ФИЛЬТРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к фильтрационным установкам для очистки природных и сточных вод, а также иных жидкостей с помощью ионообменных смол и может быть использовано в энергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности, применяющих обессоленную или умягченную воду в технологических процессах.
В настоящее время известно большое количество фильтрационных установок (фильтров) различной конструкции, предназначенных для противоточной ионообменной обработки воды. (RU 2058817, 1995; В.Д.Лукинев, Ю.ЛЕмельянов, Фильтрование в химической промышленности, Л-д, Химия, 1982, с.36-61; Л.Н.Плановский, П.И.Николаев, Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, М., Химия, 1972, с.72-88).
Общим для всех фильтров является наличие корпуса, оборудованного верхним и нижним распределительными устройствами для подачи очищаемой жидкости и отвода фильтрата, а также размещенного в нем фильтрующего и инертного материалов.
Большинство существующих способов предварительной очистки воды перед ионным обменом не обеспечивают получение осветленной воды, не при водящей к загрязнению взвешенными веществами ионообменных смол (в основном катионитов). Очистка верхнего слоя катионита в известных конструкциях фильтров осуществляется восходящим потоком промывочной воды в течение 3-5 мин., при этом вся загрузка быстро поднимается до контакта с инертным материалом и уплотняется. В других конструкциях очистка части фильтрующего материала осуществляется взрыхляющей промывкой в другой емкости, после гидроперегрузки из фильтра.
В первом случае даже применение водо-воздушного способа очистки не всегда дает положительный результат, так как небольшое свободное пространство между фильтрующим и инертным материалом исключает необходимое для промывки расширение фильтрующей загрузки. Во втором случае необходима дополнительная система промывки с емкостью, возникают простои оборудования, связанные с гидроперегрузками, и значительные расходы воды.
В частности, известна установка (RU 2058817, 1995), представляющая собой корпус с патрубками и верхним и нижним распределительными устройствами в котором размещена ионообменная смола.
Недостатком установки является недостаточная эффективность очистки, связанная с забивкой фильтрационного материала примесями, а также длительность и недостаточная эффективность процессов восстановления смолы в «зажатом» слое ионита.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является установка для очистки воды (RU 21912, 2001), представляющая собой корпус, оборудованный верхним и нижним распределительными устройствами для подачи очищаемой жидкости и отвода фильтрата, в котором размещены фильтрующий и инертный материалов, причем над поверхностью материала имеется свободное от сорбентов пространство.
Недостатком устройства является сложность регенерации и отмывки верхних слоев смолы наиболее загрязняемой в ходе фильтрации сверху-вниз без перегрузки в специальную емкость.
Технической задачей, решаемой авторами, являлось модификация фильтрационного устройства таким образом, чтобы обеспечить эффективную отмывку катионита от загрязнений перед регенерацией при минимальных эксплуатационных затратах, без перегрузки в емкость для промывок.
Технический результат был достигнут путем установки в корпусе фильтра между верхним и нижним распределительными устройствами дополнительного (среднего) распределительного устройства, устанавливаемого таким образом, чтобы после истощения катионита расстояние между колпачками предлагаемого распределительного, устройства и нижней границей плавающего слоя инертного материала обеспечивало
выполнение взрыхляющей промывки с относительным расширением верхних слоев загрузки на 40%, что, как правило, составляет около 30-100 см в зависимости от свойств используемой смолы и особенностей обрабатываемой жидкости.
Среднее распределительное устройство обеспечивает взрыхляющую промывку верхних слоев фильтрующей загрузки, наиболее подверженных загрязнению. Промывка выполняется после истощения катионита, при этом высота слоя фильтрующей загрузки уменьшается.
Общий вид фильтрационного устройства приведен на фиг.1, где введены следующие обозначения:
1 - верхнее распределительное устройство;
2 - инертный материал;
3 - фильтрующая загрузка (катионит);
4 - нижнее распределительное устройство;
5 - среднее распределительное устройство.
6 - корпус фильтра
Фильтр работает следующим образом. В рабочем цикле очищаемая вода поступает через верхнее распределительное устройство 1, проходит через слои инертного материала 2 и фильтрующей загрузки (катионита) 3, где осуществляется очистка от взвешенных и растворенных примесей. После этого очищенная вода выходит через нижнее распределительное устройство 4.
Перед регенерацией фильтрующей загрузки промывочная вода с определенным расходом подается через среднее распределительное устройство 5, взрыхляет загрязненный слой загрузки и удаляется через верхнее распределительное устройство 1. После чего промывка (при необходимости) и регенерация проводятся по стандартной схеме.
Опыты, проведенные на типовой установки химводоочистки со средней производительностью 150 кубюм в час и объемом фильтроцикла 12000 кубюм при использовании заявляемого технического решения показали возможность сокращения расхода воды на промывку в среднем на 20-25% при повышении срока службы ионообменной смолы на 3-7%.