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.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 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.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является установка для очистки воды (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 тем, что верхние слои фильтрационного материала контактируют с воздухом, высыхают и не полностью используются в ионном обмене, а также неполное использование объема фильтра
Технической задачей, решаемой авторами, являлось модификация фильтрационного устройства таким образом, чтобы обеспечить более полное использование фильтрационного материала и более качественное проведение регенерации за счет снижения скоростей подачи промывочных и регенерирующих растворов.
Технический результат был достигнут путем оснащения крышки корпуса фильтра патрубком подвода сжатого воздуха и помещением в корпус над поверхностью ионообменной смолы (ИС) инертного материала таким образом, чтобы между его нижним слоем и верхним слоем ИС сохранялась постоянная водяная прослойка. Лучшие результаты при этом достигались при использовании в качестве инертного материала оно содержит «Граносит IN-60».
Общий вид фильтрационного устройства «Гранофил» приведен на фиг.1-4, где введены следующие обозначения:
1 - верхнее распределительное устройство (ВРУ);
2 - патрубок подачи сжатого воздуха;
3 - инертный материал;
4 - водяная прослойка
5 - фильтрующая загрузка -(ионообменная смола-ионит);
6 - нижнее распределительное устройство (НРУ);
7 - корпус фильтра. Схема рабочего цикла показана на фиг.1-4.
На фиг.1 показано состояние фильтра в конце регенерационного цикла. Вода подается сверху-вниз через ВРУ 1. Ионит 5 истощен. Водяная прослойка 4 увеличена, что позволяет на стадии промывки добиться повышенного разрыхления ИС.
На фиг.2 показана стадия обратной промывки. Вода подается снизу вверх через НРУ 6 с линейной скоростью 3-7 м/ч. ИС 5 разрыхляется вначале в верхних слоях бес перемешивания нижних слоев. При этом верхние слои промываются эффективнее чес при промывки с уплотнением, т.к. расстояние между гранулами минимальное и они не «зажимают» между собой частицы загрязнений.
На фиг.3 показана стадия регенерации. Через патрубок 2 подается сжатый воздух, что обеспечивает прижатие ИС 5 к НРУ 6. Давление подбирается таким образом, чтобы вода не вытеснялась из слоя инертного материала 3. Регенерационный раствор подается снизу-вверх через НРУ 6 с наиболее эффективными для регенерации скоростями.
На фиг.4 показана стадия прямой промывки перед включением в работу фильтра, совпадающая со схемой работы установки по очистке воды.
Использование заявляемой технологической схемы позволяет снизить скорости при обратной промывке и пропуске регенерационного раствора, проводить регенерацию с линейными скоростями рабочих растворов 3-7 м/час, что при регенерациях по традиционной технологии невозможно.