13.1. Фильтр амф-ними
Корпус АМФ-НИМИ имеет вид прямоугольного резервуара, в котором двумя низкими стенками а и а1 выделены с двух сторон два кармана А и А1. Между стенками а и а1 размещена фильтрующая загрузка (рис. 13.2).
Осветляемая вода из трубы 10 через поплавковый клапан 8 подается в корпус фильтра. В период полезной фильтрации положение поплавка клапана 8 определяется постоянным уровнем воды в корпусе фильтра (горизонт или уровень фильтрации В). Клапан 8 пропускает при этом положении расход воды, соответствующий заданной производительности фильтра.
Осветляемая вода фильтруется через загрузку и собирается в дренаж 28. Оттуда по трубе 27 она подводиться к трехходовому крану 17, который, находясь в это время в положении 17 а, пропускает воду в поплавковый клапан 18 регулятора скорости полезной фильтрации.
Из клапана 18 чистая вода изливается в бак 19, и далее через регулировочный кран 20 она поступает в смеситель 24.
При достаточной высоте слоя воды в баке 19 можно обеспечить необходимую точность регулирования производительности фильтра, то есть нужную скорость полезной фильтрации.
В смеситель 24 из хлоратора 22 поступает постоянная соответствующая производительности фильтра доза хлорного раствора.
Из смесителя по трубе 25 вода, обработанная хлором, отводится в резервуар чистой воды.
К трубе 27 присоединена широкая труба-пьезометр 11. Уровень воды в трубе-пьезометре 11 находится на отметке (В-Σhх). Здесь В – отметка уровня воды в корпусе фильтра в период полезной фильтрации, а Σhх – сумма потерь напора при движении воды через пленку, фильтрующую загрузку и дренаж, а также при движении воды по трубе 27 до точки присоединения ответвления к трубе – пьезометру.
Рис. 13.2. Схема установки АМФ-НИМИ и автоматического регулятора фильтрации
Рис. 13.3. Схема автоматического регулирования процесса промывки АМФ-НИМИ
Внутри трубы-пьезометра находится датчик-двигатель 12, подвешенный на тросе к блоку 9. Датчик-двигатель представляет собой круглый бак, заполняемый водой через донное отверстие и подвижную трубу 39.
В начале фильтрации уровни воды в трубе-пьезометре 11 и внутри датчика-двигателя 12 находятся на одной отметке (В-Σhх). По мере загрязнения фильтра сумма потерь напора Σhх растет и уровни воды в трубе-пьезометре и датчике-двигателе одновременно и в равной степени падают.
Однако это продолжается только до снижения уровня воды в датчике 12 до отверстия подвижной переливной трубы 39, находящегося на отметке D.
При дальнейшем вызываемом увеличением Σhх падении уровня воды в трубе-пьезометре 11 уровень воды в датчике 12 не снижается. Донный клапан 13 датчика-двигателя 12 под действием собственного веса и давления воды закрыт. Таким образом, степень погружения в воду корпуса датчика-двигателя постепенно уменьшается. Следовательно, вес датчика-двигателя с находящейся в нём водой соответственно увеличивается. Когда сумма потерь напора в фильтре Σhх станет равной Σhкр = 1,0 – 1,1 м, вес G датчика-двигателя плюс вес столба воды в последнем высотой Нр окажутся достаточными, чтобы сработала система блоков 9 и 6 и посредством троса 7 был открыт канализационный клапан 3. Таким образом, заканчивается период полезной фильтрации и начинается период регенерации фильтра.
Медленный автоматический фильтр можно очищать от загрязнений двумя способами.
1. Верхняя промывка – методом смыва удаляются загрязнения, задержанные на поверхности песка и в верхнем его слое толщиной 1...3 см. Верхняя промывка является одной из рабочих операций каждого фильтроцикла и поэтому должна быть полностью механизирована и автоматизирована.
2. Примерно через 15...30 фильтроциклов перемывается или заменяется вся песчаная загрузка медленного фильтра. Эту операцию, выполняемую через сравнительно большие сроки, целесообразно пока только механизировать.
Рис. 13.4. Схема гидравлического рыхлителя с водяным двигателем
Рассмотрим первый способ очистки – смыв верхних загрязнений.
Поток промывной воды течет по поверхности песка из верхнего кармана А в нижний А1 со скоростью v. Опыты, проведенные в лаборатории водоснабжения Новочеркасского инженерно-мелиоративного института, показали, что уже при v = 0,1–0,2 м/с смывается верхняя пленка, образующаяся на поверхности песка при медленной фильтрации. Частицы загрязнений, из которых сформировалась пленка, смытые потоком, переходят во взвешенное состояние, вследствие турбулентности потока. Для этого необходимо, чтобы вертикальная составляющая скорости потока была больше гидравлической крупности взвешиваемой частицы.
Более крупные частицы удерживаются во взвешенном состоянии и, сталкиваясь в процессе турбулентного перемешивания, очищаются от налипших на них мельчайших загрязнений. Последние выносятся потоком в карман А1 и далее в канализацию.
По поверхности фильтрующей загрузки движется рыхлитель, перемещения которого создают своеобразные условия движения тонкого слоя промывного потока. Зоны подпора и спада воды перемещаются вместе с рыхлителем по длине фильтра, создавая многочисленные вихревые области, которые также перемещаются. Поэтому в настоящее время при рассмотрении вопросов гидравлики верхней промывки медленного фильтра наиболее надежным является использование данных опытных исследований.
Загрязненную поверхность фильтра во время промывки можно рыхлить или механическими, или гидравлическими рыхлителями.
Над фильтром по его длине укладывается двутавровая балка, по которой перемещается на четырех колесах подвеска. Подвеска несет пространственную ферму-раму, в нижней части которой установлены два подшипника для вала вращающейся фрезы.
Подвеска с рамой приводится в движение тяговым тросом от водяного двигателя, размещенного в коридоре управления. Фреза движется по поверхности песка от одного кармана к другому.
Для удержания подвески (а следовательно, и фрезы) в крайних точках к ней прикреплены два выступа, в которые заходит палец пружинного фиксатора. Водяной двигатель должен развить дополнительные усилия для срыва подвески рыхлителя с пальца фиксатора. После срыва тяговое усилие, необходимое для дальнейшего движения фрезы по песку, меньше начального, и это обстоятельство обеспечивает доведение подвески до другой крайней точки её положения.
После каждого фильтроцикла грязеемкость медленного фильтра постепенно уменьшается. Продолжительность последующих фильтроциклов сокращается. Водопроницаемость песчаной загрузки систематически снижается.
Возникает необходимость глубокой перемывки песка. Периодичность глубокой перемывки может быть различной в зависимости от свойств задерживаемых загрязнений, величины скорости фильтрации, крупности зерен засыпки, мутности осветляемой воды и т.д. По многолетнему опыту эксплуатации обычных медленных фильтров, глубокая очистка всего слоя песка требуется через 15...30 фильтроциклов.
Такая чистка рекомендуется перед наступлением периода наибольшей мутности воды в источнике водоснабжения. На разных очистных станциях практикой установлены различные глубины перемывок. Поэтому устройства для перемывания песка должны быть приспособлены для очистки любой толщины песчаного слоя медленного фильтра.
В песчаной загрузке устанавливают временные щитовые перегородки, которые отделяют отсеки нужной площади и объема. Глубина погружения перегородки равняется назначенной толщине промываемого слоя песка.
Уровень воды в фильтре снижают ниже поверхности песка, но с таким условием, чтобы объем воды в промываемом отделении был достаточен для образования пульпы оптимальной концентрации.
Передвижной эжектор захватывает грязный песок. В эжектор по шлангу 13 (рис. 13.5) поступает вода из трубы 14 под необходимым напором.
Из шланга 12 с брандспойтом размывают песок, облегчая его захват эжектором. Песчаная пульпа (песок с водой) снизу вверх по шлангу 16 подается в центральную трубу 17 сепаратора 3 – стального цилиндра с коническим днищем. Вследствие бурного турбулентного режима песчинки в центральной трубе освобождаются от загрязнений, выносятся через патрубок 4 и шланг 2 в канализацию. Чистый песок осаждается на коническое дно сепаратора и по шлангу 6 поступает в загруженный отсек 8.
Расходы воды через сепаратор необходимо отрегулировать так, чтобы грязная вода выходила через верхний патрубок 4. Для этого служит дроссель 7, устанавливаемый на шланге 6. По мере отмывки песка в отсеке перегородки передвигают.
Рис. 13.5. Схема гидравлической перемывки песчаной загрузки медленного фильтра