ГИДРОЦИКЛОННО-ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

 


RU (11) 2264842 (13) C2

(51) 7 B01D36/00, C02F9/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003121667/15 
(22) Дата подачи заявки: 2003.07.14 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.07.14 
(43) Дата публикации заявки: 2005.02.10 
(45) Опубликовано: 2005.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: КИМ А.Н. Совершенствование напорных водоочистных сооружений, автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, Санкт-Петербург, 1998, с.21-22. SU 1452552 A1, 23.01.1989. SU 1047491 А, 15.10.1983. DE 19937989 A, 22.02.2001. US 4818400 A, 04.04.1989. 
(72) Автор(ы): Адельшин А.Б. (RU); Потехин Н.И. (RU); Адельшин А.А. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Казанская государственная архитектурно-строительная академия (КГАСА) (RU) 
Адрес для переписки: 420043, г.Казань, ул.Зеленая, 1, КГАСА, ПИО 

(54) ГИДРОЦИКЛОННО-ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Изобретение относится к установкам для очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ различной природы и может быть использовано в различных отраслях промышленности, сельского и коммунального хозяйства, в технике очистки природных и сточных вод. Гидроциклонно-фильтровальная установка содержит блок напорных сверхскоростных фильтров, расположенных осесимметрично, напорные трубопроводы подачи исходной воды и отвода фильтрата, подачи промывной воды и отвода грязной промывной воды, снабженные электрифицированными задвижками, осесимметрично расположенные задвижки на линиях трубопроводов, обслуживаемых фильтров. На одной оси установки по вертикали расположены сверху вниз: напорная цилиндрическая камера для распределения исходной воды по фильтрам, напорная цилиндрическая камера для распределения исходной воды по гидроциклонам, напорная цилиндрическая камера для сбора грязной промывной воды и шламовой воды, напорная цилиндрическая камера для сбора фильтрата. Установка снабжена также осесимметрично расположенными напорными гидроциклонами, расположенными между напорной цилиндрической камерой для распределения исходной воды по фильтрам и напорной цилиндрической камерой для сбора грязной промывной воды и шламовой воды. Технический результат: повышение производительности и эффективности осветления воды. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к установкам для очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ различной природы и может быть использовано в различных отраслях промышленности, сельского и коммунального хозяйства, в технике очистки природных и сточных вод.

Известна установка (станция) очистки воды, состоящая из трех отдельно стоящих последовательно соединенных устройств (аппаратов): гидроциклон - безнапорный скорый фильтр первой ступени - безнапорный скорый фильтр второй ступени (А.М.Фоминых. Разработка и обоснование рациональных технологических схем очистки в групповых сельскохозяйственных водопроводах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Новочеркасск, 1975, с.35-36).

Недостатками данной установки являются: громоздкость, относительно низкая производительность, сложность регенерации фильтрующей загрузки, значительные сложности конструктивного исполнения, компоновки, размещения гидроциклона, фильтров, что требует больших капитальных и эксплутационных затрат.

Известна установка для очистки воды, состоящая из двух отдельно стоящих последовательно соединенных устройств (аппаратов): гидроциклон-скорый фильтр. (А.М.Фоминых, Н.С.Попков. Частичное осветление воды по схеме гидроциклон-скорый фильтр. "Промышленная энергетика". 1971, №11).

Недостатком данной установки являются трудности конструктивного исполнения, громозкость, низкая производительность, низкий эффект очистки.

Прототипом предлагаемой установки является известная блочная автоматизированная сверхскоростная фильтровальная станция (установка - АСФС) для очистки (осветления) воды от взвешенных веществ и других примесей различной природы, состоящая из блоков напорных сверхскоростных фильтров, автоматически управляемых с помощью электрифицированных задвижек на линиях труб обслуживаемых фильтров (Ким А.Н. Совершенствование напорных водоочистных сооружений. Автореферат дисс. на соискание ученой степени доктора технических наук. С.Петербург, 1998., с.21-22). 

Сверхскоростные фильтры, входящие в блок установки, оборудованы электрифицированными задвижками, установленными: на трубопроводе, подводящем обрабатываемую (исходную) воду; на выходе фильтрата (осветленной воды) из фильтров; на линиях подачи промывной воды в фильтры и сброса грязной промывной воды из фильтров.

Отличительной особенностью АСФС является то, что сверхскоростные фильтры, входящие в блок, обвязаны в единый блок, напорным кольцом трубопроводов подачи исходной воды и напорным кольцом трубопроводов отвода осветленной воды (фильтрата) и подачи промывной воды. При этом фильтры работают в едином гидравлическом режиме и оборудованы автоматическим управлением; производится поочередная промывка каждого фильтра обратным током воды из напорного трубопровода-кольца фильтрата с заданным интервалом времени. При выходе одного фильтра на промывку оставшиеся в работе фильтры блока должны обеспечивать за счет увеличения скорости фильтрования подачу воды потребителю и на промывку фильтра.

Недостатками прототипа являются: установка обеспечивает требуемое качество очистки воды при относительно низком содержании взвешенных веществ в исходной воде; относительно низкая степень равномерности распределения гидравлической и грязевой нагрузки между фильтрами вследствие большой длины трубопроводов обвязки и разной длины участков распределительных трубопроводов и вследствие неравномерного расположения фильтров неравномерность перераспределения потока воды как в напорном кольце исходной воды, так и в напорном кольце фильтрата. При поочередной промывке одного из фильтров нарушается любое первоначальное потокораспределение в сети обвязки фильтров, включающих напорное кольцо исходной воды, напорное кольцо фильтрата, трубопроводы подвода исходной воды, трубопроводы отвода фильтрата и трубопроводы подвода и отвода промывной воды. При этом нарушается условие соблюдения баланса расходов в узлах подвода и отвода к фильтрам и баланса потерь напора в кольцах сети обвязки фильтров. Кроме этого при промывке одного из фильтров блока происходит увеличение скорости фильтрования в остальных фильтрах, работающих в режиме очистки фильтрованием. Указанные обстоятельства снижают эффективность очистки и производительность АСФС в целом.

Изобретение направлено, во-первых, на создание гидроциклонно-фильтровальной установки очистки воды (ГФУ) с широким диапазоном области применения; во-вторых, на повышение производительности и эффективности осветления воды.

Результат достигается тем, что в гидроциклонно-фильтровальной установке очистки воды, содержащей блок напорных сверхскоростных фильтров, напорные трубопроводы подачи исходной воды и отвода фильтрата, подачи промывной воды и отвода грязной промывной воды, снабженные электрифицированными задвижками, блок напорных сверхскоростных фильтров расположен осесимметрично, установка снабжена расположенными на одной оси по вертикали напорными цилиндрическими камерами в последовательности сверху вниз: напорной цилиндрической камерой для распределения исходной воды по фильтрам, напорной цилиндрической камерой для распределения исходной воды по гидроциклонам, напорной цилиндрической камерой для сбора грязной промывной воды и шламовой воды, напорной цилиндрической камерой для сбора фильтрата, а также осесимметрично расположенными задвижками на линиях трубопроводов, обслуживаемых фильтров; установка снабжена также осесимметрично расположенными напорными гидроциклонами, установленными между напорной цилиндрической камерой для распределения исходной воды по фильтрам и напорной цилиндрической камерой для сбора грязной промывной воды и шламовой воды, при этом гидроциклоны своими патрубками верхнего слива концентрично соединены с нижним днищем напорной цилиндрической камеры для распределения исходной воды по фильтрам, а своими патрубками нижнего слива концентрично соединены с верхним ярусом напорной цилиндрической камеры для сбора грязной промывной воды и шламовой воды. Результат достигается также тем, что напорная цилиндрическая камера для сбора грязной промывной воды и шламовой воды снабжена горизонтальной перегородкой, разделяющей камеру на два яруса: верхний - для сбора шламовой воды и нижний для сбора грязной промывной воды, при этом верхний ярус камеры снабжен дополнительным трубопроводом, имеющим задвижку и гидрозатвор, и соединенным с трубопроводом отвода грязной промывной воды нижнего яруса, при этом гидрозатвор установлен с возможностью вертикального осевого перемещения, а патрубок дополнительного трубопровода присоединен в нижней части полости верхнего яруса камеры.

На фиг.1 изображен общий вид (принципиальная схема конструкции) гидроциклонно-фильтровальной установки; на фиг. 2 - план по I-I, на фиг. 3 - разрезы по II-II и IV-IV, на фиг. 4 - разрез по III-III. 

Гидроциклонно-фильтровальная установка для очистки воды (ГФУ) состоит из блока напорных сверхскоростных фильтров 1 (например, из восьми фильтров), расположенных осесимметрично (симметрично относительно вертикальной оси А-А установки), трубопровода 2 для подачи исходной воды, расположенных на одной оси по вертикали напорной цилиндрической камеры 3 для распределения исходной воды по фильтрам, напорной цилиндрической камеры 14 для распределения исходной воды по гидроциклонам, напорной цилиндрической камеры 4 для сбора очищенной воды (фильтрата); напорной цилиндрической двухъярусной камеры 5, снабженной горизонтальной перегородкой 6, разделяющей камеру 5 на нижний ярус 7 для сбора грязной промывной воды и на верхний ярус 8 для сбора шламовой воды из нижних сливных патрубков гидроциклонов; причем нижний ярус 7 снабжен трубопроводом 9 для отвода грязной промывной воды, а верхний ярус снабжен патрубком дополнительного трубопровода с задвижкой 10 и регулируемым гидрозатвором 11 для регулирования уровня воды в верхнем ярусе 8, причем патрубок дополнительного трубопровода с задвижкой 10 присоединен на уровне верха горизонтальной перегородки 6.

Патрубок дополнительного трубопровода с задвижкой 10 и регулируемым гидрозатвором 11 позволяет поддерживать постоянную концентрацию шлама при колебаниях концентрации примесей в исходной воде, также позволяет проводить регулирование работы батареи гидроциклонов, стабилизировать процесс разделения за счет снижения пульсации давления в полости гидроциклонов, а также сократить собственный расход - количество воды, сбрасываемой вместе с примесями - со шламом.

Гидроциклонно-фильтровальная установка для очистки воды снабжена расположенной между напорными цилиндрическими камерами 3 и 5 батареей 12 гидроциклонов, состоящей из осесимметрично расположенных напорных гидроциклонов 13 (например из восьми, но как минимум из двух гидроциклонов) и напорной цилиндрической камеры 14 для распределения исходной воды по гидроциклонам, тангенциальных входных патрубков 15 подачи исходной воды к гидроциклонам 13, верхних сливных патрубков 16 гидроциклонов 13, присоединенных снизу к днищу 17 напорной цилиндрической камеры 3 для распределения исходной воды по фильтрам; напорная цилиндрическая камера 14 для распределения исходной воды по гидроциклонам соединена трубопроводом 18 через задвижку 19 с трубопроводом 2 подачи исходной воды на установку. Нижние сливные патрубки 20 (шламовые патрубки) гидроциклонов 13 присоединены к верхней крышке 21 верхнего яруса 8 камеры 5. Напорная цилиндрическая камера 4 для сбора фильтрата снабжена напорным трубопроводом 22 для отвода очищенной воды (фильтрата) потребителю.

Гидроциклонно-фильтровальная установка для очистки воды снабжена также осесимметрично расположенными электрифицированными задвижками 23, 24, 25, патрубками одинаковой длины 26 и 27, а также задвижками 28 и 29, установленными на трубопроводах 2 и 22, соответственно на подаче исходной воды 2 и отвода фильтрата 22.

Предлагаемая гидроциклонно-фильтровальная установка для очистки воды работает следующим образом.

Все гидроциклоны 13, входящие в батарею 12, и все сверхскоростные фильтры 1, входящие в блок (батарею), работают в едином гидравлическом режиме.

Исходная вода по трубопроводам 2 и 18 подается под напором в напорную цилиндрическую камеру 14 для распределения исходной воды по гидроциклонам. При этом задвижка 28 закрыта, задвижка 19 открыта. Далее вода равномерно распределяясь, через тангенциальные входные патрубки 15 поступает в гидроциклоны 13. Вода, поступая тангенциально к корпусу гидроциклона 13, приобретает круговое движение. Под действием центробежных сил тяжелые частицы примесей (взвешенных веществ) движутся от оси гидроциклона 13 к его стенкам по спиральной траектории вниз и удаляются (выгружаются) через нижние сливные (шламовые) патрубки 20 в верхний ярус 8 для сбора шламовой воды. Шламовая вода из верхнего яруса 8 через открытую задвижку 10 и гидрозатвор 11 удаляется (сбрасывается) по трубопроводу 9 совместно с грязной промывной водой. Частично осветленная (от твердых частиц примесей) вода движется во внутреннем потоке вверх и через расположенные верхние сливные патрубки 16 поступает в напорную цилиндрическую камеру 3 для распределения исходной воды по фильтрам, далее частично осветленная в гидроциклонах вода из напорной цилиндрической камеры 3, равномерно распределяясь через открытую задвижку 23 и патрубки 26 (составляющие систему распределительных трубопроводов), поступает на сверхскоростные фильтры 1, в которых вода проходит через фильтрующую загрузку и очищается от оставшихся в воде примесей до требуемого к качеству очищенной воды (фильтрата). Очищенная вода через открытые задвижки 25 и патрубки 27 поступает в напорную цилиндрическую камеру 4 для сбора фильтрата, откуда через открытую задвижку 29 по трубопроводу 22 направляется к потребителю.

Для промывки фильтра (см. фиг. 1, например, фильтр расположенный слева) закрывается задвижка 23, прекращается подача исходной воды на фильтр; далее открывается задвижка 24 и производится промывка фильтра снизу-вверх фильтратом. Фильтрат поступает на фильтр из напорной цилиндрической камеры 4 для сбора фильтрата через открытую задвижку 25. Грязная промывная вода через трубопровод 31 и открытую задвижку 24 поступает в нижний ярус 7 для сбора грязной промывной воды, откуда удаляется (сбрасывается, например, в канализацию) по трубопроводу 9 совместно со шламовой водой.

В период достаточно низкого содержания тяжелых частиц примесей в исходной воде первая ступень - батарея 12 гидроциклонов 13 отключается из технологической схемы очистки, закрыванием задвижек 19 и 10. Для самостоятельной работы только второй ступени - блока (батареи) сверхскоростных фильтров 1 открывают задвижку 28. При этом исходная вода по трубопроводу 2 поступает в напорную цилиндрическую камеру 3 для распределения исходной воды по фильтрам, откуда через открытые задвижки 23 и 26 - на фильтры 1. Далее технологические схемы очистки воды фильтрованием и промывки фильтров аналогичны выше приведенному описанию.

Достоинствами предлагаемой установки типа ГФУ являются: высокий эффект очистки и производительность, сокращение длины технологических трубопроводов обвязки, равномерное распределение гидравлической и грязевой нагрузки между фильтрами, высокая удельная производительность, компактность, высокоиндустриальная в изготовлении (блоки полного заводского изготовления) и монтаже.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Гидроциклонно-фильтровальная установка для очистки воды, содержащая блок напорных сверхскоростных фильтров, напорные трубопроводы подачи исходной воды и отвода фильтрата, подачи промывной воды и отвода грязной промывной воды, снабженные электрифицированными задвижками, отличающаяся тем, что блок напорных сверхскоростных фильтров расположен осесимметрично, установка снабжена расположенными на одной оси по вертикали напорными цилиндрическими камерами в последовательности сверху вниз: напорной цилиндрической камерой для распределения исходной воды по фильтрам, напорной цилиндрической камерой для распределения исходной воды по гидроциклонам, напорной цилиндрической камерой для сбора грязной промывной воды и шламовой воды, напорной цилиндрической камерой для сбора фильтрата, а также осесимметрично расположенными задвижками на линиях трубопроводов обслуживаемых фильтров; установка снабжена также осесимметрично расположенными напорными гидроциклонами, установленными между напорной цилиндрической камерой для распределения исходной воды по фильтрам и напорной цилиндрической камерой для сбора грязной промывной воды и шламовой воды, при этом гидроциклоны своими патрубками верхнего слива концентрично соединены с нижним днищем напорной цилиндрической камеры для распределения исходной воды по фильтрам, а своими патрубками нижнего слива концентрично соединены с верхним ярусом напорной цилиндрической камеры для сбора грязной промывной воды и шламовой воды.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что напорная цилиндрическая камера для сбора грязной промывной воды и шламовой воды снабжена горизонтальной перегородкой, разделяющей камеру на два яруса: верхний - для сбора шламовой воды и нижний - для сбора грязной промывной воды, при этом верхний ярус камеры снабжен дополнительным трубопроводом, имеющим задвижку и гидрозатвор и соединенным с трубопроводом отвода грязной промывной воды нижнего яруса, при этом гидрозатвор установлен с возможностью вертикального осевого перемещения, а патрубок дополнительного трубопровода присоединен в нижней части полости верхнего яруса камеры.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru