Устройство фильтров, предназначенных для очищения воды, засыпного типа

Водоочистные системы (в большинстве автоматические или полуавтоматические) используемые в коттеджах, а также для решения коммерческих или промышленных задач, называются фильтрами засыпного типа. Простыми словами, в местах, где требуемая производительность достигает 0,7-1 м3/час (данные цифры равны одному работающему на весь напор крану, или двум работающим на половину напора кранов) и более, а разбор водной среды несет существенную нагрузку на фильтрационную систему.

Принцип устройства фильтров, произведенных для очищения воды, засыпного типа, абсолютно всех изготавливающих их фирм и предназначенных для любых методов использования, одинаков, за исключением очень редких случаев.

Данная фильтрационная система представляется в виде ряда основных составляющих.

1. Корпус.

Стеклопластик, в редких случаях нержавеющая сталь, является материалом для корпуса фильтра. Иностранные производители не используют нержавеющую сталь, так считают ее не рациональной с экономической точки зрения, к тому же, очень тяжелым материалом. Исключением являются фильтры для медицинских нужд.

Форма корпуса выглядит как полый цилиндр, сверху и снизу закрыт куполообразной крышкой. Данное решение позволяет обеспечить оптимальные свойства гидравлики при эксплуатации фильтрационной системы. Устойчивость снизу достигается путем использования специально изготовленного основания в виде кольца. Сверху в корпусе имеется прорезанное воронкообразное отверстие, с помощью которого происходит сборная работа и установка фильтров. В габаритных корпусах, «воронка» вырезается снизу, это облегчает сборные и ремонтные действия, осуществляемые с фильтром. При дальнейшей работе горловина в нижней части прикрывается заглушающим приспособлением. Вероятно вырезание дополнительных вспомогательных отверстий (помещение фильтрующих веществ).

2. Управленческий блок.

Управленческий блок фильтрационной установки состоит из многоходового клапана (по-английски  – valve, « управляющий клапан» не редко используемого в Российской Федерации, но его нельзя назвать стопроцентно корректным) со специальной приводной системой (электромеханической, гидравлической и других) и сопутствующим «автоматом» (возможна комплектация с механическим управлением).

Осуществление своевременного запуска процесса регенерации (восстановление основной функции фильтра) фильтрационной системы и поочередного переключения потоковых направлений водной среды в полости фильтра по определенным задачам программы являются основными назначениями управленческого блока.

Управленческий блок оснащен портом, расположенным с внешней стороны и осуществляющим присоединение линий загрязненной воды, выходным портом, расположенным с внешней стороны и предназначенным для приема обеззараженной воды, и дренажным портом, расположенным с внешней стороны который производит периодический сброс накопившейся грязи.

Данным приспособлением управленческого блока обладают фильтрационные системы без химической регенерации. Более оснащенным устройством управленческого блока располагают фильтры с химической регенерацией, которые оснащены вспомогательным внешним портом, предназначенным для доставки восстановительного раствора. В данном варианте комплектация дополнена резервуаром для смешивания и последующего содержания раствора для регенерации.

Существуют 2 главных вида управленческих блоков, они подразделяются по типу устройства, предназначенного для подачи сигнала последующего старта регенерирующего процесса.

Управленческий блок с регенерирующим процессом по времени относится к первому виду. Он оснащен электронным или механическим таймером, задачей которого является подача сигнала через заданный промежуток времени на запуск регенерации. Чаще всего установка их происходит на блоки без химического регенерирующего процесса.

Управленческие блоки с регенерацией из расхода относятся ко второму виду. Данный вид оснащен расходомеров (счетчиком водной среды), выдающим сигнал на регенерирующий процесс после фильтрации заданного объема жидкости. В основном они устанавливаются на фильтрационные системы с химической регенерацией.

Довольно редко устанавливаются блоки управления с регенерирующим процессом, осуществляющегося исходя из параметров качества воды. Они оснащены одним либо несколькими датчиками, предназначенных для измерения одного или нескольких параметров водной среды на выходе из фильтров, и подавать сигнал на начало регенерирующего процесса, в момент несоответствия установленным параметрам (увеличенное содержание солей жесткости и других). Нередко управление датчиками осуществляется микропроцессором. Не сложно понять, что данные фильтры дорогостоящие, в основном применяются на больших производственных объектах. В данных случаях, управленческий блок устанавливают на горловине сверху корпуса фильтрационной системы (смотрите рисунок). Такое расположение имеет название «верхнее» - по-английски TopMount. На производственных фильтрах больших габаритов блок управления часто устанавливают сбоку от корпуса, и называется такая установка Side-Mount.

Для осуществления перевода водного потока внутри фильтрационной системы управленческий блок связывают с распределительной системой, ее комплектация состоит из:

3. Распределительный центральный стояк.

Труба (в основном, пластиковая), установленная вертикально в центре корпуса фильтрационной системы называется центральным стояком. Его верхнее окончание (в фильтрах, где управленческий блок располагается сверху) соединено с управленческим блоком, а на нижнем закрепляется распределительный кран (дистрибьютор, по-английски distributor).

4. Нижний распределитель.

Все средние фильтры оснащены данными распределителями, представленными в виде «набалдашника» с большим количеством мельчайших отверстий определенного калибра (на рисунке специально они нарисованы заведомо больших размеров, на практике их размер равен нескольким сотням микрон). Распределение водных потоков, проходящих по центральному стояку по всем заданным направлениям, сбор воды, перемещающейся внутри корпуса, по всем направлениям, подача ее по центральному стояку к управленческому блоку являются основными задачами нижнего распределителя. Максимальное вовлечение всего объема фильтрационной системы – главная функция данной детали (появление «мертвой зоны»).

В достаточно габаритных фильтрах описанных выше, а также изображенного на картинке дистрибьютора оказывается мало, и в таких случаях применяется лучевой или латеральный (по-английски lateral - "боковой") дистрибьютор.

Чтобы осуществить защиту нижнего распределителя, его покрывают специальной засыпкой, имеющей название «подложка гравия».

5. Подложка гравия.

Материалом для подложки служит специализированный подлежащий очистке, промывке, тщательной сортировке по определенному размеру гранул гравий. Однородный размер гравия, используется для установки подложки и осуществления помощи труду нижнего распределителя, другими словами, позволяет равномерно распределиться водному потоку по всем поперечным сечениям фильтрационной системы.

6. Средства для фильтрации.

Если, управленческие блоки, корпуса, распределительные системы, подложки можно охарактеризовать как «тело» фильтрационной системы ( устройство практически у всех идентичное), то средства для фильтрации являются  их «душой», в них проявляется уникальность фильтров засыпного типа. От используемых средств в фильтрах напрямую зависит его эксплуатация, а также определяется спектр задач, с которыми они готовы справиться, с какой водой они готовы работать, а с какой ни в какую, какая система регенерирующего процесса (химическая или безреагентная) используется и т.д.  Все инновационные разработки ведущих компаний, работающих в отрасли подготовки водной среды к дальнейшему использованию, связаны со средствами для фильтрации.

Довольно сложной, требующей особенного внимания, задачей можно назвать подход к выбору более подходящей именно вам засыпки. Он зависит от ряда факторов: результаты исследований проб воды, параметры водной среды, цели, достижение которых у вас в приоритете. Но рациональный подбор средств для фильтрации – это только половина дела. Производительность фильтрационной системы и ее размеры, тип регенерирующего процесса, физико-химические основополагающие свойства самих средств являются критериями при выборе нужного количества фильтрующих средств. Данный параметр можно достичь «правильным расчетом» фильтров. При нем нужно учесть скорость прохождения водной среды сквозь фильтрационную систему при различных режимах эксплуатации, нужную минимальную высоту засыпного слоя, рассчитать во сколько раз увеличится объем средств для фильтрации, который потребуется для обратного промывания, и многие другие показатели.

Исходя из полученного результата, производится подбор необходимого количества фильтрующих средств  для каждой разновидности фильтрационной системы, а следующим делом произвести соответствующую настройку управленческого блока.

Стоит упомянуть, что фильтрующие средства могут быть однокомпонентными, состоящими из одной разновидности засыпки, а также двух и более компонентными, состоящими из определенного числа разновидностей засыпки. Сами же фильтрующие средства в многокомпонентном составе могут быть перемешаны, либо засыпаны в фильтр уровнями. Часто используются вариации перемешанных или уложенных в несколько слоев средств для фильтрации.

Не стоит уточнять, что все проведение вышеперечисленных процессов под силу лишь профессионалам с многолетним стажем в области водоочистки, ведь для правильной эксплуатации таких фильтрационных систем нужно не только определиться с подборов совместимых фильтрующих средств, но также, осуществить подбор оптимальных количественных соотношений и оптимальных режимов работы. Решение данной задачи вмещает в себя уравнение со многими переменными.

Без лишней скромности заявляем, что наша организация, вместе с ИНЭОС РАН, добилась при решении данной непростой задачи существенных результатов.