PL46144B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek njniiajszy dotyczy sposobu i urza¬ dzenia c|q kontaktowania plynów z granulowa¬ nym materialem stalym, za pomoca którego plyn przepuszcza sie przez warstwe tego gra¬ nulowanego materialu stalego. Pod nazjwa „ptyn" rozumie sie ciecze i gazy w pelnym tego slowa znaczeniu, miedzy innymi zanieczyszczo¬ ne powietrze lub gazy wsze^iego rodzaju, wo¬ de, sei#ki, roztwory cukru i glukozy, roztwory kwasów, soli, zasad mieszaniny gazów i cieczy itd. kontaktowanie plynów z granulowanym ma- terialeni stalym przez przepuszczenie ich przez W&Tfltwe tego materialu, jest dawno znane. Je- fcflj jednak plyny sa zanieczyszczone i osadzaja cjwflstki stale na powierzchni materialu staJc- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest Pieter Smit. go, wówczas czastki stale zatykaja ten material po krótkim okresie czasu.Przedmiotem niniejszego wynalazku je*t po¬ danie takiego sposobu intensywnego kontakto¬ wania plynów materialami stalymi, za pomoca którego unika sie zatykania powierzchni War¬ stwy stalej, osiagajac duza wydajnosc urzadze-. nia.Dalszym celem wynalazku jest rozkladanie wydzielonego przez plyn stalego osadu w wol¬ nych przestrzeniach calego materialu stalego oraz uzyskanie skutecznego oczyszczania w taki sposób, aby wydajnosc .urzadzenia nie zmniej¬ szala sie, a przy tym zostala niezmieniona wla¬ sciwa klasyfikacja czasteczek matearialu stalego.Innym celeto wynalazku jest -podanie sposo¬ bu kontaktowania cieczy i ciaJ stalych, polega¬ jacego na przepuszczaniu cieczy poprzez. mate¬ rial staly w taki-okreslony sposób,, aby nie na-tiHftNMfr prierwaitfe slupa cieczy przy spadku cisnienia pomiedzy doplywem i odplywem wy- Aoszacyml toetr lufo wiecej slupa wody. Na skutek tego predkosc przeplywu cieczy moze byc wydatnie zwiekszona powyzej predkosci normalnej. lanym Jeszcze celem niniejszego wynalazku |«4y regeneracji, w przypadku gdy jako me- 41um stale stosuje sie wymieniacz jonów, jest stworzenie systematycznego kontaktowania miedzy ciecza a medium stalym, tak, ze na;j- bardziej zanieczyszczona ciecz styka sie z naj¬ bardziej zanieezy«zczonym medium stalym, a najczystsza ciecz styka sie z najbardziej oczy szczanym medium stalym (zasada przeciw- pra<*u).Innym celem wynalazku jest uzyskanie lep- fW^liSiiijinfeii^i"iilritlfstwy czynnika przez unik¬ niecie w odpowiednio ulozonym zlozu zjawiska wirowania czasteczek.^Ceictoaj anaakiienna wynalazku jest to, ze prze¬ plyw przez materialy stale odbywa sie na ogól w kierunku przeciwnym do normalnego prze¬ plywu, pn:y mediach o ciezarze wiekszym od cieczy na ogól z dolu do góry. Natomiast przy materiale stalym o ciezarze wlasciwym mniej- szyfr nti ciecz, praeplyw odfoywa sie w kierun¬ ku z góry na dól. yfedluig wynalazku, czynnik kontaktujacy mo¬ ze skladac sie z bardzo róznych materialów, lak na przyklad ziarn plasKu, wegUa, koksu, bautoytu, magnezytu, tlenków metali albo ma¬ terialów roslinnych lab pochodzenia zwierze- oego, na.przyklad przeznaczonych do ekstraho¬ wani* za pdmoca rozpuszczalnika w czasie fil¬ trowania. Mozna stosowac takze adsorbenty po- dcfone do wegla kostnego, wegla aktywnego lub zywic odbarwiajacych, mieszaniny iterniate po- chodzenia mineralnego albo mieszaniny dwóch lub Wiecej tego rodzaju skladników, takze wy- liSienniki Jonowe -oraz katalizatory w pelnym tego slowa znaczeniu. Ponadto medium moze byc biologicznie czynne albo miec dzialanie fio- kulacyjne na substancje stale zawarte w cieczy.Wielkosc ziaren skladników medium moze zmieniac sie tatdzo znacznie, moga qne na- WfeJ ^y^tfpowac w podtaci proszku lub w po¬ staci Wlóteijistej. Zwykle medium ma wiekszy ciftar wlasciwy niz kontaktujaca sie z nim cjecz. Moze zdarzyc sie jednak przypadek przeciwny, ap. gdy stosuje sie medium o nis¬ kim ciezarze wlasciwym. Wszystkie przeply¬ wy odbywaja sie wtedy w kierunku odwrot¬ nym. Na koncu nlniejiszego opisu podaje sie i ten sposób, który objety jest równiez niniej¬ szym wynalazkiem.Przy filtrowaniu ciecz przechodzi zazwyczaj przez zloze medium ziarnistego w kierunku z góry na dól, podobnie jak w znanych spo¬ sobach filtracji wody przez warstwe piasku! Byly jednakze juz czynione propozycje filtro¬ wania* w kierunku przeciwnym. Nie mozna bylo jednak tego wykonac, poniewaz nieundk- nienie wystepowaly lokalne przerywania czyn¬ nika, w czasie ktt6rych woda przechodzila przez medium w ogóle bez zadnego efektu filtrujacego. Przy bardzo wolnym przeplywie, filtracja odbywala sie przez pewien czas bez tych wad, ale przy wiekszej predkosci prze¬ plywu, zloze stawalo sie jednorodne wskutek fluidyzaeji. W zadnym z wymienionych przy¬ padków nie osiagnieto wlasciwych efektów filtracji.W patencie amerykanskim 2723701 propono¬ wano sposób, w którym filtracja przez medium odbywa sie -przynajmniej czesciowo w kierun¬ ku z dolu do góry. W tym celu, trzeba jed¬ nak filtrat odciagac ponizej powierzchni zloza za pomoca systemu odprowadzajacego umiesz¬ czonego w medium, podczas gdy nad zlozem stosowac nalezy dodatkowe cisnienie, w celu zapobiezenia tworzenia sie w zlozu szczelin.Powoduje to jednak czesto niepozadane kom¬ plikacje.Jesli cisnienie jest wywolywane przy pomo¬ cy niefiltrowanej cieczy, co jest najprostszym i najpraktyczniejszym rozwiazaniem, wówczas filtracja cieczy odbywa sie poprzez cienka war¬ stwe medhsm nad direnami, czesto z niewystar¬ czajacym efektem oczyszczajacym. Tatka filtra¬ cja Jest w kazdym ipmzyipaJdku niepozadana, z u- wagi na sprawnosc filtra wprocesach adsorbeji, odbarwiania i dejonizacji a nawet nie dozwo¬ lona, poniewaz proces bylby wówczas niesku¬ teczny. Ponadto dreny znajduja sie w górnej warstwie medium, która sklada sie z naj¬ drobniejszych ziarn. Z tego powodu, wyko¬ nywanie systemu drenowego staje sie czesto bardzo trudne, na skutek duzego niebezpie¬ czenstwa zatkania sie dren i strat górnej warstwy.W mysl niniejszego wynalazku, dla mediów ó wiekszym ciezarze wlasciwym, stasuje sie przeplyw cieczy przez medium kontaktowe w kierunku z dolu do góry, bez wywolanych szczelinami lokalnych przebic, powodujacych, - 2 -fce filtracja staja sie problematyczna. W tym celu umieszcza sie w medium, stale wkladki o odpowiednim ksztalcie, tworzace system siatkowy, ewentualnie rozgaleziony przestrzeni nie. Sama konstrukcja nie jest dowolna, lecz dostosowana do oeHut to jfi»t do sposobu we¬ dlug niniejszego wynalazku oraz do warun¬ ków w jakiteh jest stosowana. Zwykla pozio- ma krata moze w korzystnych warunkach spelniac to zadanie, lecz w praktyce jest zwy¬ kle niewystarczajaca. Zestaw krat, stanowiacy ewentualnie oddzielny element, jest zwykle lepszy. W wielu przypadkach pozadane jest stosowanie kilku takich elementów, które u- mieszcza sie na róznych poziomach w medium.W przypadkach trudniejszych, moga one1 two¬ rzyc polaczony szereg wzdluz calej wysokosci rriedium albo tylko w czesci jego wysokosci.Siatki moga byc równiez wykonane z lin albo lancuchów, co stosuje sie, jezeli w czasie filtracji pozajdane jeist nieznaczne lokalne roz¬ szerzenie zloza. Ten cel osiaga sie takze, jeslJ caly uklad siatkowy moze sie sam przesuwac i gdy ha przyklad nie Jest sztywno przy¬ twierdzony do scian filtru.Nie kazdy element znajdujacy sie w me¬ dium spelnia to samo zadanie. Najwyzej po¬ lozone elementy, maja za zadanie zapobiec tworzeniu sie szczelin w medium. Szczelina bedzie w tym przypadku zawsze lokalna, jedy¬ nie w przypadku duzej predkosci strumienia cieczy, szczelina taka moze zwiekszyc sie, po¬ wodujac rozszerzenie zloza. Wreszcie nalezy w czasie filtracji zapobiegac powstawaniu szczelin i wyrw, przez zastosowanie wyzej wy¬ mienionych elementów, bowiem w przypadku gdy medium sie porusza, elementy winny przeciwdzialac temu a tym samym winny przeciwdzialac tworzeniu sie szczelin. Z tego powodu zastosowano w tym procesie tak zwane elementy reakcyjne albo uklady ele¬ mentów reakcyjnych.Elementy lub uklady elementów stosowane w nizszych poziomach albo nawet na dnte, spelniaja zupelnie inne zadanie, a mianowicie rozprowadzaja ciecz w taki sposób, aby fil¬ tracja oraz albo kontaktowanie bylo mozliwie równomierne w calym medium. Te elementy albo uklady elementów, okresla sie czesto w opisie jako „elementy rozprowadzajace". Jed¬ nakze elementy te nie wykonuja tylko jedne¬ go z wymienionych zadan. Sluza one miano¬ wicie w wiejteszym lub mniejszym stopniu, do wywierania nacisku na medium i do rozpro¬ wadzania cieczy pod warunkiem, ze pierwszy cel przewaza w elementach umieszczonych w górnych warstwach, a drugi w dolnych.W wielu przypadkach wystarczy jeden ele¬ ment, jezeli przy tym spelnione zostaja oba zadania.Odnosnie budowy samych elementów, poda¬ je sie ogólne wskazówki, wystarczajace ^rzy zastosowaniu do kazdego specyficznego przy¬ padku. Nie mozna stosowac Jednolitej budo¬ wy. Konstrukcja rózni sie bowiem w zalez¬ nosci od rodzaju filtracji, a na\pet Czesto w jednym filtrze przy poszczególnych elemen¬ tach. W rezultacie, dla pewnego problemu fil¬ tracyjnego, dla którego nie ma wystarczaja¬ cych danych, trofea oczywiscie prseproWadzic doswiadczenia.Wielkosc oczek, albo inaczej nazywajac, wy¬ miary komórek, utworzonych z elementów siatkowych jest bardzo wazna, przy csfm di* nienie cieczy doprowadzanej pod medium mo¬ ze byc tym wieksze, im mniejsze sa wymiary oczek. Czesto zamiast jednego elemenitU Siar¬ kowego o malych oczkach, mozna stosowac z tym samym skutkiem w malych odstepach od siebie dwa albo wiecej elementów siatko¬ wych o wiekszych oczkach. rt Uogólniajac mozna np. przy zwyklym me1 dium z ziaren piaskowych, stosowac w otwarc tym filtrze cisnienie wynoszace kilka atmosfer, przy -czym ciezar piasku i cieczy w filtrze stanowia w tym przypadku tylko nieistotne przeciwcisnienia, czym uwidacznia sie nad¬ spodziewany efekt jaki osiaga sJe dzieki wy¬ nalazkowi. W zwiazku z powyzszym zrozu¬ miale sa wymagania stawiane w stosunku do wytrzymalosci systemu siatkowego.Nie zawsze jest jednak poiadane stosowa¬ nie nadmiernie malych oczek lub kratek, bo¬ wiem filtr musi sie nadawac do oczyszcza¬ nia, jak równiez do przeprowadzania wody przemywajacej medium, co stanowi jeden z za^- hiegów. Przy tej czynnosci musi nastapic prze¬ bicie medium. W trudniejszych przypadkach osiaga sie to za pomoca powietrza aftbo przez swobodne plukanie ciecza lub nawet w sposób mechaniczny od góry. Lepiej jest jednak two¬ rzyc szczeliny przy pomocy zwiekszonego prze¬ plywu cieczy skierowanego z dolu do góry.To rozrywanie moze byc spowodowane dwoma sposobami, mianowicie medium usuwa sie po¬ przez element przy pomocy cieczy o dugej predkosci, albo tez rozbija sie sklepienie lub w dól skierowany luk sklepienia, który u*wor - 3 -rzony byl w ukladzie dla mozliwosci zniesie¬ nia sil skierowanych w medium ku górze.Jest zrozumiale, ze duzy luk wyigina' sie lat wiej niz maly, z czego wynika, ze nie nalezy stosowac wymiarów komórek i oczek zbyt malych. Nalezy równiez brac pod uwage, ze eiecz i medium sa rozproszone i dlatego moz¬ liwe jest, iz elementy tworza pewnego rodzaju labirymt. Przy wyiborze wymiaru oczka lufo kratki elementu siarkowego, stosuje sie wiel¬ kosc oczek z zasady mniejsza przy duzych predkosciach filtracji i drobno granulowanym materiale, w warunkach gtjy material ulega zawieszeniu albo .wykazuje tendencje w tym samym kierunku, gdy takie niebezpieczenstwo nie istnieje. W pierwszym przypadku stosuje sie wymiary 25 imim i niniejsze, podczas gdy wielkosc oczek w warunkach gdy nie nastepuje zwiekszenie objetosci, moze byc od 10 do 100 razy wieksza.Niemozliwe jest wyczerpujace wyliczenie czynników ustalajacych te wymiary, lecz stwierdzono, ze wazne sa czynniki jak: wiel¬ kosci ziaren medium, ciezar wlasciwy, elastycz¬ nosc, ; scisliwosc, kohezja, adhezja, ksztalt i wspólczynnik tarcia miedzy ziarenkami i ciecza, grubosc zloza nad elementami, ogólna grubosc zloza, ciezar wlasciwy cieczy, lejpkosc, róznica cisnienia cieczy nad i pod elementem, ksztalt elementu, stopien zanieczyszczenia medium i liczba elementów. Co sie tyczy ksztaltu, na¬ tezy zwrócic szczególna uwage na to, ze w przypadku luku konce musza miec mocna pod¬ stawe. W przypadku, gdy ta podstawa jest wy • konana z gladkiej sciany, która poza tym nie jest jeszcze prostopadla do konców luków, luk moze (byc latwiej zniesiony, niz gdyby Ibyl w prawidlowym (polozeniu. Jezeli stasuje sie jako material konstrukcyjny zelazo profilowe o ptofekroju trójkatnym, którego kat szczytów/ skierowany jest ku górze, albo którego profil na szczycie jest rozszerzony w dowolny spo¬ sób, wówczas takie rozwiazanie jest skutecz¬ niejsze. Poza tym mozna do konstrukcji stoso- wac dziurkowane blachy, siatki druciane, ka¬ towniki stalowe albo inne profijowe materialy.Jednakze praktyczniej jest stosowac konstruk cje podana na fig. 2, na której przedstawiono element zbudowany calkowicie z plaskowni¬ ków. Sklepienia moga tu znalezc swoje oparcie na drugim koncu podstawy sasiedniego skle¬ pienia, podczas" gdy te podstawy sa zamkniete miedzy, dwoma równoleglymi belkami. Ponad¬ to przy przemywaniu osiaga sle te korzysc, iz z chwila gdy jedno wygiecie opadnie, pociaga to za soba wszystkie inne, co jest konieczne do uzyskania skutecznego wyplukania. Prócz takiej konstrukcji mozliwe sa równiez inne.A zatem wynalazek nie ogranicza sie do tego jednego rozwiazania. Przy przeplukiwaniu fil¬ tru w czasie oczyszczania, elementy wykonane w postaci siatki, odgrywaja wazna role, zwlasz¬ cza dolne znajdujace sie w medium, zapobie¬ gaja a co najmniej zmniejszaja powstawanie wirów, które to ujemne zjawisko wystepuje przy przeplukiwaniu medium skladajacego sie z czasteczek o zwiekszonej objetosci.Przy prawidlowym przeplukiwaniu krazenie czasteczek nie wystepuje, poniewaz segregacja czasteczek o róznej wielkosci zostaje powstrzy mana.W dobrze segregowanym medium wieksze ziarna sa ponizej, a drobne w górnej czesci mediium. Przewaznie jednak tak nie jest, co jest spowodowane cyrkulacja wywolana poJ- czas procesu przeplukiwania przez strumien skierowany w góre. W mysl wynalazku, w me¬ dium o zwiekszonej objeltóici, w którym de wystepuja wiry, mozna przeprowadzac reakcje biologiczne, katalityczne i inne, poniewaz me¬ dium jest bardzo skutecznie rozsegregowanc i nie ma zbyt wiele mniej przepuszczalnych lu/b nieprzepuszczalnych miejsc. Przy czyszcze¬ niu filtra mozna stosowac wode, powietrze, pare, roztfewory elektrolitów,, detergenty itd.Przy filtrowaniu sposobem wedlug wynalaz¬ ku mozna w wiekszosci przypadków pominac urzadzenia drenujace. Powoduje to jednak trudnosci przy filtrowaniu przez drobnoziarni¬ sty material o malym ciezarze wlasciwym, np. przez granulowane wymieniacze jonów, albo jesli ciecz, która ma byc traktowana spo¬ sobem wediluig wynalazku, ppsiada wysoki cie¬ zar wlasciwy. Ziarenka medium, znajdujace sie nad sklepieniem elementów reakcyjnych, zostaja wówczas zabierane ze strumieniem cie¬ czy, a luki w ukladzie siaitkowym* opadaja w sposófo niepozadany. Jednakze metoda ta jest jeszcze mozliwa przy odprowadzaniu odcieku za pomoca dfenu bezposrednio nad albo poni¬ zej elementu reakcyjnego, ewentualnie przy pomocy prózni i nie doprowadzaniu go na po¬ wierzchnie medium, przynajmniej tylko czes¬ ciowo z mala predkoscia tak, iz medium to nie jest w stanie znaczniej zwiekszyc objetosci.W tym przypadku nalezy zwrócid uwage na -4-urzadzenie odprowadzajace, to jest dreny, po¬ niewaz te ostafcnie moga sie zatkac, jesli iiie zastosuje- sie specjakiej konstrukcji. Ten stan rzeczy mozna polepszyc, stosujac tak zwane dreny odpowietrzane, które przy róznych cis¬ nieniach na zewnatrz i wewnatrz, powoduja przesuwanie granic scian lub urzadzen odpro¬ wadzajacych w stosunku do sieibie tak, iz zat¬ kanie zostaje usaniete.Na iig. 1 przedstawiono taki dren. Istnieja jednak liczne konstrukcja, odpowiadajace tej zasadzie, lecz powyzszy dren okazal sie bardzo skuteczny. Dren sklada sie z rury okraglej lub stozkowej, zamknietej na górze i polaczonej przy dnie z ukladem odplywowymi i zaopatrzo¬ nej W szczeliny w róznych odstepach tak, iz utworzone sa wieksze i mniejsze lamele, któ¬ re przy cisnieniu zewnetrznym lub wewnetrz¬ nym róznie przepuszczaja. Stosujac wymienia¬ cze jonowe w postaci malych okraglych ziare¬ nek, które ponadto wykazuja bardzo maly wspólczynnik tarcia, nalezy stosowac w dre¬ nach ibardzo waskie szczeliny. Przepuszczaja one mala ilosc cieczy, tak iz trzeba stosowac duzo szczelin, ico zwieksza koszty urzadzenia, a powoduje straty cisnienia przy drenacn.W mysl wynalazku, mozna jednakze przez za¬ stosowanie pomocniczego medium usunac prze¬ szkody. Pomocnicze medium stosuje sie nad zwyklym medium w elemencie reakcyjnym.Pomocnicze medium sklada sie z materialu o mniejszym ciezarze wlasciwym i o ziarnach o wiekszych rozmiarach, które trzymaja sie w elemencie reakcyjnym tjez koniecznosci sta sowania bardzo malych oczek w siatkach.W tym przy{padku mozna system drenowy umiescic w pomocniczym medium tak, iz otwo¬ ry odprowadzajace moga byc wieksze bez wy¬ stepowania zaklócen i nadmiernych strat cis¬ nienia. A zatem konstrukcyjnie system dreno¬ wy moze tworzyc jedna calosc z czlonem re¬ akcyjnym albo moze byc w nim .tylko umiesz czony. Równiez skuteczna regeneracja jest technicznie »mozliwa iprzy takich „zlozach mie¬ szanych". Stosujac zloza mieszane filtruje s;e plyn przez mieszanine róznych rodzajów zy¬ wic, tworzacych na przyklad wymieniacze ka¬ tionowe i anjonowe. Przy regeneracji tego ro¬ dzaju zywic posiadajacych rózne ciezary wlas¬ ciwe albo wymiary ziarn, oddziela sie je za pomoca strumienia cieczy plynacego z dolu do góry, przez co zywice osadzaja sie w warst¬ wach jedna na drugiej. Miedzy itymi warstwa¬ mi znajduje sie system odprowadzajacy dla cieczy regeneracyjnej i przemywajacej, któi;e doprowadza sie pod i nad waristwa^a kto 1*2 stanowia na 'przyklad roztwór kw/asu ' roztwór lugu. Wazna sprawa jest miejsce styilfcu miedzy dwoma wymieniaczami jofiów^ poniewaz zwy¬ kle nie pokrywa sie ono % miejscem elementu odprowadzajacego. Wynikiem tego j|est zly efekt regeneracji, poniewaz ciecz regeneracyj¬ na jest stosowana w pewnej czesci w nieod¬ powiednim miejs-ou. W mjrsl wynalazku wade te usuwa sie calkowicie, umieszczajacrjz^oae pomocnicze o wystarczajacej grubosci ewen¬ tualnie w elemencie reakcyjnym miedzy ,1*1- nytmi warstwami.W ten sposób mozna ponadto nieco zmieniac grubosc warstw aktywnych skladników, o ife to jest konieczne przez zmiane warunków pra¬ cy i kompensowac niekorzystny wplyw niere¬ gularnego pecznienia tych skladników w czasie regeneracji i przeplukiwania. ;' Wielkosc ziarn i ciezar wlasciwy; pomocni¬ czego medium nalezy okreslic starannie w dro dze eksperymentalnej. Mozna korzystac z gru¬ boziarnistych materialów o odpowiedniej po rowatosci, dostepnych powszechnie w postac.1 produktów handlowych. Material ten moze spelnic funkcje korygujaca reakcje Wv, czasie filtraclji, posiadajac na przyklad wlasciwosci amfoteryczne albo odbarwiajace. T, Urzadzenie i sposób wedlug wynalazku daje wielostronne korzysci Dzieki doprowadzeniu cieczy do najgrubszych ziaren w dolnej czesci medium i dzieki mozliwosci ekspansji plynu do okreslonych granic na jakie pozwala me¬ dium, filtr moze byc obciazony wielokrotnie wiecej substancjami wydzielonymi z ciec7y albo imnago plynu niz przy filtrowaniu przez znane filtry. Równiez wydajnosc godzinowa na metr kwadratowy przekroju poprzecznego jest wieksza. Oddzielenie substancji w typo¬ wym filtrze odbywa sie glównie w plaszczyz¬ nie, a w urzadzeniu wedlug wynalazku prze¬ strzennie w trzech wymiarach. Stwarza Ib mozliwosc oddzielenia stalych substancji .przez adsorpcje na czastkach medium. To tlumaczy, ze w mysl wynalazku rozwiazac mozna pro¬ blemy filtracyjne, które nie bylyby w 7 inny sposób rozwiazane, na przyklad wydzielenie koloidów, które zapychaja inne urzadzenia.Przy . przepuszczaniu cieczy przez medium, gdzie oddzielenie stalych substancji ima znacze-nie drugorzedna, lecz gdzie celem jest odbar- wianie, wymiana jonów, dzialanie katalityczne albo flokulacja niniejsza metoda daje, duze korzysci, poniewaz umozliwia stosowanie sku¬ tecznej zasady przeciwpradu oraz dzieki temu, ze strata cisnienia jest mniejsza.; Jesli odciek ni* ma byc odprowadzamy pod cisnieniem mozna stalowac {nawet gdyby dc* plyw odbywal sie pod duzym cisnieniem) tan¬ sze filtry otwarte, które ponadto maja te za** let£, ze pozwalaja na latwa regulacje i nadzó- procesu. Stosowanie metody wedlug wynalaz¬ ku w zamknietych fil/trach nie stwarza jednak specjalnych trudnosci.W przeciwienstwie do znanego filtru piasko¬ wego calkowite oczyszczenie zapchanego me¬ dium nie jest konieczne, a czesto nawet nie¬ pozadane. Segregacja piasku przez przemywa¬ nie za pomoca wody jest równiez -czesto zbed¬ na. W znanym filtrze racjonalne filtrowanie jest wykluczone wskutek niebezpieczenstwa zapychania sie powierzchni* Zapotrzebowanie wody pluczacej na filtr wedlug niniejszego wynalazku jest % tego powodu oraz t uwagi na duza wydajtoosc (bardzo male. Ponadto o- trayimusje sie. iprsy tym stezony odciek, co jest zarazo pozadane, Jesli odciek ma byc bardzo stezony, wówczas wskazane jest stosowanie medium filtracyjnego lzejszego niz ciecz, * któ¬ ra tie medium ttyka, np. ziarenka porowatej zywicy, drewno, pumeks. W tym przypadku nalezy wszystkie 'kierunki, strumieni i elemen¬ tów filtru odwrócic* Uklad rozprowadzajacy ciecz, ciecz przemywajaca i gaz przeszukuja¬ cy, znajduja sie po górnej stronie filtru, zas przestrzen ekspansyjna ponizej, siatkowy u- klad reakcyjny wewnatrz przy dnie medium, doprowadzenie cieczy (traktowanej odbywa "ie w czesci górnej filtru, a odplyw przy dnie.Poniewaz wydzielone czesci istale osadzaja sie na dnie filtru, odciek jest bardso stezony, tym bardziej^ &e w czasie filtracji mozna od¬ prowadzac czesc cieczy z wyzej polozonej czesci filtru. Osad w filtrze wedlug wynalaz¬ ku, jest bardziej stezony niz osad znanych u- rzadzen do zageszczania i osadzania.W innych siposobach, w celu uzyskania od¬ cieku o duzym stezeniu, 'przy oczyszczaniu filtru, w którym filtracja odbywa sie z dolu do góry, wprowadza ®ie pod medium powietrze a ;w czasie gdy jest ono w ruchu, odiprowadza tle odciek przy dnie filtru. Metode te mozna stosowac, gdy celem filtracji jest zageszczenie zanieczyszczen a nie otrzymanie calkowicie klarownego przesaczu.Ciekawym zastosowaniem sposobu wedlu? wynalazku jest wtryskiwanie cieczy do ziemi celem ro^jprowadzenia cieczy albo polprawy struktury gleby. Mozliwosc roz**owadz*nia adsorbentów skazonych radioaktywnoscia za pomoca takich srodków, przez ieh usuniecie za pomcoa pompowania zawiesin daje sie w ten sposófo zrealizowac. Element reakcyjny umieatcza sie najlepiej w takich miejscach, gdzie ciecz moze ponownie wystepowac) w wy¬ niku specjalnego uwarstwowienia gleby, ailho stosujac odpowiednie dreny. Zasada niniejsze- go wynalazku moze 'byc równiez wykorzystana do ujecia baniek gazowych zródel, uzyskania wody gruntowej, oleju, gazu ziemnego. W szczególnosci do regulacji plynów i zapobie¬ gania zapchaniu sie medium filtracyjnego.Pewne wskazówki dotyczace skutecznego stosowania siposotoów wedlug wynalazku, po¬ dane sa w dalszym ciagu oplau. Jak przy kaz¬ dej filtracjjl nalezy Unikac, jak tylko mozliwe, uderzeniowego i nieregularnego zasilania. Od¬ powietrzanie doplywu jest równieiz pozadane.Prócz osiagniecia skutecznego i prawidlowego dzialania filtru za pomoca elementów stoso¬ wanych zgodnie z niniejszym wynalazkiem, za¬ leca sie ponadto dobre roz^ffowadaenie powie¬ trza i wody 'przettfukujacej, prwsz umieszcze^ nie prawidlowej podstawy i urzadzen rozpro¬ wadzajacych pod medfcum. Mozna zaartosowa* urzadzenia rozprowadzajace stosowane w zna¬ nych filtrach. Jednakze nalezy uwagleckilc, ** w czasie filtracji trzeba czysto przepuszczac ciecz zanieczyszczona stalymi substancjami.Ponizej' przytacza sie kilka przykladów wy¬ konania sposobu wedlug wynalazku, przy czym poprzedza to opis niektórych szczególów sto¬ sowanego urzadzenia, nie ograniczajac saimegd sposobu ani urzadzenia.Elementy reakcyjne i rozpraiszajaoe sa wy¬ konywane zwykle wedlug jednego wzoru wymiary oczek moga wahac sie, jak to wyjas¬ niaja przyklady. Jednakze kolejne prety moga na przyklad byc przesuniete, zamiast umiesz¬ czone jeden nad drugim* Na fig. s przedstawiono budowa filtru o prostokatnym przekroju o wymiarach odpo¬ wiednio oX)tama*iycfa zaleznie od wymaganej wydajnosci i przydatnosci. - 6 -W kierunku podluznym dna 4 umieszczona jest urzadzenie rozprowadzajace A, zacpatreono od .spodu w trójkatne szpary, w odstepach 100 mm, w celu uzyskania równomiernego rozpro*- wedizenU powietrza, wody i wody pluczacej oraz poiwiatrza do przeplukiwania calego me¬ dium znajdujacego sie nad tymi szczelinami rozprowadzajacymi. Urzadzenia te mozna ewen¬ tualnie Mozna stosowac równiez inne urzadzenia roz¬ prowadzajace .n&.ze znwymL dyszami plucza¬ cymi w podwójnym dnie albo dziurkowanymi przewodami rurowymi. Wode i gaz doprowa¬ dza sie w imiejjsou Q i E.W górnej czesci filtru znajduje sie w rynnie sciekowej wylot E do odcieka aDbo wody dc przeplukiwania,, w miejscu F mozna podlaczy* rure wylotowa. Powierzchnia medium filtra¬ cyjnego G znajduje sie w pewnym odstepie od wylotu i sipoczywa na warstwie nosnej zlozo¬ nej, z gmfoszego materialu. W medium uklad siatkowy jest ubozony warstwowo. Na fig. i przedstawiono dla przykladu element ukladu siatkowego. Jest on calkowicie wykonany z ze¬ laza plaskiego 30 x 6 mm. JSklada sie z czto rech krat iprzyspawanych jedna nad druga.Tasmy pierwszej i trzeciej kraty przebiegaja równolegle do siebie, podobnie jak drugiej i czwartej, lecz te ostatnie sa prostopadle do tasm kraty pierwszej < trzeciej.Element umieszczony jest w taki sposiób w filtrze, iz nie moze sie ruszac. Odstep H do¬ biera sie w zaleznosci od. warunków robo¬ czych.Przyklad I. Wode rzeczna zawierajaca 40 mig sutos|fli»cji stalych w 1 litrze filtruje sie z predflwteia £ m na fodzine w kierunku z dolu do góry (8 m* cieczy na l m* przekroju po¬ przecznego na 1 godzine). Medium filtracyjne stanowi piasefc o wielkosci ziaren od X—% mm.Warstwe nosna stanowi 10 om, warstwa o u ziarnieniu 10—15 mm, nastepnie 6 cm warstwa o ziarnie 6—10 mm, potem G om warstwa o ziarnie 3^3 mm £ cm wsissfrwa o ziarnie 2-^3 mm. Wysokosc warstwy o ziarnach 1^2 mm wynosi 1,4 m, Odciek zawiera 4-6 mg czesci stalych na litr, Filtr pracuje przecietnie 160 godzin. Di» osiagniecia tego umieszczono w medLym element przedstawiony na fig. Z, którego górna czesc znajduje sie 100 mm po¬ nizej powiefacWni. Okres jnotooczy mozna prze^ dluzyc do 200 godzin, jesli umiescic w medium drugi element 300 mm ponizej pierwszego Oetejp H wynosi w obu p&yp#dM$Ph. 00 min* Pod koniec okresu roboczego, oiiór filtra wzrasta od 250 do 2Q00 mm. Oc«ysEt«an|e fU- tru przeprowadza sie nastepujaco: Najpierw wjprowadza sie przez okres 10 mi¬ nut mieszanine 2 m* powietrza i 0,4 m? wody na 1 minute, nastepnie przez 4 minuty tylko wode w ilosci 1,5 m3 ria minute. Po tych czyn* noseiach filtr nadaje sie do ponownego uzycia.Przyklad II. Jak w przykladzie I, lec? zamiast wody wprowadza sie napowietrzono zelazista wode gruntowa. Predkosc filtracji wynosi 10 m, zawartosc zelaza Obniza sie od 8 do 0,1 mg Fe na 1 liitr. '! Przyklad III. Przy filtrowaniu wedlug przykladu I odstep H siatki zmniejsza sje d*)\ 30 mm. W tych warunkach mozna przefilitro wac 300 m3 wody, jednak strata cisnienia ros^ nie do 3900 mm nie przerywajac warstwy me~ dium.Przyklad IV. Oczyszczony rzadki sok z buraka cukrowego przepuszcza sde przez fjjltr wedlug przykladu I, w którym 40 mm poniiej powierzchni medium stalego, znajduje sie siatka o 26 mm odstepach i 200 mm ponizej tego ukladu siatka o 50 mm odstepach, Filtr napelniono nad warstwa nosna wymiennikiem kationowym imac c 12, naladowanym iorm^i' Na, o wielkosci ziaren Q,0-0,9 mm. Sok zosta¬ je przy tym odwapniony. Predkosc przepiywu wynosi 8 m na 1 godzine, Górna warstwa 200 mm sklada sie z pomocniczego medium gra¬ nulowanego chlorku poliwinylu o wielkosc? ziaren 3--§ mm.Regeneracje filsfcru ipopr^edza sie przepltukia* niem, w celu odslodzenia medium za pomoca wody od góry do dna. Wreszcie przepuszcza sie 10%-owy roztwór NaCl z góry na dól i prze¬ mywa.Przyklad V. Wody sciekowe wytwórni papieru traktuje sie na filtrze wedlug przy¬ kladu J. Warstwa nosna i madium posiadaja nastepujaca granulacje: warstwa 100 mm o wielkosci ziiapen ft-^15mm 100 „ „ „ 5~8 „ 500 „ „ „ 3-5 „ 1300 „ „ „ 2^3 ,, Przyklad VI. Wode rzeczna zawierajaca 20—30 mg zawiesin, przepuszcza sie prze/, otwarty filtr zgodnie z wynalazkiem. Filtr jest 3 m dlugi, % m szeroki i 1# m wysoki. JsJa wy- - 7 -sokósci SO cm powyzej dna przytwierdzono dno nosne- dcl którego przymocowano 250 tak zwa*' nycli glóWie pluczacych (dysz), Dysze te iposia- daja w dolnej czejsci rurki o -srednicy wew-; netenej 12 mm, wystajac 150 mm ponizej dna i saouciete skosnie. Nad rurkami znajduja sie. kapturki o srednicy ao mm przyspawane 10 mm od dna przy pomocy malych precików do plty nosnej.. Powyzsze dysze dzialaja nastepujaco: ,Qdy pcd plyte nosna wprowadza sie powie¬ trze, wytwarza sie pod ta plyta poduszke po¬ wietrzna; z chwila g4y ta poduszka jest dosta¬ tecznie gruifra , przecieka sie regularnie powie¬ trze przez wszystkie glowice. Powietrze roz¬ prasza sie ponadto przez medium dzieki kap¬ turkom. Dysze' zapewniaja równiez regularna rozprowadzenie plynu poddawanego obróbce oraz wody do przeplukiwania. Poza tym nad plyta nosna znajduje sie warstwa piasku i zwi¬ ru o wysokosci 1000 mm o nastepujacej gra¬ nulacji: warstwa 100 mm o wielkosci ziaren 8 — 15 mm ¦"¦¦' 80 _„ „ „ 5—8 „ 80 „ „ „2-5 „ 740 „ „ „. 1-2 „ 150 cm pod powierzchnia medium umieszczone sa dreny w ilosci 100 sztuk, równomiernie roz¬ mieszczone na powierzchni. Powyzsze dreny sa wykonane z pionowych rurek z nierdzewnej stali o srednicy 100 mm, grubosci 1 mm i dlu¬ gosci 1Ó0 mm zaopatrzonych w kierunku podluz¬ nym w szczeliny o szerokosci 1 mm i 90 mm dlugosci. W calosci znajduje sie 19 szczelin, tworzacych 19 lamel, które sa na zmiane sze¬ rokie i waskie, przy czym wieksze lamele S3 o 2 mm szersze od mniejszych. Ponadto filtr jest zaopatrzony w niezbedne rurki wlotowe ; wylotowe oraz zawory.W ciagu godziny doprowadza sie ponizej dna 50 m3 wody, odplyw odprowadza sie wylotem, do którego przytwierdzone sa dreny. W miej¬ scach A utrzymuje sie próznie odpowiadajaca 2 m slupa wody. Filtr czysci sie, jesb' spadek cisnienia wynosi 10 m slupa wody. Odciek za¬ wiera 1—4 mg zawiesiny w 1 litrze. Oczyszcza¬ nie filtru odbywa sie w taki sposób, iz wpierw wprowadza sie 6 m3 powietrza w ciagu 30 se¬ kund a nastepnie przeplukuje 4 m3 wody na minute w ciagu 5 minut. Po tym zabiegu filtr jest zdatny do ponownego uzycia.Przyklad VII. Otwarty filtr posiada na* stepujace wymiary: 8 m dlugosci, 3 m szero¬ kosci, 2,5 m wysokosci i wyposazony jest jak uwidoczniono na fig. 3.Warstwy nosne filtrujacego medium maja, nastepujace grubosci i uziamienie: warstwa 100 mm o wielkosci ziaren 30—40 mm 100 „ „ „ 20-30 „ 150 „ „ „ 10-20 „ „ 1800 „ „ „ 6-10 „ 150 mm ponizej powierzchni medium znajduje sie górny brzeg czlona reakcyjnego o wielkosci kraty 200 mm, w pozostalej czesci konstrukcja odpowiada fig. 2, lecz jest odpowiednio wzmoc¬ niona. 500 mm nizej, umieszczony jest drugi uklad siatkowy o siatce 300 mm.. Filtr stosuje sie do filtracji wody cyrkula- cyjnej sluzacej do transportu buraków cukro¬ wych w cukrowni. Powyzsze wody zawieraja 35 g czesci stalych na 1 litr, przy czym zawar¬ tosc ta zostaje zredukowana do 1—2 g. Wa¬ runki w jakich to nastepuje sa: szyibkosc li¬ niowa filtracji wynosi 5—6 m na godzine, 8—10 m3 wody cyrkulacyjnej moze przeplynac zanim zachodzi koniecznosc oczyszczenia filtra. Stra¬ ta cisnienia wynosi 5 m sluipa wody. Przy 2nmi'nutowym czasie czyszczenia odprowadza sie równoczesnie odciek poza zbiornik. Wylot znajduje sie 100 mm powyzej medium. Jesli zachodzi koniecznosc, dodaje sie chlor gazowy do odcieku dla opanowania fermentacji w me¬ dium i cieczy.Przyklad VIII. Wode zmiekcza sie w sil¬ nie kwasnym wymieniaczu kationów zregene¬ rowanym solanka, skaldajacym sie z okrag¬ lych kuleczek o srednicy 0,4—0,9 mm. W zlozu na wysokosci 5 cm ponizej poziomu przytwier¬ dzono pozioma plyte, zaopatrzona na górze w stozkowe zwojnice. Powyzsze zwojnice sa przy¬ twierdzone do podstawy: na 1 m2 przekroju ¦ poprzecznego znajduje sie 1600 takich zwo»jn'C (fig. 5). Zwojnice wykonane sa z drutu o sred¬ nicy 3 mm i 1 m dlugosci. Trzy dolae zwoje maja srednice 25 mm, a górne 11 mm tak, iz w calosci tworza ksztalt stozka. Odstep miedzy sasiadujacymi zwojami! wynosi 0,2 —0,4 mm..Przy regeneracji czesci zloza o grubym ziar¬ nie, zloze odprowadza sie od spodu do znaj-» dujacych .sie powyzej zwojnic rur o srednicy 50 min, nastepnie przemywa z predkoscia okolo: 10 m na godzine w ciagu 3 minut, przy której to predkosci zloze normalnie sie rozszerza. Po • zostale czynnosci wykonuje sie jak zwyklo.Filtracja zmiekczanej wody w kierunku z góry na dól odibywa sie z predkoscia 20 m na go-dzine, przy czym przy tej predkosci przytwier¬ dza sie zloze w dolnej czesci filtru. W czasie regeneracji i 'przemywania w kierunku z góry na dól kationit powraca z powrotem do stanu zwiezle ulozonego zloza ponizej elementu re¬ akcyjnego.Opisane wyzej1 zwiezle ulozenie medium pod elementem reakcyjnym jak podano w przy¬ kladzie VIII, jest zawsze pozadane, zwlaszcza jesli medium jest drobnoziarniste.Zwojnice przytoczone w przykladzie VIII sa równiez doskonalymi drenami i dzialaja w pewnym stopniu jak zawory 2W«tne. PL

Claims (16)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób kontaktowania plynów z wanym materialem stalym, w którym ply¬ ny przechodza przez warstwe ziarnistego materialu stalego, znamienny tym, ze kie¬ runek i#rzepuiszczania wyznacza róznica ciezarów wlasciwych plynu i medium sta¬ lego w taki sposób,, ze plyn o mniejszym ciezarze wlasciwym przechodzi przez ^czyn¬ nik staly w kierunku do góry, a plyn o cie¬ zarze wlasciwym wiekszym — w kierunku na dól.

2. Sposób wedlug zaistrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie srodki zabezpieczajace przed tworzeniem sie szczelin albo kanalów w warstwie medium stalego, przez zastoso¬ wanie jednego lub kilku nieruchomych ele¬ mentów, które badz pozwalaja na ruch me¬ dium tylko w kierunku pionowym, badz tez zapobiegaja w ogó]e ruchowi medium i w ten sposób zapewniaja równomierne rozmieszczenie isie plynu przepuszczanego przez medium rozkladajac równoczesnie sily skierowane do góry, które usiluja po¬ ruszac medium stale w kierunku do góry.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie nieruchome elementy w po¬ staci krat o pretach równoleglych,, które to kraty ulozone sa poziomo jedna nad druga.

4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie nieruchome elementy w po¬ staci pionowo ustawionych stozkowych zwojnic.

5. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze nad medium stalym znajduje sie wars¬ twa pomocniczego medium ze stalego ma¬ terialu o grubszym ziarnie i mniejiszym ciezarze wlasciwym, wewnatrz której to warstwie umieszczone sa nieruchome ele¬ menty.

6. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze medium stale sklada sie ze skladników o róznych wymiarach.

7. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym. ze medium stale sklada sie ze skladników o róznym skladzie.

8. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze medium stale sklada sie ze skladników o róznym ciezarze wlasciwym.

9. Sposób wedlug zastrz. 1—8, znamienny tym, ze odciek odprowadza sie powyzej po¬ wierzchni medium stalego.

10. Sposób wedlug zastrz. 1—8, znamienny tym. ze odciek jest czesciowo odprowadzany ponizej powierzchni medium stalego, a cze¬ sciowo powyzej jego powierzohni.

11. Sposób wedlug zastrz. 1—8, znamienny tym, ze odciek jest w calosci odprowadzany po¬ nizej powierzchni medium stalego.

12. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 11, znamienny tym, ze miedzy doplywem i odplywem utrzymuje sie róznica cisnienia wynoszaca co najmniej jeden metr slupa wody.

13. Sposób wedlug zastrz. 1—12, znamienny tym, ze odplyw odcieku odbywa sie przez uklad drenów, w którym poszczególne dre¬ ny wykonane sa w taki sposób, iz krawe¬ dzie szczelin mozna wzajemnie przesuwac, dzieki czemu zakleszczone czastki stalego medium moga byc uwalniane.

14. Sposób wedlug zastrz. 1—13, znamienny tym, ze jako material granulowany stosuje sie wymieniacze jonów.

15. Sposób wedlug zastrz. 14, znamienny tym, ze w najblizszym sasiedztwie wymienia¬ cza jonów stosuje sie medium pomocnicze.

16. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1—13, znamienne tym, ze jest wy¬ posazone w jeden lub kilka nieruchomych elementów w postaci krat {fig. 4) albo stoz¬ kowych zwógnic (fig. 5) osadzonych po¬ ziomo nad soba. N. V. Octrooien Maatschappij „Activit" Zastepca: dr Andrzej Au rzecznik patentowy.Eto opisu patentowego nr 46144 Fig.fa s* S"' \.AA:XyJtAA\JCAJFA \s\AAAAAAAAA %4 1560. RSW „Prasa", Kielce. PL