Устройство фильтра-сорбента для очистки жидкости
Полезная модель относится к устройствам фильтров-сорбентов для очистки жидкостей от взвесей, излишних растворенных в них примесей. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение, удешевление, сокращение времени на осуществление процесса регенерации, получение возможности регенерации сорбента без необходимости разборки фильтра-сорбента, перегрузки из него сорбента в специальное устройство для регенерации, получение возможности проводить регенерацию непосредственно в фильтре-сорбенте не только в солевом растворе, но и с применением обмывания сорбента растворами кислот и щелочей. Этот технический результат достигается тем, что устройство фильтра-сорбента включает протяженную по высоте колонку, заполненную сорбентом, через который самотеком или принудительно можно прокачивать жидкость; подводящий и отводящий трубопроводы, снабженные запорными клапанами; электроды в слоях сорбента, с помощью которых создают разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м; двухкамерную ванну; перегородку из фильтровального полотна, разделяющую по вертикали ванну на две камеры; по электроду в каждой камере, на которые можно подавать разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м; трубопроводы с запорными клапанами, выходящие из придонных частей камер ванны, присоединенные к выходу из фильтра-сорбента; обратный трубопровод с запорными клапанами, соединяющий со стороны входа фильтр-сорбент и верхние части двух камер ванны; кислотно и щелочно стойкий насос в данном обратном трубопроводе для обеспечения обмывания сорбента в фильтре-сорбенте водными растворами соли, кислот, щелочей, приготавливаемых в камерах ванны; выводы в обе камеры из обратного трубопровода, перекрываемые запорными клапанами; трубопровод с запорным
клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который обратным потоком жидкости через фильтр-сорбент можно промывать его от накопившихся взвесей; трубопровод с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который можно подавать очищаемую воду через фильтр-сорбент с его нижней части для его промывки от взвесей, трубопровод с запорным клапаном на выходе из фильтра-сорбента, через который из фильтра-сорбента можно сбрасывать жидкость; дистанционирующие сетки, ограничивающие снизу и сверху слои сорбента в корпусе фильтра-сорбента.
Полезная модель относится к устройствам фильтров-сорбентов для очистки жидкостей от взвесей, излишних растворенных в них примесей.
Известны устройства фильтров-сорбентов в виде в виде протяженных по длине (высоте) колонок, наполненных сорбентом, в которых фильтруются из жидкости взвеси, сорбируются растворенные вредные или излишние по содержанию элементы, в частности, сорбируются из природных вод до установленных норм излишние макро- и микроэлементы, радионуклиды Cz и Sr, сераорганические соединения нефти из нефтепродуктов - сырой нефти, керосиновой, дизельной фракций; устройство действует следующим образом: очищаемую жидкость пропускают через неподвижный слой адсорбента, установленный в колонке; в качестве адсорбента применяют силикагель, окись алюминия, активированный уголь, цеолит, гипс и их смеси [см.: Химия сераорганических соединений, содержащегося в нефти и нефтепродуктах, М.: Изд-во АН СССР, 1959, 126-137].
Недостатком таких устройств фильтров-сорбентов является низкая степень очистки жидкости от вредных или излишних по количеству примесей, в связи с чем приходится создавать колонки с очень большой по протяженности длиной (высотой) и малой пропускной способностью.
Известно устройство фильтра-сорбента для очистки жидкостей, включающее протяженную по высоте колонку, заполненную сорбентом, через которую самотеком или принудительно можно прокачивать жидкость, подводящий и отводящий трубопроводы, снабженные запорными клапанами, электроды в слоях сорбента, с помощью которых создают разность электрических потенциалов [см. А.В.Худяков, Е.А.Сухотина, Н.А.Немов, патент 50528 РФ, МПК 7 СО2А 1/28, 1/46, Устройство для водоочистки., бюл. №13, 10.04.2005 г.]. По числу совпадающих существенных признаков и максимально достигаемому положительному эффекту это техническое решение является прототипом к данной полезной модели.
Недостатком устройства-прототипа является сложность, высокая стоимость, большая длительность осуществления процесса регенерации, необходимость периодически, после достижения проскока сорбируемых примесей останавливать работу фильтра-сорбента, разбирать установку, выгружать сорбент на его регенерацию в специальном приспособлении, отсутствие возможности проводить регенерацию непосредственно в фильтре-сорбенте не только в солевом растворе, но и с применением обмывания сорбента растворами кислот и щелочей.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение, удешевление, сокращение времени на осуществление процесса регенерации, получение возможности регенерации сорбента без необходимости разборки фильтра-сорбента, перегрузки из него сорбента в специальное устройство для регенерации, получение возможности проводить регенерацию непосредственно в фильтре-сорбенте не только в солевом растворе, но и с применением обмывания сорбента растворами кислот и щелочей.
Этот технический результат достигается тем, что устройство фильтра-сорбента включает протяженную по высоте колонку, заполненную сорбентом, через который самотеком или принудительно можно прокачивать жидкость; подводящий и отводящий трубопроводы, снабженные запорными клапанами; электроды в слоях сорбента, с помощью которых создают разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м; двухкамерную ванну; перегородку из фильтровального полотна, разделяющую по вертикали ванну на две камеры; по электроду в каждой камере, на которые можно подавать разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м; трубопроводы с запорными клапанами, выходящие из придонных частей камер ванны, присоединенные к выходу из фильтра-сорбента; обратный трубопровод с запорными клапанами, соединяющий со стороны входа фильтр-сорбент и верхние части двух камер ванны; кислотно и щелочно стойкий насос в данном обратном трубопроводе для обеспечения обмывания сорбента в фильтре-сорбенте водными растворами соли, кислот,
щелочей, приготавливаемых в камерах ванны; выводы в обе камеры из обратного трубопровода, перекрываемые запорными клапанами; трубопровод с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который обратным потоком жидкости через фильтр-сорбент можно промывать его от накопившихся взвесей; трубопровод с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который можно подавать очищаемую воду через фильтр-сорбент с его нижней части для его промывки от взвесей, трубопровод с запорным клапаном на выходе из фильтра-сорбента, через который из фильтра-сорбента можно сбрасывать жидкость; дистанционирующие сетки, ограничивающие снизу и сверху слои сорбента в корпусе фильтра-сорбента.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Этот технический результат достигается тем, что устройство включает протяженную по высоте колонку 1, заполненную сорбентом, т.е. фильтр-сорбент, через который самотеком или принудительно можно прокачивать жидкость; подводящий 2 и отводящий 3 трубопроводы, снабженные запорными клапанами; электроды 4 в слоях сорбента, с помощью которых создают разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м; двухкамерную ванну, с камерами 5 и 6, перегородку из фильтровального полотна 7, разделяющую по вертикали ванну на две камеры; электроды 8 в каждой камере, на которые можно подавать разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м;, трубопроводы 9 с запорными клапанами, выходящие из придонных частей камер ванны, присоединенные к выходу из фильтра-сорбента; обратный трубопровод 10 с запорными клапанами, соединяющий со стороны входа фильтр-сорбент и верхние части двух камер ванны; кислотно и щелочно стойкий насос 11 в обратном трубопроводе 10 для обеспечения обмывания сорбента в фильтре-сорбенте водными растворами соли, кислот, щелочей, приготавливаемых в камерах ванны, выводы в обе камеры 12 из обратного трубопровода, перекрываемые запорными клапанами; трубопровод 13 с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент,
через который обратным потоком жидкости через данный трубопровод с запорным клапаном можно промывать фильтр-сорбент от накопившихся в нем взвесей; трубопровод 15 с запорным клапаном на выходе из фильтра-сорбента, через который из фильтра-сорбента можно сбрасывать жидкость; дистанционирующие сетки, ограничивающие снизу и сверху слои сорбента в корпусе фильтра-сорбента, обратный трубопровод имеет выводы 12 в обе камеры, перекрываемые запорными клапанами; трубопровод 13 с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который обратным потоком жидкости можно промывать фильтр-сорбент от накопившихся в нем взвесей; трубопровод 14 с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который можно подавать очищаемую воду через фильтр-сорбент с его нижней части для его промывки от взвесей, трубопровод 15 с запорным клапаном на выходе из фильтра-сорбента, через который из фильтра-сорбента можно сбрасывать жидкость; дистанционирующие сетки 17, ограничивающие снизу и сверху слои сорбента 16 в корпусе фильтра-сорбента.
Устройство фильтра-сорбента действует следующим образом. Фильтр-сорбент очищает поступающую по подводящему трубопроводу 2 жидкость и поставляет ее на потребление по отводящему трубопроводу 3. После достижения в фильтре-сорбенте проскока по взвесям перекрывают входной в фильтр-сорбент запорный клапан подводящего трубопровода 2, закрывают запорные клапаны на трубопроводах 9, выходящие из придонных частей камер ванны, открывают запорный клапан на трубопроводе 13, сбрасывают из фильтра-сорбента накопившиеся взвеси на утилизацию. После достижения проскока по накопившимся в сорбенте растворенным в жидкости очищаемым примесям перекрывают входной и выходной в фильтр-сорбент запорные клапаны на трубопроводах 2 и 3, сбрасывают остатки промываемой жидкости из фильтра-сорбента через запорный клапан трубопровода 15, вновь его перекрывают, заливают в обе камеры промывочную жидкость, например, раствор поваренной соли при регенерации одного из видов сорбента - природного цеолита, открывают запорные клапаны на трубопроводах 9, включают кислотно и щелочно
стойкий насос 11, промывают фильтр-сорбент в течение времени, необходимого для полной регенерации сорбента. С целью ускорения процесса регенерации на электроды 4 подают разность электрических потенциалов величиной, достаточной для создания напряженности постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м. С целью промывки сорбента растворами кислот и щелочей соответствующие соли загружают в камеры 5 и 6, на электроды 8 подают напряжение постоянного тока, достаточного для создания напряженности постоянного электрического поля величиной E=100-10000 В/м, в камере с положительным электродом соль превращается в кислоту, в камере с отрицательным электродом соль превращается в щелочь, концентрацию кислоты и щелочи регулируют загрузкой в камеры соответствующих количеств соли. В зависимости от цели промывки, таким образом, можно промывать сорбент растворами соли, кислоты либо щелочи.
Пример. Устройство фильтра-сорбента для очистки питьевой воды, нефтепродуктов от сераорганических примесей включает колонку 1, представляющую собой трубу из стали Х18Н9Т диаметром 0.3 м, высотой 1,5 м с закругленными фланцами, толщиной стенки 0,1 м; подводящий 2 и отводящий 3 трубопроводы из черного металла диаметром 0,9 м с запорными клапанами; в колонке содержится сорбент 16 - природный цеолит Холинского месторождения в виде гранул диаметром 0.0005-0,001 м; гранулы ограничены в колонке сверху и снизу дистанционирующими сетками 17 из стали Х18Н9Т; центральный стержень диаметром 0.005 м, четыре кольцевые сетчатые цилиндры, являющиеся электродами 4, все из стали Х18Н9Т, расположенные на расстоянии 0.03 м, друг от друга, на которые можно подавать разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м; расположенную рядом с колонкой фильтра-сорбента ванну из стали Х18Н9Т толщиной стенки 0,1 м, размерами по поперечному сечению 2×1 м, высотой 1 м разгороженную на одинаковые по размеру камеры 5 и 6 перегородкой из фильтровального полотна 7 - шерстяного армированного полотна; электроды 8 в камерах в виде цилиндров из стали Х18Н9Т диаметром
0,1 м, высотой 0,5 м, подвешенные на середине камер по высоте и по центру объема камер, на электроды можно подавать разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м; трубопроводы 9 из черного металла диаметром 0,6 м с запорными клапанами, выходящие из придонных частей камер ванны, присоединенные к выходу из фильтра-сорбента, т.е. к трубопроводу, выходящему из верхней части колонки фильтра-сорбента; обратный трубопровод 10 из черного металла диаметром 0,6 м с другой стороны фильтра-сорбента, кислотно и щелочно стойкий насос 11 в этом обратном трубопроводе мощностью 6 кВт для обеспечения обмывания сорбента в фильтре-сорбенте водными растворами, приготавливаемыми в камерах ванны; выводы из обратного трубопровода 12 в обе камеры, перекрываемые запорными клапанами, в виде труб из черного металла диаметром 0,6 м; трубопровод 13 на входе в фильтр-сорбент из черного металла диаметром 0,6 м с запорным клапаном, через который обратным потоком жидкости можно промывать фильтр-сорбент от накопившихся в нем взвесей, трубопровод 14 из черного металла диаметром 0,6 м с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который можно подавать очищаемую воду через фильтр-сорбент с его нижней части для его промывки от взвесей; трубопровод 15 из черного металла диаметром 0,6 м с запорным клапаном на выходе из фильтра-сорбента, через который из фильтра-сорбента можно сбрасывать жидкость; дистанционирующие сетки 17 из стали Х18Н9Т, ограничивающие снизу и сверху слои сорбента 16 в корпусе фильтра-сорбента, вся запорная арматура выполнена на вентилях ДУ-90.
В приведенном примере устройства фильтра-сорбента нет необходимости после проскока в нем сорбируемых примесей и после остановки его работы разбирать устройство для перегрузки сорбента на регенерацию в специальное приспособление, отмыв сорбента кислотами, щелочами, регенерацию можно проводить, не вскрывая фланцы, непосредственно в устройстве.
Таким образом, изложенные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, применимо для очистки жидкостей от вредных или излишних по количеству примесей, используемое, в частности, для очистки воды в водных хозяйствах и нефтепродуктов в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности;
- для заявленного устройства в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».
Устройство фильтра-сорбента, включающее протяженную по высоте колонку, заполненную сорбентом, через который самотеком или принудительно можно прокачивать жидкость, подводящий и отводящий трубопроводы, снабженные запорными клапанами, электроды в слоях сорбента, с помощью которых создают разность электрических потенциалов, отличающееся тем, что включает в себя двухкамерную ванну, перегородку из фильтровального полотна, разделяющую по вертикали ванну на две камеры, по электроду в каждой камере, на которые можно подавать разность электрических потенциалов, создающих напряженность постоянного электрического поля величиной Е=100-10000 В/м, трубопроводы с запорными клапанами, выходящие из придонных частей камер ванны, присоединенные к выходу из фильтра-сорбента, обратный трубопровод с запорными клапанами, соединяющий со стороны входа фильтр-сорбент и верхние части двух камер ванны, кислотно и щелочно стойкий насос в данном обратном трубопроводе для обеспечения обмывания сорбента в фильтре-сорбенте водными растворами соли, кислот, щелочей, приготавливаемых в камерах ванны, выводы в обе камеры из обратного трубопровода, перекрываемые запорными клапанами, трубопровод с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который обратным потоком жидкости через фильтр-сорбент можно промывать его от накопившихся взвесей, трубопровод с запорным клапаном на входе в фильтр-сорбент, через который можно подавать очищаемую воду через фильтр-сорбент с его нижней части для его промывки от взвесей, трубопровод с запорным клапаном на выходе из фильтра-сорбента, через который из фильтра-сорбента можно сбрасывать жидкость, дистанционирующие сетки, ограничивающие снизу и сверху слои сорбента в корпусе фильтра-сорбента.
