В современной отечественной и зарубежной практике используется много различных конструкций фильтровальных аппаратов с зернистой загрузкой. Основными тенденциями в их развитии являются: повышение надежности работы распределительной системы, отказ от применения поддерживающих слоев загрузки, использование новых фильтрующих материалов с большей адгезионной способностью, отказ от устройства водосборных желобов и переход на боковой отвод промывной воды, применение водовоздушной промывки, устройство фильтрующих загрузок повышенной грязеемкости.

На рис. 12.1, а, б — показаны схемы открытых скорых фильтров с боковым карманом.

При площади одного фильтра более 30 м2 его делят на две равные части распределительным каналом. Этот канал по высоте разбит на два изолированных друг от друга яруса. Через верхний ярус производится подача осветляемой воды и отвод загрязненной промывной воды, а через нижний — отвод фильтра и подвод вниз фильтра промывной воды.

На рис. 12.17, а изображен напорный скорый фильтр, серийно выпускаемый нашей промышленностью. Подача осветляемой воды и отвод промывной осуществляется через центрально расположенную воронку, обращенную широким концом кверху, или кольцевой перфорированный трубопровод. Фильтр не имеет поддерживающих слоев и фильтрующий материал располагается непосредственно на колпачковом или щелевом дренаже. Промывка загрузки предусмотрена водовоздушная, для чего фильтр снабжен специальной распределительной системой для подачи во время промывки сжатого воздуха. Эта распределительная система располагается в фильтрующей загрузке над основным дренажем фильтра. Загрузка фильтра производится через верхний лаз. Для гидравлической выгрузки фильтрующей загрузки предусмотрен специальный разгрузочный штуцер. 'На Рис. 12.17,6 показан фильтр с загрузкой из вспененного полистирола.

Нашей промышленностью серийно выпускаются (табл. 12.5) напорные вертикальные фильтры пяти типоразмеров. Высота Фильтрующей загрузки в фильтрах всех размеров принята 1>2 м. Наибольший диаметр напорного фильтра из условий удобства перевозки железнодорожным транспортом принят 3,4 м, фильтрующая площадь такого фильтра составляет 7,1м2 Поэтому при более или менее значительной производительности водоочистной установки приходится устраивать большое число фильтров и арматуры, что удорожает строительство и усложняет эксплуатацию фильтров. Число устанавливаемых напорных фильтров может быть сокращено примерно в 4 раза в случае применения горизонтальных напорных фильтров, площадь фильтрования которых составляет 28 . 30 м2, или вертикальных двух — и трехкамерных фильтров.

Рис. 12.17. Вертикальные напорные скорые фильтры с керамзитовой (а) и пенополистирольной (б) загрузкой

1 — распределительно-сборная воронка; 2 — стальной корпус; 4 — распределительная система из щелевых труб; 3 — загрузка из песка; 5 — бетонная «подушка»; 6 — подача воздуха; 7, 8 — отвод фильтрата и подача исходной воды; 9, 10 — подача и отвод промывной воды; 11 — люк; 12, 14 — распределительная и дренажная система с сетчатыми патронами; 13 — загрузка из вспененного полистирола; 15 — система сбора промывной воды; 16 — сброс воздуха.

На рис. 12.18 показан горизонтальный напорный фильтр системы А. Г. Туганова. Фильтр не имеет поддерживающих гравийных слоев. Подача осветляемой воды на фильтр и отвод промывной воды осуществляются по двум дырчатым трубам диаметром 150 мм. Трубы подвешены у верха фильтра параллельно его продольной оси. Фильтрующий слой располагается непосредственно на щелевом дренаже, который выполнен из сборных стальных плит с зазорами между ними величиной 4 мм; эти зазоры перекрываются пластинками из нержавеющей стали таким образом, чтобы по всей длине образовывались щели шириной 0,4 мм. Под щелевым днищем размещен дренажный коллектор диаметром 300 мм. Диаметр частиц составляет 0,5 . 1,5 мм фильтрующей загрузки. Промывка загрузки предусмотрена водовоздушной.

На рис. 12.19, а показан фильтр ДДФ. Верхний наддренажный слой фильтрующей загрузки устраивают искорость фильтрования до 25 м/ч при фильтроцикле в 10 . . 12 ч.

Напорные фильтры АКХ серийно выпускает наша промышленность тех же пяти диаметров, что и обычных напорных фильтров. Для улучшения условий промывки предусмотрен подвод в фильтры сжатого воздуха, который равномерно распределяется с помощью распределительной системы, расположенной в загрузке непосредственно над нижним дренажем. Фильтры не имеют поддерживающих слоев, вследствие чего нижний дренаж выполняют в виде ряда распределительных труб с щелевыми колпачками.

Выпускают также горизонтальные напорные фильтры АКХ, близкие по конструктивному оформлению к фильтрам системы А. Г. Туганова, но с двухпоточным фильтрованием — снизу и сверху. Фильтры имеют диаметр м, высоту нижнего слоя— 1,08 м, верхнего — 0,5 м, длину 10 . 16 м, площадь фильтрования ~ 30 м2. Как указывалось, в фильтрах АКХ значительно повышается грязеемкость фильтрующей загрузки, но, как видно из приведенных рисунков, конструкция их сложнее, чем обычных скорых фильтров.

Рис. 12.19. Схема фильтра ДДФ (а), ФПЗ-З ((б) и ФПЗ-4 (а)

1,3 — магистральные трубопроводы исходной и фильтрованной воды; 2, 4 — трубопровод подачи промывной и канал отвода воды после промывки; 5 — боковой карман; 11 — распределительная система; 10 — нижний (поддренажный) слой фильтрующей загрузки; 9 — щелевой дренаж; 8 — верхняя наддренажная двухслойная (керамзит — песок) загрузка; 6 — водосборные желоба; 7 — воздушник; 12 — отвод исходной конструктивной переделки. В табл. 12.4 приведены параметры устройства и работы фильтра с двухслойной загрузкой.

При подготовке питательной воды ТЭС применяют фильтры ДКХ с загрузкой из термоантрацита, который получают путем термической обработки антрацита, без доступа воздуха в шахтных печах при температуре свыше 1000ºС. В этих условиях антрацит лишается влаги, летучих и части пиритной серы; одновременно возрастает плотность антрацита (до 1,8) и его механическая прочность.

В схемах технического водоснабжения значительное распространение получили каркасно-засыпные фильтры и напорные сверхскоростные осветительные фильтры системы Г. Н. Никифорова (рис. 12.20), которые фильтруют воду со скоростью 50 . 100 м/ч. Фильтр представляет собой цилиндрический корпус с цилиндрической камерой внутри. Пространство между этими цилиндрами разделено вертикальными перегородками на восемь отсеков-фильтров с песчано-гравийной загрузкой. В действии находятся семь отсекав, а один — на промывке. В связи с тем, что фильтр засоряется очень быстро, продолжительность фильтроцикла в каждом отсеке не превышает 1 . 2 ч.