Устройство и система для очистки отработанной воды

Устройство и система для очистки отработанной воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка, согласно Разделу 35 Кодекса законов США, §119(е), утверждает приоритет Предварительной Патентной Заявки США с серийным №61/099,604, озаглавленной «ПУЛЬСИРУЮЩАЯ ПРОТИВОТОЧНАЯ ПРОМЫВКА ДЛЯ ФИЛЬТРА ИЗ СКОРЛУПЫ ГРЕЦКИХ ОРЕХОВ», поданной 24 сентября 2008 г.; и Предварительной Патентной Заявки США с серийным №61/099,608, озаглавленной «ИМПУЛЬСНЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР ИЗ СКОРЛУПЫ ГРЕЦКИХ ОРЕХОВ», поданной 24 сентября 2008 г.; и Предварительной Патентной Заявки США с серийным №61/099.597, озаглавленной «СПОСОБ ФИЛЬТРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СКОРЛУПЫ ГРЕЦКИХ ОРЕХОВ», поданной 24 сентября 2008 г.; и Предварительной Патентной Заявки США с серийным №61/165,579, озаглавленной «ТРУБЧАТАЯ КОНСТРУКЦИЯ И ДЕЙСТВИЕ ФИЛЬТРА ИЗ СКОРЛУПЫ ГРЕЦКИХ ОРЕХОВ», поданной 5 мая 2009 г.; каждая из которых включена здесь ссылкой во всей своей полноте для всех целей.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе и способу обработки отработанной воды, и более конкретно, к системе и способу обработки отработанной воды с использованием фильтрующей среды из скорлупы грецких орехов.

Уровень техники

Фильтрующая среда из скорлупы грецких орехов известна своим сродством как к воде, так и к нефти, что делает ее желательной фильтрующей средой, и обычно используется для удаления нефти из воды и отработанной воды. Общеупотребительные фильтры из скорлупы грецких орехов включают варианты применения напорной фильтрации через толстый слой, в которых воду под напором пропускают через всю высоту наполнителя. Для регенерации слоя также обычно проводят периодические противоточные промывки. Типичные способы противоточной промывки включают расширение или переворачивание слоя подведением энергии к слою.

Традиционные системы противоточной промывки включают механическое перемешивание и механическую очистку с помощью центробежных насосов и рециркуляционных трубопроводов, а также введение высоконапорного газа или высокоскоростного потока воды в противоточном направлении. Механические системы, используемые для противоточной промывки слоев, увеличивают первоначальные стоимости системы и могут вести к повышенным эксплуатационным расходам на техническое обслуживание механических уплотнений. Рециркуляция материала слоя также повышает капиталовложения и расходы на техническое обслуживание фильтровальной установки, и увеличивает занимаемую фильтровальной установкой производственную площадь дополнительными насосами для рециркуляции. В способах механической противоточной промывки также используют текучую среду для противоточной промывки, чтобы удалять любую нефть или взвешенные твердые частицы, вынесенные из слоя, что ведет к образованию значительных количеств промывочной текучей среды. Подобным образом, применение высокоскоростного потока жидкости для противоточной промывки создает большой объем промывочной текучей среды. Также известно, что в традиционных системах для противоточной промывки создаются мертвые зоны, в которых фильтрующая среда переворачивается в недостаточной степени, и/или до которых текучая среда для противоточной промывки не достигает, тем самым в значительной мере оставляя нефть и взвешенные твердые частицы в слое.

Остается насущной потребность в компактной установке с фильтрующей средой из скорлупы грецких орехов, имеющей опорную поверхность, достаточно малую для использования в вариантах применения в открытом море. Более того, существует потребность в снижении количества промывочной воды, образующейся во время противоточной промывки фильтровальной установки со скорлупой грецких орехов, и для сокращения числа мертвых зон, которые не контактируют с промывочной текучей средой.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним или более вариантами исполнения, изобретение относится к системе и способу обработки отработанной воды.

В одном варианте исполнения фильтровальное устройство имеет резервуар, фильтрующую среду из скорлупы грецких орехов, размещенную в резервуаре, и питающий впускной канал, расположенный в резервуаре выше фильтрующей среды. Фильтровальное устройство может иметь всасывающую трубную систему, размещенную в фильтрующей среде, которая скомпонована и предназначена для значительного оборачивания фильтрующей среды. Фильтровальное устройство также может иметь впускной канал для первой текучей среды, скомпонованный и размещенный для подачи первой текучей среды во всасывающую трубную систему, и выпускной канал для фильтрата, позиционированный ниже фильтрующей среды.

Еще один вариант исполнения направлен на систему для фильтрования отработанной воды. Система включает источник отработанной воды, включающей нефть и взвешенные твердые частицы, и многочисленные фильтровальные установки. Каждая фильтровальная установка включает резервуар, фильтрующую среду из скорлупы грецких орехов, размещенную в резервуаре, и питающий впускной канал, расположенный в фильтрующей среде и сообщающийся по текучей среде с источником отработанной воды. Фильтровальная установка также включает всасывающую трубную систему, размещенную в фильтрующей среде, скомпонованную и предназначенную для значительного оборачивания фильтрующей среды, впускной канал для первой текучей среды, скомпонованный и размещенный для подачи первой текучей среды во всасывающую трубную систему, и выпускной канал для фильтрата, позиционированный ниже фильтрующей среды. Фильтровальная установка также включает управляющее устройство, связанное с питающим впускным каналом каждой из многочисленных фильтровальных установок; причем управляющее устройство скомпоновано для генерирования первого управляющего сигнала, который инициирует течение отработанной воды в питающий впускной канал первой из многочисленных фильтровальных установок, и для генерирования второго управляющего сигнала, который прерывает течение отработанной воды в питающий впускной канал второй из многочисленных фильтровальных установок.

Еще один вариант исполнения направлен на способ фильтрования загрязненной жидкости, включающей нефть и взвешенные твердые частицы, в котором используют фильтровальное устройство, имеющее резервуар, фильтрующую среду из скорлупы грецких орехов, размещенную в резервуаре, и питающий впускной канал, расположенный в резервуаре над фильтрующей средой. Фильтровальное устройство может иметь всасывающую трубную систему, размещенную в фильтрующей среде, которая может быть скомпонована и предназначена для значительного оборачивания фильтрующей среды. Фильтровальное устройство также может иметь впускной канал для первой текучей среды, скомпонованный и размещенный для подачи первой текучей среды во всасывающую трубную систему, и выпускной канал для фильтрата, расположенный ниже фильтрующей среды.

Другие преимущества, новые признаки и цели изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания изобретения, при рассмотрении его с привлечением сопроводительных чертежей, которые являются схематическими и не предполагаются быть вычерченными в масштабе. В фигурах каждый идентичный или в значительной мере сходный компонент представлен единым номером позиции или условным знаком. Из соображений ясности, не только в каждой фигуре обозначен не каждый компонент, но и показан не каждый компонент каждого варианта осуществления изобретения, где его изображение не является обязательным для того, чтобы обеспечить специалисту с обычной квалификацией в этой области технологии возможность понять изобретение.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопроводительные чертежи не предполагаются быть вычерченными в масштабе. В чертежах каждый идентичный или почти идентичный компонент, которые иллюстрирован в различных фигурах, представлен сходным кодовым номером позиции. Из соображений ясности не каждый компонент может быть обозначен в каждом чертеже. В чертежах:

Фиг.1 представляет схематическое изображение фильтровального устройства согласно одному или более аспектам изобретения;

Фиг.2а представляет схематическое изображение, показывающее один аспект действия фильтровального устройства;

Фиг.2b представляет схематическое изображение, показывающее один аспект действия фильтровального устройства из 2а;

Фиг.2с представляет схематическое изображение, показывающее один аспект действия фильтровального устройства из 2b;

Фиг.3 представляет схематический вид сверху в разрезе фильтрового резервуара согласно одному или более вариантам осуществления изобретения;

Фиг.4 представляет схематическое изображение, показывающее фильтровальное устройство согласно одному или более аспектам изобретения;

Фиг.5 представляет схематический вертикальный вид сбоку базовой части всасывающей трубы согласно одному или более аспектам изобретения;

Фиг.6 представляет блок-схему, показывающую фильтровую систему согласно одному или более аспектам изобретения;

Фиг.7 представляет график, показывающий общую концентрацию нефти на выходе в зависимости от времени, согласно одному или более аспектам изобретения; и

Фиг.8 представляет блок-схему одного варианта осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение направлено на системы обработки отработанной воды с использованием слоя фильтрующей среды. Как используемая здесь, «отработанная вода» подразумевают любую обрабатываемую отработанную воду, такую как поверхностная вода, грунтовая вода, поток сточных вод из промышленных и муниципальных источников, имеющую такие загрязнения, как нефть и/или взвешенные твердые частицы, и включают воду, полученную из систем первичной или вторичной обработки.

Один вариант осуществления настоящего изобретения включает фильтровальное устройство, включающее резервуар, содержащий фильтрующую среду. Резервуар может быть открытым в атмосферу или закрытым для работы под давлением. Резервуару могут быть приданы размеры и формы соответственно желательному варианту применения и объему обрабатываемой отработанной воды, для обеспечения желательной производительности и/или желательного периода работы до инициирования противоточной промывки. Резервуар может иметь слой любой желательной толщины на основе желательного объема обрабатываемой отработанной воды и фильтрующей среды, выбранной для конкретного использования. Соответственно этому, резервуар может иметь слой фильтрующей среды любой толщины, такой как тонкий слой с толщиной около 10 дюймов (254 мм) вплоть до толстого слоя с толщиной около 66 дюймов (1676,4 мм) или больше. Фильтровый резервуар может быть сооружен из любого материала, пригодного для конкретной цели. Например, открытый фильтровый резервуар может представлять собой открытый бак, сформированный из цемента. В одном варианте исполнения закрытый фильтровый резервуар может быть сформирован из покрытой углеродистой стали, нержавеющей стали или полимера, армированного стекловолокном.

Любая фильтрующая среда, пригодная для удаления целевого загрязнения или загрязнений, может быть использована в такой мере, насколько она также пригодна для применения в фильтрующем слое. Одна фильтрующая среда, применимая для удаления нефти и взвешенных твердых частиц из отработанной воды, представляет собой фильтрующую среду из скорлупы грецких орехов, такую как среда, приготовленная из скорлупы английского грецкого ореха или скорлупы черного грецкого ореха.

Один вариант исполнения фильтровального устройства включает резервуар, имеющий одну или более боковых стенок, в зависимости от желательной формы резервуара. Например, цилиндрический резервуар может иметь одну боковую стенку, тогда как квадратный или прямоугольный резервуар может иметь четыре боковых стенки. В одном варианте исполнения резервуар имеет цилиндрическую форму, имеющую одну непрерывную боковую стенку, размещенную между первой и второй стенками. В одном варианте исполнения резервуар является закрытым, причем одна или более боковых стенок простираются между первой стенкой и второй стенкой.

Фильтрующая среда может быть размещена в резервуаре с предварительно выбранной толщиной, и может заполнять весь объем резервуара целиком или содержаться в конкретной части резервуара. Например, часть объема резервуара, смежная с первой стенкой и/или второй стенкой, может не содержать фильтрующую среду. Фильтрующая среда может содержаться внутри резервуара между одним или более сепараторами, такими как сита или перфорированные пластины, которые удерживают фильтрующую среду в желательном месте внутри резервуара, в то же время позволяя отработанной воде протекать через среду в резервуаре.

В некоторых вариантах исполнения фильтровальное устройство включает всасывающую трубную систему. Всасывающая трубная система может быть скомпонована и размещена для периодической противоточной промывки фильтрующей среды путем подачи промывочной текучей среды с желательными объемом и/или скоростью для оборачивания слоя. Как используемое здесь, «оборачивание слоя» определяют как перемещение фильтрующей среды во время противоточной промывки, в котором фильтрующая среда на второй стенке резервуара или вблизи нее частично или полностью перемещается через всасывающую трубную систему в сторону первой стенки резервуара и обратно в сторону второй стенки резервуара. Всасывающей трубной системе могут быть приданы размеры и формы для желательного варианта применения и объема фильтрующей среды, подвергаемой противоточной промывке, и/или для работы в пределах предварительно выбранного периода времени для проведения операции противоточной промывки. Всасывающая трубная система может включать одну или более всасывающих труб, размещенных в среде. Как используемая здесь, «всасывающая труба» представляет собой конструкцию, имеющую одну или более боковых стенок, открытых с обоих концов, которые, будучи размещенными в фильтрующей среде, создают сквозной проток для течения фильтрующей среды во время противоточной промывки. В одном варианте исполнения резервуар может иметь объем фильтрующей среды, который на величину от около 4 до около 6 раз больше объема всасывающей трубы или суммарного объема всасывающих труб во всасывающей трубной системе.

Всасывающая труба может быть изготовлена из любого материала, пригодного для конкретной цели, в такой мере, насколько она устойчива к истиранию и нефти. Например, всасывающая труба может быть сформирована из такого же материала, как и резервуар, или может быть изготовлена из других более легких и менее дорогостоящих материалов, таких как пластики, в том числе армированные стекловолокном пластики. Всасывающая труба может быть предварительно сформована для введения в резервуар или изготовлена как деталь резервуара. Как таковая, всасывающая труба может быть предназначена для модифицирования современных установок с фильтрующей средой. Всасывающая трубная система может опираться на вторую стенку резервуара. Альтернативно, всасывающая трубная система может опираться на сепаратор или пластину, которая удерживает среду, такую как сито или перфорированная пластина, предназначенная для удержания среды внутри области резервуара, в то же время обеспечивая возможность течения жидкости и загрязнений в среду и из нее.

Индивидуальной всасывающей трубе могут быть приданы размеры и формы соответственно желательном условиям применения и объему фильтрующей среды, подвергаемой противоточной промывке, и/или для работы в пределах предварительно выбранного периода времени для проведения операции противоточной промывки. Всасывающей трубе также могут быть приданы размеры и формы для обеспечения желательного уровня перемешивания внутри всасывающей трубы для частичной или полной очистки фильтрующей среды, чтобы высвобождать по меньшей мере часть нефти и взвешенных твердых частиц из фильтрующей среды. Желательный объем всасывающей трубной системы может быть создан единичной всасывающей трубой или многочисленными всасывающими трубами, имеющими общий объем, по существу равный желательному объему. Индивидуальная всасывающая труба может иметь площадь поперечного сечения любой формы, такой как круглая, эллиптическая, квадратная, прямоугольная или любая неправильная форма. Индивидуальная всасывающая труба может иметь любую общую форму, такую как коническая, прямоугольная или цилиндрическая. В одном варианте исполнения всасывающая труба является цилиндрической. Всасывающая труба может быть размещена в фильтрующей среде так, чтобы быть полностью охваченной фильтрующей средой, а также быть полностью заполненной фильтрующей средой. Один или оба конца всасывающей трубы могут быть скомпонованы и размещены для того, чтобы способствовать течению фильтрующей среды во всасывающую трубу и/или из нее. Например, боковая стенка первого конца всасывающей трубы может включать один или более вырезов, формирующих протоки для обеспечения возможности для некоторой части фильтрующей среды на первом конце всасывающей трубы или вблизи него поступать через боковую стенку всасывающей трубы. Вырезы, образующие протоки, могут иметь любую форму, обеспечивающую возможность поступления достаточного объема фильтрующей среды во всасывающую трубу. Например, вырезы могут быть треугольными, квадратными, полукруглыми или имеющими неправильную форму. Многочисленные протоки могут быть идентичными друг другу и равномерно размещенными вокруг первого конца всасывающей трубы для однородного распределения потока фильтрующей среды во всасывающую трубу.

Всасывающая труба или всасывающие трубы могут быть позиционированы в любом подходящем месте внутри фильтрующей среды. Например, единичная всасывающая труба может, но не обязательно должна быть размещена по центру относительно боковых стенок резервуара. Подобным образом, многочисленные всасывающие трубы в отдельном резервуаре могут быть размещены хаотично, или расположены в единообразном порядке относительно боковых стенок резервуара. В одном варианте исполнения отдельную всасывающую трубу размещают в фильтрующей среде относительно резервуара таким образом, что ось, проведенная от каждого конца всасывающей трубы, совпадает с осью, параллельной боковой стенке резервуара. Многочисленные всасывающие трубы в единичном резервуаре могут, не обязательно должны быть идентичными по объему или площади поперечного сечения. Например, единичный резервуар может включать цилиндрические, конические и прямоугольные всасывающие трубы с различными высотой и площадью поперечного сечения. В одном варианте исполнения резервуар может иметь первую всасывающую трубу, размещенную по центру, имеющую первую площадь поперечного сечения, и многочисленные вторые всасывающие трубы, позиционированные как смежные с боковой стенкой резервуара, в которых каждая из вторых всасывающих труб имеет вторую площадь поперечного сечения, меньшую, чем первая площадь поперечного сечения. В еще одном варианте исполнения резервуар имеет многочисленные идентичные всасывающие трубы.

В еще одном варианте исполнения всасывающая труба может включать перегородку для предотвращения или сокращения обратного течения внутри всасывающей трубы. Перегородка может иметь любые размер и форму, пригодные для конкретной всасывающей трубы. Например, перегородка может представлять собой пластину, надлежащим образом позиционированную на внутренней поверхности всасывающей трубы, или цилиндр, установленный во всасывающей трубе. В одном варианте исполнения перегородка может быть сплошной, или представлять собой пустотелый цилиндр, размещенный по центру внутри всасывающей трубы.

Резервуар с фильтрующей средой также включает питающий впускной канал для отработанной воды, размещенный над фильтрующей средой, и выпускной канал для фильтрата, расположенный под фильтрующей средой. Резервуар также включает первый впускной канал для первой текучей среды, скомпонованный и размещенный для подачи первой текучей среды в первый конец всасывающей трубы, чтобы во время противоточной промывки возбуждать течение фильтрующей среды внутри всасывающей трубы от первого конца всасывающей трубы ко второму концу всасывающей трубы, в то же время создавая течение фильтрующей среды вдоль наружной боковой стенки всасывающей трубы от второго конца всасывающей трубы к первому концу всасывающей трубы.

Действие всасывающей трубной системы во время противоточной промывки создает противоточные течения внутри резервуара и заставляет фильтрующую среду перемещаться так, как в порядке примера показано в установке 100 с фильтрующей средой в Фиг.1. Фильтрующая среда 16 перемещается от первого конца 12 резервуара 20 вдоль наружной стороны всасывающей трубы 18 ко второму концу 14 резервуара 20, где она может затем поступать в первый конец 22 всасывающей трубы 18 рядом со вторым концом 14 резервуара 20, как показано обозначающими течение пунктирными линиями (немаркированными). Фильтрующая среда 16 (показано только частично) затем перемещается внутри всасывающей трубы 18 во внутреннюю область 50 из первого конца 22 всасывающей трубы ко второму концу 24 всасывающей трубы, где она выходит из трубы и поступает в периферийную зону 26 резервуара 20, как показано обозначающими течение пунктирными линиями (немаркированными). Как используемая здесь, «периферийная зона» представляет собой внутренний объем резервуара, не занятый всасывающей трубной системой. Протекая во всасывающей трубе 18, фильтрующая среда 16 может перемешиваться, тем самым высвобождая часть нефти и взвешенных твердых частиц, ранее зафиксированных на фильтрующей среде. Во время противоточной промывки, при выходе из всасывающей трубы и поступлении в периферийную зону, фильтрующая среда находится в турбулентной зоне над всасывающей трубой, в которой фильтрующая среда продолжает перемешиваться, высвобождая дополнительные загрязнения, такие как нефть и взвешенные твердые частицы. Фильтрующая среда 16 представлена в фигурах в виде одинаковых сферических частиц, однако понятно, что фильтрующая среда может быть составлена из частиц с любыми размерами и формами, в том числе частиц с неправильной формой.

Первая текучая среда может представлять собой любую текучую среду для возбуждения перемещения фильтрующей среды через всасывающую трубу. Например, первая текучая среда может быть газом, таким как воздух или добытый газ; жидкостью, такой как фильтрат или фильтруемая отработанная вода; и их комбинацией. В одном варианте исполнения первая текучая среда представляет собой газ. Хотя впускной канал для первой текучей среды показан ниже фильтрующей среды, в других вариантах исполнения впускной канал для первой текучей среды может быть размещен внутри всасывающей трубы 18. Впускной канал для первой текучей среды может включать один или более впускных каналов, размещенных внутри резервуара для подачи первой текучей среды во всасывающую трубную систему, чтобы обеспечивать течение фильтрующей среды через всасывающую трубную систему. Впускной канал для первой текучей среды может иметь любую конфигурацию, пригодную для подачи первой текучей среды во всасывающую трубу. Например, впускной канал для первой текучей среды может представлять собой отверстие, сопло или форсунку для подачи газа, жидкости или их комбинации во всасывающую трубу. В одном варианте исполнения первый впускной канал представляет собой диффузор для подведения газа во всасывающую трубу.

Фильтровый резервуар также может включать один или более вторых впускных каналов для подачи второй текучей среды в периферийную зону. Вторые впускные каналы подают вторую текучую среду на вторую стенку резервуара или вблизи нее для возбуждения течения или способствованию течению среды в сторону первого конца всасывающей трубы. Один или более вторых впускных каналов могут быть размещены внутри резервуара для создания противоточного промывного потока в резервуар и направления фильтрующей среды в сторону всасывающей трубной системы. Вторая текучая среда может представлять собой газ, жидкость, такую как фильтрат или фильтруемая отработанная вода, или их комбинации. В одном варианте исполнения вторая текучая среда представляет собой отработанную воду, отведенную из питающего впускного канала для отработанной воды, или отведенную из выпускного канала для фильтрата. Впускной канал для второй текучей среды может иметь любую конфигурацию, пригодную для подведения второй текучей среды в периферийную зону. Например, впускной канал для второй текучей среды может представлять собой отверстие, сопло или форсунку для подачи газа, жидкости или их комбинации. В одном варианте исполнения второй впускной канал тянется до периферийной зоны. Второй впускной канал может быть протяженным из любого подходящего места, чтобы способствовать распределению воды. Например, второй впускной канал может выступать в периферийную зону из боковой стенки резервуара и/или из боковой стенки всасывающей трубы. В еще одном варианте исполнения второй впускной канал может входить в периферийную зону под углом, обусловливая компонент, направленный по касательной к боковой стенке резервуара.

В еще одном дополнительном варианте исполнения периферийная зона также может включать один или более впускных каналов для первой текучей среды для дополнительного перемешивания слоя фильтрующей среды. Впускные каналы для первой текучей среды в периферийной зоне могут, но не обязательно должны быть идентичными впускному каналу для первой текучей среды, скомпонованному и размещенному для подачи первой текучей среды во всасывающую трубу.

Периферийная зона резервуара может также включать очистную зону, размещенную над вторым концом всасывающей трубы. Фильтрующая среда, выходящая из всасывающей трубы, может быть дополнительно перемешана, чтобы тем самым высвобождать дополнительные нефть и взвешенные твердые частицы из фильтрующей среды во время цикла противоточной промывки.

В одном варианте исполнения, по завершении цикла противоточной промывки, осаждению слоя может способствовать введение газа, такого как воздух или добытый газ, через всасывающую трубную систему, для достаточного взмучивания среды и возможности повторного оседания. Газ может быть введен периодически во время стадии оседания слоя. Слой может быть оставлен для оседания под действием силы тяжести между импульсными подачами газа.

Периодическая импульсная подача газа может также совпадать или перемежаться с периодической импульсной подачей жидкости через впускной канал для второй текучей среды. Импульсные выбросы газа или жидкости могут взмучивать слой в достаточной мере, чтобы позволить слою уплотниться, тем самым сокращая поровый объем и общий объем слоя, по сравнению с традиционными способами осаждения слоя. Обычно после противоточной промывки слои фильтрующей среды оседают под действием силы тяжести и увлекаются прямоточным потоком отработанной воды, что может иметь результатом недостаточное оседание среды и дефекты, в которые прорывается отработанная вода, или каналы в фильтрующей среде, и проскоки нефти и взвешенных твердых частиц.

Еще один вариант исполнения направлен на систему обработки отработанной воды, включающую многочисленные установки с фильтрующей средой для обеспечения непрерывной фильтрации в то время, когда одну или более установок с фильтрующей средой отключают вследствие перевода в режим цикла противоточной промывки или на время стадии оседания слоя. В системе обработки отработанной воды источник отработанной воды, включающей по меньшей мере одно загрязнение, может питать параллельно многочисленные установки с фильтрующей средой. Поток отработанной воды, подводимый к одной или более установкам с фильтрующей средой, может быть прерван, тогда как течение отработанной воды, подводимой к остальным установкам с фильтрующей средой, продолжается. Установка с фильтрующей средой, выведенная из рабочего режима, затем может быть подвергнута противоточной промывке и выдержана для оседания своего слоя перед тем, как быть возвращенной в эксплуатационный режим. Как только установка с фильтрующей средой возвращается в рабочий режим, еще одна установка с фильтрующей средой может быть выведена из эксплуатационного режима для проведения циклов противоточной промывки и оседания слоя.

В некоторых вариантах исполнения система и/или индивидуальное устройство с фильтрующей средой может включать управляющее устройство для прерывания и инициирования потоков, как желательно. Как используемый здесь, термин «прерывать» определяют как полное прекращение течения. Управляющее устройство может направлять поток подводимой отработанной воды, первой и второй текучих сред и газа, в зависимости от желательных условий работы устройства. Управляющее устройство может корректировать или регулировать клапаны, связанные с каждым потенциальным потоком, на основе сигналов, выдаваемых датчиками, размещенными внутри установки. Например, датчик может генерировать первый сигнал, показывающий, что падение давления над слоем фильтрующей среды достигло предварительно заданного значения, тем самым обусловливая срабатывание управляющего устройства для прерывания течения отработанной воды на питающем впускном канале и инициирования течения отработанной воды через второй впускной канал для текучей среды и газа через впускной канал для первой текучей среды. Подобным образом, управляющее устройство может инициировать противоточную промывку на основе второго сигнала, генерированного по истечении предварительно заданного периода времени. Управляющее устройство также может выдавать управляющий сигнал, прерывающий подачу отработанной воды на одно из устройств с фильтрующей средой и инициирующий течение подводимой отработанной воды к еще одному устройству с фильтрующей средой, на основе первого сигнала, второго сигнала и их комбинации.

Еще один вариант исполнения показан в Фиг.2а. Устройство 200 включает цилиндрический резервуар 20, имеющий боковую стенку 40, первую стенку 42 и вторую стенку 44. Фильтрующая среда 16 содержится внутри части резервуара 20 с пластиной 30 для удержания среды, расположенной рядом с первым концом 12 резервуара, и ситом 60, размещенным рядом со вторым концом 14 резервуара. Пластина для удержания среды может иметь любую подходящую конструкцию, такую как сито или перфорированная пластина, для задерживания фильтрующей среды внутри части резервуара, в то же время позволяя подводимой жидкости и загрязнениям проходить в среду и выходить из нее. Резервуар 20 также включает первый конец 12, смежный с первой стенкой 42, второй конец 14, смежный со второй стенкой 44, и впускной канал 32 для подводимой отработанной воды, рядом с первым концом 12 резервуара 20 и над фильтрующей средой 16. В Фиг.2а резервуар 20 также включает выпускной канал 38 для фильтрата, расположенный ниже фильтрующей среды 16 рядом со вторым концом 14 резервуара 20.

В Фиг.2а цилиндрическую всасывающую трубу 18, имеющую первый конец 22 и второй конец 24, размещают по центру внутри фильтрующей среды 16 так, что первый конец 22 всасывающей трубы 18 находится рядом со вторым концом 14 резервуара. Фильтрующую среду 16 также размещают внутри всасывающей трубы 18, и она частично показана в Фиг.2а. Второй конец 24 всасывающей трубы размещают полностью ниже верхнего конца слоя фильтрующей среды так, чтобы в слое присутствовало количество фильтрующей среды, достаточное для повторного заполнения всасывающей трубы по завершении цикла противоточной промывки. Периферийная зона 26 в резервуаре 20 представляет собой область, очерченную объемом фильтрующей среды 16, за исключением пространства, занятого фильтрующей средой во всасывающей трубе 18. Очистная зона 28 в периферийной зоне расположена над верхней поверхностью среды, между верхней поверхностью среды и ситом 30. Сито 30 размещают над очистной зоной 28 рядом с первым концом 12 резервуара 20 для предотвращения потери среды во время противоточной промывки. В Фиг.2а также показана очистная зона 28 в периферийной зоне, размещенная между верхней поверхностью слоя 54 фильтрующей среды и нижней поверхностью сита 30. Фиг.2а показывает сито 30, хотя понятно, что могут быть использованы любое устройство или конструкция, которые удерживают среду в резервуаре. Например, среду можно удерживать с помощью перфорированной пластины или цилиндра, а также цилиндрического сита. Впускной канал 34 для первой текучей среды скомпонован и размещен для подачи первой текучей среды во всасывающую трубу. В Фиг.2а впускной канал 34 для первой текучей среды включает воздушный диффузор 46. Впускной канал 36 для второй текучей среды скомпонован и размещен для подведения второй текучей среды в периферийную зону рядом со вторым концом резервуара 20. Резервуар 20 в Фиг.2а включает выпускной канал 50 для загрязнений, для удаления из резервуара загрязнений, таких как нефть и взвешенные твердые частицы. Необязательно, периферийная зона может включать один или более впускных каналов для первой текучей среды, для частичного оборачивания слоя во время фильтрации, и/или чтобы способствовать расширению и оборачиванию слоя во время противоточной промывки.

Во время фильтрации отработанная вода, содержащая нефть и взвешенные твердые частицы, направляется в подводящий впускной канал 32, проходит через сито 30 и поступает в фильтрующую среду 16 в слое, смежном с первым концом 12 резервуара 20, в сторону второго конца 14, как отмечено обозначающими течение пунктирными стрелками в Фиг.2а. Отработанная вода одновременно проходит через фильтрующую среду 16 во всасывающей трубе 18 из второго конца 24 всасывающей трубы к первому концу 22 всасывающей трубы. Фильтрат выходит из резервуара 20 через выходной канал 38 для фильтрата и может быть направлен для дополнительной обработки или на утилизацию.

Для увеличения продолжительности периода времени, в течение которого производят фильтрацию между противоточными промывками, во время фильтрационного цикла можно импульсами подавать первую текучую среду во всасывающую трубу через впускной канал 34 для первой текучей среды. Необязательно, первую текучую среду во время фильтрации можно подавать импульсами через один или более впускных каналов для первой текучей среды (не показаны), размещенных в периферийной зоне. Как используемое здесь, «пульсирующее течение» определяют как поток текучей среды, который периодически прерывается. Пульсирующее течение может происходить со случайными интервалами или может быть периодическим, в котором течение происходит с регулярной цикличностью между отключением и включением с предварительно заданными промежутками. Период времени, в течение которого протекает текучая среда, может, но не обязательно должен быть таким же, как период времени, в течение которого поток текучей среды прерывается. Например, текучая среда может протекать в течение более длительного или более короткого периода времени, чем период времени, в течение которого поток текучей среды прерывают. В одном варианте исполнения период времени, в течение которого текучая среда протекает, по существу идентичен периоду времени, в течение которого поток текучей среды прерывают.Пульсирующая подача первой текучей среды, такой как газ, может частично оборачивать слой фильтрующей среды, тем самым снижая падение давления и продлевая продолжительность работы между циклами противоточной промывки. Увеличение продолжительности времени фильтрации между циклами противоточной промывки может сокращать общее число противоточных промывок, тем самым сокращая объем промывных стоков, образующихся в течение срока службы фильтровальной установки.

Фильтрация продолжается через фильтрующую среду 16 до тех пор, пока не станет желательной очистка фильтрующей среды противоточной промывкой фильтрующей среды. В одном варианте исполнения противоточная промывка может быть инициирована, когда падение давления в пределах фильтрующей среды достигает предварительно заданного значения, или когда резервуар был в режиме тех