Фильтры засыпного типа - это именно те водоочистные устройства (как правило, автоматические), которые применяются для коттеджей, коммерческих и производственных целей. Т.е. там, где нужна пиковая производительность от 0,7-1 м³/час (это, для справки, один полностью открытый или два приоткрытых крана) и выше, а режим разбора воды предполагает довольно существенные нагрузки на фильтр.

Все фильтры для очистки воды засыпного типа, не зависимо от компании производителя и своего предназначения, принципиально устроены практически одинаково.

Такой фильтр состоит из следующих основных составляющих (номер по порядку соответствует номеру на рисунке).

1. Корпус.

Корпус [1] фильтра (по английски - pressure vessel, tank) изготавливается, как правило, из стеклопластика, иногда из нержавеющей стали. За рубежом "нержавейка" считается дорогим и тяжелым материалом и применяется в основном в специальных случаях (например, медицина).

По форме корпус представляет собой полый цилиндр с куполообразными верхом и дном. Такая форма обеспечивает оптимальные гидравлические характеристики работы фильтра. Для остойчивости в нижней части используется специальное кольцевое основание. В верхней части корпуса прорезается горловина, через которую осуществляется сборка и засыпка фильтра. В корпусах большого размера подобная горловина делается и снизу, чтобы облегчить сборку и ремонт фильтра. При эксплуатации нижняя горловина закрывается специальной заглушкой. В корпусе фильтра в разных местах могут прорезаться и другие технологические отверстия (например, специально для засыпки фильтрующей среды).

2. Блок управления.

Блок управления (БУ) фильтром [2] представляет собой многоходовой клапан (отсюда и английский термин - valve и часто употребляемый в России, хотя и не совсем корректный, термин "управляющий клапан") с соответствующим приводом (электромеханическим, гидравлическим или др.) и необходимой автоматикой (возможен вариант исполнения с ручным управлением).

Назначение БУ - это своевременная инициализация процесса регенерации (восстановления фильтрующей способности) фильтра и осуществление последовательного переключения потоков воды внутри фильтра в соответствии с заданной программой.

Блок управления всегда имеет внешний порт для подсоединения линии неочищенной воды, внешний выходной порт, в который подается уже обработанная вода и внешний дренажный порт для периодического сброса накопленных загрязнений. Так устроены, например, блоки управления, предназначенные для установки на фильтрах без химической регенерации (подробнее о работе таких фильтров см. здесь). Несколько сложнее устройство БУ, применяемых в фильтрах с химической регенерацией (принцип работы этих фильтров описан здесь) и имеющих дополнительную вешний порт для подачи регенерирующего раствора. В этом случае в комплект засыпного фильтра входит также бак для приготовления и хранения регенерирующего раствора (на рисунке не показан). С его устройством можно познакомиться здесь.

В зависимости от типа устройства, выдающего сигнал на начало регенерации, БУ делят на два основных типа.

Первый - это БУ с регенерацией по времени. В состав такого блока входит таймер (электронный или электромеханический), который через определенные промежутки времени выдает сигнал на начало регенерации. Такие блоки чаще применяются в фильтрах без химической регенерации.

Второй - это БУ с регенерацией по расходу. В состав такого блока входит расходомер (счетчик воды), который выдает сигнал на регенерацию после прохождения через фильтр определенного объема воды. Такие блоки на практике чаще применяются в фильтрах с химической регенерацией.

Гораздо реже встречаются БУ с регенерацией по параметру качества воды. В состав такого блока входит один или несколько датчиков. Их назначение - измерять один или несколько параметров воды на выходе системы и выдавать сигнал на регенерацию тогда, когда параметры очищенной воды перестают удовлетворять заданным требованиям (например, увеличивается жесткость). Часто работой датчиков управляет микропроцессор. Понятно, что такие системы дороги и применяются практически только на крупных промышленных объектах. Как правило, блок управления устанавливается на верхней горловине корпуса фильтра (как на рисунке). Такая компоновка называется "верхней" - от английского Top Mount. В промышленных фильтрах большого размера нередко применяется компоновка Side-Mount, когда БУ устанавливается сбоку от фильтра.

Для реализации функции переключения потоков внутри фильтра БУ связан с уже упоминавшейся распределительной системой, в состав которой, в свою очередь, входят:

3. Центральный распределительный стояк.

Центральный стояк (или raiser) [3] представляет собой трубу (как правило, пластиковую), устанавливаемую вертикально по центру корпуса фильтра. Ее верхний конец (здесь речь идет о фильтрах с верхней компоновкой, как на рисунке) соединен с блоком управления, а на втором - закреплен нижний распределитель, называемый часто дистрибьютором (от английского distributor).

4. Нижний распределитель.

В сравнительно небольших фильтрах нижний распределитель (bottom distributor) [4] представляет собой некий пластиковый "набалдашник" с множеством тончайших калиброванных щелей (на рисунке щели изображены нарочито широкими. Как правило. Их толщина составляет сотни микрон). Предназначение нижнего распределителя - распределять поток воды, поступающий по центральному стояку равномерно во всех радиальных направлениях или, наоборот, "собирать" со всех направлений воду, двигающуюся внутри фильтра вниз и подавать ее через центральный стояк к блоку управления [2]. Это делается для того, чтобы максимально задействовать весь имеющийся объем фильтра (чтобы в нем не образовывались "мертвые зоны").

В фильтрах большего размера описанного выше и показанного на рисунке дистрибьютора становится недостаточно и тогда применяют лучевые (их еще называют латеральными - от английского lateral - "боковой") дистрибьюторы.

Для защиты нижнего распределителя, он всегда закрывается слоем специальной засыпки, называемой "гравийной подложкой".

5. Гравийная подложка.

Из названия видно, что для создания подложки [5] используется специальный очищенный, промытый и тщательно отсортированный по гранулометрическому составу гравий. Благодаря однородному размеру, гравийная подложка [5] "помогает" нижнему распределителю [4] в его работе, т.е. в равномерном распределении потока воды по всему поперечному сечению фильтра.

6. Фильтрующая среда.

Если блок управления, корпус, распределительную систему, подложку можно сравнить с "телом" фильтра (оно устроено у всех более-менее одинаково), то фильтрующая среда - это, несомненно, его "душа", определяющая индивидуальность каждого фильтра засыпного типа. Именно от того, какая в фильтре используется фильтрующая среда и будет зависеть его работа, т.е. то, какой круг задач способен решать такой фильтр (см. "Фильтры"), на какой воде он может работать, а на какой нет, какой тип регенерации (химический или безреагентный) должен быть использован и т.п. Именно в области используемых фильтрующих сред и находятся большинство "ноу-хау", используемых компаниями, работающими в области водоподготовки.

Выбор типа засыпки - задача сама по себе не простая, зависящая от ряда факторов и, прежде всего, от результатов исследования исходной воды, т.е. от ее параметров (см. "Справка. Параметры качества воды") и целей, которые необходимо достигнуть. Однако правильный выбор засыпки - это еще полдела. Надо еще правильно подобрать ее количество в зависимости от потребной производительности фильтра, его габаритов, типа регенерации и физико-химических свойств самой фильтрующей среды. Достигается это грамотным "расчетом" фильтра. При расчете учитываются и скорости прохождения воды через фильтр в разных режимах, и необходимая минимальная высота слоя засыпки, и "расширение" объема фильтрующей среды, которое необходимо обеспечить при обратной промывке (см. "как работают фильтры"), и целый ряд других параметров. В зависимости от результатов расчета подбирается количество засыпки для каждого типоразмера фильтра и соответствующим образом настраивается блок управления фильтром.

Необходимо заметить также, что засыпка может быть как однокомпонентной, т.е. состоящей из одного типа фильтрующей среды, так и двух- и многокомпонентной, состоящая из нескольких типов фильтрующих сред. При этом сами фильтрующие среды в многокомпонентной засыпке могут быть перемешанными между собой, либо располагаться слоями. Применяются и комбинации смешанных и многослойных засыпок.

Надо ли говорить, что разработка, подбор и расчет фильтров с многокомпонентными многослойными засыпками является "высшим пилотажем водоподготовки", так как для эффективной работы такого фильтра необходимо не только определить "совместимые" между собой засыпки, но и подобрать оптимальные количественные соотношения и оптимальные режимы эксплуатации. Математическая модель такого расчета - это решение системы уравнений с множеством переменных.

С гордостью можем констатировать, что наша компания, совместно с Институтом Элементоорганических Соединений Российской Академии Наук (ИНЭОС РАН), достигла на этом трудном пути неплохих результатов, плодом чего явилась серия наших многофункциональных ионообменных фильтров серии LM-FMN, эффективно решающих сразу несколько задач водоочистки одновременно. Конечно и эти фильтры не являются универсальными и имеют свои ограничения по применению. Но мы продолжаем работы в этом направлении и ждем новых обнадеживающих результатов.