Установка для очистки жидкостей

(Я О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ(57) Изобретение относится к установкамдля очистки жидкостей и позволяет повысить качество очистки и удобство обслуживания. Уста в одном ко незатоплен аэрационн фильтра, ра ненного из 4, и сифон присоедин делительно тельную т присоедин расположен фильтра. 1 новка состоит из размещенного рпусе 7 контактного фильтра с ным фильтрующим слоем 9 и ого устройства, осветлительного змещенного в корпусе 1, выполплавающей зернистой загрузки а 8, восходящая ветвь которого ена к корпусу 7 и сборно-распрей системе 5, имеющей прерыварубку 21, один конец которой ен к перегибу сифона, а другой в верхней части осветлительного 3. з.п. ф-лы,7 ил.Изобретение относится к технике очистки жидкостей, а именно к установкам с зернистыми фильтрами способными очищать жидкость, содержащую высокую концентрацию загрязнений в том числе и биологических.Известна установка для очистки жидкостей, содержащая контактный и осветлительный фильтры, аэрационное устройство, систему технологических труб.Недостатком такой установки является выполнение контактного и осветлительного фильтров в закрытой емкости, что усложняет естественную аэрацию и дегазацию очищаемой жидкости, требует принудительной подачи воздуха, практически исключает устройство всплывающей загрузки и делает затруднительным применение системы гидроавтоматики, используемой для переключения технологических режимов установки, что снижает эффективность ее в целом.Целью изобретения является повышение эффективности установки для очистки жидкостей,Поставленная цель достигается 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 распределительной системе осветлительного фильтра, расположенной в нижней его части, причем сифон снабжен прерывательной трубкой, свободный конец которой расположен в верхней части осветлительного фильтра.Такое выполнение установки для очистки жидкостей позволяет объединить несколько технологических процессов в одном корпусе установки, а также обеспечить возможность устройства всплывающей загрузки контактного фильтра и делает возможным оборудование установки системой гидроавтоматики, что способствует повышению эффективности установки в целом,Кроме того, общий корпус кобинированного узла установки выполнен в виде сосуда непостоянного по высоте сечения, что позволяет; повысить эффективность промывки загрузки контактного фильтра; в зоне дегазатора обеспечить невысокую скорость движения жидкости (в том числе и в виде пленочного обтекания); в зоне аэратора создать условия большего контакта очищаемой жидкости с атмосферным воздухом, что позволяет, в зависимости от вида решаемой задачи, улучшить условия окисления задерживаемых примесей и способствует дегазации очищаемой жидкости, снижая грязевую нагрузку на фильтрующий слой ос 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ветлительного фильтра и повышая эффективность его в работе,Изменение площади поперечного сечения по высоте корпуса комбинированного узла установки, например, возрастание площади поперечного сечения в направлении, противоположном направлению движения потока очищаемой жидкости, положительно сказывается на процессе регенерации фильтрующего материала контактного фильтра, так как понижение уровня жидкости в этом корпусе в период промывки осветлительного фильтра приводит к перемещению загрузки контактного фильтра по его высоте, что деформирует структуры фильтрующего слоя контактного фильтра и сопровождается смешиванием его гранул, отрывом задержанных загрязнений и уносом последних в сток. Такая деформация структуры фильтрующего слоя контактного фильтра, происходящая в нисходящем потоке жидкости, позволяет обеспечить промывку фильтрующего слоя и рационально использовать малый объем жидкости дега- затора, сбрасываемый при промывке фильтра положительно сказываясь на эффективности его работы,При постоянной площади поперечного сечения нижней части корпуса комбинированного узла под нижней границей контактного фильтра скорость движения потока жидкости в этой части поддерживается постоянной, что благоприятствует предотвращению уноса с потоком очищаемой жидкости в подфильтровую зону осветлительного фильтра пузырьков газов, вырвавшихся из фильтрующего слоя контактного фильтра, Если фильтрующий слой контактного фильтра выполнен из плавающего зернистого материала, то такая форма корпуса также способствует предотвращению уноса частиц этого материала с потоком промывной жидкости. Площадь поперечного сечения упомянутой части корпуса узла рассчитана на скорость движения 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 определяет условия его работы как биофильтра и позволяет обеспечить работоспособность при хорошей эффективности работы осветлительного фильтра, включенного в схему биологической очистки жидкости.Выполнение аэрационной камеры в виде ограждения с несплошными стенками, помещенного в корпус комбинированногоузла и нижней частью соединенного с ним(причем в нижней части объема ограниченного ограждением расположен фильтрующий материал), позволяет при расположении верхней части слоя контактного 5фильтра над уровнем жидкости в зоне аэрационного устройства обеспечить через несплошные стенки камеры приток воздуха втолщу фильтрующего слоя, что в свою очередь положительно сказывается на биологическом процессе, протекаемом в еготолще при биологической очистке жидкости, способствует повышению эффективности работы установки в целом,Оборудование несплошной стенки 15аэрационной камеры вертикальной жалюзийной решеткой с ориентировкой угла наклона поверхности жалюзи в нижнюювнутреннюю часть камеры позволяет сориентировать весь поток осветляемой жидкости на прохождение через объемфильтрующего материала и избежать оттока жидкости через несплош ную стенку аэрационной камеры, тем.самым положительносказываясь на эффективности в работе 25фильтра.Расположение нижней части ограждения аэрационной камеры ниже уровня (минимального) жидкости в корпусекомбинированного узла позволяет обеспечить через несплошную стенку камеры, приток воздуха в толщу фильтрующегоматериала на максимально возможной еговысоте.Выполнение фильтрующего материала 35контактного фильтра в виде зернистого материала облегчает условия его регенерации,протекаемой при перемещении зерен повысоте корпуса комбинированного узла установки с непостоянной площадью поперечного сечения. Регенерация зернистогоматериала при его движении через объемкорпуса комбинированного узла с непостоянным поперечным сечением достигаетсяза счет взаимной подвижки отдельных гранул, что сопровождается отрывом задержанных загрязнений, который впоследствии транспортируются незначительнымобъемом жидкости за пределы корпуса комбинированного узла, 50Выполнение фильтрующего слоя контактного фильтра в виде плавающего зернистого материала позволяет поддерживатьна плаву верхнюю его часть независимо отизменения уровня жидкости в корпусе комбинированного узла, а следовательно, слойфильтрующего материала, работающий врежиме биофильтра, затапливаться не будет, так как перемещается по высоте корпуса комбинированного узла с изменением уровня жидкости в нем. Интенсивность перемещения фильтрующего материала по высоте корпуса комбинированного узла (подъем фильтрующего материала) на несколько порядков ниже того же параметра при промывке фильтра практически исключает промывку загрузки при работе фильтра в режиме фильтрования,В качестве плавающего зернистого материала при очистке жидкостей(за исключением растворителей) целесообразно использовать полимерные материалы с плотностью меньшей плотности воды (например, пенополистирол). Применение такого материала позволяет обеспечить его приготовление с необходимыми свойствами по месту его использования, кроме того может параллельно решаться проблема утилизации отходов пенопластов.При очистке жидкости от некоторых видов примесей, например при очистке воды от железа, в качестве плавающего материала целесообразно использование плавающих материалов минерального происхождения, Так как на поверхности таких материалов (шунгизит) .интенсивно образуется каталитическая пленка гидроокиси железа, положительно влияющая на эффективность очистки жидкости.Так как нижняя часть фильтрующего материала контактного фильтра находится под уровнем жидкости в корпусе комбинированного узла, биологические процессы в этой части замедляются, но ее роль как фильтра возрастает, поэтому выполнение этой части фильтрующего материала в виде мелкозернистого слоя, диаметр зерен которого меньше диаметра зерен верхнего слоя позволяет задерживать примеси, не задержавшиеся в верхнем фильтрующем слое контактного фильтра, что снижает величину грязевой нагрузки на загрузку осветлительного фильтра, повышая эффективность его работы.При необходимости более глубокой очистки жидкости в загрузке контактного фильтра перемещение. мелкозернистого слоя загрузки в период работы его в режиме фильтрования нежелательно, поэтому мелкозернистый слой фильтрующего материала отделен от крупнозернистого перфорированной перегородкой, закрепленной к корпусу комбинированного узла, что исключает такое перемещение.Более полной аэрации загрязнений очищаемой жидкости способствует устройство в аэрационной камере аэраторов выполненных, например, в виде дырчатой системы, под отверстиями которой расположены отбойные щитки. При этом наблюдается более высокая интенсивность захвата атмосфер 1725969ного воздуха, что способствует повышению эффективности очистки жидкости.При очистке жидкостей загрязненныхвысокой концентрацией трудноокисляемых примесей над верхней границей фильтрую- щего материала контактного фильтра расположена перфорированная перегородка, позволяющая предотвратить всплытие фильтрующего слоя или удерживать его под уровнем жидкости, тем самым создавая условия для работы всего объема фильтрую- щего материала контактного фильтра в режиме фильтрования.Изобретение позволяет повысить эффективность работы установки при очистке высокомутных жидкостей и жидкостей, содержащих легкоокисляемые примеси,На фиг,1 показана установка для очистки жидкостей с переменным по высоте сечением корпуса комбинированного узла; на фиг.2 - то же, с площадью поперечного сечения корпуса комбинированного узла, возрастающей в направлении, противоположном направлению движения жидкости, и зернистым плавающим фильтрующим материалом; на фиг.З - то же, с аэрационной камерой, выполненной в виде ограждения с несплошными стенками и крупнозернистым верхним и мелкозернистым нижним фильтрующим слоем контактного фильтра; на фиг.4 - то же, с аэрационной камерой, выполненной в виде ограждения, оборудованного жалюзийной решеткой; на фиг,5 - то же, с перфорированной перегородкой, отделяющей 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 состоитиз 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 для доочистки жидкости, нижней сборно-распределительной системы 5, выполненной в .виде системы перфорированных труб, удаленных от нижней границы материала 4, предназначенной для распределения по площади фильтра очищаемой жидкости и сбора промывной жидкости. Установка также состоит из соединительного трубопровода 6, соединяющего нижнюю сборно-распределительную систему 5, нижнюю частькорпуса 7 комбинированного узла очистки ивосходящую ветвь сифона 8, причем высота5 корпуса 7 превышает высоту корпуса 1фильтра, фильтрующий материала 9 контактного фильтра, выполненный из плавающего материала и предназначенный дляпредварительной очистки жидкости, посту 10 пающей на фильтр 1 для доочистки аэрационной камеры 10, являющейся продолжением корпуса комбинированного узла 7очистки, предназначенной для аэрации очищаемой жидкости и движения в ней неза 15 топленной части фильтрующего материала9. Установка состоит из трубопровода 11,подающего исходную жидкость в верхнюючасть аэрационной камеры 10, несплошныхстенок ограждения 12 аэрационной камеры20 10, выполненного в виде пространства, ограниченного сеткой, расположенного в верхней части комбинированного узла очисткии предназначенного для ограждения и поступления через его стенки воздуха в объем25 фильтрующего материала 9, жалюзийнойрешетки 13, поверхности которой сориентированы под углом, направленным во внутреннюю нижнюю часть корпуса комбинированного узла очистки 7, и предназначе 30 ны для ориентирования потока движущейсяжидкости в слое фильтрующего материала,а также препятствия ее вытекания из ограниченного ими объема, расположенного вверхней части корпуса 7,35 Установка состоит из нижней части 14комбинированного узла очистки, имеющейпо высоте постоянную площадь поперечного сечения и предназначенной для обеспечения постоянной скорости движения40 потока жидкости в ней, дегазатора, снабженного крупнозернистым слоем 15, частично расположенным над уровнемжидкости в верхней части фильтра, и предназначенного для отвода газов из жидкости,45 перфорированной перегородки 16, выполненной в виде мелкоячеистой сетки, расположенной под фильтрующим слоем 15,предназначенной для отделения фильтрующего слоя 15 от мелкозернистого слоя 17,50 предназначенного для очистки жидкостипосле ее частичной очистки в слое 15. Установка состоит из аэратора 18, выполненногов виде системы перфорированных труб ищитков 19, расположенного в верхней части55 аэрационной камеры 10 и предназначенного для аэрации (разбрызгивания) очищаемой жидкости, перфорированной перегородки20, выполненной в виде сетки, расположенной под фильтрующим материалом 9 и предназначенной для предотвращенияего всплытия при подъеме жидкости в корпус 7, прерывательной трубки 21 срыва вакуума в сифоне 8, одним концомсоединенной с верхней его отметкой, а другим погруженной в надфильтровое пространство фильтра 1.Установка для очистки жидкостей работает следующим образом.Исходная жидкость по трубопроводу 11поступает в аэрационную камеру 10, где 10разбрызгиваясь по поверхности ее нижнейчасти и обогащаясь кислородом воздуха, поступает в толщу фильтрующего материала, вверхней незатопленной части 15 которогоблагодаря наличию на поверхности зерен 15биопленки очищается от загрязнений.Здесь же происходит освобождение жидкости от пузырьков газа, содержащегося вжидкости, Частично очищенная жидкостьдоочищается в нижнем мелкозернистом 20слое 17, здесь же задерживаются частицывыносимой биопленки, Предварительноочищенная жидкость в комбинированномузле очистки по трубопроводу 6 поступает внижнюю часть осветлительного фильтра 1 и 25заполняет восходящую ветвь сифона 8,Жидкость из подфильтрового пространства фильтра 1 поступает в толщу фильтрующего материала 4, где окончательноосвобождается от примесей, после чего собирается в верхней части фильтра 1 и потрубопроводу 3 отводится за ее пределы.По мере заиления фильтрующего материала 9 линия распространения фронта загрязнений по его высоте перемещается 35вниз. Одновременно наблюдается заилениенижней части фильтрующего материала 4,что сопровождается ростом потерь напорав нем, преодоление которых достигается повышением уровня жидкости в комбинированном узле 7 очистки и восходящей ветвисифона 8,Интенсивность такого повышения достигает 10-30 см/ч. Фильтрующий материал 9 поднимается, Повышение уровня в 45жидкости в корпусе комбинированного узла7 очистки и в сифоне 8 наблюдается домомента достижения им верхней точки сифона 8, что обусловливает включение его вработу, 50При включении в работу сифона 8фильтр переходит в режим промывки. Жидкость из верхней части фильтра 1 устремляется вниз, приходя в псевдоожиженноесостояние и омывая фильтрующий материал 554. Отмытые загрязнения с потоком промывкой жидкости устремляются через сифон 8за пределы корпуса фильтра, В тот же момент наблюдается понижение уровня жидкости в корпусе комбинированного узла 7 очистки, при этом опускается и фильтрующий материал 9 с интенсивностью 20 - 160 м/ч, что при движении в корпусе комбинированного узла 7 очистки с непостоянной площадью поперечного сечения сопровождается интенсивной его (фильтрующего материала) деформацией, отрывом и выносом задержанных загрязнений в трубопровод 6, а затем через сифон 8 удалением их за пределы фильтра, Сформировавшаяся биопленка в верхних слоях фильтрующего материала 9 при его промывке разрушается, но уносится не полностью, что положительно сказывается на эффективности работы сооружения после окончания промывки и включения установки в режим фильтрования.Продолжительность промывки фильтрующего материала 9 и 4 определяется временем понижения уровня жидкости в верхней части корпуса 1 фильтра. При достижении этим уровнем нижней границы свободного конца прерывательной трубки 21 в нее засасывается воздух, поступающий в верхнюю точку сифона 8, что в конечном итоге приводит к его выключению, После выключения из работы сифона 8 установка введена в режим фил ьтрован ия. Процесс повторяется (см. фиг.1 и 2).Особенности работы установки для очистки жидкости,Наличие ограждения 12 обеспечивает условия работы загрузки, аналогичные как и в биофильтре. Через несплошные стенки ограждения наблюдается проникновение кислорода воздуха в толщу материала 15. При этом также наблюдается частичное перетекание очищаемой жидкости через несплошные стенки в пространство, образуемое этими стенками и корпусом 7. Исключить этот факт позволяет оборудование не- сплошного ограждения жалюзийной решеткой 13. Очищаемая жидкость, попадая на жалюзи такой решетки, стекает в объем фильтрующего материала 9 (15 и 17),Наличие перфорированной перегородки 16 (фиг,5) обеспечивает условия работы контактного фильтра, аналогичные указанным. Однако в этом случае фильтрующий материал 17 в период работы фильтра 1 в режиме фильтрования, независимо от уровня жидкости в корпусе комбинированного узла 7, находится в неподвижном состоянии, 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 этотпериод перемещается по высоте корпуса 7 с изменением в нем уровня жидкости,При устройстве в аэрационной камере аэратора 18 (см. фиг.6) исходная жидкость распределяется по всей его площади, попадает на щитки 19, разбрызгивается, дополнительноо обогащается кислородом воздуха.При устройстве над фильтрующим материалом 15 перфорированной перегородки 20 появляется возможность удерживать фильтрующий слой 9 (15, 17) под уровнем жидкости. В этот период весь фильтрующий материал 9 (15, 17) работает аналогично фильтрующему слою 17 (фиг.5). Формула изобретения 1. Установка для очистки жидкостей, включающая аэрационное устройство, контактный фильтр со слоем фильтрующего материала и осветлительный фильтр с зернистой загрузкой, распределительной и сборной системами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества очистки и удобства обслуживания, она снабжена корпусом, в котором размещены аэрационное устройство и контактный фильтр, и сифоном с прерывательной трубкой, загрузка осветлительного фильтра выполнена плавающей, при этом восходящая ветвь сифона подключена посредством трубопровода к нижней части корпуса и распределительной системе осветлительного фильтра, которая размещена под плавающей загрузкой, один конец прерывательной трубки присоединен к перегибу сифона, а другой расположен над плавающей загрузкой осветлительного фильтра,2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что корпус выполнен с возрастающей площадью поперечного сечения в направлении, противоположном направлению движения потока очищаемой жидкости.3. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что нижняя часть корпуса выполнена с постоянной по высоте площадью поперечного сечения,О 4.Установка поп.1, отл ича ю ща яс я тем, что контактный фильтр выполнен в виде камеры, образованной вертикальными перфорированными перегородками, уста новленными в верхней части корпуса, фильтрующего слоя, расположенного в камере,5. Установка по пп.1 и 4, о тл и ч а ющ а я с я тем, что вертикальные перегородки снабжены жалюзийной решеткой.10 6. Установка по пп,1,4 и 5, о т л и ч а ющ а я с я тем, что фильтрующий слойвыполнен из зернистого материала,7. Установка по пп.1, 4-6, о т л и ч а ющ а я с я тем, что фильтрующий слой выпол нен из плавающей загрузки.8, Установка по пп,1, 4 и 7, о т л и ч а ющ а я с я тем, что загрузка выполнена из полимерного материала.9. Установка по пп.1, 4 и 7, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что загрузка выполнена изминерального материала.10. Установка по пп.1, 4 - 9, о т л и ч а юща я с я тем, что фильтрующий слой выполнен с убывающей по ходу движения очища емой жидкости крупностью гранул.11, Установка по пп;1, 4 - 10, о т л и ч а ющ а я с я тем, что контактный фильтр снабжен перфорированной горизонтальной перегородкой, расположенной в средней 30 части фильтрующего слоя.12.Установка по пп,1,4-11, отл ича ющ а я с я тем, что аэрационное устройство выполнено в виде дырчатой системы, под отверстиями которой расположены отбой ные щитки.13, Установка по пп.1 - 12, о т л и ч а ющ а я с я тем, что аэрационное устройство установлено над контактным фильтром. 40 14. Установка по пп.1 - 12, о т л и ч а ющ а я с я тем, что контактный фильтр снабжен перфорированной перегородкой, прикрепленной горизонтально к стенкам корпуса над фильтрующим слоем, - в - Я31725969 оставитель Н,Гирольхред М,Моргентал Редактор С.Лисина рректор А,Осауленк изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 каз 1222 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5