Способ фильтрования жидкости и устройство для его осуществления

 

Использование: в области фильтрования, а именно при фильтровании нефтесодержащих стоков от загрязнений взвешенными веществами и нефтепродуктами. Сущность изобретения: фильтрование жидкости осуществляют пропусканием сточной воды через стационарный фильтрующий слой, образующийся в пористом вкладыше электрода за счет появления газовых пузырьков под действием электрического тока 12-40 В. В устройстве для фильтрования жидкости, включающем два изолированных друг от друга электрода, подключенных к источнику тока, приспособления для входа и выхода жидкости, используют два горизонтально расположенных объемно-пористых электрода, выполненных в виде двух тарельчатых металлических сеток с буртиком, входящих друг в друга, объем между которыми занят пористым или волокнистым материалом, изолированных друг от друга тонкой перфорированной пластиной из диэлектрика, составляющих блок, содержащий 2n объемно-пористых электродов, изолированных друг от друга, где n - число пар электродов. Техническим результатом является повышение эффективности очистки промстоков. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

Способ и устройство относятся к области фильтрования, а именно к фильтрованию нефтесодержащих промышленных стоков от загрязнения взвешенными веществами и нефтепродуктами.

Известен способ выделения частиц из текучей среды путем фильтрования через определенное количество элементов фильтрующего материала в объемном фильтре. В фильтре создают электрическое поле, которое, взаимодействуя с отдельными элементами фильтрующего материала, влияет на движение среды через фильтр, что способствует выделению присутствующих в ней частиц [1].

Недостатком известного способа и устройства является энергоемкость, так как необходимо создавать достаточное напряжение в самом пористом материале для выделения частиц в порах фильтра. Происходит быстрое забивание фильтра. Невозможность изменять в необходимых пределах фильтрующие характеристики.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ фильтрования жидкости через объемный слой фильтрующей загрузки с размером частиц 5-500 нм, в котором для повышения фильтрующих характеристик слой пористого материала предварительно насыщают более мелкими частицами, в результате можно изменять фильтрующие характеристики [2].

Недостатком указанного способа является трудоемкость процесса, а также затруднение многократного использования фильтрующего слоя.

Известное устройство для фильтрования текучей среды, выбранное в качестве прототипа, состоит из внешнего цилиндрического и внутреннего перфорированного электродов, контактируемых между собой, и расположенного изолированно относительно них зарядного электрода. Поверхность внутреннего электрода закрыта фильтром из диэлектрика. Внешний и зарядный электроды соединены с источником тока [3].

Недостатком устройства является: необходимость использования для осуществления процесса только слоя диэлектрика в качестве фильтрующего материала; при пропускании жидкости в рабочей камере электрода под действием электрического поля коллоидные частицы электризуются, притягиваются и адсорбируются на поверхности фильтра, имеющего высокий электрический потенциал, образуя спекшийся слой, способствующий повышению качества фильтрования, однако для осуществления процесса фильтрации необходимо приложить достаточно высокое напряжение, что обусловливает большие энергозатраты и взрывоопасное производство; данная установка громоздка, неудобна в эксплуатации, обладает неизменными фильтрующими характеристиками.

Задача изобретения - повышение эффективности очистки промстоков за счет повышения степени очистки, снижения энергозатрат, трудоемкости процесса, возможно изменения фильтрующих характеристик.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе фильтрования жидкости, включающим пропускание стоков через фильтрующий слой, характеризующийся степенью насыщенности насыщености пор фильтрующего материала, образующийся в пористом вкладыше электрода в результате электролиза воды под действием электрического тока на электрод 12 - 4 В.

Решение поставленной задачи достигается также тем, что в устройстве для фильтрования жидкости, содержащем два имеющих электрический контакт электрода, подключенные к источнику тока, и приспособления для входа стоков и выхода очищенной воды, согласно изобретению используют два горизонтально расположенных объемно-пористых электрода в виде конструкции из двух тарельчатых металлических сеток с буртиком, входящих друг в друга, имеющих электрические контакты, пространство между сетками занято пористым или волокнистым материалом, служащим накопителем газовых пузырей, возникающих в результате электролиза воды, с изоляцией электродов друг от друга. Причем устройство для фильтрования жидкости включает фильтрующий блок, содержащий 2n объемно-пористых электродов, изолированных друг от друга тонкой изолированной пластиной из диэлектрика, где n - число объемно-пористых электродов.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипами позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретения от прототипов, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемым техническим решениям соответствие критерию "существенные отличия".

Примеры осуществления способа. Согласно заявляемому способу фильтрование проводилось через фильтрующий слой, образующийся в пористом вкладыше электрода. На электрод подавали напряжение 12 - 40 В. Промышленные стоки для очистки подавали снизу вверх на объемно-пористый электрод, в результате на электродах образовывались пузырьки газа, которые, отрываясь от поверхности электрода, подхватываемые потоком фильтруемой воды, заполняли поры пористого вкладыша, являющегося накопителем газовых пузырьков, уменьшая при этом их размер и тем самым изменяя фильтрующие характеристики. Размер вырабатываемых пузырьков зависит от прилагаемого напряжения на электрод. Чем меньше прилагаемое к электроду напряжение, тем меньше размер пузырьков, заполняемых поры, тем лучше фильтрующие характеристики (более тщательна очистка) и наоборот, чем больше к электроду прилагаемое напряжение, тем крупнее образующиеся пузырьки газа, заполняющие поры, - более грубая очистка. Интервал рабочего напряжения на электрод выбран опытным путем. При подаче напряжения на электрод менее 12 В электролиз не идет, следовательно, весь описываемый процесс фильтрации не имеет места, а при подаче напряжения на электрод более 40 В проведение процесса экономически нецелесообразно (большое потребление электроэнергии, процесс энергоемкий).

При прохождении промстоков через указанный фильтрующий слой можно добиться очистки воды от микроскопических взвешенных веществ и следов нефтепродуктов.

На фиг. 1 представлена зависимость фильтрующей способности объемно-пористого фильтра от напряжения; на фиг. 2 - зависимость производительности объемно-пористого фильтра размером 25 см² от напряжения.

Вода для фильтрования на фильтрующий слой подавалась снизу вверх для более полного использования пористого материала и равномерного насыщения его пузырьками газа, следовательно, для равномерного процесса фильтрования.

На фиг. 3 представлена фильтрующая единица устройства - объемно-пористый фильтрующий элемент (электрод); фиг. 4 - фильтрующий блок, составленный из объемно-пористых фильтрующих электродов.

Устройство для фильтрования жидкости, предлагаемое в заявке, представляет собой сборную конструкцию, состоящую из блока объемно-пористых фильтрующих электродов 1 (фиг. 1), подключенных к источнику тока при помощи электрических контактов 3 (фиг. 4) и изолированных друг от друга тонкой перфорированной пластиной из диэлектрика 2 (фиг. 3). Объемно-пористый фильтрующий электрод (фиг. 4), конструктивное звено фильтрующего устройства, выполнено в виде двух тарельчатых металлических сеток: верхней 5 (фиг. 4) и нижней 7 (фиг. 4) сеток с буртиком 4 и 8 (фиг. 4), объем между которыми занят объемно-пористым вкладышем 6 (фиг. 4). Электрические объемно-пористые электроды в фильтрующем блоке расположены горизонтально. Размеры L, B, H, указанные на фиг. 3 и 4, определяются требуемой производительностью.

Устройство работает следующим образом.

Благодаря сборной конструкции устройства для фильтрования, содержащей 2n объемно-пористых фильтрующих электродов (фиг. 3), изолированных друг от друга тонкой перфорированной пластиной 2 (фиг. 3), где n - число объемно-пористых электродов, определяемых требуемой степенью очистки, производительностью установки и особенностями самих объемно-пористых электродов (фиг. 4), подключенных при помощи контактов 3 (фиг. 4) к источнику тока, обеспечивалась глубокая очистка промышленных стоков.

Пример конкретной реализации. Заявленный способ фильтрования жидкости был реализован в предлагаемом фильтрующем устройстве. Через приспособление для ввода промышленных стоков снизу вверх в устройство, содержащее заданный блок из объемно-пористых электродов 1 (фиг. 3), изолированных друг от друга тонкой перфорированной пластиной из диэлектрика 2 (фиг. 3), подавали воду на очистку. Рабочая поверхность электродов горизонтальна. Электроды, выполненные в виде двух металлических сеток 5 и 7 (фиг. 4) с пористым вкладышем между ними 6 (фиг. 4), через электрический контакт 3 (фиг. 4) подключали к источнику тока и подавали напряжение 12 - 40 В, в результате на сетчатом электроде проходил электролиз воды, образовывались пузырьки газа, которые отрывались от сетчатой поверхности электрода, подхватывались поступающим снизу потоком фильтруемой жидкости и заполняли поры пористого вкладыша 6 (фиг. 4), служащего накопителем пузырьков газа, образовывался фильтрующий слой в объемном электроде. Проходя через такой фильтрующий слой, поток промышленных стоков подвергался очистке от взвешенных частиц и нефтепродуктов.

Использование предлагаемого способа фильтрования жидкости и устройства для его осуществления позволило управлять процессом и повысить эффективность очистки промстоков.

Формула изобретения

1. Способ фильтрования жидкости, включающий пропускание сточной воды через фильтрующий слой, отличающийся тем, что используют фильтрующий слой, образующийся в пористом вкладыше электрода за счет образования газовых пузырьков под действием электрического тока 12 - 40 В.

2. Устройство для фильтрования жидкости, включающее два изолированных друг от друга электрода, подключенных к источнику тока, приспособления для входа стоков и выхода очищенной воды, отличающееся тем, что используют два горизонтально расположенных объемно-пористых электрода, выполненных в виде двух тарельчатых металлических сеток с буртиком, входящих друг в друга, объем между которыми занят пористым или волокнистым материалом, изолированных друг от друга тонкой перфорированной пластиной из диэлектрика, составляющих блок, содержащий 2n объемно-пористых электродов, где n - число изолированных друг от друга пар электродов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4