Разбираясь с технической документацией Китайских производителей энергетического оборудования, наткнулся на любопытную конструкцию фильтра для системы химводоочистки Шанхайской компании по производству очистного оборудования. Данная конструкция фильтра поразила меня своей простотой и в то же время необычностью принятых технических решений. Поиск по просторам Рунета дал только несколько патентов наших сограждан относительно применения сифонного воздействия  для промывки шлама в осветлителях. Описание же самого фильтра на русском так и не нашлось, поэтому представляю вам переведенный мною с китайского и английского языков описание конструкции данного фильтра. Последние 4 иллюстрации выполнены мною лично.

Самопромывающийся бесклапанный фильтр

Самоочищающийся автономный бесклапанный гравитационно-песочный фильтр состоит из 3-х отсеков, объединенных в вертикальном стальном корпусе, включающих в себя отсек запаса воды обратной промывки, отсек постели фильтра и отсек фильтрата. Он полностью работает без какого-либо подвода энергии из вне, вода осветляется путем фильтрации через слой песка. Обратная промывка фильтра осуществляется автоматически при превышении заданного значения сопротивления песочного фильтра.

Конструкция фильтра исключает необходимость применения насосов обратной промывки и клапанов. Отсек запаса промывочной воды предназначен для хранения достаточного для обратной промывки количества воды и всегда заполняется до одного и того же уровня, таким образом, обеспечивая постоянный объем воды обратной промывки. По мере уменьшения уровня воды в отсеке запаса промывочной воды, уменьшается скорость обратной промывки, так образом, скорость обратной промывки фактически начинается с 44 м/ч и постепенно замедляется до 30 м/ч в конце процесса промывки. Большой опыт эксплуатации с уменьшающейся скоростью обратной промывки показывает полностью удовлетворительные показатели очистки фильтрующего слоя.

Высокая первоначальная скорость потока обеспечивает большую начальную турбулентность потока при промывке песка. Снижение скорости потока в конце обратной промывки позволяет равномерно и плавно посадить фильтрующий слой на постель фильтра. Отсек постели фильтра содержит сетчатый фильтр тонкой очистки, предотвращающий проскок песка. Уникальная система сетчатых фильтров равномерно собирает отфильтрованную воду и распределяет воду обратной промывки без необходимости использования слоя гравия.Устройство работает всего лишь при потере напора в 1,2 — 1,5 метра. Опыт показал, что в этих условиях для поверхности не требуется продувка и/или обратная промывка воздухом, чтобы разрушить поверхностный слой с целью достижения эффективной регенерации фильтрующего слоя.

Принцип работы

1) Вход сырой воды; 2) напорный бак; 3) входная труба; 4) поворотный бак; 5) вентиляционная труба; 6) сырая вода в постель фильтра; 7) отсек постели фильтра; 8) перегородка фильтра; 9) сетка фильтра; 10) фильтрующая набивка (песок); 11) крышка люка; 12) отсек фильтрата; 13) водосборный сливной короб; 14) выход фильтрата; 15) перепускные трубы; 16) дно накопительного бака (фальш-дно); 17) запас воды обратной промывки; 18) труба обратной промывки; 19) прерыватель сифона; 20) побудительная труба обратной промывки; 21) отсос воздуха из трубы обратной промывки; 22) воздушный эжектор с трубой Вентури; 23) контроль обратной промывки; 24) отстойник обратной промывки (бетонный); 25) переливной порог; 26) сливное отверстие обратной промывки; 27) дренажный вентиль; 28) клапан ручной промывки; 29) смотровой люк на крышке фильтра

Режим фильтрации

Сырая вода поступает в напорный бак (2), проходит через входную трубу (3) и поворотный бак (4) и попадает в отсек постели фильтра (7), расположенного непосредственно над фильтрующей набивкой (10). Скопившийся в верхней части поворотного бака (4) воздух удаляется через вентиляционную трубу (5). Вода затем проходит вниз через фильтрующую набивку (10) и сетчатые фильтры (9) и собирается в отсеке фильтрата (12). Фильтрующая набивка (10) задерживает грязь и взвеси. Затем отфильтрованная вода из отсека фильтрата поднимается вверх через перепускные трубы (15) и, как только отсек обратной промывки (17) будет заполнен, отфильтрованная вода через водосборный сливной короб (13) подается на выход фильтрата (14) для последующего использования.

Начало промывки

В процессе фильтрации происходит осаждение грязи на фильтрующем слое, что, соответственно, увеличивает потери напора. Потери напора пропорционально компенсируются медленным увеличением уровня воды во входной трубе (3) и трубе обратной промывки (18). Перед тем, как уровень в трубе обратной промывки достигнет верхней части, вода попадает в побудительный трубопровод обратной промывки (20) на вход струйного эжектора (22).

После прохождения эжектора, вода сливается в отстойник обратной промывки (24) вместе с откачанным через трубопровод отсоса (21) воздухом из трубы обратной промывки (18). Благодаря отсосу воздуха вода быстрее заполняет трубопровод обратной промывки, и уже более большой объем воды начинает стекать вниз по трубе, тем самым запуская сифонное воздействие для обратной промывки фильтра.

Промывка

Во время сифонного воздействия, через трубу обратной промывки (18) выпускается приблизительно в 5 раз больше воды, чем входит через впускную трубу (3). Это мгновенно снижает статическое давление в пространстве над фильтрующей набивкой (10) до значения, которое ниже давления в баке обратной промывки (17). Вода из бака обратной промывки стекает вниз через перепускные трубы (15) в отсек фильтрата (12), а затем проходит вверх через сетчатые фильтры в отсек постели фильтра (7), тем самым разрыхляя и очищая фильтрующую набивку. Удаляемая из фильтрующей набивки грязь проходит через трубопровод обратной промывки (18) и попадает в отстойник (24), и затем направляется в сливное отверстие канала (26).

Окончание промывки

Промывка продолжается, пока уровень воды в баке не откроет отверстие трубопровода прерывателя сифона (19), в результате чего, воздух попадает в трубопровод обратной промывки (18), тем самым прекращая действие сифона и, следовательно, поток обратной промывки. Сырая вода на входе под действием силы тяжести возобновляет нисходящее движение через фильтрующий слой, таким образом, процесс фильтрации автоматически возобновляется.

Предыдущий фильтрат после промывки сливается не полностью и несмотря на то, что он имеет не такое высокое качество, как стандартный фильтрат, однако он не сливается в отходы. Он пополняет запас воды обратной промывки до уровня, который был перед сливом предыдущего фильтрата и имеет, таким образом, двойное назначение.

Готовая отфильтрованная вода течет только тогда, когда отсек запаса воды обратной промывки будет заполнен, поэтому для получения непрерывного потока воды применяются два фильтра, которые объединяются в блок фильтров. Единичная производительность фильтра составляет до 1,130m³ / ч при диаметре корпуса до 12м, производительность же блока из двух фильтров составляет 2,260m³ / ч. Использование двухкорпусных фильтрующих блоков имеет свои преимущества при определенных условиях монтажа, касаемых экономии пространства, транспорта и мгновенного сброса во время обратной промывки.