RU2151626C1

RU2151626C1 - Filter for cleaning natural water and final cleaning of potable water

Info

Publication number: RU2151626C1
Application number: RU98120577A
Authority: RU
Inventors: М.С. Покровский; М.Г. Журба
Original assignee: Вологодский Политехнический Институт
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2000-06-27

Abstract

FIELD: filters for thorough purification of water. SUBSTANCE: filter has housing with clarifying layer of floating medium, combined clarification sorption layer, system for automatic changeover of mode of operation of filter including siphon for discharge of flushing water, floating reservoir for charging the siphon, float, thread and reservoir 13 with metal ball inside it; metal ball is provided with polymer or gummed coat for automatic introduction of sorption or ion-exchange material into layer of floating medium. Filter is equipped with inclined chutes for smooth distribution of sorption material over surface of floating medium and reservoir for reception of used sorption material. Filtration of water is effected in upward direction and regeneration of floating medium is effected when water moved downward from above-filter space. EFFECT: possibility of discharging sorption material for regeneration during operation of filter. 2 dwg

Description

Изобретение относится к глубокой очистке воды фильтрованием через инертную и инертно-сорбционную фильтрующие насадки и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. The invention relates to deep water purification by filtration through an inert and inert-sorption filter nozzles and can be used in various industries and agriculture.

Известен фильтр для очистки жидкостей, включающий корпус с размещенной внутри загрузкой из плавающих гранул, нижнюю сборно-распределительную систему, надфильтровое пространство ( авт. свид. СССР N 1307649, кл. В 01 D 23/10, 23/20, 1985). A known filter for cleaning liquids, comprising a housing with a load of floating granules placed inside, a lower collection and distribution system, a filter space (ed. Certificate of the USSR N 1307649, class B 01 D 23/10, 23/20, 1985).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании данного фильтра, относится то, что для эффективной его работы требуется устройство значительного числа сорбционных кассет и регенерация сорбента без остановки фильтра возможна только при больших площадях его поперечного сечения. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using this filter include the fact that its effective operation requires the installation of a significant number of sorption cassettes and the regeneration of the sorbent without stopping the filter is possible only with large areas of its cross section.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является фильтр для очистки воды, содержащий корпус с плавающей загрузкой, распределительную систему, средство для автоматического переключения режима работы фильтра ( авт. свид. СССР N 1604404, кл. В 01 D 23/48, 1988), принятое за прототип. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a filter for water purification, comprising a floating-load housing, a distribution system, means for automatically switching the filter operation mode (ed. Certificate of the USSR N 1604404, class B 01 D 23 / 48, 1988), taken as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что для глубокой очистки воды требуется устройство бака-гидрозатвора с ионообменным или сорбционным материалом вне корпуса фильтра и не предусмотрена автоматическая подача сорбционного или ионообменного материала и сбор отработанного сорбента. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype include the fact that for deep water purification a water trap is required with an ion-exchange or sorption material outside the filter housing and automatic feeding of sorption or ion-exchange material is not provided and collection spent sorbent.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей фильтра за счет использования более простой системы гидроавтоматики и рациональное использование сорбционного материала. The purpose of the invention is the expansion of the technological capabilities of the filter through the use of a simpler hydraulic system and the rational use of sorption material.

Указанный технический результат достигается тем, что фильтр для очистки природной и доочистки питьевой воды, содержащий корпус с плавающей загрузкой, распределительную систему, средство для автоматического переключения режима работы фильтра, емкость с замоченным сорбционным или ионообменным материалом, отличающийся тем, что он оборудован емкостью для приема отработанного сорбционного или ионообменного материала, плавающей емкостью, служащей для зарядки и включения в работу сифона, наклонными лотками для подачи замоченного сорбционного или ионообменного материала из емкости в плавающую загрузку, причем емкость с замоченным материалом расположена внутри корпуса фильтра, системой автоматической подачи сорбционного материала, включающей металлический шар с полимерным или гуммированным покрытием, устойчивую к растяжению нить, поплавок, изготовленный из легкого плавающего материала в верхней части и металлической пластины в нижней части, неподвижно закрепленные кольца или ролики. The specified technical result is achieved in that the filter for purification of natural and post-treatment of drinking water containing a housing with a floating charge, a distribution system, means for automatically switching the operating mode of the filter, a container with a soaked sorption or ion-exchange material, characterized in that it is equipped with a container for receiving spent sorption or ion-exchange material, a floating tank that serves to charge and turn on the siphon, inclined trays for feeding the soaked sorption or ion-exchange material from the container to the floating charge, the container with the soaked material located inside the filter housing, an automatic sorption material supply system including a metal ball with a polymer or gummed coating, a tensile resistant thread, a float made of lightweight floating material in the upper part and a metal plate at the bottom, fixed rings or rollers.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показал, что предлагаемое решение отличается от прототипа направлением фильтрования воды, конструкцией бака-гидрозатвора, наличием автоматической системы ввода сорбционного или ионообменного материала, что соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype showed that the proposed solution differs from the prototype in the direction of water filtration, the design of the hydraulic shutter tank, the presence of an automatic input system for sorption or ion-exchange material, which meets the criterion of "novelty."

Поиск технических решений в смежных и других областях техники не позволил выявить отличительные признаки заявленного технического решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень". The search for technical solutions in related and other fields of technology did not reveal the distinguishing features of the claimed technical solution, which meets the criterion of "inventive step".

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется схемой, представленной на фиг.1, и разрезом I-I (фиг. 2). The proposed solution is illustrated by the diagram shown in figure 1, and a section I-I (Fig. 2).

Фильтр для очистки природной и доочистки питьевой воды содержит корпус 1, осветлительный слой плавающей загрузки 2, осветлительно-сорбционный слой 3, расположенные внутри корпуса фильтра, систему 4, расположенную над фильтрующей загрузкой и предназначенную для предотвращения всплытия фильтрующего слоя в надфильтровое пространство 5, предназначенное для хранения объема промывной воды, сифон 6 для отвода промывной воды, восходящая ветвь которого соединена с нижней дренажной системой 7 для сбора промывной воды, расположенной между осветлитель ым слоем плавающей загрузки 2 и днищем корпуса 1, а нисходящая - с плавающей емкостью 8, размещенной в баке-гидрозатворе 9 для зарядки и включения в работу сифона 6, воздушную трубку 10, соединенную одним концом с сифоном 6 в верхней точке его перегиба, а другим погруженную в надфильтровое пространство 5 до отметки Z_min и предназначенную для срыва вакуума в сифоне 6. Для введения в плавающую загрузку сорбционного или ионообменного материала фильтр оборудован наклонными лотками 11 с отверстиями в нижней части 12. Для хранения необходимого объема сорбционного или ионообменного материала в надфильтровом пространстве 5 фильтра имеется емкость для сорбционного материала 13, нижняя часть которой имеет вид перевернутого усеченного конуса. Подача сорбционного или ионообменного материала в наклонные лотки осуществляется при помощи металлического шара с полимерным или гуммированным покрытием 14, который посредством устойчивой к растяжению нити 15 связан с поплавком 16, состоящим из легкого плавающего материала в верхней его части и металлической пластины в нижней части. Перемещение нити 15 происходит по неподвижно закрепленным кольцам или роликам 17. Вертикальному перемещению плавающей емкости 8 в баке-гидрозатворе 9 способствуют направляющие 18. Гибкая трубка 19, соединенная одним концом с карманом для приема и отвода промывной воды 20, а другим с плавающей емкостью 8 способствует ее опорожнению. Для равномерного распределения подаваемой на очистку воды фильтр оборудован нижней распределительной системой подачи исходной воды 21 с отверстиями в нижней части трубопровода. Отработанный сорбционный материал 22 накапливается в емкости 23, выполненной в виде перевернутой усеченной пирамиды. Для подачи исходной воды фильтр оборудован трубопроводом 24, который через нижнюю распределительную систему 21 связан с подфильтровым пространством 25. Отвод воды из надфильтрового пространства осуществляется по трубопроводу 26. Для управления процессом сбора и отвода сорбционного или ионообменного материала фильтр оборудован задвижками 27 и 28.The filter for natural and purification of drinking water contains a housing 1, a clarification layer of a floating load 2, a clarification-sorption layer 3 located inside the filter housing, a system 4 located above the filter load and designed to prevent the filter layer from floating into the filter space 5, designed to storage volume of wash water, siphon 6 for drainage of wash water, the ascending branch of which is connected to the lower drainage system 7 for collecting wash water located between clarify with a yellow layer of the floating load 2 and the bottom of the housing 1, and the descending one with a floating capacity 8, placed in the tank 9 to charge and turn on the siphon 6, an air tube 10 connected at one end to the siphon 6 at its inflection point, and other immersed in nadfiltrovoe space 5 to the level Z _min and adapted for vacuum breakdown in the siphon 6. for administration to a floating loading sorption or ion exchange filter material is equipped with inclined chutes 11 with the holes in the bottom portion 12. for storage of the required volume orbtsionnogo or ion exchange material in nadfiltrovom space 5 of the filter has a capacity for sorption material 13, the lower part of which has the form of an inverted truncated cone. The sorption or ion-exchange material is fed into inclined trays by means of a metal ball with a polymer or gummed coating 14, which, by means of a tensile-resistant thread 15, is connected to the float 16, which consists of a light floating material in its upper part and a metal plate in the lower part. The movement of the thread 15 occurs along the fixed rings or rollers 17. The guides 18 contribute to the vertical movement of the floating tank 8 in the hydraulic lock 9. The flexible tube 19, connected at one end to a pocket for receiving and removing washing water 20, and the other with a floating tank 8, helps emptying it. To evenly distribute the water supplied for treatment, the filter is equipped with a lower distribution system for supplying the source water 21 with holes in the lower part of the pipeline. Spent sorption material 22 is accumulated in the tank 23, made in the form of an inverted truncated pyramid. To supply the source water, the filter is equipped with a pipe 24, which is connected through the lower distribution system 21 to the subfilter space 25. The water is removed from the superfilter space via a pipe 26. To control the process of collecting and removing sorption or ion-exchange material, the filter is equipped with valves 27 and 28.

Фильтр для очистки природной и доочистки питьевой воды работает следующим образом. Исходная вода по трубопроводу 24 через нижнюю распределительную систему 21 поступает в подфильтровое пространство 25. Далее вода проходит через осветлительный слой плавающей загрузки 2, комбинированный осветлительно-сорбционный слой 3 и, освобождаясь от примесей, через систему 4 поступает в надфильтровое пространство 5, откуда она отводится по трубопроводу 26. Во время работы фильтра задвижка 27 закрыта, а задвижка 28 открыта, поплавок 16 находится в полузатопленном или незатопленном состоянии за счет выталкивающей силы легкого плавающего материала, нить 15 ослаблена, а металлический шар с полимерным или гуммированным покрытием плотно прилегает к внутренним стенкам нижней части емкости для сорбционного материала 13. По мере заиления фильтрующей загрузки давление в подфильтровом пространстве растет, и восходящая ветвь сифона 6 заполняется водой выше уровня Z_max. При достижении предельных потерь напора (задаются превышением сифона над уровнем Z_max) нисходящая ветвь сифона начинает заполняться водой с нижней части в точке касания торца ветви сифона с дном плавающей емкости 8 до верхней точки перегиба. Плавающая емкость 8 рассчитывается таким образом, чтобы удержать столб воды в нисходящей ветви сифона 6 до верхней точки перегиба. Дальнейшее повышение уровня воды в нисходящей ветви сифона приводит к его зарядке и выводу фильтра в режим промывки. Плавающая емкость наполняется промывной водой, опускается до дна бака-гидрозатвора 9 и промывная вода по трубке 19 отводится в сборный карман 20. Промывка фильтра осуществляется в нисходящем потоке жидкости, движущейся из надфильтрового пространства вниз. Плавающая загрузка при промывке расширяется и находящийся в ней сорбционный материал под действием силы тяжести движется вниз и поступает в емкость для приема отработанного сорбционного материала 23. В этот период уровень жидкости в надфильтровом пространстве понижается, достигает отметки Z₁, поплавок 16 натягивает нить 15, шар 14 движется вверх и сорбционный материал по наклонным лоткам 11 начинает поступать в верхний слой плавающей загрузки. При достижении уровнем воды отметки Z_min происходит срыв вакуума в трубке 10, а затем в сифоне. Срыв вакуума в сифоне определяет окончание процесса промывки фильтра. После этого сифон не работает до момента подъема уровня жидкости в нем до отметки точки перегиба, что определяет его повторное включение в работу. При необходимости опорожнения емкости 23 во время работы фильтра закрывается задвижка 28, открывается задвижка 27 и отработанный сорбционный материал отводится на регенерацию.The filter for the purification of natural and post-treatment of drinking water works as follows. The source water through a pipe 24 through the lower distribution system 21 enters the subfilter space 25. Next, the water passes through the clarification layer of the floating load 2, the combined clarification and sorption layer 3 and, freed from impurities, through the system 4 enters the superfilter space 5, from where it is discharged through the pipeline 26. During the operation of the filter, the valve 27 is closed and the valve 28 is open, the float 16 is in a semi-flooded or not flooded state due to the buoyancy of a light floating mat rial, thread 15 is weakened, and a metal ball with a polymer or gummed coating adheres tightly to the inner walls of the lower part of the container for sorption material 13. As the filter load is silted, the pressure in the subfilter space increases, and the ascending branch of the siphon 6 is filled with water above the level Z _max . Upon reaching the maximum pressure loss (set by the excess of the siphon above the level Z _max ), the descending branch of the siphon begins to be filled with water from the lower part at the point of contact of the end of the branch of the siphon with the bottom of the floating tank 8 to the upper inflection point. Floating tank 8 is calculated in such a way as to hold a column of water in the descending branch of the siphon 6 to the upper inflection point. A further increase in the water level in the descending branch of the siphon leads to its charging and the conclusion of the filter in the washing mode. The floating tank is filled with wash water, drops to the bottom of the hydraulic trap 9 and the wash water is discharged through the tube 19 into the collection pocket 20. The filter is flushed in a downward flow of liquid moving downward from the filter space. During washing, the floating loading expands and the sorption material inside it moves downward by gravity and enters the receptacle for receiving the spent sorption material 23. During this period, the liquid level in the superfilter space decreases, reaches the mark Z ₁ , the float 16 pulls the thread 15, the ball 14 moves upward and the sorption material along the inclined trays 11 begins to flow into the upper layer of the floating load. When the water level reaches the Z _min mark, a vacuum breakdown occurs in the tube 10, and then in the siphon. Disruption of the vacuum in the siphon determines the end of the filter washing process. After this, the siphon does not work until the liquid level in it rises to the point of inflection, which determines its re-inclusion in the work. If it is necessary to empty the container 23 during operation of the filter, the valve 28 closes, the valve 27 opens and the spent sorption material is discharged for regeneration.

Claims

A filter for purification of natural and post-treatment of drinking water, comprising a floating-load housing, a distribution system, means for automatically switching the filter operation mode, a container with a soaked sorption or ion-exchange material, characterized in that it is equipped with a container for receiving spent sorption or ion-exchange material, floating a tank that serves to charge and turn on the siphon, inclined trays for feeding soaked sorption or ion-exchange material from the tank to the floating loading, moreover, a container with soaked material is located inside the filter housing, an automatic sorption material supply system, including a metal ball with a polymer or gummed coating, a tensile resistant thread, a float made of light floating material in the upper part and a metal plate in the lower part, fixed rings or rollers.