Сорбционный фильтр для очистки воды

Полезная модель относится к устройствам для очистки воды, в частности очистки сточных вод от загрязняющих веществ, таких как ионы тяжелых металлов, органические соединения и др. Данный аппарат может быть использован на предприятиях химической, нефтехимической, лакокрасочной, металлургической, фармакологической, биохимической и других отраслях промышленности.
Известен фильтр с двухкомпонентной загрузкой, содержащий корпус, имеющий вход для подачи исходной воды и выход для отвода очищенной воды, причем внутри корпуса размещена загрузка, одним из компонентов которой является марганецсодержащий фильтрующий материал, а вторым компонентом загрузки является инертный фильтрующий материал, при этом фракция обоих компонентов составляет (0,5-1,0) мм, а объемная доля второго компонента составляет 0,1-0,9 (Патент РФ №209638, кл. C02F 1/00, B01D 24/10, 2021 г.).
Недостатком этого устройства является неравномерность распределения очищаемой воды по площади фильтрующей загрузки и к образованию воронки размыва в верхнем слое фильтрующей загрузки при поступлении исходной воды в корпус, что приводит к снижению адсорбционной активности сорбционного фильтрующего материала.
Известен адсорбер, содержит корпус с патрубками ввода, вывода жидкости и абсорбента, внутри которого установлены нижняя горизонтальная решетка и верхняя решетка, выполненная в виде усеченного конуса, а между решетками засыпан адсорбент. С целью повышения степени поглощения целевого компонента за счет увеличения площади контакта фаз внутри адсорбера расположена труба, на которой установлено чашечное распылительное устройство (Патент №158371, кл. B01D 53/04, 2015 г.).
Недостатком этого устройства является то, что в рабочем объеме аппарата имеются зоны, в которые не попадает обрабатываемая жидкость, т.е. возникают застойные зоны в адсорбенте, снижающие эффективность работы адсорбера. Это объясняется тем, что жидкость, вытекающая из отверстий, распложенных в верхней части чашечного распылительного устройства под воздействием силы тяжести направляется в нижнюю часть адсорбера и не контактирует со всей поверхностью адсорбента в верхних слоях загрузки.
Известен сорбционный фильтр, содержащий расположенные одна над другой кассеты с сорбентами, размещенные в металлическом корпусе выдвигающимися в горизонтальном направлении по направляющим; при этом в потолочной части металлического корпуса равномерно размещены по площади и закреплены перфорированные трубки для подачи очищаемой воды в верхнюю кассету через отверстия в трубках, а нижняя часть каждой кассеты оборудована сеткой и снабжена распределительным устройством, направляющим очищаемую воду из вышерасположенной кассеты в нижерасположенную через равномерно распределенные по площади короткие патрубки; в дне металлического корпуса размещен водосборный лоток для очищенной воды (Патент RU №174230, кл. C02F 1/28, B01D 24/14, 2017 г.).
Недостатком этого фильтра является необходимость дополнительного уплотнения и тщательной герметизации кассет в задвинутом состоянии для недопущения протечек очищаемой воды, что требует постоянного контроля состояния и замены уплотнителей передних стенок кассет.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является адсорбер, содержащий корпус с патрубками ввода, вывода жидкости и адсорбента, внутри которого установлены нижняя горизонтальная решетка и верхняя решетка, выполненная в форме усеченного конуса, между решетками засыпан адсорбент; причем в верхней части аппарата коаксиально патрубку ввода адсорбента установлена каскадная ударно-струйная форсунка для распыления жидкости, расположенная внутри загруженного адсорбента (Патент RU №169692, кл. C02F 1/28, B01D 15/00, 2000 г.).
Недостатком данного устройства является необходимость выгрузки адсорбента каждый раз, после насыщения его извлекаемыми загрязняющими веществами, для осуществления технологической операции десорбции, что приводит к удорожанию и усложнению эксплуатации аппарата.
Задачей полезной модели является упрощение эксплуатации сорбционного фильтра и снижение затрат на его эксплуатацию за счет использования технологии промывки адсорбента, насыщенного адсорбатом, минимум в 4-х случаях из 5-и без выгрузки адсорбента из корпуса фильтра.
Технический результат заключается в снижении затрат на эксплуатацию сорбционного фильтра, повышении длительности работы устройства без замены адсорбента и, тем самым, в увеличении эффективности работы фильтра.
Указанная задача решается тем, что сорбционный фильтр для очистки воды включает корпус с патрубками ввода, вывода очищаемой воды и адсорбента, нижнюю горизонтальную решетку и верхнюю решетку в форме усеченного конуса, слой адсорбента между решетками и каскадную ударно-струйную форсунку в верхней части аппарата, а в верхней части патрубка, предназначенного для засыпки адсорбента, содержит размещенные под углом 45° к его вертикальной оси и центрально симметрично напротив друг друга четыре патрубка, соединенные единой водопроводной системой. Наличие четырех патрубков обеспечивает равномерную и равностороннюю подачу к адсорбенту промывной жидкости для его десорбции без выгрузки адсорбента из корпуса каждый раз после его насыщения адсорбатом. В нижней части корпуса рядом с патрубком для отвода очищенной воды установлен патрубок для отвода промывной жидкости, отводимой для утилизации после промывки адсорбционной загрузки.
На фиг. 1 изображен сорбционный фильтр для очистки воды; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Сорбционный фильтр для очистки воды включает корпус 1 с патрубками ввода 2, вывода 3 очищаемой воды. В верхней части корпуса 1 размещен патрубок 4 с герметичным затвором 5 для засыпки адсорбента 6, а в нижней его части - патрубок 7 для выгрузки адсорбента 6. Внутри корпуса 1 установлены: горизонтальная решетка 8 и решетка 9, выполненная в форме усеченного конуса. Между решетками 8 и 9 засыпан адсорбент 6. Коаксиально патрубку 4 в верхней части фильтра установлена каскадная ударно-струйная форсунка 10 для распыления внутри загруженного адсорбента 6 очищаемой воды или промывной жидкости. В верхней части патрубка 4, предназначенного для засыпки адсорбента 6, размещены под углом 45° к его вертикальной оси 11 и центрально симметрично напротив друг друга четыре патрубка 12, соединенные единой водопроводной системой 13 для промывки адсорбента 6. В нижней части корпуса 1 рядом с патрубком 3 для отвода очищенной воды установлен патрубок 14 для отвода промывной жидкости. Патрубки 12 размещены под углом 45° к вертикальной оси 11 патрубка 4 для минимизации попадания адсорбента 6 при его загрузке в патрубки 12.
Сорбционный фильтр для очистки воды работает следующим образом.
Очищаемая вода поступает через патрубок 2 в каскадную ударно-струйную форсунку 10 для распыления воды, в которой имеется множество отверстий для выхода воды. Проходя через эти отверстия форсунки 10, вода равномерно распределяется по всему объему адсорбента 6. Загрязняющие вещества поглощаются адсорбентам 6, а очищенная вода проходит через нижнюю решетку 8 и стекает через выходной патрубок 3, и далее направляется к потребителю. После насыщения адсорбента извлекаемыми загрязняющими веществами патрубки ввода 2 и вывода 3 очищаемой воды перекрывают задвижками, а патрубки 12 открывают и начинают подавать промывную жидкость в корпус 1 с четырех сторон, равномерно распределяя ее по всему объему адсорбента 6. Одновременно с началом поступления промывной жидкости в патрубки 12 открывают задвижку патрубка 14, обеспечивая отвод отработанной промывной жидкости. После промывки адсорбента патрубки 12 и 14 перекрывают, а задвижки патрубков 2 и 3 открывают, приступая к следующему циклу очистки воды. После многократной, минимум 4-х разовой, промывки насыщенного загрязнителем адсорбента он выгружается через патрубок 6 и поступает на дальнейшую переработку или утилизацию.
Снижение затрат времени и трудовых ресурсов на эксплуатацию сорбционного фильтра достигается за счет устройства в конструкции фильтра системы стационарной промывки (десорбции) адсорбента, включающей размещенные под углом 45° к вертикальной оси 11 патрубка 4, предназначенного для засыпки адсорбента, и центрально симметрично напротив друг друга четыре патрубка 12, соединенные единой водопроводной системой 13, а также патрубок 14 для отвода промывной жидкости. Устройство данной системы позволяет повысить длительность работы сорбционного фильтра без замены адсорбента, и тем самым увеличить эффективность работы фильтра.