SU912212A1 - Фильтр дл очистки жидкости - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к конструкции фильтров, посредством которых осуществл етс  очистка растворов как от механических загр знений, так и от растворенных примесей, и может быть использовано дл  очистки вод тепловых и атомных электростанций, а также в химической, металлургической и других отрасл х промышленности.

Известен фильтр дл  очистки воды, содержащий вертикальный корпус с аксиально размещенными в нем фильтрующими элементами (патронами), которые закреплены на установленной в корпусе поперечной перегородке. Очистка жидкости в данном фильтре осуществл етс  с помощью вспомогательного фильтрующего сло  из частиц .тонкодисперсного ионообменного материала , намываемого на патроне. Фильтр обладает большой поверхностью фильтровани , а следовательно, большой производительности LIJ .

Однако этот фильтр характеризуетс  трудностью нанесени  равномерного намывного сло  ионообменных, особенно разнозар женных, частиц на поверхности патронов. Вследствие неравномерного намыва рабоча  обменна  емкость фильтрующего материала снижаетс , возникает необходимость в частых заменах его. Это приводит к увеличению непроизводительного времени на выгрузку отработанного и намыв свежего сло  фильтрующего материала. В результате снижаетс  производительность фильтра и увеличиваютс  эксплуатационные затраты.

Известен фильтр, содержащий вертикальный корпус с размещенными в нем двум  поперечными перегородками, пространство между которыми заполнено фильтрующим материалом. В верхней перегородке закреплены патроны дл  подачи суспензии, заглубленные в слой фильтрующего материала. Очищаема  жидкость через патроны подаетс 

39

в фильтрующий слой, проходит через него сверху вниз и через дренажное устройство, выполненное в нижней перегородке, выводитс  из аппарата 2

В данном фильтре очистка производитс  на стационарном слое фильтрующего материала, .однако, поскольку дренажное устройство размещено на поперечной корпусу перегородке, площадь фильтровани , а следовательно , и достигаема  производительность определ ютс  площадью поперечного

сечени  фильтра и поэтому невелики.

I

Наиболее близким к изобретению  вл етс  фильтр дл  очистки жидкости содержащий вертикальный корпус с размещенными в слое фильтрующего материала вертикально перфорированHbiMn патронами дл  подвода суспензии и патронами дл  отвода фильтрата, причем кажда  группа патронов закреплена 8 корпусе на отдельном коллекторе . Патроны полностью погружены в слой фильтрующего ионообменного материала . Этот фильтр сочетает в себе большую площадь фильтровани  и стационарный слой фильтрующего материала , т.е. площадь фильтровани  в нем определ етс  площадью патронов дл  отвода фильтрата, которых можно поставить достаточно много и осуществл ть через них высокопроизводительное фильтрование на тонки/ч, как в намывном фильтре, сло х фильтрующего материала, т.е. нет необходимости в создании намывного сло 

Недостатком известного фильтра  вл етс  то, что при прохождении жидкости в радиальном направлении сквозь фильтрующий материал, кроме радиальной (горизонтальной) составл ющей скорости фильтровани , имеетс  также вертикальна  составл юща , котора  при неполном заполнении аппарата фильтрующим материалом обусловливает расширение фильтрующего сло  и его перемешивание. В результате перемешивани  насыщенные частицы ионита, расположенные у подвод щих патронов, перемещаютс  к патронам дл  отвода фильтрата и наоборот, в результате чего фронт сорбции размываетс , движуща  сила процесса снижаетс , происходит проскок растворенных примесей в фильтрат . Наличие проскока предопредел ет досрочное отключение фильтра на регенерацию фильтрующего материала или

2124

его замену, хот  обменна  способность материала еще далеко не исчерпана . Это снижает производительность фильтра и приводит к увеличению 5 эксплуатационных затрат на химреагенты и иониты. Полное же заполнение корпуса фильтра ионитом невозможно, так как при обмене ионов, т.е. при переводе ионита из одной формы в

0 другую происходит естественный процесс увеличени  объема фильтрующего материала. Поэтому при полном заполнении аппарата происходит разрыв корпуса аппарата вследствие огромной величины сил набухани  ионитов.

В данном фильтре дл  обеспечени  его надежной работы и недопущени  разрыва его корпуса необходимо наличие свободного объема в аппарате,

а поскольку свободный объем при набухании ионита заполн етс  постепенно , его наличие приводит к возникновению вредного  влени  продольного и радиального перемешивани , в

5 результате чего падает производительность и эффективность работы фильтра, увеличиваютс  затраты на его эксплуатацию .

Целью изобретени -  вл етс  повышение производительности путем увеличени  рабочей обменной способности фильтрующего материала.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в фильтре дл  очистки жидкости,

5 содержащем цилиндрический корпус с слоем ионообменного фильтрующего материала и установленные в слое вертикально перфорированные патроны дл  подачи суспензии и отвода фильтрата, верхние части патронов дл  отвода фильтрата снабжены водонепроницаемыми втулками, нижние кромки которых расположены ниже поверхности сло  ионообменного материала.

5 ,,

Кроме того, рассто ние между нижней кромкой втулок и поверхностью сло  ионообменного материала равно или больше рассто ни  между соседними патронами дл  подачи суспензии и отвода фильтрата.

На фиг. 1 представлен фильтр, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.

Фильтр состоит из вертикального корпуса 1 с размещенными в слое

ионообменного фильтрующего материала 2 вертикально перфорированными патронами 3 дл  подвода суспензии

и перфорированными патронами Ц дл  отвода фильтрата. Патроны 4 закреплены верхним концом в корпусе 1, в данном случае в верхней поперечной перегородке 5, а патроны 3 нижним концом закреплены в нижней поперечной перегородке 6. Перегородки 5 и 6 раздел ют корпус 1 на три камеры: верхнюю камеру 7 дл  отвода фильтрата, нижнюю 8 дл  исходной суспензии и среднюю 9 рабочую камеру , в которой размещены фильтрующий материал 2 и патроны 3 и , причем последние установлены с определенным зазором (f между собЪй.

Патроны 3 по всей своей высоте перфорированы, а верхние концы перфорированных патронов выполнены непроницаемыми дл  жидкости или снабжены втулками 10. Нижн   перегородка 6 выполнена в виде решетки 11 и решетки 12, соединенных между собой обечайкой 13 и втулками Н, причем последние служат дл  установки и закреплени  на них патронов 3 дл  подвода суспензии. На решетке 12, кроме того, выполнены отверсти  15, в которых установлены распределительные устройства 16. Размеры отверстий в патронах 3 и 4 и распределительных устройствах 16 таковы, что предотвращают унос фильтрующего материала из корпуса 1 фильтра. В корпусе 1 выполнены патрубок 17 дл  ввода суспензии в аппарат, патрубок 18 дл  вывода фильтрата, патрубок 19, предназначенный дл  загрузки и патрубок 20 дл  выгрузки фильтрующего материала , патрубок 21 дл  сдувки и проведени  шоковой регенерации (отмывки) патронов 4. Кроме того, в обечайке 13 выполнен патрубок 22 дл  подвода сжатого газа при пневмогидровыгрузке фильтрующего материала из фильтра.

Фильтр работает следующим образом .

Перед включением в работу фильтр заполн етс  ионообменным материалом Учитыва  особенность последнего измен ть свой объем при переходе из одной ионной формы в другую, между уровнем ионита и перегородкой 5 создаетс  гарантированное свободное пространство, которое обеспечивает возможность увеличени  объема фильтрующего материала без нарушени  це лостности фильтра. Кроме того, свободный объем должен быть минимально

необходимым, чтобы необоснованно не увеличивать габариты фильтра.

Фильтрующий материал загружаетс  в фильтр через патрубок 19 при закрытых патрубках 17, 20 и 21. Ионообменный материал загружаетс  в виде водной пульпы. При поступлении пульпы в камеру 9 материал отдел етс  от воды, котора  вместе с воздухом через отверсти  в патронах k

выводитс  из фильтра, а ионит заполн ет пространство между патронами 3 и А. По мере заполнени  камеры 9 уровень ионита поднимаетс  и достигает границы раздела непроницаемой и проницаемой частей патронов k. При дальнейшем подн тии уровн  воздух , оставшийс  над слоем фильтрующего материала, начинает сжиматьс 

и тем сильнее, чем выше поднимаетс  уровень. Наступает момент, когда давление поступающей пульпы и давление воздушной подушки вьфавниваютс . В этот момент из-за отсутстви  движущей силы загрузка автоматически прекращаетс , после чего патрубок 19 закрываетс . В последующем образовавша с  воздушна  подушка растворитс  в поступающей на обработку жидкости и свободный от ионита объем заполнитс  последней.

После загрузки фильтр включаетс  в работу. При этом обрабатываема  жидкость через патрубок 17 и патроны 3 поступает в рабочую камеру ЭПройд  в радиальном направлении от патронов 3 к ближайшим патронам 4 через слой фильтрующего материала , 2, жидкость очищаетс  от механических загр знений и растворенных

примесей. Отделившись на отверсти х патронов k от частиц ионообменного фильтрующего материала 2, фильтрат через камеру 7 и патрубок 18 выводитс  из аппарата.

Дл  предотвращени  вредного  влени  продольного, радиального перемешивани  ионообменного фильтрующего материала, вызванного наличием свободного от ионита объема, патроны 3 дл  подвода суспензии выполнены на всю высоту рабочей камеры 9 и по всей своей прот женности перфорированы , а граница раздела проницаемой и непроницаемой частей патронов 4 заглублена в слой фильтрующего материала 2. Поскольку верхн   часть патронов 3 расположена выше

7

границы раздела непроницаемой и проницаемой частей патронов k, жидкость , выход ща  из отверстий патронов 3 имеет исход щее направление движени . Вследствие организации потока жидкости с нисход щим направлением осуществл етс  гидродинамический поджим сло  фильтрующего материала, в результате чего предотвращаетс  его расширение и перемешивание . Так как в процессе работы объем ионообменного материала увеличиваетс , то дл  гарантированного полного поджати  сло  патроны 3 выполнены на всю высоту камеры 9 и перфорированы на всей длине. Поэтом жидкость, поступающа  в камеру 9 из участка патрона 3, выступающего над уровнем ионита, может пройти в радиальном направлении до непроницаемого участка или втулки 10 патронов 4, не контактиру  с-фильтрующим материалом, а затем двигатьс  вниз вдоль непроницаемого участка до его границы с проницаемым участком, Экспериментально установлено, что величина заглублени  границы раздела проницаемого и непроницаемого участков во избежание проскока растворенных примесей (ионов) должна быть как минимум равной величине зазоров 5 между соседними патронами 3 и i.

Выгрузку ионообменного фильтрующего материала осуществл ют следующим образом.

Воздух через патрубок 22 поступает в полость нижней перегородки 6, образованную решетками П и 12 и обечайкой 13s через устройства 16 распредел етс  по сечению камеры 9 фильтра. При подаче воздуха патрубок 2.1 сдувки немного приоткрыт с таким расчетом, чтобы истечение воздуха происходило с одновременным образованием избыточного давлени  в корпусе 1 фильтра. Барботиру  чере наход щийс  в жидкости слой фильтрующего мгзтериала, воздух взвешивает частицы последнего, и под действием давлени  образовавша с  пульпа через патрубок 19 выводитс  из фильтра.

Установленные в решетке 12 распределительные устройства 16 равномерно

28

распредел ют воздух по всему поперечному сечению фильтра, в результате чего производитс  быстра  выгрузка при минимальных затратах воды. Кроме того, равномерное распределение воздуха облегчает выгрузку,материала из относительно небольших полостей (зазоры (f ) между патронами.

Изобретение позвол ет по сравнению с известным достичь повышени  производительности, .снижени  эксплуатационных затрат за счет уменьшени  количества фильтрующего материала и химреагентов. Экономический

эффект от внедрени  предлагаемого изобретени , исход  из экономии на стоимости ионообменных фильтрующих материалов, 20500 руб.

Claims (3)

1.Фильтр дл  очистки жидкости, содержащий цилиндрический корпус с

слоем ионообменного фильтрующего

материала и установленные в слое вертикально перфорированные патроны дл  подачи суспензии и отвода фильтрата , отличающийс  тем,

что, с целью повышени  производительности путем увеличени  рабочей обменной способности фильтрующего материала , верхние части патронов дл  отвода фильтрата снабжены водонепроницаемыми втулками, нижние кромки

которых расположены ниже поверхности

сло  ионообменного материала.

2.Фильтр по п. 1, о т л и ч аю щ.и и с   тем, что рассто ние

между нижней кромкой втулок и поверхностью сло  ионообменного фильтрующего материала равно или больше рассто ни  между соседними патронами дл  подачи суспензии и отвода фильт-

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3715033, кл. 210193 , 19732 , Патент Великобритании №1 30208р, кл. в I D, 1968.

3.Патент Франции W , кл. ВО D 23/00, 1971.