ФИЛЬТРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА "АЭРОКЛИН"

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.Л.Емельянов, 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
приводящей 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 недостаточная длительность межрегенерационного цикла, обусловленная наличием в используемой полидисперсной ионообменной смоле мелкозернистой фракции. Вместе с тем использование
монодисперсной крупнозернистой смолы экономически нецелесообразно из-за высокой ее стоимости и недостаточной эффективности в связи с относительно невысокой поверхностной площадью.
Технической задачей, решаемой авторами, являлось модификация фильтрационной установки таким образом, чтобы обеспечить эффективную как фильтрацию, так и отмывку ионообменной смолы (ИС).
Технический результат достигался введением в установку дополнительного блока предварительной подготовки фильтрующего материала, в котором проводится выделение из полидисперсной смолы и инертного материала мелкодисперсной фракции. В качестве такого блока может быть использован, в частности, один из параллельно работающих стандартных фильтров очистки воды.
Общий вид установки представлен на фиг.1, где
1 - блок предварительной подготовки фильтрующего материала;
2 - ионообменный фильтр
3 - ионообменная смола
4 - инерт
Процесс осуществляется следующим образом. Очистка воды проводится ее пропусканием через фильтр 2. В емкость 1 загружается 30-35% объема фильтрующего материала (ионообменной смолы 3) и промывается восходящим потоком воды при скорости 7-15 м/час, в зависимости от ее фракционно-дисперсного состава, в течении 20 мин. Затем вода дренируется из фильтра, загружается инертный материал 4 и следующие 35% объема фильтрующего материала 3. Проводится промывка в течении 25 мин, после чего объем загрузки доводится до 100%. Промывка на третьем этапе проводится восходящим потоком воды при скорости 2=3 м/час в течение 20-30 мин. Затем поток воды переключается на фильтр 1, а в фильтре 2, при необходимости осуществляется операция по сепарированию фильтрационного материала.
Технология, получившая наименование «Аэроклин» (свид. на ТЗ №248130) успешно опробована на обессоливающей установке производительностью
3
200 м/ч. Исходной водой является поверхностная вода из озера, прошедшая очистку на механических фильтрах (осветлителей по схеме не предусмотрено).
Качество исходной воды: жесткость 0,38 мг-экв/л; щелочность 0,36 мг-экв/л; содержание Na 0,66 мг-экв/л; Сl -0,21 мг-экв/л; SO4 -0,47 мг-экв/л; SiO2 -1,5 мг/л; содержание органических веществ -4,0 мг О/л.
Обессоленная вода на выходе после анионитного фильтра, фильтрующий материал которого прошел обработку по данной технологии, имеет следующие показатели: Na 10-15 мкг/л; SiO2 10-20 мкг/л; электропроводимость 0,2-0,3 мкСм/см. Удельные расходы реагентов составляют: по серной кислоте 1,76 г-экв/г-экв; по едкому натру 1,48 г-экв/г-экв; расход воды на собственные нужды не более 6%.
3
Величина фильтроцикла составляет в среднем 11 тыс.м, что на 8% превышает длительность фильтроцикла при использовании стандартной технологии.