Фильтр для очистки жидкости

 

1. ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ, содержащий вертикальный цилиндрический .корпус, распределительное средст во в виде центральной трубы с отверстиями , дренажное средство, установленное на расстоянии от внутренней поверхности корпуса, и слой ионита, расположенный между распределительным и дренажным средствами, о т л ичающий ,ся тем, что, с целью увеличения производительности и снижения эксплуатационных затрат, он снабжен дополнительным распределительным средством, выполненным в виде горизонтальных перфорирова1шых труб, присоединенных к верхней части центральной трубы, и дополнительным слоем ионита, размещенным на основном слое над дренажным средством и отверстиями в центральной трубе. 2. Фильтр поп.1,отличаю е щ и и с я тем, что высота дополни (Л тельного слоя ионита равна толщине основного слоя в радиальном направлении .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лении.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (2)) 3528051/23-26 (22) 23.12.82 (46) 30.04.89. Бюл. Ф 16 (72) В.Б.Брагин, П.Ф.Нешков и Г.К.Корепанов (53) 66.067.322(088.8) (56) Патент Японии Р 54-10384, кл. В 01 0 23/10„1977.

Патент ФРГ Н - 1926934 кл. В 01 D 23/24, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 440143, кл. В 01 D 23/20, 1975. (54) (57) 1. 4NlbTP gJ5f 0 4HCTKH NHgKOCTH, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, распределительное средство в виде центральной трубы с отверстиями, дренажное средство, установленное на расстоянии от внутренней

Изобретение относится к конструкциям аппаратов, посредством которых производится очистка жидкостей от механических и растворенных примесей, и может быть использовано для очистки вод атомных и тепловых электростанций, в химической и других отраслях промышленности.

Известен фильтр, содержащий корпус и соосно установленное в нем дренажное устройство (устройство для сбора обработанной жидкости), выполненное в виде вертикальной перфорированной трубы. На внутренней стенке корпуса размещены распределительные элементы (распределительное устройство), причем пространство между этими

ÄÄSUÄÄ 1102110 A (51)4 В 01 D 23/10 В 01 J 47/02 поверхности корпуса, и слой ионита, расположенный между распределительным и дренажным, средствами, о т л ич а ю щ и й, с я тем, что, с целью увеличения производительности и снижения эксплуатационных затрат, он снабжен дополнительным распределительным средством, выполненным в виде горизонтальных перфорированных труб, присоединенных к верхней части центральной трубы, и дополнительным слоем ионита, размещенным на основном слое над дренажным средством и отверстиями в центральной трубе, 2. Фильтр по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что высота дополнительного слоя ионита равна толщине основного слоя в радиальном направэлементами и дренажным устройством заполнено зернистым фильтрующим материалом.

При работе исходная жидкость подается в распределительные элементы фильтра и, пройдя в радиальном направлении от периферии к оси фильтра сквозь слой фильтрующего зернистого материала, через дренажное устройство выводится из аппарата. При движении жидкости в фильтрующем слое скорость потока постепенно увеличивается, при этом ее значение изменяется от минимального у стенки аппарата до максимального у поверхности дренажного устройства, причем за рабочую (или расчетную) скорость принимается

1102110 ее значение в средней части слоя.

Вследствие подобной организации движения из-за малой (меньше расчетной) начальной скорости движения процесс очистки, например, от механических включений проводится в условиях двухмерного (поверхностного) фильтрования, при котором примеси не проникают вглубь слоя, а задерживаются тонким лобовым слоем фильтрующего материала, В результате этого его гидравлическое сопротивление быстро возрастает вплоть до критического, что вызывает необходимость отключения аппарата для регенерации, хотя грязеемкость (рабочая емкость) фильтрующего материала исчерпана далеко не полностью. Снижение же рабочей емкости приводит к уменьшению продолжи- ур тельности фильтроцикла, снижению производительности и увеличению эксплуатационных затрат.

Известен фильтр, содержащий цилиндрический корпус с размещенным на его внутренней стенке дренажным устройством. Коаксиально корпусу установлено распределительное устройство, З выполненное в виде трубчатой жалюзийной перегородки. Поскольку в данном случае движение жидкости организовано от оси фильтра к периферии, этот фильтр лишен недостатков предыдущей конструкции, обусловленных перемеще35 нием жидкости от периферии к оси.

Однако и здесь вследствие того, что слой зернистого фильтрующего материала сверху не поджат и имеет возможность для перемещений, рабочая емкость используется не полностью. !

Наиболее близким к изобретению является радиальный фильтр, содержащий 45 цилиндрический корпус с соосно установленным в нем распределительным устройством и размещенную на внутренней стенке корпуса дренажную . систему (устройство для сбора обработанной жидкости). Распределительное устройство выполнено в виде центральной вертикальной трубы с отверстиями, в которых расположены раздающие элементы, представляющие собой систему пер- 55 форированных трубок, отверстия которых перекрыты эластичными манжетами, В кольцевом пространстве, между распределительной трубой и дренажной системой размещен ионит, которь|й в верхней части аппарата отсутствует.

При работе фильтра в верхнюю часть распределительной трубы подается исходная жидкость, которая, распределившись по высоте и окружности распределительного устройства, поступает в слой фильтрующего материала и, пройдя сквозь него в радиальном направлении, через дренажную систему выводится из фильтра. При прохождении жидкости по ряду причин, кроме радиальной (горизонтальной) составляющей скорости фильтрования, имеется также вертикальная составляю- щая, которая при неполном заполнении аппарата обусловливает расширение фильтрующего слоя и его перемешивание.

В результате перемещения насыщенные частицы ионита, расположенные у распределительного устройства, перемещаются к дренажной системе, и наоборот, в результате чего фронт сорбции размывается, движущая сила процесса снижается и происходит проскок примесей в осветленную жидкость.

Проскок предопределяет досрочное отключение фильтра на регенерацию фильтрующего материала или его замену, хотя рабочая емкость материала еще не исчерпана. Подобное явление, как и в случаях с аналогами, приводит к уменьшению продолжительности фильтроцикла, снижению производительности и увеличению эксплуатационных затрат. Полное же заполнение корпуса аппарата фильтрующим материалом невозможно, так как при использовании, например, в качестве фильтрующего материала ионита в процессе обмена иоН0В происходит увеличение его объема, что при полном заполнении фильтра может вызвать разрыв его корпуса, т.е. привести к аварии и преждевременному выходу аппарата из строя. Свободный объем верхней части аппарата необходим и при механической очистке слоя, так как после забивания фильтрующего слоя механическими примесями и увеличения его сопротивления до максимально допустимого значения должна производиться регенерация фильтра, которая осуществляется путем подачи взрыхляющей воды в нижнюю часть аппарата.

Поскольку для успешного проведения этой операции и эффективного удаления дисперсных примесей необходимо

5 »0211Î значительное расширение фильтрующего слоя, становится очевидной необходимость свободного объема в верхней части фильтра.

Кроме того, неполное использование рабочей емкости слоя фильтрующего материала в данном фильтре определяется еще и неравномерным распределением очищаемой жидкости по высоте аппарата, при этом в верхнюю часть фильтрующего слоя поступает большее количество жидкости, чем в нижнюю.

Это объясняется повышенным сопротивлением нижней части фильтрующего слоя эа счет сжатия его вышележащими .слоями и образования более плотной упаковки зерен фильтрующего материала, К недостаткам этого фильтра следует отнести и невозможность использования свободной (горизонтальной) поверхности слоя для очистки жидкости, что .снижает его производительность 25

В данном случае наблюдается техническое противоречие. С одной стороны, для обеспечения надежной работы фильтра и предотвращения разрыва его 30 корпуса необходимо наличие свободного объема в аппарате. С .другой стороны. его наличие приводит к возникновению вредного явления продольного и радиального перемешивания зернистого фильтрующего материала, в результате

Ф чего падает производительность и эффективность работы фильтра, увеличиваются затраты на его эксплуатацию.

Увеличение затрат вызвано увеличени- 40 ем количества фильтрующего материала при его более частых заменах, либо черезмерными расходами химреагентов при регенерациях фильтрующего материала, 45

Цель изобретения — увеличение производительности и снижение эксплуатационных затрат.

Цель достигается тем, что фильтр для очистки жидкости снабжен дополни- . тельным распределительным средством, выполненным в виде горизонтальных перфорированных труб, присоединенных к верхней части. центральной трубы и дополнительным слоем ионита, размещенным на основном слое над дренажным средством и отверстиями в центральной трубе.

Кроме того, высота лололнительнРro слоя ионита равна толкание осношк>"

ro слоя в радиальном направлении.

Последнее обеспечивает гидродинамический прижим основного слоя беэ ухудшения качества фильтрата.

На чертеже представлен продольный

1 разрез фильтра. 1

Фильтр содержит цилиндрический корпус 1 с соосйо установленным в нем основным распределительным устройством, выполненным, например, в виде вертикальной трубы 2 с расположенными »а ее боковой поверхности распределительными отверстиями 3. В верхней части трубы 2 имеются отверстия 4, к которым. примыкают элементы дополнительного распределительного устройства 5. Ha периферии фильтра у его внутренней стенки расположено устройство для сбора обработанной жидкости (дренажное устройство) 6, высота которого выбрана таким образом, чтобы его верхняя кромка была выше уровня расположения верхнего ряда отверстия 3. В кольцевом пространстве между вертикальной трубой 2 и дренажным устройством 6 размещен основной слой 7 зернистого фильтрующего материала, выше которого под дополнительным распределительным устройством 5 находится дополнительный слой 8 зернистого фильтрующего..материала, причем размеры h обоих слоев равны. Кроме этого, на корпусе 1 выполнены патрубки 9 и 10, предназначенные, соответственно, для ввода исходной и вывода обработанной жидкости,.

При работе фильтра обрабатываемая жидкость через патрубок 9 вводится в трубу 2, где она разделяется на два потока. Один иэ них через отверстия

3 основного распределительного устройства поступает в основной слой 7 и проходит сквозь него в радиальном направлении, а другой, поступающий из дополнительного распределительного устройства 5, фильтруется через дополнительный слой 8 в. направлении сверху вниз. Очищенная жидкость поступает в дренажное устройство 6, откуда она через патрубок 10 выводится из фильтра, при этом основной поток собирается в нижней части дренажного устройства, расположенной ниже уровня верхнего ряда распределительных

1102110

8 отверстий 3, а дополнительный — верхней, Проходящая через основной слой 7 жидкость оказывает на него возмущаю5 щее воздействие, которое стремится сдвинуть частицы зернистого фильтрующего материала, поднять их.и, в конечном итоге, перемещать весь слой.

Для ликвидации этого явления в верхнюю часть фильтра через распределительное устройство 5 подается дополнительный поток жидкости, который, проходя через дополнительный слой зернистого фильтрующего материала, оказывает на него гидродинамическое давление, передающееся и на основной слой 7. Под воздействием гидродинамического прижима слой 7 зажимается между стенками фильтра и дополнитель- 20 ным слоем 8, из-за чего исключается возможность для каких-либо перемеще ний в нем. Поскольку этот поток является потоком исходной (т.е. подлежащей очистке) жидкости, то для обеспе- 25 . чения необходимого качества фильтрата высота дополнительного слоя 8 принята равной толщине основного слоя 7.

Организация дополнительного потока позволяет также устранить неравномерность распределения жидкости по высоте фильтра, обусловленную более плотной упаковой нижних слоев за счет гравитационного воздействия на них верхних.

Величина давления, передаваемого на нижние слои верхним, изменяется по высоте основного слоя от 0 до

0,3-0,4 ати, т.е. при отсутствии дополнительного прижима величина давле- 40 ния в нижней части слоя в несколько раэ превышает его значение в верхней части ° Естественно, столь большая разница давлений сказывается и на упаковке зерен слоя, в результате чего сопротивления его верхней и нижней частей существенно отличаются.

При введении дополнительного потока, создающего гидродинамическое давление на слой порядка 2-3 ати, эта разница нивелируется, и давление по высоте основного слоя изменяется от

3 ати до 3,3-3,4 ати. Очевидно, что такая разница давлений уже не способна- вызвать заметных различий в структуре основного слоя, следовательно, и фактор его уплотнения не будет играть существенной роли при распределении основного потока жидкости.

Использование предложенного фильтра обеспечивает повышение производительности за счет увеличения продолжительности фильтроцикла и, следовательно, уменьшения времени на проведение непроизводительных, с точки зрения обработки жидкости, операций (загрузка, выгрузка, взрыхление, регенерация), а также за счет использования свободной поперечной поверхности фильтрующего слоя; снижение эксплуатационных затрат эа счет уменьшения затрат на фильтрующий материал и утилизацию отходов; снижение капитальных затрат эа счет увеличения производительности и снижения потребного количества оборудования и необ ходимых для его размещения строительных сооружений.

1102110

Редактор Л.Письман

Техред И.Верес

Корректор Л. Патай

Заказ 2765 Тираж 600 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101