175128. lajstromszámú szabadalom • Berendezés folyadékok, főként víz szűrésére és a gravitációs erővel ellenáramban szemcsés anyagú szűrőágyon keresztül, eljárás a berendezés üzemeltetésére, valamint a szürőágy kialakítására
7 175128 8 anyag-szemeloszlást folyamatos göifoe reprezentálja. Az említett jellemző szemcseméretek az alábbi képlettel határozhatók meg: e = a szűrőszemcse átmérője mm-ben d = a szennyező részecske átmérője m mm-ben v = a szűrési sebesség m/ó-ban (felvett érték) c = állandó, értéke 0,009 A fenti képlettel kiszámított méretű szűrőanyagokból az össz-szűrőanyag mennyiségre vonatkoztatva annyi százalékot veszünk, amennyi a szennyezőanyag d értékhez tartozó százaléka a szűrendő vízben. Ha tehát a 2. ábrán látható módon szitaanalízisnek megfelelő grafikon vízszintes tengelyén a d (jum) értékei helyett az e (mm) értékeket tüntetjük fel, a szemcseösszetételi görbe alakja egyértelműen meghatározza a szűrőanyag összetételét és a mennyiségi arányokat. A szűrőanyag alsó és felső határ szemcseméreteit, valamint azt, hogy a szűrőtöltetet milyen kiindulási névleges méretű anyagokból kell előállítani, a görbe alakja határozza meg. E lehatárolás természetesen nem jelenti a szűrés tökéletlenségét, mivel a réteg a vonatkozó d méretű részecskék szűrésére is — a fokozatos eltömődés folytán — hatásos lesz. Korrekciót kell alkalmaznunk még az alábbi megfontolás miatt: — Ismert jelenség, hogy az eltávolítandó szuszpendált szilárd anyag és a szűrőszemcsék felületén elektromos kettős réteg helyezkedik el, amely a rögzítési mechanizmusban játszik szerepet. Az elektrolit adagolással tulajdonképpen ezt az elektromos kettős réteget módosítjuk, s így befolyásoljuk, illetve szabályozzuk a szuszpendált szilárd anyag behatolását a szűrőrétegbe. Ha az elektromos kettős rétegek potenciálkülönbsége túl nagy, akkor nyilvánvaló, hogy a szuszpendált anyagok már az első rétegben megkötődnek, így általában az első rétegek relatíve mindig túlterheltek. A szűrőoszlop tetején biztonsági réteget kell kialakítani. A továbbiakban a szűrőágy szemeloszlásának meghatározását a 3. ábra alapján konkrét példa kapcsán ismertetjük. A 3. ábrán látható grafikon alsó vízszintes tengelyén a szűrendő víz szuszpendált szilárd anyag tartalmának d szemcseméret-értékeit tüntettük fel /«n-ben, a felső vízszintes tengelyen pedig a szemcsés szűrőanyag e szemcseméret értékeit mm-ben. A vastag folytonos vonallal kihúzott D görbe a szuszpendált szilárd anyag szemeloszlási görbéje, amelyet önmagában ismert módon korábban meghatároztunk. Előzetes vizsgálatok alapján az ideális szűrőösszetételt három fő A, B kavics- és C homokfrakcióval közelítettük meg. (3. ábra) E frakciók jellemzői a következők: J QA A frakció:1,607; d 10=2,8mm;d 50=3,8 mm B frakció: flr= 1,646; d 10=1,7 mm; d 50=2,3 mm d lu C frakció;-^= l,705;d 10 =0,88 mm; d 50=1,2 mm A d 80, d 10 és d 50 jelölések az adott frakciókban a szemcseméretet jelölik, 80%-nál, 10%-nál, illetve 50%-nál (a százalékot a 3. ábrán a függőleges tengelyen tüntettük fel). A tervezett szűrőrétegben az A frakció a szűrőanyag 1/4 részét, a B frakció a szűrőanyag 1/4 részét, a C frakció a szűrőanyag 1/2 részét teszi ki. A 3. ábrán feltüntettük a három A, B és C frakciót reprezentáló görbéket, a szűrőágy eredő szemeloszlását pedig pontvonallal és d hivatkozási betűvel jelöltük. Amint az ábrán jól látható, a lebegőanyag szemeloszlását (D görbe) az elméleti alapon meghatározott E szűrőágy-szemeloszlási görbével jól megközelítettük. Gyakorlati szempontoknak akkor fog a szűrőágy tökéletesen megfelelni, ha a fent említett kísérleti üzemeléssel ezen elméleti megfontolások alapján összeállított szűrőágyat megvizsgáltuk, és a szükségessé vált, említett korrekciót végrehajtottuk. A kísérleti üzemelés során — amint korábban erre már utaltunk — a szűrőágyban több helyen mérjük a szűrőellenállást, és ahol az ellenállás a lineáristól lényeges eltérést mutat, korrigáljuk a szűrőágy szemszerkezetét. Ezáltal a szűrőágy teljes magasságában lényegében lineáris nyomásesést biztosítunk. A találmány természetesen nem korlátozódik az eljárás fent részletezett foganatosítási módjára, illetve a berendezés kiviteli alakjára, hanem az igénypontok által definiált oltalmi körön belül számos változatban megvalósítható. így — bár általában a gravitációval ellenáramú szűrőknél szokásos leszorítórács elmaradhat — bizonyos esetekben beépíthető, és más konstrukciós változtatások is végrehajthatók anélkül, hogy az oltalmi kört túllépnénk. Amennyiben a szemcsés anyagú szűrőágy legfelső — az említett biztonsági réteg felett elhelyezkedő - rétegenként darabos, szemcsés, előnyösen granulált aktív szenet használunk, az eljárás, illetve a szűrő szorpcióra is alkalmassá válik, tehát a lebegő szuszpendált szilárd anyagok mellett az oldott anyagok kiválasztására is képes. Szabadalmi igénypontok 1. Berendezés szuszpendált szilárd anyagot tartalmazó folyadék, főként víz szűrésére a gravitációs erővel ellenáramban, amelynek medencében, zárt vagy nyitott tartályban vagy hasonlóban elrendezett perforált szűrőlapon elhelyezkedő szemcsés anyagból álló szűrőágya, a szűrendő folyadéknak a szűrőágy ellenállását meghaladó nyomással a szűrőágy alá juttatására szolgáló szerkezete, a szűrőágyon alulról felfelé átvezetett szűrt folyadék eltávolítására szolgáló szerkezete, valamint a szűrőágy vízzel és/vagy levegővel való kimosására szolgáló szerkezete van, azzal jellemezve, hogy a szűrőágyat (5) alulról felfelé a szuszpendált szilárd anyag szemeloszlásának megfelelően csökkenő méretű szemcsés anyag alkotja. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy nyitott medence alkalmazása esetén a szűrendő folyadék betáplálására szolgáló, a szűrőágyat (5) tartó perforált lemez (4) alatti elosztótélbe (14) torkolló, a medencében (1) kialakult szűrt folyadékszint (v2) magasságát meghaladó magasságú 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
