ФИЛЬТРУЮЩАЯ СЕКЦИЯ

Полезная модель предназначена для очистки жидкостей от растворенных и взвешенных веществ, а именно, для очистки судовых льяльных вод, а также может быть использовано для очистки сточных вод промышленных предприятий и в коммунальном хозяйстве.
Известны устройства для очистки жидкостей, например, «Устройство для очистки воды от нефтепродуктов «ЭКО-Н» (см. патент на полезную модель №37084, МПК C02F 1/40, опубл. 10.04.2004 г., бюл. №10). Указанное устройство содержит корпус, разделенный на три отсека, подводящий и отводящий трубопроводы, при этом между первым и вторым отсеками в верхней части корпуса установлен сетчатый фильтр, на входе во второй отсек установлен коалесцирующий фильтр, а на его выходе установлен фильтр с керамзитовой загрузкой, в верхней части второго отсека на уровне подводящего трубопровода установлена воронка, а в третьем отсеке установлены абсорбирующие фильтры, при этом абсорбирующие фильтры выполнены сменными.
Недостатками указанного устройства являются: сложность конструкции устройства, большие затраты на его эксплуатацию, низкая эффективность очистки фильтруемой смеси от нефтепродуктов и других загрязнений.
Известно также техническое решение, например, «Устройство для очистки воды от загрязняющих веществ» (см. описание полезной модели к патенту №58 114, МПК C02F 1/42, В05В 3/12, опубл. 10.11.2006 г., бюл. №31). Указанное устройство содержит корпус с патрубками подвода загрязненной воды и отвода очищенной воды и шлама, крышку, внутренний и внешний перфорированный конический барабан, выполненный с возможностью вращения, перфорированную перегородку, при этом полость между барабаном и перфорированной перегородкой содержит ионитную засыпку, а на крышке расположен поворотный механизм с перемешивающими лопастями, расположенными в полости между барабаном и перфорированной перегородкой, в которой имеется засыпка.
Недостатками указанного устройства являются: сложность конструкции устройства, низкая эффективность очистки фильтруемой смеси от нефтепродуктов и других загрязнений.
Известны устройства для очистки жидкостей, например, «Двухпоточный фильтр для очистки жидкостей» (см. описание изобретения к автор. свид. СССР №709118, кл. B01D 23/10, опубл. 1989.03.15, бюл. №10). Указанный фильтр содержит вертикальный цилиндрический корпус с днищем и крышкой, снабженной кольцевой прокладкой, в котором размещены верхняя и нижняя решетки с сетками, между которыми расположена фильтрующая
зернистая загрузка, патрубки для подачи исходной жидкости, установленные в крышке и днище, коллектор для отбора фильтрата, размещенный в объеме фильтрующей зернистой загрузки в ее средней части, а такте патрубок подачи промывочной жидкости и патрубок ее отвода, при этом верхняя решетка снабжена механизмом принудительного возвратно-поступательного перемещения, например, в виде винтовой пары, винт которой шарнирно закреплен на решетке, гайка - жестко на крышке, по периферии верхней решетки установлен кольцевой борт, взаимодействующий с кольцевой прокладкой в режиме регенерации, а патрубок подачи промывочной жидкости размещен в днище.
Недостатками указанного устройства являются: сложность конструкции фильтра, большие затраты на регенерацию фильтрующей зернистой загрузки и эксплуатацию самого устройства, низкая эффективность очистки фильтруемой смеси от нефтепродуктов и других загрязнений.
Известен фильтр для очистки жидкостей, например «Фильтр для очистки жидкостей» (см. описание изобретения к автор, свид. СССР №1282385, кл. B01D 24/38, опубл. 1995.02.27, бюл. №6). Указанный фильтр состоит из корпуса, верхнего и нижнего эллиптических днищ, верхнего распределительного устройства, плоского промежуточного дна, размещенного в нижней части корпуса, и слоя зернистой загрузки, расположенной на промежуточном дне. На промежуточном дне закреплены дренажные элементы, верхняя часть которых выполнена перфорированной для дренирования фильтрата через промежуточное дно, а нижняя - имеет патрубок с боковым отверстием и заглушку на нижнем торце патрубка. К заглушке прикреплен стержень, установленный с возможностью вертикального перемещения до упора в нижнее
эллиптическое днище и выполняющий функцию дополнительной опоры для промежуточного дна.
Недостатками указанного устройства являются: низкая эффективность очистки фильтруемой смеси от нефтепродуктов, большие затраты на регенерацию зернистой загрузки.
Известно устройство для очистки жидкостей, например, «Фильтр для разделения суспензий» (см. описание изобретения к патенту РФ №2035199, кл. B01D 24/28, опубл. 20.05.1995 г., бюл. №18). Указанный фильтр содержит вертикальный корпус с патрубками для ввода и вывода разделяемой суспензии, ввода и вывода газа под давлением, вывода фильтрата. В корпусе имеются две горизонтальные решетки, образующие рабочую камеру, в которой расположен фильтрующий материал. Материал состоит из незакрепленных нитей и плавающих в суспензии гранул фильтрующего материала.
Недостатками указанного фильтра являются: малая производительность и низкая эффективность очистки фильтруемой смеси от нефтепродуктов и других загрязнений, большие временные затраты на регенерацию фильтрующего материала.
Также известен фильтр для очистки жидкостей, например, «Фильтр непрерывной очистки жидкости» (см. описание изобретения к патенту РФ №2245735, кл. B01D 24/28, опубл. 10.02.2005 г., бюл. №4). Указанный фильтр содержит частично заполненный очищающим реагентом корпус в виде цилиндрической обечайки, сочлененной в нижней части с обращенным вершиной вниз полым конусом, установленный в нижней части корпуса соосно распределительный конус, обращенный вершиной вверх и образующий с полым конусом распределительную кольцевую щель,
коллектор для подвода очищаемой жидкости в массу очищающего реагента, аэрлифт для подъема из полого конуса загрязненного очищающего реагента в верхнюю часть фильтра для промывки и возврата в корпус, а также устройство для промывки очищающего реагента, изготовленное в виде внутренней части с кольцевыми наружными впадинами и выступами и охватывающей ее наружной части с ответными кольцевыми внутренними выступами и впадинами, образующими канал прохода очищающего реагента вниз и встречного потока жидкости для промывки. Фильтр снабжен, по меньшей мере, одной стационарно установленной в корпусе винтообразной перегородкой, угол наклона которой в каждой точке по отношению к вертикали не более угла естественного откоса очищающего реагента. Коллектор для подвода очищаемой жидкости выполнен в виде двух, установленных один над другим в нижней части корпуса усеченных конусов, формирующих кольцевую щель для прохода вниз очищающего реагента и подачи вверх очищаемой жидкости, а также кольцевую щель для равномерного подвода очищаемой жидкости. Наружная часть устройства для промывки очищающего реагента выполнена в виде двух, скрепленных друг с другом, разъемных вдоль осевой плоскости половинок, охватывающих внутреннюю часть устройства.
Недостатками указанного фильтра являются: сложность конструкции фильтра, большие затраты на регенерацию фильтрующей зернистой загрузки и эксплуатацию самого устройства, низкая эффективность очистки фильтруемой смеси от нефтепродуктов и других загрязнений.
Наиболее близким по своей технической сущности аналогом (прототипом) устройства является «Напорный фильтр для очистки
жидкостей» (см. описание изобретения к патенту РФ №2211722, кл. B01D 24/10, опубл. 10.09.2003 г., бюл. №25). Указанный фильтр состоит из цилиндрического корпуса с эллиптическими днищами, дренажных днищ с дренажными колпачками и зернистой загрузки, помещенной между дренажными днищами, при этом дренажные днища механически связаны друг с другом в направлении потока пропускаемой через фильтр жидкости при помощи тяг, смонтированных в отверстиях дренажных днищ и состоящих из прутков, рабочих гаек, шайб, соединительной муфты, контргаек и прокладок.
Недостатками указанного аналога (прототипа) являются: низкая эффективность очистки фильтруемой смеси от нефтепродуктов и других загрязнений, сложность эксплуатации устройства, большие затраты на регенерацию зернистой загрузки.
Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, заключается в повышении эффективности очистки фильтруемой смеси от нефтепродуктов и других загрязнений, в том числе в производственных масштабах, упрощение и повышении удобства эксплуатации устройства с одновременным снижением затрат на его техническое обслуживание и эксплуатацию.
Технический результат достигается тем, что в фильтрующей секции, содержащей корпус с фильтрующей засыпкой, патрубки подвода фильтруемой смеси и слива очищенной воды, в соответствии с заявляемым техническим решением, в отличие от прототипа, корпус выполнен в виде вертикально ориентированной цилиндрической обечайки с верхней открытой частью и размещенным внутри него поршнем-поплавком, установленным с возможностью вертикального перемещения вдоль предусмотренной
направляющей и снабженный сквозными перепускными патрубками, при этом направляющая выполнена в виде полого трубчатого элемента с отверстиями, преимущественно в ее нижней части, и сообщена с источником сжатого воздуха.
В качестве фильтрующей засыпки может быть использован адсорбент типа пенополимер-суперадсорбент.
В общем случае направляющая выполнена с фиксатором (ограничителем) в ее верхней части, например по типу крестовины, причем на крестовине может быть установлен фильтрующий элемент, а фильтрующая засыпка размещена между поршнем-поплавком и упомянутой крестовиной с фильтрующим элементом.
Фильтрующий элемент может быть выполнен в виде металлической сетки, обтянутой синтетическим материалом, преимущественно, синтипоном.
Днище обечайки может быть выполнено наклонным, а патрубки подвода и слива могут быть размещены на стенке последней.
При необходимости поршень-поплавок может быть дополнительно снабжен системой регулирования его плавучести.
Наиболее простым и эффективным вариантом выполнения системы регулирования плавучести поршня является конструкция, в которой упомянутая система выполнена в виде грузов, размещенных вне корпуса и соединенных с поршнем-поплавком кинематически, преимущественно, гибкой связью.
Перепускные патрубки поршня-поплавка в общем случае могут быть снабжены крышками, установленными с зазором относительно их верхнего выходного сечения, а поршень-поплавок снабжен уплотнительной манжетой, размещенной по его периметру.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображена фильтрующая секция (разрез по диаметральной плоскости).
Примером конкретного выполнения предлагаемого технического решения является фильтрующая секция, содержащая вертикально ориентированный корпус 1, выполненный в виде полого цилиндра, например, из стандартной стальной трубы магистрального трубопровода диаметром 1220 мм. В нижней части корпус (1) снабжен днищем 2, установленным под углом (наклонно) к его (1) продольной оси и жестко, например, при помощи сварки, соединенным с указанным корпусом (1). В нижней части корпуса (1) установлен приемный патрубок 3, предназначенный для подачи фильтруемой смеси (ФС) во внутреннюю полость корпуса (1), который (3) соединен, например, через систему трубопроводов с клапанами, контрольно-измерительными приборами (КИП) и насосом с емкостью ФС (на черт. не показано). В верхней части корпус (1) снабжен сливным патрубком 4, предназначенным для слива очищенной воды из внутренней полости корпуса (1), например, в емкость очищенной воды (на черт. не показано) или контрольную секцию (на черт. не показано). Внутри корпуса (1) размещен, имеющий положительную плавучесть, поршень-поплавок (П-П) 5, который (5) выполнен в виде герметичного пустотелого цилиндра, имеющего сквозное отверстие 6, центр которого (6) совмещен с продольной осью П-П 5. Кроме того, П-П 5 в верхней части снабжен уплотнительной манжетой 7, выполненной из полимерного материала, например, поливинилхлорида (ПВХ), которая (7) контактирует с внутренней поверхностью корпуса (1).
П-П 5 установлен с возможностью вертикального перемещения внутри корпуса (1) вдоль направляющей трубы 8, продольная ось которой (8) совмещена с продольной осью корпуса (1). В корпусе П-П 5 установлены перепускные патрубки (трубы) 9, предназначенные для перепуска ФС из подпоршневой полости А корпуса (1) в его надпоршневую полость Б (см. фиг.1). Перепускные патрубки 9 снабжены крышками 10, установленными с зазором 11 над верхним выходным сечением (торцом) патрубков 9, который (11) обеспечивает «рассеивание» струи ФС в надпоршневой полости Б при поступлении ФС в нее (полость Б) через патрубки 9. Труба (8) нижним концом зафиксирована в стальном подпятнике 12, выполненным в виде полого цилиндра, и которая (12) жестко, например, при помощи сварки, закреплена на внутренней поверхности днища (2). В верхней части труба (8) зафиксирована относительно корпуса (1) фиксатором, выполненным, например, в виде съемной центрующей крестовины 13 с отверстием 14 в ее (13) центре. Для крепления крестовины (13) к корпусу (1) предусмотрены кронштейны 15 Г-образной формы, жестко, например, при помощи сварки, соединенные с указанной крестовиной (13). На крестовине (13) предусмотрена установка дополнительного доочистного фильтра 16, выполненного в форме корзины с днищем из металлической сетки, обтянутой фильтрующим материалом (тканью), например, материалом «Синтипон» (см. Приложение 1 или сайт www.topteh.ru). Надпорпшевая полость Б корпуса (1) заполнена фильтрующим агентом из сорбирующего материала (адсорбента), например, пенополимер-суперадсорбентом (ППСА) 17 (см. Приложение 2 или сайт www.rscac.sp.ru), который может быть выполнен в виде хлопьев (хлопьеобразным) или в виде гранул, или их смеси. Для
«разрежения» слоя ППСА (17) в полости Б корпуса (1) при его (17) чрезмерном насыщении нефтепродуктами (т.е. для предотвращения «слеживания» слоя ППСА 17) в трубе (8) предусмотрены концентрические отверстия 18, преимущественно в ее (8) нижней трети по высоте, для периодической подачи сжатого воздуха в полость Б корпуса (1). Сжатый воздух подают в трубу (8) от источника сжатого воздуха, например, компрессора (на черт. не показано), который сообщен с входным сечением трубы (8) при помощи гибкого шланга 19. Кроме того, П-П (5) снабжен также системой 20 повышения положительной плавучести, состоящей из грузов 21, соединенных кинематически с П-П (5), например, через трособлочную систему 22. Система 20 предназначена для обеспечения предотвращения возможного чрезмерного «разрежения» слоя ППСА (17) при прокачке через него (17) ФС и при применении ППСА с различной (в частности, большей) объемной плотностью.
Подготовка к работе фильтрующей секции: заполняют корпус 1 водой через патрубок 3, используя систему трубопроводов с клапанами, КИП и насосом, до достижения уровня несколько ниже его (1) верхнего среза. Затем П-П 5 насаживают на трубу 8 и вводят (опускают) внутрь корпуса 1. Потом заполняют свободный объем корпуса 1 над П-П 5 ППСА 17 и производят откачку воды из корпуса 1, используя систему трубопроводов с клапанами, КИП и насосом (на черт. не показано), обеспечивая таким образом опускание П-П 5 вниз до предельно нижнего уровня, и, одновременно, производят при этом заполнение освободившегося объема полости Б корпуса 1 ППСА 17. Затем устанавливают на трубу 8 центрующую крестовину 13 с фильтром 16, присоединяют
грузы 21 к трособлочной системе 22. Подключают к трубе 8 при помощи гибкого шланга 19 источник сжатого воздуха (на черт. не показано) и, используя систему трубопроводов с клапанами, КИП и насосом (на черт. не показано), заполняют корпус 1 ФС. Останавливают насос (на 30 минут) до насыщения ППСА 17 ФС. Фильтрующая секция готова к работе. Выгрузку отработанного ППСА 17 осуществляют, выполняя вышеперечисленные действия в обратном порядке.
Фильтрующая секция работает следующим образом:
Через приемный патрубок 3, например с помощью насоса (на черт. не показано) ФС подают под давлением в полость А корпуса 1. Затем ФС через патрубки 9, снабженные крышками 10 перепускают в полость Б. В полости Б посредством ППСА 17 осуществляют очистку ФС от нефтепродуктов и других примесей, пропуская ФС под заранее заданным давлением через слой ППСА 17. Затем ФС фильтруют через фильтр 16. Очищенная смесь (вода) поступает в полость В корпуса 1, находящуюся над фильтром 16, затем через сливной патрубок 4 ее (воду) сливают в емкость очищенной воды (на черт. не показано). Контроль за качеством очищенной воды в полости В осуществляют визуально и в случае появления «пятен» на поверхности воды, прекращают процесс очистки, производят выгрузку загрязненного ППСА 17, затем - загрузку чистого ППСА 17. После этого продолжают очистку ФС.
В общем случае степень очистки может контролироваться как визуально, так и при помощи технических средств непрерывного контроля, например, аппарата «Флюорат-411» - сигнализатора превышения допустимого нефтесодержания на выходе очищаемой воды, например, - не больше величины - 0,5 ppm. При этом фильтрующая секция может быть дополнительно оборудована
устройством для регулирования расхода фильтруемой смеси, что позволяет сохранять степень очистки в требуемых пределах в процессе насыщения адсорбента отделенными (поглощенными) нефтепродуктами.
При наличии источников энергии для улучшения условий очистки ФС выбранным адсорбентом (ППСА 17) ФС предварительно до поступления в полость А нагревают, например, при помощи змеевикового парообменника (на черт. не показано) до температуры 35-45°С.
При необходимости предотвращения излишнего «разрежения» слоя адсорбента ППСА 17 при прокачке через него ФС в полости Б корпуса 1, в случае использования ППСА 17 с большей объемной плотностью (например, в виде гранул), слой адсорбента периодически подвергают уплотнению посредством механического поджатая последнего при помощи П-П 5, используя для этой цели систему 20 повышения положительной плавучести П-П 5.
В другом случае при необходимости «разрежения» слоя адсорбента ППСА 18 в полости Б корпуса 1 при его (17) чрезмерном насыщении нефтепродуктами (т.е. для предотвращения т.н. «слеживания» («слипания») слоя ППСА 17) осуществляют подачу воздуха сквозь слой ППСА 17 в полости Б от компрессора (на черт. не показано) через шланг 19, подключенный к верхнему входному сечению трубы 8 и далее через предусмотренные в трубе 8 концентрические отверстия 18. Подачу воздуха через слой адсорбента производят периодически.
Возможен вариант, при котором фильтрующая засыпка - адсорбент (ППСА 17) размещена не только в полости Б корпуса 1, т.е. между поршнем-поплавком 5 и фиксатором (крестовины 13) с дополнительным доочистным фильтром 16, но и в полости А, т.е. между наклонным днищем 2 корпуса 1 и поршнем-поплавком 5.