Для очистки воды методом микрофильтрации традиционно используются барабанные или дисковые фильтры с определенным размером отверстий (прозора) в фильтрующем элементе. При необходимости изменения степени очистки возможна его смена, но эта процедура требует остановки фильтра и частичной разборки, на что требуется значительное время. Между тем в ряде случаев существует необходимость быстрой смены фильтрующего полотна в самом процессе очистки, например, при резких изменениях размеров частиц в очищаемой воде или изменении требований к степени очистки.
Разработанный нами микрофильтр основан на использовании плоских пластин из фильтрующего полотна, замена которых возможна в самом процессе работы в течение нескольких секунд. Конструкция фильтра не содержит вращающегося барабана, подвижным элементом является рампа с установленными на ней форсунками. Рампа перемещается вдоль всей поверхности фильтров, при этом форсунки очищают фильтрующее полотно. Принципиальная схема фильтра показана на рис. 1.
Рис.1. Принципиальная схема микрофильтра со сменными фильтрующими элементами (в разрезе)
Вода, требующая очистки (1), подается в пространство между внешней стенкой (9) и сменным фильтрующим элементом (7), очищается от взвесей, проходя через него (2), и далее выходит очищенной по трубопроводу (3). По мере загрязнения микроотверстий фильтра внизу вода поднимается вверх в зону еще не загрязненных участков фильтра. После того, как вода достигает верхней границы фильтрующих элементов, подача воды на очистку прекращается и в работу включаются очищающие форсунки (5), перемещающиеся вдоль фильтрующих элементов (7). Для работы форсунок используется чистая вода, подводящаяся к ним по трубопроводу (8). Смывы (4) с фильтров удаляются через автоматическую задвижку (6) в канализацию, и установка вновь включается в работу.
Команда на очистку подается тогда, когда из-за роста гидравлического сопротивления фильтров уровень очищаемой воды достигает установленной верхней границы. Продолжительность фильтроцикла зависит от степени загрязнения воды.
В тех случаях, когда содержание взвесей в воде растет или падает, а также при изменении размеров самих частиц, имеется возможность быстро заменить фильтрующие элементы и достичь тем самым более высокой степени очистки.
Такая возможность будет полезной в рыбоводных установках с замкнутым водоснабжением, в которых содержание взвешенных частиц достигает максимума во время кормления рыб и минимума в период, когда кормление не производится (например, днем и ночью). Как показали наши исследования (Лавровский, Белковский, 1976), в момент кормления мутность воды в рыбоводных бассейнах значительно возрастает. Конструкция нашего фильтра позволяет менять степень очистки циркулирующей воды в зависимости от уровня загрязнения. В итоге возможность быстрой замены фильтрующих элементов (на замену одного элемента в фильтре требуется 5 секунд) позволяет снизить суммарное количество взвешенных веществ, поступающих на биофильтры, и тем самым улучшить качество воды в УЗВ.
Повышение качества очистки воды от взвешенных веществ особенно необходимо при использовании ионообенных цеолитовых фильтров, очень чувствительных к содержанию в воде взвешенных частиц. Фильтры нашей конструкции применимы и во многих других производствах, где возникают значительные колебания в размерах и в количестве взвесей, которые необходимо удалять из воды. Меняя фильтрующее полотно, можно в широком диапазоне варьировать производительность фильтра, находя оптимальный компромисс между степенью очистки и объемом очищаемой воды.
Простой доступ к фильтрующим элементам облегчает их очистку в тех ситуациях, когда возникает необходимость быстро промыть фильтрующее полотно, если возможности штатных форсунок окажутся недостаточными. Эта процедура занимает несколько секунд и может производиться вручную без остановки фильтра.
Благодаря отсутствию вращающихся частей, мотор-редуктора, металлической основы барабанного фильтра наши фильтры оказываются значительно легче и дешевле традиционных барабанных фильтров.
Вряд ли можно говорить об эквивалентной замене барабанных фильтров плоскими фильтрами нашей конструкции. Барабанные фильтры имеют свои преимущества, например, непрерывность процесса очистки. Однако плоские фильтры могут оказаться полезным дополнением в уже действующих системах очистки, так как благодаря мобильности, малому весу и простоте установки они легко встраиваются в схему водоподготовки без значительных ее переделок.
Хотя описываемый фильтр проектировался для очистки воды от микровзвесей с размерами частиц от 20 до 90 мкм, существует возможность использования фильтрующего полотна и с другими размерами отверстий.
Для подачи воды в плоские фильтры могут использоваться пропеллерные насосы нашего производства. Если же предполагается вмонтировать фильтр в уже действующую линию водоподачи, фильтр оснащается автоматической задвижкой. Управление фильтром полностью автоматизировано и осуществляется программируемым контроллером. В зависимости от особенностей очищаемой воды оператор устанавливает максимальную продолжительность одного фильтроцикла, время открытия сбросного клапана, скорость и число проходов форсунок.
