EA013949B1 - Фильтровальный блок и способ организации его работы - Google Patents

Abstract

В изобретении предлагается вертикальный фильтровальный блок (10), который имеет мембрану (16), содержащую перфорированную вертикальную трубу (12) и множество фильтровальных элементов (14) из полупроницаемого материала, который позволяет воде проходить через него. Полупроницаемый материал образует множество каналов задержки твердых частиц и множество каналов для растворенного вещества. Фильтровальные элементы (14) намотаны вокруг перфорированной вертикальной трубы (12), в которую втекает неочищенная вода, причем мембрана также имеет кожух (40). Впуск (24) в основании блока позволяет воде под давлением втекать в каналы задержки твердых частиц мембраны. Впуск (32) воздуха на верхнем конце блока позволяет воздуху под давлением входить в верхний конец блока и, следовательно, в верхние концы каналов задержки твердых частиц, пока не сравняются давления воздуха и воды. Промывку задержанных твердых частиц производят за счет закрывания выпуска перфорированной трубы и открывания впуска промывочной воды и выпуска промывочной воды, при поддержании давления воздуха на верхнем конце кожуха.

Description

Настоящее изобретение имеет отношение к отделению твердых частиц от жидкости, в которой они диспергированы.

Предпосылки к созданию изобретения

Для удаления мелких твердых частиц размером несколько микрон из воды (или любой другой жидкости) обычно используют полупроницаемые материалы. Эти материалы являются пористыми (проницаемыми) для молекул воды, однако эти поры являются достаточно малыми для того, чтобы исключить прохождение твердых частиц через них. Эти материалы используют для осуществления микрофильтрации или ультрафильтрации, в зависимости от размера их пор.

Обычно фильтр, основанный на использовании такого материала, содержит удлиненную каркасную трубу, которая имеет ряды отверстий вдоль ее длины. Удлиненные фильтровальные элементы из полупроницаемого материала, имеющие одну открытую сторону, но в других отношениях имеющие форму герметичных карманов, закреплены на трубе так, что их открытые кромки сообщаются с рядами отверстий. Имеются распорки в виде сетки между карманами и в карманах. Герметичные карманы плотно намотаны вокруг трубы, и намотанный блок введен со скольжением в удлиненный внешний кожух.

Когда вода с увлеченными твердыми частицами втекает в кожух, она входит в каналы задержки твердых частиц, образованные между фильтровальными элементами, при этом распорки между карманами находятся в каналах задержки твердых частиц. Вода, но не твердые частицы, проникает через полупроницаемый материал в карманы и, следовательно, в трубу через открытые кромки карманов и ряды отверстий.

После периода использования фильтр становится закупоренным или, по меньшей мере, скорость потока снижается в такой степени, что необходимо произвести очистку фильтра. Ее производят за счет открывания вентиля, который управляет выходом сточных вод из кожуха, и за счет подачи промывочной воды под давлением в кожух, чтобы очистить кожух от имеющихся в нем воды и твердых частиц и удалить их через выход сточных вод.

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа организации работы фильтровального блока и создание усовершенствованного фильтровального блока.

Сущность изобретения

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ организации работы вертикального фильтровального блока, который содержит мембрану, содержащую проницаемую трубу и водопроницаемые фильтровальные элементы, через которые вода проходит к указанной проницаемой трубе, причем способ предусматривает стадию подвода неочищенной воды к нижнему концу блока и стадию удаления воды с отфильтрованным веществом, прошедшую через фильтровальные элементы, из нижнего конца блока, и поддержание давления выше атмосферного на верхнем конце блока за счет постоянного подключения к источнику газа под давлением.

Из соображений экономии в качестве газа обычно используют воздух, но могут быть использованы и другие газы.

Для очистки мембраны способ предусматривает прекращение подачи неочищенной воды, открывание линии сточных вод, сообщающейся с нижним концом блока, и создание потока промывочной воды в верхний конец указанного блока при поддержании подвода газа к верхнему концу блока, так что вода, газ и твердые частицы вытекают из указанного блока через линию сточных вод.

Давление в ходе промывки фильтровального блока поддерживают на постоянном уровне или оно может пульсировать.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также установка, содержащая фильтровальный блок, который содержит мембрану, содержащую вертикальную проницаемую трубу и водопроницаемые фильтровальные элементы, через которые вода проходит к указанной проницаемой трубе, впуск на нижнем конце блока для неочищенной воды, выпуск на нижнем конце блока для отфильтрованной воды, вентиль для прекращения подачи неочищенной воды в указанный впуск для сырой воды, свободное пространство в блоке над мембраной, впуск для газа на верхнем конце блока для постоянного подсоединения этого пространства к источнику подачи газа под давлением, и создания давления в указанном свободном пространстве блока во время работы блока по отделению твердых частиц от воды, трубу для промывочной воды, которая идет к верхнему концу блока, вентиль для закрывания трубы для промывочной воды, который выполнен с возможностью соединения трубы для промывочной воды с источником промывочной воды под давлением, когда производят очистку, и выпуск сточных вод на нижнем конце блока, через который промывочная вода и твердые частицы выходят из блока.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

- 1 013949

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показано сечение фильтровального блока в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 показано перспективное изображение с пространственным разделением деталей фильтровального блока, показанного на фиг. 1.

На фиг. 3 и 4 показаны перспективные изображения фильтровальной установки с противоположных сторон.

На фиг. 5 и 6 показаны виды сбоку фильтровальной установки с противоположных сторон.

На фиг. 7 показан вид сверху фильтровальной установки.

На фиг. 8 и 9 показаны виды фильтровальной установки с противоположных концов.

На фиг. 10 показана принципиальная электрическая схема фильтровальной установки.

Подробное описание изобретения

Фильтровальный блок 10, показанный на фиг. 1 и 2, содержит удлиненную, вертикальную, перфорированную каркасную трубу 12, вокруг которой намотаны удлиненные фильтровальные элементы 14 (фиг. 2). Каждый фильтровальный элемент 14 имеет форму герметичного кармана и изготовлен с использованием полупроницаемого материала, который позволяет воде, но не твердым частицам, проходить через него. Внутренняя кромка каждого кармана является открытой, и именно эта кромка прикреплена к трубе 12. Карманы сообщаются с внутренним пространством трубы 12 через множество перфораций в трубе 12. Конструкция трубы 12 и фильтровальных элементов 14 является обычной. В соответствии с обычной принятой терминологией конструкцию, которая содержит трубу (позиция 12) и водопроницаемые фильтровальные элементы (позиция 14), называют мембраной. Мембрана обозначена позицией 16.

Фильтровальный блок, показанный на фиг. 1, дополнительно содержит концевую пробку 18 на своем нижнем конце. Концевая пробка 18 имеет центральное гнездо 20, в которое входит трубка 22. Трубка 22 проникает в трубу 12 и соединяет концевую пробку 18 с трубой 12. Выходная расточка 24 в концевой пробке 18 сообщается с внутренним пространством трубки 22 и, следовательно, с внутренним пространством трубы 12 и позволяет воде с растворенным веществом, которая поступила в трубу 12, вытекать из фильтровального блока 10. Трубка 22 временно соединяет концевую пробку 18 с мембраной 16.

Концевая пробка 18 дополнительно имеет две дополнительные расточки 26, 28. Расточка 26 представляет собой впуск для сырой воды, а расточка 28 представляет собой промывочный выпуск. Именно через расточку 28 твердые частицы удаляют из кожуха во время процедуры очистки, что будет описано далее более подробно. При необходимости может быть предусмотрено несколько расточек 26 и несколько расточек 28.

На верхнем конце фильтровального блока 10 имеется дополнительная концевая пробка 30. Концевая пробка 30 имеет осевую расточку 32, к которой подключен источник воздуха под давлением (на фиг. 1 и 2 не показан). Имеется пространство 34 между концевой пробкой 30 и мембраной 16. Верхний конец каркасной трубы 12 закрыт пробкой 36.

Для изготовления фильтровального блока 10 используют мембрану 16, на которую надевают две концевые пробки 18, 30, и полученную конструкцию устанавливают на вращаемой оправке (не показана). Оправка содержит два соосных, смещенных друг от друга по оси вала, которые вводят в расточки 24 и 32, в результате чего обеспечивают возможность вращения конструкции, содержащей концевые пробки 18, 20 и мембрану 16.

Концевая пробка 30 имеет втулку 38, в которую заходит конец мембраны 16, в результате чего образуется необходимое временное соединение между пробкой 30 и мембраной 16. Оправку вращают и образуют кожух 40 за счет намотки прядей покрытого смолой стекловолокна или другого волокна вокруг мембраны 16 и концевых пробок 18, 30. Кожух 40 соединяет мембрану 16 с концевыми пробками 18, 30, в результате чего образуется объединенный блок, который не имеет никакого пространства между внешней поверхностью мембраны 16 и внутренней поверхностью кожуха 40.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 3-10, на которых показана фильтровальная установка, которая содержит базовую раму 42, на которой установлены все остальные компоненты установки.

Четыре фильтровальных блока 10.1, 10.2, 10.3 и 10.4, имеющих описанную здесь выше конструкцию, установлены на раме 42. Трубы 44 подключены к впускным расточкам 32 четырех фильтровальных блоков. Каждая труба 44 содержит вентиль 46 (фиг. 10), который контролирует поток от источника 48 воздуха.

Вода, которую необходимо подвергнуть обработке, входит через впуск 50 и поступает через вентиль 52 в трубу 54, которая соединена со стороной всасывания насоса 56. Сторона давления насоса соединена с коллектором 58. Имеется второй впуск 60 для промывочной воды, причем вентиль 62 предусмотрен между впуском 60 и трубой 54.

Коллектор 58 подключен при помощи труб 64 четырех ветвей к расточкам 26 блоков 10.1, 10.2, 10.3 и 10.4. Таким образом, сырая вода втекает в каналы 20 задержки твердых частиц мембраны 16. Каждая расточка 24 соединена с выпускной трубой 66, причем трубы 66 идут к выпускному коллектору 68 растворенного вещества. Каждая другая расточка 28 концевой пробки 18 соединена с трубой 70, причем трубы 70 идут к коллектору 72. Предусмотрены вентили 74 в трубах 70, вентили 76 в трубах 66 и вентили 78 в трубах 64.

- 2 013949

Труба 80 соединяет коллектор 58 с трубами 82 ветвей, которые идут к впускным расточкам 32 на верхних концах блоков 10.1, 10.2, 10.3 и 10.4. Имеются нормально закрытые вентили 84 в трубах 82 ветвей. Трубы 82 соединены с трубами 44, так что расточки 32, для целей промывки, могут быть одновременно подключены к источнику воздуха, обозначенному позицией 48, и к источнику 60 чистой воды.

При нормальной работе сырая вода с твердыми частицами нагнетается при помощи насоса 56 в коллектор 58, затем в трубы 64 и через расточки 26 поступает в мембраны 16. Вода, которая втекает в мембраны 16, просачивается через фильтровальные элементы 14 и выходит через трубы 12, трубки 22 и расточки 24. Из расточек 24 вода втекает в трубы 66 и затем в коллектор 68 через вентили 76.

Верхние концы блоков 10.1, 10.2, 10.3 и 10.4 постоянно подключены к источнику 48 воздуха, за счет чего поддерживается давление выше атмосферного в каждом блоке 10.1, 10.2, 10.3 и 10.4. Давление сырой питающей воды в расточках 26 достаточно для уравновешивания давления воздуха, так что вода заполняет кожухи 40 главным образом до верхней части, однако оставляя воздушное пространство над водой.

Когда фильтровальные блоки становятся закупоренными, вентиль 52 закрывают, а вентиль 62 открывают. Одновременно открывают вентили 74 и 84, а вентили 76, 78 закрывают. Вентили 74, 84, при нормальной работе, закрыты, а вентили 76, 78 нормально открыты. Промывочная вода нагнетается насосом 56 в коллектор 58 и затем в трубу 80. Из трубы 80 промывочная вода протекает через трубы 82 в расточки 32, вместе с входящим воздухом, и может начать протекать через блоки сразу после закрывания вентилей 78 для сброса давления воды с нижних концов мембран.

Воздух и промывочная вода протекают через каналы задержки твердых частиц мембран, вытекают через расточки 28 в трубы 70 и затем в коллектор 72, унося отфильтрованные частицы.

Воздух под давлением постоянно подают в верхний конец каждого фильтровального блока. Во время промывки, давление воздуха можно поддерживать на постоянном уровне или оно может быть пульсирующим.

Claims (4)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ организации работы вертикального фильтровального блока, который содержит мембрану, содержащую проницаемую трубу и водопроницаемые фильтровальные элементы, через которые вода проходит к указанной проницаемой трубе, причем способ предусматривает стадию подвода неочищенной воды к нижнему концу блока и стадию удаления воды с отфильтрованным веществом, прошедшую через фильтровальные элементы, из нижнего конца блока и поддержание давления выше атмосферного на верхнем конце блока за счет постоянного подключения к источнику газа под давлением.
2. 2. Способ по п.1, в котором для очистки мембраны прекращают подачу неочищенной воды и осуществляют открывание линии сточных вод, сообщающейся с нижним концом блока, и образование потока промывочной воды в верхний конец указанного блока, при поддержании подвода газа к верхнему концу блока, так что вода, газ и твердые частицы удаляются из указанного блока через линию сточных вод.
3. 3. Способ по п.2, в котором давление газового источника пульсирует при промывке.
4. 4. Установка для отделения твердых частиц от воды, содержащая фильтровальный блок, который содержит мембрану, содержащую вертикальную проницаемую трубу и водопроницаемые фильтровальные элементы, через которые вода проходит к указанной проницаемой трубе, впуск на нижнем конце блока для неочищенной воды, выпуск на нижнем конце блока для отфильтрованной воды, вентиль для прекращения подачи неочищенной воды в указанный впуск для сырой воды, свободное пространство в блоке над мембраной, впуск для газа на верхнем конце блока для постоянного подсоединения этого пространства к источнику подачи газа под давлением и создания давления в указанном свободном пространстве блока во время работы блока по отделению твердых частиц от воды, трубу для промывочной воды, которая идет к верхнему концу блока, вентиль для закрывания трубы для промывочной воды, который выполнен с возможностью соединения трубы для промывочной воды с источником промывочной воды под давлением, когда производят очистку, и выпуск сточных вод на нижнем конце блока, через который промывочная вода и твердые частицы выходят из блока.