Способ регенерации фильтрующего слоя из эластичного пористого материала

 

1. СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ФИЛЬТРУНЩЕГО слоя из ЭЛАСТИЧНОГО ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА, включающий расширение слоя и подачу в него воздуха в направлении снизу вверх и промывной воды, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регенерации и сокращения расхода промывной воды, промывную воду подают до заполнения фильтрующего слоя и затем осуществляют импульсную подачу воздуха с интенсивностью 100-200 л/cMf . 2. Способ по П.1, отлича ющ и и с я тем, что импульснзпо подачу воздуха осуществляют с частотой 4-15 мин . (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАДИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (Н) g g В 01 D 23/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ, ) Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3502763/23-26 (22) 14.10.82 (46) 23.09.84. Бюл. Ф 35 (72).В.M. Хват, А.В. Рокшевская, M.Ñ. Иванов и Ю.П. Беличенко (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (53) 66.067.322 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 7475t9, кл. В 01 D 25 /24, 1980.

2. Лавриненко К.И. Исследование Фильтров с пенополиуретановой загрузкой для доочистки биохимически очищенных сточных вод. Авторе@. канд.дис. M. 1979, с. 15. (54) (57) 1. СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ

ФИЛЬТРУЮЩЕГО СЛОЯ ИЗ ЭЛАСТИЧНОГО

ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА, включающий расширение слоя и подачу в него воздуха в направлении снизу вверх и промывной воды, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества регенерации и сокращения расхода промывной воды, промывную воду подают до заполнения фильтрующего слоя и затем осущест:вляют импульсную подачу воздуха с интенсивностью 100-200 л/с И .

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю- шийся тем, что импульсную подачу воздуха осуществляют с часто- З той 4-15 мин .

1114439

Наиболее близким к изобретению 50 является способ регенерации фильтрующей загрузки из измельченного пенополиуретана, включающий предварительное расширение загрузки в два раза, продувку воздухом при интенсивности 55 подачи 14-16 л/см в течение 5 мин и последующую водовоздушную промывку в течение 12-15 мин при подаче снизу

Изобретение относится к очистке

Воды 0т взвешенных веществ и нефтепродуктов и может быть использовано при очистке производственных сточных

Вод и загрязненного стока дождевых вод с территории городов и промышленных предприятий.

Фильтрование через пористые эластичные полимерные материалы является одним из перспективных направ- 1О лений очистки природных и сточных

Вод .

В настоящее время при фильтрационной очистке воды, содержащей взвешенные вещества и нефтепродукты, 15 наиболее эффективно применение эластичных пенополиуретанов. Пенополиуретановые фильтры намного превосходят фильтры с загрузкой из песка, гравия, антрацита по производитель- 20 ности, грязеемкости, достигаемому качеству фильтрата.

Однако при этом значительно усложняется регенерация фильтрующей загрузки, т.е. восстановление ее 25 фильтрующей способности, Выбор способа регенерации фильтрующего материала во многом предопределяет эффективность применения пенополиуретановых фильтров.

Особенно усложняется регенерация эластичных материалов при большом содержании в очищаемой воде как взвешенных веществ, так и нефтепродуктов.

Известен способ регенерации пенополиуретановой загрузки путем обратной промывки горячей водой в сочетании с периодическим механическим сжатием загрузки. Указанный способ позволяет достичь довольно высокого эффекта отмывки загрузки от задержаннйх примесей f13.

Однако при таком способе регенерации отсутствует возможность расширения фильтрукнцей загрузки и ее пере- 5 мешивания, что обуславливает значительную продолжительность отмывки загрязнений и большой расход промывной воды. воздуха с той же интенсивностью, а сверху воды с интенсивностью 1214 л/см, Этот способ относительно прост и применяется для промывки загрузки крупностью 4-6 мм в фильт-. рах, предназначенных для доочистки биохимически очищенных сточных вод, содержащих 15-35 мг/л хлопьевидных взвесей. В таких условиях фильтрования загрязнения задерживаются в основном на шероховатой поверхности частиц загрузки, грязеемкость которой при этом составляет 6,8-9,6 кг/м, и применяемый способ регенерации загрузки оказывается довольно эффективным 123 .

Недостаток известного способа является то, что даже при значительном удельном расходе промывной воды не обеспечивается заметный эффект отмывки пенополиуретановой загрузки, используемой в других условиях фильтрования, например, при доочистке производственных и дождевых вод, прошедших механическую очистку и содержащих 100-300 мг/л и более диспергированных примесей зернистой структуры, а также нефтепродукты. Низкий эффект промывки загрузки обусловлен тем,что пенополиуретан в таких фильтрах применяется в виде относительно крупных частиц (10-20 мм) . Диспергированные примеси очищаемой воды задерживаются в основном в порах этих частиц, образуя довольно прочный осадок, накапливающийся в значительном количестве (грязеемкость загрузки составляет 50 кг/м и более). При промывке указанных фильтров существующим способом фильтрующий материал остается неподвижным. и заметный эффект отмывки загрязнений не достигается (не превышает 20-30K).

Цель изобретения — повышение качества регенерации и сокращение расхода промывной воды.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регенерации фильтрующего слоя из эластичного пористого материала, включающему расширение слоя и подачу в него воздуха в направлении снизу вверх и промывной воды, промывную воду подают до заполнения фильтрующего слоя и затем осуществляют импульсную подачу„воздуха с интенсивностью

100-200 л/см .

1114439 4

45

55 (Кроме того, импульсную подачу воздуха осуществляют с частотой

4-15 мин.

Предлагаемый способ отличается от известного режимом введения воздуха. В известном способе регенерации пенополиуретановой загрузки воздух подается непрерывно с интенсивностью, обычно применяемой в песчаных фильтрах (14-16 л/см ).

При таком режиме введения воздуха фильтрующий слой в процессе промывки остается неподвижным, и удаление осадка из глубины пор частиц фильтрующего материала практически не происходит;

Существенное увеличение интенсивности непрерывной подачи воздуха (в 5-7 раз) обеспечивает необходимое расширение фильтрующей загрузки.

Причем при непрерывной подаче воздуха расширение загрузки происходит в первые секунды, затем объем ее стабилизируется, воздух барбатирует через загрузку, обеспечивая заметное перемешивание частиц загрузки и улучшение условий их отмывки только в верхней зоне высотои 0,2-0,5 м.

При дальнейшем увеличении интенсивности непрерывной подачи воздуха устанавливается струйный режим работы воздухораспределительной сис темы, воздух выделяется в виде крупных пузырей, занимающих практически все сечение фильтра, что создает режим поршневого вытеснения загрузки е

По предлагаемому способу введение воздуха с высокой интенсивностью (более 100 л/см ) кратковременными импульсами продолжительностью 0,53 с с паузами между ними приводит к резкому пульсирующему расширению фильтрующего слоя на 0,2-0,5 м по высоте, что приводит к интенсивному перемещению и соударению частиц загрузки, обеспечивает разрушение и переход в жидкую фазу осадка, накопленного в порах этих частиц при фильтровании.

Продолжительность перемещения частиц загрузки после каждого импульса подачи воздуха определяется продолжительностью подъема образующихся крупных пузырей в фильтрующем слое. Скорость подъема таких пузырей в заполненной водой пенополиуретановой загрузке составляет

50 в среднем 0,2 м/с. При высоте расширенного в процессе регенерации фильтрующего слоя 0,5-2,5 м продолжительность проскока пузырей через загрузку и ее перемешивание при этом после очередного импульса подачи воздуха завершается в течение 3-12 с.

С учетом продолжительности импульсов подачи воздуха и затухания его воздействий на загрузку интервал между импульсами принимается в пределах

4-15 с, а частота в пределах 415 мин

При таком режиме перемешивания предельная концентрация примесей в промывной воде, зависящая от содержания их в фильтрующей загрузке, достигается в течение 1-2 мин. Через такие промежутки времени промывная вода в фильтре должна заменяться.

На чертеже представлен фильтр, в котором осуществляется регенерация загрузки.

Фильтр состоит из корпуса оборудованного нижней 2 и верхней 3 перфорированными горизонтальными неподвижными перегородками, подвиж- ной горизонтальной перфорированной, перегородкой 4 с приводом для ее вертикального перемещения 5, кольцевым лотком 6 для сбора очищенной воды, конусообразным днищем 7.Между перегородками 2 и 3 заключен измельченный эластичный пористый материал

8 (нанример, пенополиуретан с размером частиц 10-20 мм).

К корпусу 1 подведены трубопровод

9 с задвижками 10 и 11 для подачи на фильтр очищаемой жидкости, трубоВ провод 12 для отвода очищенной воды; трубопровод 13 с задвижкой 14 для отвода промывной воды, трубопровод

15 с задвижкой 16 и автоматическим пневмораспределителем 17 для импульс- ной подачи сжатого воздуха.

На верхних плоскостях перегородок

2 и 4 размещены приспособления для распределения сжатого воздуха со-ответственно 18 и 19, при этом приспособление 18 непосредственно соединено с трубопроводом подачи сжатого воздуха 15, а приспособление 19 — с помощью вертикальных телескопически сочлененных патрубкав 20.

Перегородки 2 и 3 соединены вер тикальными штангами 21, служащими направляющими для подвижной перего1114439 родки 4. Подвижная перегородка снабжена ограничителями крайнего нижнего

22 и крайнего верхнего 23 положений, для чего могут быть использованы различные типы конечных выключателей.

Направляющие штанги выполнены полыми с перфорацией ниже крайнего верхнего положения подвижной перегородки и служат также воздушными трубами для отвода воздуха из нижней полости фильтра при его регенерации.

Пример. Сточную воду с расходом 500 л/ч и содержанием дисперги-. рованных примесей 100 мг/л по трубопроводу 9 при открытой задвижке 10 подают в модель фильтра, загруженного измельченным пенополиуретаном с размером частиц 10 мм. Диаметр фильтра — 0,2 м, высота фильтрующего слоя — 1,5 м, вес загрузки—

2,4 кг (по 1,2 кг в верхней и нижней полостях фильтра). Подвижная перегородка 4 устанавливается на

10 см выше среднего положения, что обеспечивает уменьшение крупности пор в фильтрующем материале в направлении фильтрации.

После завершения фильтроцикла, определяемого по данным анализа очищенной воды, задвижку 10 закрывают, фильтр опорожняют через трубопровод 13 при открытой задвижке

14 и производят регенерацию фильтрующей загрузки.

45

Для этого подвижную перегородку

4 с помощью привода .5 переводят в крайнее нижнее положение (на фиг. показано нижней пунктирной линией) до срабатывания ограничителя 22.

После этого фильтрующий слой .в верхней полости фильтра заполняют очищаемой водой через трубопровод

9 при открытых задвижках 10 и 11, затем задвижки 10 и 11 закрывают, открывают задвижку 16 и посредством пневмораспределителя 17 через патрубки 20 подают импульсами воздух в приспособление 19. Продолжительность импульса подачи воздуха принимают 1 5 с, интенсивность

200 л/см, продолжительность перемешивания загрузки воздухом—

1,5 мин, частоту импульсов подачи воздуха принимают равной 7,5 мин т.е. такой чтобы образовавшиеся при импульсе введения воздуха воздушные пузыри при принятой высоте расширенного фильтрующего слоя успевали вЫделяться на поверхности загрузки до следующего импульса подачи воздуха.

После отмывки загрузки в верхней полости фильтра задвижку 16 закрывают, а подвижную перегородку 4 переводят в крайнее верхнее положение (на фиг. показано верхней пунктир-. ной линией) до срабатывания ограничителя 23, отжимая промывную воду . из отмытой загрузки. Промывную воду удаляют через трубопровод 13 при открытых задвижках 11 и 14. После зтого задвижку 11 и 14 закрывают и через трубопровод 9 при открытой задвижке 10 заполняют очищаемой водой фильтрующий слой нижней полости фильтра. Открывают задвижку 16 и при импульсной подаче воздуха в приспособление 18 для его распределения отмывают загрузку в нижней полости фильтра. Далее задвижку 16 закрывают, а задвижку 14 открывают, перегородку 4 переводят в нижнее положение, отжимая промывную воду из загрузки в нижней полости фильтра.

После этого цикл отмывки загрузки в верхней и нижней полостях фильтра повторяют.

Регенерацию прекращают, когда концентрация примесей в промывной воде становится близкой к этому показателю в очищаемой воде.

Ограничители 22 и 23, связанные с приводом вертикального перемещения подвижной перегородки 4, устанавливают из условия сжатия фильтрующей загрузки до плотности 200-250 кг/м .

Привод вертикального перемещения подвижной перегородки 4 подбирают таким образом, чтобы скорость движения ее по вертикали не превышала

0 05 м/с.

При более высоких скоростях и степени сжатия увеличивается потребная мощность привода, затрудняется удаление промывной воды из толщи загрузки, ускоряется потеря упругости и пористости частиц пенополиуретана.

Для получения сопоставимых данных на моделях фильтра. предлагаемой конструкции условия фильтрования выдерживают одинаковыми во всех опытах (скорость подачи воды, исходная концентрация примесей в очищаемой воде, продолжительность фильтрования), что обеспечивает практически одинаковую грязевую нагрузку эа

1114439

30 фильтроцикл. Серию опытов по установлению оптимальных параметров регенерации загрузки и сравнению предлагаемого и известного способов проводят в модельных Фильтрах при заполнении фильтрующим мате риалом одной (нижней) полости фильтра, что позволяет провести сравнительные опыты по регенерации обоими способами в одинаковых условиях (в одном и том же фильтре), Продолжительность одного цикла отмывки загрузки предлагаемым способом (заполнение фильтрующего слоя очищаемой водой, перемешивание 15 воздухом, удаление промывной воды) составляет около 5 мин., Серию опытов по регенерации .загрузкй в оптимальных условиях проводят также в модели фильтра пред- 20 лагаемой конструкции при заполнении фильтрующим материалом обоих полостей фильтра.

Качество регенерации или отмывки загрузки в опытах характеризуется количеством отмытых загрязнений и выражается в процентах от общего количества задержанных за фильтроцикл примесей.

Опытные данные приведены в табл. 1-4. Зависимость качества отмывки загрузки предлагаемым способом от интенсивности подачи воздуха при различной продолжительности реге,нерации, определяемой количеством циклов промывки фильтра, представлена в табл.1 (Грязевая нагрузка за фильтроцикл в опытах принималась около 60 кг/м ).

Как следует из приведенных данных при интенсивности подачи возду1 ха менее 100 л/см качество отмывки загрузки невысокое, даже при значительной продолжительности регенеРации и Резко возРастает при увели- 4 чении интенсивности до 100 л/см и более, когда наблюдается эффект ! перемешивания загрузки. При этом подача воздуха с интенсивностью более 200 л/см практически не приводит к дальнейшему увеличению качества регенерации, но требует более мощного источника сжатого воздуха. В связи с этим верхний предел интенсивности подачи воздуха при регенерации пористой эластичной фильтрующей загрузки целесообразно принимать не более 200 л/см .

Зависимость качества отмывки загрузки от продолжительности перемешивания на различных стадиях регенерации представлена в табл.2.

Полученные данные показывают, что продолжительность перемешивания за» грузки воздухом в каждом цикле.про-. мывкк предлагаемым способом должна приниматься не менее 1 мин.

Сравнительные данные о качестве регенерации по известному и предлагаемому способам представлены в табл.3.

Как следует из приведенных данных, применение предлагаемого способа позволяет достигать значительно более высокого эффекта регенерации фильтрующей загрузки при примерно одинаковом удельном расходе воздуха и меньшем в 2-3 раза расходе промывной воды.

Данные о регенерации фильтрующей загрузки в фильтре предлагаемой конструкции (с двумя полостями) приведены в табл.4.

Таким образом, использование предлагаемого способа водовоздушной промывки фильтров с пористой эластичной загрузкой позволяет увеличить продолжительность фильтроцикла, а следовательно, производительность фильтра, за счет повышения качества отмывки загрузки от задержанных загрязнений, и сократить расход промывной воды.

1114439

Та блица 1

Интенсивность подачи воздуха, л/см

Количество отмывки загрузки, 7, при продолжительности регенерации, мин

5 10 15 20

37,2

34,2

31,9

27,1

16,7

39,9

38,1

36,3

29,9

69,1

64,9

62,1

44,1

55,7

100

74,7

77,9

70,4

61,8

47,9

150

97,9

95,7

94,0

64,8

85,7

200

65,8

98,1

95,6

94,2

87,9

250

98,0

96,3

94, 3

65,4

88,8

300 а блица 2

Количество отмывки загрузки, Е, при продолжительности перемешивания за одну промывку, мин

Промывка

0,5

64,8

64,1

63,9

52 1

22,9

21,6

17,1

8,3

8,7

Та блица .3

20

200

Продолжительность регенерации, мин

Интенсивность подачи воздуха, л/см

Ре генерация изв естным способом (рас ширение загрузки . в 2 раза, подача воздуха в течение

5 мин, одновременная противоточная подача воды и воздуха в течение

15 мин) Регенерация предложенным способом (водовоздушная промывка в статических условиях при импульсном введении воздуха) 1114439

95,1

28,9

22,3

25,3

15,4

Та блица

30-40

Интенсивность

200

95-96

20-25

5-7

Качество отмывки загрузки, 7

Расход воздуха на 1 л загрузки, л

Расход промывной воды на 1 л загрузки, л

Показатели процесса регенерации

Пр одолжит ел ьность регенерации, мин подачи воздуха, л/см

Эффект отмывки загрузки,Ж

Расход воздуха на 1 л загрузки,л

Расход воды на

1 л загрузки, л

Значение параметров

Продолжение табл. 3

1114439

g 880, 12 e0, рафо

zl

21

8 ро

000р0РОРР

Ор О

Юр 4Ð о

000

0о 00 0 рррр,р 0000

00800"р 0, р

Ао 00 ,03 рр р 0рр 0 рр Ор

Ра,00,рр

Составитель А. Рокшевская

Техред М.Надь Корректор В. Бутяга

Редактор И. Дербак

Заказ 6674/5

Тираж 681 Под пис но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r . Ужгород, ул . Проектная,4

0О

О 0 Рррр ффо q o000

00 00 000 О

00OÎ00Ñ

00 0 00000

0(0000 О О

0 eeÎ 3 о а0оО

00 9 be

ОР рр р b ррр в

/ / Ррро р

/3, ррр

0 рорро

Р

УОР

Одр