Устройство фильтров засыпного типа

Фильтры засыпного типа — наиболее популярное водоочистное оборудование в сфере частного домостроения, а также в коммерческих и производственных зданиях.

Эти фильтры рассчитаны на ориентировочный расход 0,8-15 м³/час в периоды пиковых нагрузок, что примерно соответствует одному полностью открытому водопроводному крану или двум полуоткрытым. В целом, засыпные фильтры хорошо показывают себя при значительных нагрузках в режиме разбора воды.

Фильтры засыпного типа отличаются маркой производителя и назначением, однако принципиальное устройство у них одинаковое. Основные элементы засыпного фильтра:

• корпус,
• блок управления (БУ),
• распределительная система,
• засыпка (фильтрующая среда).

Корпус фильтра

Материалом корпуса фильтра может служить стеклопластик или (реже) нержавеющая сталь. Так как нержавеющая сталь относится к дорогостоящим и тяжелым материалам, ее применение ограничено в фильтрах для медицинских нужд или других специфических целей. Стеклопластик – достаточно прочный и химически устойчивый материал, поэтому он используется чаще всего.

Оптимальная форма корпуса для засыпного фильтра — пустотелый цилиндр со скругленным верхом и дном. Эта форма обеспечивает наилучшие гидродинамические условия процесса фильтрования. Основание в виде кольца снизу фильтра придает ему устойчивость.

Сверху корпуса фильтра имеется горловина для засыпки и обслуживания устройства. Если корпус фильтра имеет большие размеры, еще одна горловина для сборки и ремонта устраивается снизу корпуса. В режиме работы нижняя горловина на корпусе фильтра закрывается заглушкой.

Кроме горловины, в корпусе фильтра могут быть и другие технологические отверстия — для засыпки фильтровального материала или для крепления необходимых приборов.

Блок управления

Работу фильтра регулирует блок управления (БУ). В его состав входит многоходовой клапан и приводной механизм (механический, электрический, гидравлический). Привод может снабжаться автоматическим регулированием, но возможно и ручное управление. Блок управления контролирует степень насыщения фильтрующего материала и своевременно подает сигнал о необходимости запуска регенерации. Встроенная программа автоматически запускает переключение водных потоков внутри фильтра для промывки засыпного материала.

В блоке управления имеется несколько внешних портов:

• для подключения линии загрязненной воды;
• порт для подачи отфильтрованной воды;
• дренажный порт для удаления отфильтрованных примесей.

В фильтрах с химической регенерацией устанавливается более сложный БУ — в нем предусматривается дополнительный внешний порт для подачи химического реагента. Засыпной фильтр с химической регенерацией дополнительно комплектуется баком для приготовления и хранения реагента для регенерации.

Блоки управления подразделяются на несколько типов в зависимости от вида устройства, подающего сигнал к регенерации.

1. Первый тип БУ — с регенерацией через определенный период времени. Такие БУ снабжаются электронным или электромеханическим таймером, которые подают сигнал о начале регенерации строго через заданный промежуток времени. Фильтры без химической регенерации чаще имеют такой тип БУ.
2. Второй тип БУ предусматривает регенерацию по расходу воды. В таком блоке управления имеется счетчик воды по типу расходомера, и при расходе воды выше установленной нормы БУ подает сигнал на регенерацию фильтра. Таким типом БУ чаще оснащаются фильтры с химической регенерацией.
3. Еще один тип БУ, применяемый достаточно редко — с регенерацией по параметрам качества воды. В БУ встраивается несколько датчиков, каждый из которых измеряет определенный показатель качества воды. Если параметр очищенной воды превышает заданную норму (например, по жесткости), подается сигнал на регенерацию фильтровального материала. Датчики, как правило, управляются микропроцессором. Такие БУ недешевы по цене и устанавливаются только на крупных промышленных производствах.

Обычно блок управления монтируют вверху, на горловине корпуса фильтра. На крупных по размеру промышленных фильтрах может применяться боковая компоновка — когда блок управления устанавливают сбоку фильтра.

Блок управления связан с распределительной системой, которая осуществляет переключение потоков внутри фильтра.

Распределительная система

В состав распределительной системы входят:

• центральный распределительный стояк,
• нижний распределитель,
• гравийная подложка.

Центральный стояк — это пластиковая труба, которая устанавливается вертикально в центре корпуса фильтра. Верхний конец трубы центрального стояка подсоединяется к блоку управления. На втором конце трубы закреплен нижний распределитель, или дистрибьютор.

В небольших по размеру фильтрах нижний распределитель может быть выполнен в виде пластиковых насадок, на которых имеется много тонких и мелких щелей. Вода струится по центральному стояку и через нижний распределитель расходится от центра к краям корпуса фильтра. В другом режиме нижний распределитель может собирать воду, идущую вниз внутри корпуса фильтра, и подает ее через центральный стояк вверх, к блоку управления. Конструкция нижнего распределителя позволяет максимально использовать рабочий объем фильтра и препятствует образованию «мертвых зон».

Если фильтр имеет большие размеры, то обычный нижний распределитель не способен справиться со своими задачами. Тогда используют лучевые или параллельные дистрибьюторы, которые отличаются увеличенной пропускной способностью.

Чтобы защитить нижний распределитель от воздействия загрузочного материала, его закрывают слоем дренажной засыпки — так называемой «гравийной подложкой».

Гравийная подложка — это гравий, тщательно отсортированный по размеру гранул. Слой гравийной подложки полностью покрывает нижний распределитель и, благодаря своим дренажным свойствам, способствует равномерному распределению потоков воды в поперечном сечении корпуса.

Фильтрующая среда

Все описанные выше элементы конструкции фильтра выполняют хоть и важные, но вспомогательные функции. Главное, что есть в любом фильтре и что определяет качество его работы — фильтрующая среда. В фильтрах засыпного типа выбор засыпки имеет первостепенное значение и порой является довольно сложной задачей.

От характеристик фильтрующего материала зависит, с какими параметрами загрязнения воды сможет работать фильтр, какой тип регенерации использовать (промывку или обработку реагентами), в каком режиме эксплуатировать фильтр и многое другое.

Компании, поставляющие оборудование для водоочистки, большинство опытных наработок и «ноу-хау» связывают именно с качеством фильтрующего материала.

Перед выбором засыпки проводят всесторонний анализ исходной воды — от начального химического состава и заканчивая набором целевых параметров качества воды. Исходя из этих задач подбирается фильтрующий материал с требуемыми поглотительными способностями.

Затем производится расчет необходимого количества фильтрующей засыпки. В расчете количества засыпки учитывается нужная производительность фильтровальной установки, габариты фильтра, тип регенерации и физико-химические свойства фильтрующего материала.

Расчет фильтра для воды засыпного типа также учитывает разные режимы работы фильтра и соответствующие им скорости потока жидкости, минимально необходимую высоту слоя засыпки, параметр расширения объема фильтрующей засыпки в процессе обратной промывки и многие другие параметры. По результатам проведенного расчета определяют количество засыпки для фильтра каждого типоразмера и производят настройку автоматики блока управления.

Засыпка в фильтре насыпного типа может состоять из материала одного рода (однокомпонентная), или состоять из разнородных фильтрующих материалов (многокомпонентная). Расположение фильтрующих материалов разнородной засыпки внутри корпуса фильтра может идти слоями, или они могут быть перемешанными между собой по всему объему. Возможен и вариант, когда перемешанные разнородные засыпки сочетаются с многослойными.