Експериментальне дослідження гідродинамічного промивного пристрою сітчастих фільтрів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОДИНАМІЧНОГО ПРОМИВНОГО ПРИСТРОЮ СІТЧАСТИХ ФІЛЬТРІВ

Форсюк С.Л. асистент (Національний університет водного господарства та природокористування, м. Рівне)

У роботі наведена методика експериментального визначення закономірностей процесу регенерації сітчастого фільтра.

The article gives methodology of experimental determination of dependences of process of regeneration of the mesh filter.

В сучасних умовах для грубої очистки води в системах водопостачання та каналізації для механічної очистки води та зневоднення осадів при утилізації стічних вод широкого застосування знайшли різноманітні сітчасті установки, ефективність роботи яких в значній мірі залежить від якісної регенерації сітчастого полотна (відновлення пропускної здатності сітчастого фільтруючого полотна).

Розглянуті в [1, 2, 3] існуючі способи регенерації мають наступні недоліки: зменшення пропускної здатності сітчастого полотна при тривалій експлуатації або застосування дорогих екологічно небезпечних миючих засобів, які призводять до швидкої ерозії металоконструкцій фільтруючої установки. Для усунення даних недоліків пропонується гідродинамічний спосіб регенерації сітчастих фільтрів, в якому для порушення структури шару забруднень на сітці використовується явище гідродинамічної кавітації [4]. Дослідження такого типу промивних пристроїв не проводились.

Метою експериментальних досліджень є розробка методики визначення закономірностей процесу регенерації сітчастого полотна та факторів які впливають на цей процес.

Для проведення експериментальних досліджень процесу регенерації сітчастого фільтруючого елементу використовувалася експериментальна установка, наведена на рис. 1. Промивний пристрій 9 та фільтруючий елемент 11 розміщений в лотку із прозорими стінками 10. Для підтримання заданого рівня води в лотку також встановлювалась перегородка, через яку переливалась вода. Напір, необхідний для одержання потрібної швидкості потоку при обтіканні кавітатора, створюється поршневим насосом 4, що приводиться в обертання електродвигуном 1 (марка - АИР112МА6). Зміна частоти обертання вала насоса здійснюється ступінчато за допомогою редуктора 2 (КПП - ГАЗ 52). Регулювання витрати промивної рідини здійснюється засувкою 6.

Рис. 1. Схема установки для дослідження промивного пристрою та процесу регенерації сітчастих фільтрів:

1 - електродвигун (марка - АИР112МА6); 2 - редуктор (КПП - ГАЗ 52); 3 - муфта МУВП; 4 - насос поршневий; 5 - гідроакумулятор; 6 - перепускний кран з трубопроводом; 7 - кран; 8 - манометр тиску в нагнітальній лінії; 9 - промивний пристрій; 10 - лоток; 11 - сітчасте полотно; 12 - перегородка для встановлення рівня води в лотку; 13 - бак з водою.

Перед промивним пристроєм розміщений гідроакумулятор 5 (гаситель пульсацій потоку).

Досліджуваний промивний пристрій (рис. 2) являє собою частину колектора 3 із змінним соплом 4, в якому в свою чергу встановлюється кавітатор 5 на несучому стрижні 2, розміщеному по осі сопла. Для зміни режимів кавітаційного потоку кавітатор встановлений із можливістю переміщення вздовж осі сопла.

регенерація промивний сітчастий фільтр

Рис. 2. Схема промивного пристрою сітчастих фільтрів:

1 - направляюча муфта; 2 - вісь; 3 - колектор; 4 - сопло; 5 - кавітатор;

6 - контргайки; 7 - каверна.

Для проведення циклу фільтрування та встановлення властивостей дослідного зразка чистої та забрудненої сітки була розроблена та виготовлена установка (рис. 3). Вона включала ємкість для завантаження суспензії 3, в дно якої вмонтований зразок сітчастого фільтра 2 діаметром 100 мм. Сітка натягується двома шайбами (як показано на рис. 3, вид А). Для підведення води в ємкість служить трубопровід з краном 4. Напір на фільтрі регулюється положенням вільного кінця переливного трубопроводу 5 по висоті. Для збору та вимірювання об'єму фільтрату встановлений бак 1 із шкалою 7.

Робота експериментальної установки за даною схемою полягала в наступному. Для проведення циклу фільтрації в ємкість 3 завантажувалась суспензія та через трубопровід та кран 4 подавалась вода із міської мережі. Встановлювався потрібний напір на фільтрі (до 2,5 м), закріпленням вільного кінця переливного трубопроводу 5 на відповідній висоті (лишня вода при цьому виливалась через переливний трубопровід). В результаті відбувався процес фільтрації при постійному тиску. Для визначенні пропускної здатності сітки відкривався кран на трубопроводі 4 та в ємкість 3 подавалась чиста вода з міської мережі. Встановлювався потрібний напір на фільтрі. Відмічався перепад рівнів води в баку 1 через певні проміжки часу, та вираховувалась відповідна пропускна здатність сітки. Для дослідження фільтруючого елементу після проведення регенерації, візуально на просвіт визначалась область "чистої" сітки. Вирізались два гумових ущільнення з отвором рівним "чистій" області. Сітка затискалась між даними ущільненнями. Та проводились дослідження її пропускної здатності.

Рис. 3. Установка для дослідження сітчастого фільтруючого елементу:

1 - бак для збору фільтрату; 2 - дослідний зразок сітки; 3 - ємкість для завантаження суспензії; 4 - трубопровід з краном для підведення води; 5 - переливний трубопровід; 6 - шкала виміру напору води на сітці; 7 - шкала виміру об'єму фільтрату.

Для експериментальних досліджень промивного кавітаційного потоку (рис. 4) лоток 1 обладнувався координатором 6. Для визначення тиску в каверні та її довжини на координаторі встановлювалась трубка 5 зв'язана гнучким трубопроводом 10 з вакуумметром 13. При переміщенні трубки 5 вздовж осі сопла реєструвались покази вакуумметра та при наявності вакууму реєструвались координати трубки, за якими визначалась довжина каверни. Теоретичні дослідження показали, що при наявності кавітаційних бульбашок в промивному потоці буде спостерігатись градієнт тисків. Для дослідження градієнту тисків та, відповідно, області кавітації в промивному потоці трубка 5 замінювалась голкою діаметром 2,5мм (рис. 5), пов'язаною з п'єзометром. Для встановлення голки паралельно потоку, голку обертали навколо своєї осі та реєструвались покази п'єзометра.

Рис. 4. Лоток для дослідження гідродинамічного промивного пристрою:

1 - прозорий лоток; 2 - рівень води; 3 - промивний пристрій; 4 - штатив для закріплення промивного пристрою; 5 -трубка (d=3мм); 6 - координатор; 7 - вертикальна, горизонтальна та поперечна направляючі координатора; 8 - поворотна пластина; 9 - направляюча трубка; 10 - гнучкий трубопровід; 11 - сітка; 12 - перегородка рівня води; 13 - вакуумметр

У випадку зміни показів п'єзометра при обертанні голки навколо своєї осі для встановлення паралельності голки та потоку повертали промивний пристрій в горизонтальній чи вертикальній площині та голку у вертикальній площині. Таке налаштування здійснювали до тих пір поки покази п'єзометра були незмінними при обертанні голки навколо своєї осі. При переміщенні голки вздовж та поперек потоку реєструвались покази п'єзометра, та координати голки.

Рис. 5. Схема голки для дослідження промивного потоку

Експериментальні дослідження проводились в наступній послідовності:

- досліджувався промивний потік та визначалась область кавітації при різних стадіях кавітації, відповідно, межі відстані встановлення промивного пристрою від сітки;

- проводились дослідження пропускної здатності чистої сітки та проводився цикл фільтрування;

- встановлювався зразок фільтруючого полотна на певній відстані від промивного сопла та проводився цикл регенерації полотна;

- визначалась область промитого фільтруючого полотна та визначалась її пропускна здатність.

Дослідження показали, що запропонована методика дозволяє виявити вплив конструктивних та технологічних факторів на закономірності процесу регенерації сітчастого полотна.

Література

1. Кузьмин Ю.М. Сетчатые установки систем водоснабжения. Справ. Пособие. Л., Стройиздат (Ленинград. Отд-ние ), 1976. - 160 с.

2. Туровский И. С. Обработка осадков сточных вод. 3-е изд. перераб. и доп. - Москва. : Стройиздат, 1988. - 256 с.: ил. - (Охрана окружающей природной среды).

3. Евилевич А.3., Евилевич М. А. Утилизация осадков сточных вод. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988.-- 248 с., ил.

4. Спосіб регенерації фільтра / Науменко І.І., Сиротинський О.А., Білоконь С.О., Форсюк С.Л.: Деклараційний патент на винахід України № 2001106781 від 11.04.2003р

Размещено на Allbest.ru