прерыва- тельную трубку 21, один конец которой присоединен к перегибу сифона, а другой расположен в верхней части осветлительного фильтра. 13. з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

фиг i

ixj

кэ

СП

о

&

о

Изобретение относитс  к технике очистки жидкостей, а именно к установкам с зернистыми фильтрами способными очищать жидкость, содержащую высокую концентрацию загр знений в том числе и биологических.

Известна установка дл  очистки жидкостей , содержаща  контактный и осветли- тельный фильтры, аэрационное устройство, систему технологических труб.

Недостатком такой установки  вл етс  выполнение контактного и осветлительного фильтров в закрытой емкости, что усложн ет естественную аэрацию и дегазацию очищаемой жидкости, требует принудительной подачи воздуха, практически исключает устройство всплывающей загрузки и делает затруднительным применение системы гидроавтоматики , используемой дл  переключени  технологических режимов установки, что снижает эффективность ее в целом.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности установки дл  очистки жидкостей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что контактный фильтр дегазатор и аэратор размещены в одном корпусе (комбинированный узел установки), установка снабжена сифоном, подключенным к нижней части корпуса комбинированного узла и к распре- делительной системе осветлительного фильтра, расположенной в нижней его части , причем сифон снабжен прерывательной трубкой, свободный конец которой расположен в верхней части осветлительного филь- тра.

Такое выполнение установки дл  очистки жидкостей позвол ет объединить несколько технологических процессов в одном корпусе установки, а также обеспе- чить возможность устройства всплывающей загрузки контактного фильтра и делает возможным оборудование установки системой гидроавтоматики, что способствует повышению эффективности установки в целом.

Кроме того, общий корпус кобиниро- ванного узла установки выполнен в виде сосуда непосто нного по высоте сечени , что позвол ет: повысить эффективность промывки загрузки контактного фильтра; в зоне дегазатора обеспечить невысокую скорость движени  жидкости (в том числе и в виде пленочного обтекани ); в зоне аэратора создать услови  большего контакта очищаемой жидкости с атмосферным воздухом, что позвол ет, в зависимости от вида решаемой задачи, улучшить услови  окислени  задерживаемых примесей и способствует дегазации очищаемой жидкости, снижа  гр зевую нагрузку на фильтрующий слой осветлительного фильтра и повыша  эффективность его в работе.

Изменение площади поперечного сечени  по высоте корпуса комбинированного узла установки, например, возрастание площади поперечного сечени  в направлении, противоположном направлению движени  потока очищаемой жидкости, положительно сказываетс  на процессе регенерации фильтрующего материала контактного фильтра, так как понижение уровн  жидкости в этом корпусе в период промывки осветлительного фильтра приводит к перемещению загрузки контактного фильтра по его высоте, что деформирует структуры фильтрующего сло  контактного фильтра и сопровождаетс  смешиванием его гранул, отрывом задержанных загр знений и уносом последних в сток. Така  деформаци  структуры фильтрующего сло  контактного фильтра, происход ща  в нисход щем потоке жидкости, позвол ет обеспечить промывку фильтрующего сло  и рационально использовать малый объем жидкости дегазатора , сбрасываемый при промывке фильтра положительно сказыва сь на эффективности его работы.

При посто нной площади поперечного сечени  нижней части корпуса комбинированного узла под нижней границей контактного фильтра скорость движени  потока жидкости в этой части поддерживаетс  посто нной , что благопри тствует предотвращению уноса с потоком очищаемой жидкости в подфильтровую зону осветлительного фильтра пузырьков газов, вырвавшихс  из фильтрующего сло  контактного фильтра. Если фильтрующий слой контактного фильтра выполнен из плавающего зернистого материала, то така  форма корпуса также способствует предотвращению уноса частиц этого материала с потоком промывной жидкости. Площадь поперечного сечени  упом нутой части корпуса узла рассчитана на скорость движени  в ней жидкости, величина которой меньше скорости уноса указанных объектов (пузырьки воздуха, плавающие зерна фильтрующего материала).

Расположение части фильтрующего материала контактного фильтра над уровнем жидкости в дегазаторе определ ет услови  его работы как биофильтра и позвол ет обеспечить работоспособность при хорошей эффективности работы осветлительного фильтра, включенного в схему биологической очистки жидкости.

Выполнение аэрационной камеры в виде ограждени  с несплошными стенками , помещенного в корпус комбинированного

узла и нижней частью соединенного с ним (причем в нижней части объема ограниченного ограждением расположен фильтрующий материал), позвол ет при расположении верхней части сло  контактного фильтра над уровнем жидкости в зоне аэра- ционного устройства обеспечить через несплошные стенки камеры приток воздуха в толщу фильтрующего сло , что в свою очередь положительно сказываетс  на биологическом процессе, протекаемом в его толще при биологической очистке жидкости , способствует повышению эффективности работы установки в целом.

Оборудование несплошной стенки аэрационной камеры вертикальной жалю- зийной решеткой с ориентировкой угла наклона поверхности жалюзи в нижнюю внутреннюю часть камеры позвол ет сориентировать весь поток осветл емой жидкости на прохождение через объем фильтрующего материала и избежать оттока жидкости через несплошную стенку аэрационной камеры, тем .самым положительно сказыва сь на эффективности в работе фильтра.

Расположение нижней части ограждени  аэрационной камеры ниже уровн  (ми- нимального) жидкости в корпусе комбинированного узла позвол ет обеспечить через несплошную стенку камеры, приток воздуха в толщу фильтрующего материала на максимально возможной его высоте.

Выполнение фильтрующего материала контактного фильтра в виде зернистого материала облегчает услови  его регенерации, протекаемой при перемещении зерен по высоте корпуса комбинированного узла установки с непосто нной площадью поперечного сечени . Регенераци  зернистого материала при его движении через объем корпуса комбинированного узла с непосто нным поперечным сечением достигаетс  за счет взаимной подвижки отдельных гранул , что сопровождаетс  отрывом задержанных загр знений, который впоследствии транспортируютс  незначительным объемом жидкости за пределы корпуса комбинированного узла.

Выполнение фильтрующего сло  контактного фильтра в виде плавающего зернистого материала позвол ет поддерживать на плаву верхнюю его часть независимо от изменени  уровн  жидкости в корпусе комбинированного узла, а следовательно, слой фильтрующего материала, работающий в режиме биофильтра, затапливатьс  не будет , так как перемещаетс  по высоте корпуса комбинированного узла с изменением

уровн  жидкости в нем. Интенсивность перемещени  фильтрующего материала по высоте корпуса комбинированного узла (подъем фильтрующего материала) на несколько пор дков ниже того же параметра при промывке фильтра практически исключает промывку загрузки при работе фильтра в режиме фильтровани .

В качестве плавающего зернистого ма0 териала при очистке жидкостей (за исключением растворителей) целесообразно использовать полимерные материалы с плотностью меньшей Плотности воды (например , пенополистирол). Применение та5 кого материала позвол ет обеспечить его приготовление с необходимыми свойствами по месту его использовани , кроме того может параллельно решатьс  проблема утилизации отходов пенопластов.

0При очистке жидкости от некоторых видов примесей, например при очистке воды от железа, в качестве плавающего материала целесообразно использование плавающих материалов минерального происхож5 дени . Так как на поверхности таких материалов (шунгизит) интенсивно образуетс  каталитическа  пленка гидроокиси железа, положительно вли юща  на эффективность очистки жидкости.

0 Так как нижн   часть фильтрующего материала контактного фильтра находитс  под уровнем жидкости в корпусе комбинированного узла, биологические процессы в этой части замедл ютс , но ее роль как фильтра

5 возрастает, поэтому выполнение этой части фильтрующего материала в виде мелкозернистого сло , диаметр зерен которого меньше диаметра зерен верхнего сло  позвол ет задерживать примеси, не задержавшиес  в

0 верхнем фильтрующем слое контактного фильтра, что снижает величину гр зевой нагрузки на загрузку осветлительного фильтра , повыша  эффективность его работы. При необходимости более глубокой очи5 стки жидкости в загрузке контактного фильтра перемещение- мелкозернистого сло  загрузки в период работы его в режиме фильтровани  нежелательно, поэтому мелкозернистый слой фильтрующего материала

0 отделен от крупнозернистого перфорированной перегородкой, закрепленной к корпусу комбинированного узла, что исключает такое перемещение.

Более полной аэрации загр знений очи5 щаемой жидкости способствует устройство в аэрационной камере аэраторов выполненных , например, в виде дырчатой системы, под отверсти ми которой расположены отбойные щитки. При этом наблюдаетс  более высока  интенсивность захвата атмосферного воздуха, что способствует повышению эффективности очистки жидкости.

При очистке жидкостей загр зненных высокой концентрацией трудноокисл емых примесей над верхней границей фильтрующего материала контактного фильтра расположена перфорированна  перегородка, позвол юща  предотвратить всплытие фильтрующего сло  или удерживать его под уровнем жидкости, тем самым создава  услови  дл  работы всего объема фильтрующего материала контактного фильтра в режиме фильтровани .

Изобретение позвол ет повысить эффективность работы установки при очистке высокомутных жидкостей и жидкостей, содержащих легкоокисл емые примеси.

На фиг,1 показана установка дл  очистки жидкостей с переменным по высоте сечением корпуса комбинированного узла; на фиг.2 - то же, с площадью поперечного сечени  корпуса комбинированного узла, возрастающей в направлении, противоположном направлению движени  жидкости, и зернистым плавающим фильтрующим материалом; на фиг.З - то же, с аэрационной камерой, выполненной в виде ограждени  с несплошными стенками и крупнозернистым верхним и мелкозернистым нижним фильтрующим слоем контактного фильтра; на фиг.4 - то же, с аэрационной камерой, выполненной в виде ограждени , оборудованного жалюзийной решеткой; на фиг.5 - то же, с перфорированной перегородкой, отдел ющей нижний фильтрующий слой (мелкозернистый) от верхнего; на фиг.6 - то же, с аэратором, расположенным в верхней части корпуса комбинированного узла; на фиг.7 - то же, с верхней перфорированной перегородкой.

Установка очистки жидкостей состоит из корпуса 1 осветлительного фильтра, выполненного в виде открытой емкости, оборудованной в верхней части верхней сборно-распределительной системой 2, расположенной ниже трубопровода 3 отвода фильтрата, подсоединенного к верхней части корпуса 1, фильтрующего материала 4, расположенного внутри корпуса 1 под системой 2; исключающей всплытие фильтрующего материала в верхнюю часть корпуса фильтра, предназначенного дл  доочистки жидкости, нижней сборно-распределительной системы 5, выполненной в виде системы перфорированных труб, удаленных от нижней границы материала 4. предназначенной дл  распределени  по площади фильтра очищаемой жидкости и сбора промывной жидкости. Установка также состоит из соединительного трубопровода 6, соедин ющего нижнюю сборно-распределительную систему 5, нижнюю часть корпуса 7 комбинированного узла очистки и восход щую ветвь сифона 8, причем высота

корпуса 7 превышает высоту корпуса 1 фильтра, фильтрующий материала 9 контактного фильтра, выполненный из плавающего материала и предназначенный дл  предварительной очистки жидкости, посту0 лающей на фильтр 1 дл  доочистки аэрационной камеры 10,  вл ющейс  продолжением корпуса комбинированного узла 7 очистки, предназначенной дл  аэрации очищаемой жидкости и движени  в ней неза5 топленной части фильтрующего материала 9. Установка состоит из трубопровода 11, подающего исходную жидкость в верхнюю часть аэрационной камеры 10, несплошных стенок ограждени  12 аэрационной камеры

0 10, выполненного в виде пространства, ограниченного сеткой, расположенного в верхней части комбинированного узла очистки и предназначенного дл  ограждени  и поступлени  через его стенки воздуха в объем

5 фильтрующего материала 9, жалюзийной решетки 13, поверхности которой сориентированы под углом, направленным во внутреннюю нижнюю часть корпуса комбинированного узла очистки 7, и предназначе0 ны дл  ориентировани  потока движущейс  жидкости в слое фильтрующего материала, а также преп тстви  ее вытекани  из ограниченного ими объема, расположенного в верхней части корпуса 7,

5 Установка состоит из нижней части 14 комбинированного узла очистки, имеющей по высоте посто нную площадь поперечного сечени  и предназначенной дл  обеспечени  посто нной скорости движени 

0 потока жидкости в ней, дегазатора, снабженного крупнозернистым слоем 15, частично расположенным над уровнем жидкости в верхней части фильтра, и предназначенного дл  отвода газов из жидкости,

5 перфорированной перегородки 16, выполненной в виде мелко чеистой сетки, расположенной под фильтрующим слоем 15, предназначенной дл  отделени  фильтрующего сло  15 от мелкозернистого сло  17,

0 предназначенного дл  очистки жидкости после ее частичной очистки в слое 15. Установка состоит из аэратора 18, выполненного в виде системы перфорированных труб и щитков 19, расположенного в верхней части

5 аэрационной камеры 10 и предназначенного дл  аэрации (разбрызгивани ) очищаемой жидкости, перфорированной перегородки 20, выполненной в виде сетки, расположенной под фильтрующим материалом 9 и предназначенной дл  предотвращени 

его всплыти  при подъеме жидкости в корпус 7, прерывательной трубки 21 срыва вакуума в сифоне 8, одним концом соединенной с верхней его отметкой, а другим погруженной в надфильтровое пространство фильтра 1.

Установка дл  очистки жидкостей работает следующим образом.

Исходна  жидкость по трубопроводу 11 поступает в аэрационную камеру 10, где разбрызгива сь по поверхности ее нижней части и обогаща сь кислородом воздуха, поступает в толщу фильтрующего материала, в верхней незатопленной части 15 которого благодар  наличию на поверхности зерен биопленки очищаетс  от загр знений. Здесь же происходит освобождение жидкости от пузырьков газа, содержащегос  в жидкости. Частично очищенна  жидкость доочищаетс  в нижнем мелкозернистом слое 17, здесь же задерживаютс  частицы выносимой биопленки. Предварительно очищенна  жидкость в комбинированном узле очистки по трубопроводу 6 поступает в нижнюю часть осветлителького фильтра 1 и заполн ет восход щую ветвь сифона 8.

Жидкость из подфильтрового пространства фильтра 1 поступает в толщу фильтрующего материала 4, где окончательно освобождаетс  от примесей, после чего собираетс  в верхней части фильтра 1 и по трубопроводу 3 отводитс  за ее пределы.

По мере заилени  фильтрующего материала 9 лини  распространени  фронта загр знений по его высоте перемещаетс  вниз. Одновременно наблюдаетс  заиление нижней части фильтрующего материала 4, что сопровождаетс  ростом потерь напора в нем, преодоление которых достигаетс  повышением уровн  жидкости в комбинированном узле 7 очистки и восход щей ветви сифона 8.

Интенсивность такого повышени  достигает 10-30 см/ч. Фильтрующий материал 9 поднимаетс . Повышение уровн  в жидкости в корпусе комбинированного узла 7 очистки и в сифоне 8 наблюдаетс  до момента достижени  им верхней точки сифона 8, что обусловливает включение его в работу.

При включении в работу сифона 8 фильтр переходит в режим промывки. Жидкость из верхней части фильтра 1 устремл етс  вниз, приход  в псевдоожиженное состо ние и омыва  фильтрующий материал 4. Отмытые загр знени  с потоком промывкой жидкости устремл ютс  через сифон 8 за пределы корпуса фильтра. В тот же момент наблюдаетс  понижение уровн  жидкости в корпусе комбинированного узла 7

очистки, при этом опускаетс  и фильтрующий материал 9 с интенсивностью 20-160 м/ч, что при движении в корпусе комбинированного узла 7 очистки с непосто нной

площадью поперечного сечени  сопровождаетс  интенсивной его (фильтрующего материала ) деформацией, отрывом и выносом задержанных загр знений в трубопровод 6, а затем через сифон 8 удалением их за пределы фильтра. Сформировавша с  биопленка в верхних сло х фильтрующего материала 9 при его промывке разрушаетс , но уноситс  не полностью, что положительно сказываетс  на эффективности работы

сооружени  после окончани  промывки и включени  установки в режим фильтровани .

Продолжительность промывки фильтрующего материала 9 и 4 определ етс  временем понижени  уровн  жидкости в верхней части корпуса 1 фильтра. При достижении этим уровнем нижней границы свободного конца прерывательной трубки 21 в нее засасываетс  воздух, поступающий в верхнюю

точку сифона 8, что в конечном итоге приводит к его выключению. После выключени  из работы сифона 8 установка введена в режим фильтровани . Процесс повтор етс  (см. фиг.1 и 2).

Особенности работы установки дл  очистки жидкости.

Наличие ограждени  12 обеспечивает услови  работы загрузки, аналогичные как и в биофильтре. Через несплошные стенки ограждени  наблюдаетс  проникновение кислорода воздуха в толщу материала 15. При этом также наблюдаетс  частичное перетекание очищаемой жидкости через несплошные стенки в пространство, образуемое

этими стенками и корпусом 7. Исключить этот факт позвол ет оборудование несплошного ограждени  жалюзийной решеткой 13. Очищаема  жидкость, попада  на жалюзи такой решетки, стекает в объем

фильтрующего материала 9 (15 и 17).

Наличие перфорированной перегородки 16 (фиг.5) обеспечивает услови  работы контактного фильтра, аналогичные указанным . Однако в этом случае фильтрующий материал 17 в период работы фильтра 1 в режиме фильтровани , независимо от уровн  жидкости в корпусе комбинированного узла 7, находитс  в неподвижном состо нии . В период работы фильтра 1 в режиме промывки в фильтрующем материале 17 происходит аналогичный процесс процессу, протекаемому в фильтрующем материале 4 фильтра 1. Фильтрующий материал 15 в этот

74,

;i w

tpue.5

фиеЛ

фиг.Ь

П

20

Claims (14)

1. Формула изобретения 15

   1. Установка для очистки жидкостей, включающая аэрационное устройство, контактный фильтр со слоем фильтрующего материала и осветлительный фильтр с зернистой загрузкой, распределительной и 20 сборной системами, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества очистки и удобства обслуживания, она снабжена корпусом, в котором размещены аэрационное устройство и контактный 25 фильтр, и сифоном с прерывательной трубкой, загрузка осветлительного фильтра выполнена плавающей, при этом восходящая ветвь сифона подключена посредством трубопровода к нижней части корпуса и рас- 30 пределительной системе осветлительного фильтра, которая размещена под плавающей загрузкой, один конец прерывательной трубки присоединен к перегибу сифона, а другой расположен над плавающей загруз- 35 кой осветлительного фильтра.
2. 2. Установка поп.1,отличающая с я тем, что корпус выполнен с возрастающей площадью поперечного сечения в направлении, противоположном направле- 40 нию движения потока очищаемой жидкости.
3. 3. Установка по п.1, отличающая с я тем, что нижняя часть корпуса выполнена с постоянной по высоте площадью попе-
4. 4. Установка по п.1,отличающая с я тем, что контактный фильтр выполнен в виде камеры, образованной вертикальными перфорированными перегородками, установленными в верхней части корпуса, фильтрующего слоя, расположенного в камере.
5. 5. Установка по пп.1 и 4, отличаю щ а я с я тем, что вертикальные перегородки снабжены жалюзийной решеткой.
6. 6. Установка по пп.1,4 и 5, о т л и чающая с я тем, что фильтрующий слой выполнен из зернистого материала.
7. 7. Установка по пп.1, 4-6, отличающаяся тем, что фильтрующий слой выполнен из плавающей загрузки.
8. 8. Установка по пп.1,4 и 7, о т л и чающая с я тем, что загрузка выполнена из полимерного материала.
9. 9. Установка по пп.1,4 и 7, отличающая с я тем, что загрузка выполнена из минерального материала.
10. 10. Установка по пп.1,4-9, отличающаяся тем, что фильтрующий слой выполнен с убывающей по ходу движения очищаемой жидкости крупностью гранул.
11. 11. Установка по пп.1,4—10, отличающаяся тем, что контактный фильтр снабжен перфорированной горизонтальной перегородкой, расположенной в средней части фильтрующего слоя.
12. 12. Установка по пп.1,4-11, о т л и чающая с я тем. что аэрационное устройство выполнено в виде дырчатой системы, под отверстиями которой расположены отбойные щитки.
13. 13. Установка по пп.1-12, отличающаяся тем, что аэрационное устройство установлено над контактным фильтром.
14. 14. Установка по пп.1-12, отличающаяся тем, что контактный фильтр снабжен перфорированной перегородкой, прикрепленной горизонтально к стенкам корпуса над фильтрующим слоем.

    речного сечения.

    фи?. 2 фиг.4

    Составитель Н.Гироль Редактор С.Лисина Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

    Заказ 1222 Тираж Подписное

    ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

    113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

    Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101