Ионообменный фильтр

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813390/26 (22) 11,04,90 (46) 30.01,93, Бюл. Мг 4 (71) Челябинский государственный институт по проектированию металлургических заводов (72) А.И, Плеханов и А.Л. Рабинович (56) Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. М.: Энергия.

1976, с. 138. (54) И О Н О О Б М Е Н Н Ы Й ФИЛЬТР (57) Назначение: для умягчения воды и очистки сточных вод. Сущность изобретения; в ионообменном фильтре, содержащем корпус с эллиптическими крышкой и днищем, Изобретение относится к очистке воды и может быть использовано в черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленностях, а также в других отраслях, где требуется обработка исходной воды или очистка сточных вод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является фильтр смешанного действия с внутренней регенерацией, содержащий корпус с эллиптическими крышкой и днищем. отводящие трубопроводы и верхнюю и нижнюю дренажные системы, причем нижняя дренажная система выполнена в виде центральной трубы с заглушкой и боковыми ответвлениями, Недостатком известного фильтра является то, что невозможно послойно разделить отработавшую смолу и карбонатные и гидрооксидные осадки, образующиеся в

„„5U„„1790998 А1 (я)з В 01 J 49/00, В 01 О 24/46 подводящие и отводящие трубопроводы и верхнюю и нижнюю дренажные системы, последняя из которых выполнена в виде центральной трубы с заглушкой и ответвлениями, фильтр снабжен устройством для удаления осадка, выполненным в виде подводящей трубы, установленной коаксиально в центральной трубе и имеющей конфузор, верхняя часть которого размещена в заглушке, и отводящей трубы, имеющий диффузор, расположенный над конфузором, при этом корпус фильтра установлен на подпружиненных опорах и снабжен вибратором, а трубопроводы имеют эластичные вставки. 1 ил. межпоровом пространстве и на поверхности зерен загрузки, и, как следствие, невозможно удалить эти осадки из фильтра, несмотря на то, что в фильтре имеется специальное устройство для гидровыгрузки, так как образовавшиеся при ионообменном фильтровании на анионитах карбонатные (в виде кристаллической "крупки") и гидрооксидные (более легкие) осадки обладают меньшей текучестью, чем ионообменная загрузка. При этом трудности, связанные с удалением осадка из фильтра, вызваны еще и тем, что осадок карбоната кальция, покрывая поверхность и поры анионита тонкими пленками, тесно связан с зернами загрузки адсорбционным сцеплением.

Другим недостатком известного фильтра является то, что невозможно провести эффективную регенерацию загрузки, так как кальматация зерен загрузки пленкой карбоната кальция затрудняет доступ pere3 1790998

15

30

40

55 нерирующего раствора к поверхности ионообменной смолы, что йриводит к прогресси. рующему падению емкости ионообменной смолы. Кроме того, ограничена область применения данного фильтра, так как снижается его эффективность при использовании анионитовых фильтров в карбонатно-гидратной форме для обессоливания жестких вод.

Целью изобретения является повышейие качества регенерации.

Поставленная цель достигается тем, что в ионообменном фильтре, содержащем корпус с эллиптическими крышкой и днищем, подводящие и отводящие трубопроводы и верхнюю и нижнюю дренажные системы, последняя из которых выполнена в виде центральной трубы с заглушкой и боковыми ответвлениями, согласно изобретению, установлено устройство для удаления осадка, выполненное в виде подводящей трубы, установленной коаксиально в центральной трубе и имеющей конфузор, верхняя часть которого размещена в заглушке, и отводящей трубы, имеющей диффуэор, расположенный над конфузором, при этом корпус фильтра установлен на подпружиненных опорах и снабжен вибратором, а трубопроводы имеют эластичные вставки.

Установка вибратора на корпусе фильтра позволяет провести процесс встряхивания фильтра вместе с ионообменной загрузкой таким образом, чтобы весь осадок, обволакивающий зерна анионитовой загрузки, отрегенерированной в карбонатную или в карбонатно-гидратную форму, во время проведения процесса умягчения и обессоливания воды смог отделиться от зерен загрузки, а затем опуститься в нижнюю зону фильтра для последующего удаления осадка.

Выполнение устройства для удаления осадка в виде подводящей трубы, снабженной конфузором, и отводящей трубы, снаб>кенной диффузором, создает эжектор, позволяющий воде, поступающей по подающей трубе через конфузор, не только размывать осадок, выпавший в нижнюю зону фильтра, но и увлекать его через диффузор отводящей трубы за пределы фильтра.

Совмещение верхней части конфузора подводящей трубы с заглушкой центральной трубы обеспечивает беспрепятственное удаление осадка из фильтра в наилучшем гидравлическом режиме, так как отводящая труба не имеет разрыва струи в толще фильтра.

Установка фильтра на подпружиненные опоры, а также установка эластичных вставок на все трубопроводы обеспечивает свободную вибрацию фильтра при встряхивании, без передачи вибронагруэок на трубопроводы и конструкцию самого фильтра.

Кроме того, заявляемый ионообменный фильтр может работать как единое целое

5 только во взаимосвязи всех заявленных признаков и разбивка заявляемого устройства на две независимые части, т, е, на устройство, которое можно условно назвать .

"устройством для встряхивания загруэки"— куда можно отнести вибратор, подпружиненные опоры и эластичные вставки, и устройство для удаления выпавшего осадка, не позволит достичь поставленной цели, а именно, повышения качества регенерации.

Например, при отсутствии устройства для удаления осадка оставшееся устройство для встряхивания загрузки приведет только к тому, что осадок, отложившийся в межпоровом пространстве загрузки, переместится в ее нижнюю часть. При этом дальнейшая работа фильтра будет вызывать карбонизацию нижних слоев загрузки, а при дальнейших фильтроциклах постепенно расп ространится и по всей ее высоте. Наоборот, при наличии только устройства для встряхивания загрузки осадок не будет удаляться из фильтра, а вместо него будет удаляться из фильтра жидкая фаза вместе с загрузкой.

На чертеже представлено поперечное сечение ионообменного фильтра.

Ионообменный фильтр содержит корпус 1, оборудованный эллиптическими крышкой 2 и днищем 3, ионообменную загрузку 4, отрегенерированную с переводом в карбонатно-гидратную форму, верхнюю дренажную систему 5, нижнюю дренажную ситему 6, расположенную по оси фильтра и выполненную в виде центральной трубы 7 с заглушкой 8 и радиальными ответвлениями

9, представляющими собой также систему труб, наклоненных к оси фильтра, трубопровод 10 для подачи обрабатываемой воды. трубопровод 11 для отвода обработанной

45 воды, трубопровод 12 для подачи воды для промывки загрузки 4, трубопровод 13 для подачи воздуха для промывки загрузки 4, трубопровод 14 для отвода воды после водовоздушной промывки, трубопровод 15 для подачи углекислого газа, трубопровод

16 для отвода воды после продувки углекислым газом, устройство для удаления осадка, выполненное в виде подводящей воду трубы 17. установленной коаксиально в центральной трубе 7 и имеющей конфузор 18, верхняя часть которого размещена в заглушке 8, и отводящей осадок трубы 19, имеющей диффузор 20, расположенный над конфузором 18. При этом корпус 1 фильтра снабжен вибратором 21 и установлен на подпружи1790998

55 ненных опорах 22, а все трубопроводы имеют эластичные вставки 23.

Устройство работает следующим образом.

Для частичного умягчения и обессоливания исходную воду по трубопроводу 10 подают в ионообменный фильтр, в котором на ионообменной загрузке 4, отрегенерированной с переводом в карбонатно-гидратную форму, из воды удаляются сульфаты. хлориды, нитраты в результате замены их на эквивалентное количество карбонат и гидрат-ионов и где в результате химического воздействия последних с кальцием и магнием происходит умягчение исходной воды с эквивалентным выведением в осадок карбонат и гидратионов. Затем умягченную воду по трубопроводу 11 выводят из фильтра.

После истощения обменной емкости загрузки 4 фильтр останавливают на регенерацию, прекращая при этом подачу исходной воды на очистку. Непосредственно перед регенерацией включают вибратор 21, который встряхивает ионообменный фильтр вместе с загрузкой 4. В результате такого встряхивания осадок карбоната кальция СаСОз, равномерно обволакивающий зерна загрузки 4, отделяется от зерен загрузки 4, а затем опускается на нижнюю дренажную систему 6.

При этом отделившийся осадок постепенно сползает к оси фильтра и собирается непосредственно в центре дренажной системы 6, откуда его удаляют при помощи устройства для удаления осадка. При этом вода, поступающая по подающей трубе 17 через конфузор 18, размывает выпавший осадок, а затем увлекает этот выпавший осадок через диффузор 20 и отводящую трубу 19 за пределы фильтра.

После удаления выпавшего осадка загрузку 4 продувают водовоздушной смесью, которая поступает в фильтр через трубопроводы 12 и 13. В результате такой продувки происходит полное отделение осадка гидроокиси магния М9(ОН)2 и той части взвеси карбоната кальция СаСОз, которая в результате встряхиванля не отделилась от зерен загрузки. При этом отделившийся полностью осадок гидроксида магния

Mg(OH)z и остатки осадка карбоната кальция СаСОз удаляют из фильтра через трубопровод 14.

После продувки фильтра водовоздушной смесью начинают продувку углекислым газом, поступающим в фильтр через трубопровод 15. Угле кисл ы и газ. и роходя между зернами загрузки, растворяет карбонат кальция, очищая. тем самым. поры между зернами загрузки от мельчайших частиц и

45 адсорбированных на зернах анионита пленок кристаллов карбоната кальция СаСОз, и переводит его в растворимую в воде соль Са (НСОз)2. После продувки углекислым газом оставшуюся воду через трубопровод 16 сливают, удаляя при этом вместе с водой и растворившуюся в ней соль Са (НСОз)2.

Затем проводят регенерацию анионитов, пропуская для этого через загрузку 4 регенерационный раствор, который готовят в отдельной емкости (на чертеже условно не показана), Затем фильтр отмывают от остатков регенерационного раствора, А после этого фильтр вновь включают в работу, последовательно повторяя весь цикл по очистке исходной воды.

Использование предлагаемого ионообменного фильтра обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества, расширяется область применения ионообменных фильтров, так как оно может быть использован для частичного обессоливания и умягчения жестких вод на анионитовой загрузке: повышается качество регенерации ионообменного фильтра за счет удаления из загрузки осадков карбоната кальция и гидроокиси магния, оседающих в межпоровом пространстве и на зернах анионитов, отрегенерированных с переводом в карбонатногидратную форму.

Кроме того, анионообменный фильтр может служить не только по основному своему назначению для умягчения и обессоливания воды, но и использовать для механического выделения на загрузке образующихся при ионообменном фильтровании осадков карбоната кальция и гидроокиси магния, Это позволит отказаться от дополнительного осветления фильтрата(от образовавшихся при ионообменном фильтровании осадков) после ионообменного фильтрования. снизить за счет этого капитальные затраты и необходимые для размещения такой установки площади.

Формула изобретения

Ионообменный фильтр. содержащий корпус с эллиптическими крышкой и днищем, подводящие и отводящие трубопроводы и верхнюю и нижнюю дренажные системы, последняя из которых выполнена в виде центральной трубы с заглушкой и ответвлениями, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регенерации, он снабжен устройством для удаления осадка, выполненным в виде подводящей трубы, установленной коаксиально в центральной трубе и имеющей конфузор, верхняя часть

1790998

Составитель Г.Королева

Техред M.Moðãåíòàë Корректор М, Керецман

Редактор

Заказ 111 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и оТкрытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101 которого размещена в заглушке, и отводящей трубы, имеющей диффузор, расположенный над конфузором. при этом корпус фильтра установлен на подпружиненных опорах и снабжен вибратором, а трубопроводы имеют эластичные вставки,