установка для очистки воды

Формула изобретения

Установка для очистки воды, содержащая заполненную фильтрационным материалом горизонтально установленную герметичную емкость, верхнюю и нижнюю распределительные системы для подвода воды из водоема и отвода очищенной воды, соответственно, и сеть для отвода продуктов загрязнения, отличающаяся тем, что она снабжена возможностью периодического изменения режима работы: очистка воды - промывка фильтрационного материала путем переключения двухпозиционного распределителя потоков воды, корпус которого гидравлически связан патрубками с верхней и нижней водораспределительными системами для подвода воды из водоема и отвода очищенной воды, сетью для отвода продуктов загрязнения и последовательно установленными на входе и выходе в гидравлической сети циклонами, в полости которых смонтированы самоочищающиеся сетчатые фильтры, при этом донные части корпусов циклонов сопряжены со сборниками продуктов загрязнения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к капельному орошению, и может быть использовано для очистки воды при орошении овощных культур, виноградников, садов, лесных питомников, плодово-ягодных культур и т.п. насаждений.

Известна система капельного орошения, включающая источник водоснабжения, подводящую сеть, распределительную сеть и увлажнители с инъекторами, в которой с целью улучшения аэрации увлажняемой зоны и обеспечения контроля за подачей воды в почву на входе в каждый инъектор установлено гидравлическое сопротивление, а под ним, в стенке инъектора, выполнено отверстие; с целью стабилизации и регулирования расхода воздуха, подаваемого в почву, каждый инъектор снабжен гидрозатвором, расположенным ниже отверстия; с целью равномерного распределения воды по увлажненным зонам при изменение напора по длине увлажнения инъекторы подключены к увлажнителям через трубчатые вставки различной длины; гидравлическое сопротивление выполнено в виде поплавкового регулятора уровня воды (RU, авторское свидетельство №545305. М. кл ². А01G 25/02, система капельного орошения / Б.И.Зигельман и Н.И.Кузякин (СССР). - Заявка №2198288/15; заявлено 10.12.1975; опубл. 05.02.1997, бюл. №5 // Открытия. Изобретения. - 1977. - №5).

К недостаткам данной системы капельного орошения относятся неудовлетворительная очистка воды, подаваемой инъекторами из водоподводящей сети в увлажнители. Последние забиваются растительными остатками и иловатыми взвесями в оросительной воде.

Часть указанных недостатков устраняется в системе капельного орошения, включающей водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию и оросительную сеть с капельницами, в которой с целью повышения надежности работы и снижения эксплутационных затрат система снабжена линейно-протяженными трубчатыми фильтрами, уложенными в грунте вдоль берега водоисточника и заглубленными под уровень грунтовых вод, при этом трубчатые фильтры сообщены с бассейном-отстойником, который выполнен закрытым (SU, авторское свидетельство №1551285. А1. M. кл⁵ A01G 25/02. Система капельного орошения / Н.А.Куделя, А.В.Шевченко и М.И.Ромащенко (СССР). - Заявка №4443850/30-15; заявлено 05.19.1988; опубл. 23.03.1990, бюл. №11 // Открытия. Изобретения. - 1990. - №11).

К недостаткам данной системы капельного орошения относятся большие материальные и трудовые затраты на укладку линейно-протяженных трубчатых фильтров в грунт на нижний уровень залегания грунтовых вод.

Известен горизонтальный отстойник, содержащий емкость, верхнюю и нижнюю распределительные системы подвода нефтесодержащей воды и отвода очищенной воды соответственно, трубку слива нефтепродуктов, входной и выходной патрубки, в которой с целью повышения эффективности очистки нефтесодержащих вод верхняя и нижняя распределительные системы выполнены в виде соединенных с коллектором горизонтальных перфорированных труб, при этом трубы верхней и нижней системы выполнены с диаметром, увеличивающимся и уменьшающимся от входного патрубка к выходному, суммарная площадь поперечного сечения верхней и нижней распределительных систем составляет не более 1,3 площади поперечного сечения соответствующего коллектора, а входной и выходной патрубки расположены в диаметрально противоположных концах емкости (SU, авторское свидетельство №1544712, А1. М. кл⁵ С02F 1/40, В01D 21/24, 17/032. Горизонтальный отстойник / Э.М.Кечельман и Л.М. Долуб (СССР). - Заявка №4279584/23-26; заявлено 08.19.1987; опубл. 23.02.1990, бюл. №7 // Открытия. Изобретения. - 1990. - №7).

К недостаткам описанного отстойника относятся ограниченные функциональные возможности - сбор аварийных разливов нефтепродуктов.

Наиболее близким аналогом по сущности и целевому назначению к заявленному техническому объекту относится установка для очистки воды, содержащая корпус с патрубками, верхних и нижним распределительными устройствами, согласно формуле полезной модели в установке размещена ионообменная смола, а в корпусе дополнительно размещен с возможностью перемещения фильтрационный материал с плотностью ниже плотности воды, причем над поверхностью материала в корпусе имеется свободное от сорбентов пространство (RU, свидетельство на полезную модель №21912, U1, МПК ⁷ С02F 1/42. Установка для очистки воды / С.Л.Громов (RU). - Заявка №2001110826/20; заявлено 25.04.2001; опубл. 27.02.2002, бюл. №6 // Изобретения. Полезные модели. - 2002. - №6. - С.301 и 302).

К недостаткам данной установки, принятой нами в качестве наиближайшего аналога, относятся неудовлетворительное качество очистки воды, малая производительность, незначительный и разовый срок службы сорбента.

Сущность изобретения заключается в следующем

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретения, - повышение качества очистки воды.

Технический результат - повышение производительности, снижение себестоимости растениеводческой продукции, эксплуатационной надежности и снижение затрат труда на обслуживание установки.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной установке для очистки воды, содержащей заполненную фильтрационным материалом горизонтально установленную герметичную емкость, верхнюю и нижнюю распределительные системы для подвода воды из водоема и отвода очищенной воды соответственно и сеть для отвода продуктов загрязнения, согласно изобретения она снабжена возможностью периодического изменения режима работы: очистка воды - промывка фильтрационного материала путем переключения двухпозиционного распределителя потоков воды, корпус которого гидравлически связан с патрубками с верхней и нижней распределительной системой для подвода воды из водоема и отвода очищенной воды, сетью для отвода продуктов загрязнения и последовательно установленными на входе и выходе в гидравлической сети циклонами, в полости которых смонтированы самоочищающиеся сетчатые фильтры, при этом донные части корпусов циклонов сопряжены со сборниками продуктов загрязнения.

За счет того что установка снабжена двухпозиционным распределителем потоков воды и гидроциклонами в сети, достигается указанный выше технический результат.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично показана установка для очистки воды при работе в режиме очистки воды.

На фиг.2 - то же, в режиме промывки фильтрационного материала, удаление кольматажа.

На фиг.3 - А-А на фиг.1, поперечно-вертикальный разрез емкости фильтра при работе установки в режиме очистки воды.

На фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2, поперечно-вертикальный разрез емкости фильтра при работе установки в режиме удаления кольматажа.

На фиг.5 - сечение В-В на фиг.1, горизонтальное сечение нижних водораспределительных труб системы отвода очищенной воды и коллектора.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Для нормальной и бесперебойной работы систем капельного орошения к оросительной воде предъявляются следующие требования:

- содержание твердых осадков на 1 литр воды не более 3 г;

- степень минерализации не более 6 г/л.

Установка для очистки поливной воды содержит заполненную фильтрационным материалом 1 горизонтально установленную на раме герметичную емкость 2. Емкость 2 снабжена верхней и нижней водораспределительными системами в виде перфорированной трубы 3 и соединенных через коллектор 4 дренажных труб 5 для подвода воды из водоема и отвода очищенной воды соответственно.

Установка для очистки поливной воды снабжена возможностью периодического изменения режима работы: очистка воды - промывка фильтрационного материала 1 путем переключения двухпозиционного распределителя 6 потоков воды. Корпус 7 распределителя 6 гидравлически связан патрубками 8, 9, 10, 11 и 12 с трубами 3 и 5 верхней и нижней распределительных систем для подвода воды из водоема и отвода очищенной воды, сетью 13 для отвода продуктов загрязнения и последовательно установленными в гидравлической сети циклонами 14 и 15. Они сопряжены со сборниками 18 продуктов загрязнения для отвода за пределы установки посредством вентилей 19. За патрубком 8 в системе подачи воды в емкость 2 на входном конце перфорированной трубы 3 установлен контрольный манометр 20, фиксирующий режим работы установки.

В корпусе 7 распределителя 6 потоков воды установлена гильза из антикоррозийного материала и плунжер 21. Нижний свободный конец плунжера 21 посредствам оси 22 кинематически связан вилкой 23 с двуплечим рычагом 24. Рычаг 24 имеет два фиксируемых положения: очистка воды - удаление кольматажа.

Фильтрационный материал 1 представлен крупнозернистым просеянным песком с размерами гранул - 1-5 мм и абсорбционной поверхностью - 10³ м² .

Установка для очистки воды функционирует следующим образом.

Работу установки рассмотрим на двух примерах: в режиме очистки воды и в режиме удаления кольматажа из фильтрационного материала.

Из прилегающего водоема вода насосом по трубам сети подается в корпус 17 гидроциклона 14. При тангенциальной подаче воды под давлением в корпусе 17 гидроциклона массе воды придается вращение вокруг вертикальной оси I-I гидроциклона 14. Крупные растительные примеси и взвеси из общей массы воды за сетчатой поверхности фильтра 16 оседают вниз, т.е. в сторону донной части корпуса 17 и поступают в сборник 18 продуктов загрязнения из очищаемой воды.

Вода с более мелкими размерами взвесей из полости гидроциклона 14, пройдя сетчатый фильтр 16, поступает по трубопроводу в патрубок 11 на корпусе 7 распределителя 6 потоков воды. При крайнем верхнем положении плунжера 21 (см фиг.1) вода из патрубка 11 поступает в полость корпуса 7 распределителя и проточками плунжера 21 направляется в патрубок 8, гидравлически связанный с перфорированной трубой 3, установленной в верхней части емкости 2 над фильтрационным материалом 1. Поток воды трубой 3 равномерно распределяется в объеме емкости 2. За счет гравитационной силы молекулы воды проникают сквозь толщи слоя крупнозернистого песка, уложенного в емкости 2 в качестве фильтрационного материала 1. Взвеси из воды оседают на поверхности песка и в порах между его частицами. Профильтрованная вода поступает через щели или перфорации дренажных труб 5 в коллектор 4, а из него под давлением - в патрубок 9 корпуса 7 распределителя 6. При верхнем положении плунжера 21 очищаемая вода, пройдя вторую ступень очистки, поступает через патрубок 12 в корпус 17 гидроциклона 15. Из корпуса 17 очищенная вода поступает через сетчатый фильтр 16 в магистральный или распределительный трубопровод системы капельного орошения и посредством капельниц или инъекторов распределяется в почве непосредственно в корневые системы растений возделываемых культур. Взвеси, минеральный и растительный сор из воды осаждаются и накапливаются в сборниках 18 продуктов загрязнения оросительной воды.

Нормальную работу установки оценивают по количественным показателям манометров насоса (на чертеже не показан) и манометра 20, установленного между трубой 3 и корпусом 7 распределителя 6 потоков воды. При перепаде давлений боле 0,005 МПа рычаг 24 плунжер 21 переводят в положение для промывки фильтрационного материала 1.

Рассмотрим режим работы установки при кольматации слоев фильтрационного материала. Кольматаж из емкости 2 удаляют следующим образом.

Оператор, обслуживающий установку и всю систему капельного орошения, усилием руки или дистанционно переводит рычаг 24 в фиксируемое положение «Удаление кольматажа». При перемещении свободного конца рычага 24 вверх плунжер 21 в корпусе 7 распределителя 6 потоков воды занимает крайнее нижнее положение (см. фиг.2). Очищаемая вода, пройдя через щели сетчатого фильтра 16 из корпуса 17 гидроциклона 14, направляется в патрубок 11 на корпусе 7 распределителя 6 и из него - в патрубок 9, соединенный трубопроводом с коллектором 4. Из коллектора 4 через дренажные трубы 5 выходящие потоки воды перемещаются в направлении перфорированной трубы 3, омывая слои песка. Кольматаж в виде мелкодисперсного наноса поднимается и потоками воды выводится трубой 3 в полость корпуса 7 распределителя 6 потоков воды, а далее - в сеть 13 для отвода продуктов загрязнения. При визуальной оценке воды из сети 13 и основываясь на показаниях манометра 20, оператор ручной 24 переводит плунжер 21 в положение «Очистка воды». Процесс отделения взвесей из воды происходит в вышеописанной последовательности.

Сор и наносы из сборников 18 продуктов загрязнения в циклонах 14 и 15 удаляют при завершении очередного полива.

Простота конструкции установки и доступность фильтрационного материала в любом хозяйстве, эксплуатирующем систему капельного орошения, обеспечивают бесперебойную работу орошаемых массивов в течение вегетационного периода возделываемых растений. Затраты труда на обслуживание установки снижены в 3-5 раз по сравнению с известными аналогами.

Описанная совокупность существенных отличительных признаков в заявленном объекте обеспечивает достижение поставленной задачи - повышение качества очистки воды при сохранении большой производительности.