РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(19) RU (11) 243 515 (13) U1 (51) МПК B01D 24/32 (2006.01) C02F 1/28 (2006.01)

(54) Комбинированный фильтр

Полезная модель относится к фильтрам очистки промышленных сточных вод от различных загрязняющих компонентов и может быть использована в нефтедобывающей, химической промышленности, в сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

Известны фильтры с использованием комбинации различных методов очистки, например, по патенту полезной модели №189246 (бюл. №14 от 16.05.2019 г.) «Фильтрующий патрон». В этом устройстве используется поэтапно очистка сначала в слое засыпки грубой очистки, а потом, в тканевом фильтре с мелкой ячейкой. Проводится фиксация потерь давления в фильтрующих слоях. Далее, после исчерпания сорбционной емкости фильтрующий патрон теряет свои функциональные характеристики и требует замену.

Известен кассетный фильтр (патент №2174962, бюл. №20 от 20.10.2001 г.), в котором используется эластичный сорбент из пенополиуретана (ППУ), но отмечается, что исходная вода должна быть очищена от твердых загрязнителей. Используется набор из шести фильтрующих кассет, которые подвергаются механическому отжиму, а после исчерпания сорбционной емкости подлежат регенерации и замене. Для этой операции процесс очистки приостанавливается, что ухудшает производительность процесса очистки.

Известен патент полезной модели №224952 (опубл. бюл. №10 от 09.04.2024 г.). В этом устройстве используют систему сменных кассет с осуществлением механической и сорбционной очистки сточных вод. Замену использованных кассет производят поочередно. Данное устройство принято нами за прототип. Основные недостатки прототипа следующие. Во-первых, поочередная замена использованных кассет требует дополнительного технического времени. Во-вторых, простое сочетание механической фильтрации и сорбции не позволяет достигать качественной очистки от загрязнений, так как, во многих случаях загрязняющие компоненты бывают комплексные и содержат и твердые вещества, масла, нефтепродукты, и растворенные компоненты. Присутствие тонкой пленки масел и нефти на поверхности ППУ не позволяет качественно достигать очистки при отжиме и сорбции. Для устранения этих недостатков, повышения качества очистки, предложен комбинированный фильтр, содержащий корпус с зонами фильтрации пористыми эластичными элементами и отжимными валками, патрубками подвода исходной и отвода очищенной воды, в котором корпус выполнен в виде двухярусных полых дисков с вертикальной осью вращения с приводом от вала, заполненный , по ходу движения очищаемой воды верхний - гранулами пенополиуретана (ППУ), нижний - гранулами цеолита и диски расположены с эксцентриситетом, имея общую магистраль прохода воды, верхний диск, заполненный гранулами ППУ, в зоне регенерации имеет отжимные валки, а перед валками оборудован патрубками подачи с подогретого раствора с поверхностно-активных веществами (ПАВ), а под валками установлен лоток сбора отжима, нижний диск, заполненный цеолитам, в зоне регенерации имеет патрубок подачи регенерирующего раствора, а под диском имеется патрубок отвода раствора, вращение обоих дисков производится от общего привода и вращение обеспечивается по самому медленному процессу.

Конструктивная схема фильтра представлена на фиг. 1, 2, 3, 4, где фиг. 1 - общий вид (разрез), фиг. 2 - расположение дисков, фиг. 3 - схема нижнего днища дисков, фиг. 4 - график выбора числа оборотов дисков.

Где: 1 - верхний диск, 2 - шестерня верхнего диска, 3 - гранулы насыпного сорбента, 4 - патрубок подвода горячего ПАВ, 5 - вал верхнего диска, 6 - патрубок подвода исходной воды, 7 - центральный вал с приводом (не показан), 8 - узлы вращения, 9 - ведущая шестерня верхнего диска, 10 - патрубок подвода раствора регенерации цеолита, 11 - нижний диск, 12 - патрубок отвода раствора регенерации, 13 - радиальные спицы, 14 - патрубок отвода чистой воды, 15 - насыпной цеолит, 16 - непровальные сетки, 17 - направляющий патрубок, 18 - отжимные валки, 19 - патрубок.

Устройство представляет собой конструкцию, состоящую из двух дисков 1 и 11, расположенных друг над другом: 1 - верхний и 11 - нижний диск. Диски имеют вертикальные оси вращения и установлены с эксцентрититетом. Диски выполнены полыми и заполнены различными компонентами. Верхний диск 1 заполнен гранулами сорбента 3 из пенополиуретана ППУ, обладающего упругими свойствами. Верхняя поверхность полого диска 1 покрыта непровальной сеткой 16, а нижнее днище диска 1 (фиг. 3) выполнено в виде круглого днища с радиальными спицами 13 и также покрыта непровальными сетками 16. По наружному ободу диска 1 имеется шестерня верхнего диска 2, а весь диск 1 вращается от вала 5, который крутится в узлах вращения 8. Над верхним диском 1 установлен патрубок подвода горячего поверхностно-активных веществ (ПАВ) 4, а в зоне отжима имеются отжимные валки 18. Нижний диск 11 установлен под верхним диском 1 с эксцентриситетом (ά₁-ά₂), (ά₁-диаметр верхнего диска, ά_2т диаметр нижнего диска) и заполнен гранулами цеолита. Вся полость нижнего диска, заполнена цеолитом сверху покрыта непровальной сеткой 16, а нижняя плоскость имеет круглое днище с радиальными спицами 13 (фиг. 3). Весь диск 11 приводится во вращение от вала 7 (привод не показан). В зоне эксцентриситета, над дисками 1 и 11 имеется патрубок 6 для поступления исходной загрязненной воды.

На центральном валу 7, над спицами 13 имеется шестерня 9, находящаяся в зацеплении с шестерней 2, и являющаяся ведущей. Под нижним днищем нижнего диска 11, в зоне поступления исходной воды, имеется патрубок 14 отвода очищенной воды, в зоне подачи регенерирующего раствора 10 имеется патрубок 12 отвода раствора регенерации.

Предложенный фильтр работает следующим образом.

Перед началом работы фильтра, в зависимости от исходных конструктивных и технологических параметров, по экспериментальным данным, используя зависимости (фиг. 4) выбирают необходимую скорость вращения дисков для обеспечения времени регенерации сорбентов.

Далее, начинается процесс фильтрации. Исходная загрязненная вода начинает подаваться через патрубок 6, в слой сорбента, находящегося в верхнем диске 1. Проходя через слой сорбента в диске 1, вода очищается от твердых загрязнителей, масел, нефтепродуктов. По мере прохождения сорбента вода очищается от этих компонентов, а сорбент приближается к исчерпанию сорбционной емкости. Не доводя концентрацию загрязнителей в сорбенте до насыщения, диск поворачивается, в соответствии с назначенным числом оборотов. Таким образом, загрязненная вода постоянно контактирует со свежим сорбентом. В соответствии с заданной скоростью вращения диска, после насыщения, отработанный сорбент попадает в зону регенерации. На сорбент через патрубок 4 подается горячий раствор ПАВ, который уменьшает адгезию масел и нефтепродуктов с сорбентом и способствует очистке сорбента. После этого, при вращении диска 1, слой сорбента поступает в зону отжима, где под давлением отжимных валков 18 полностью освобождается от масел и нефтепродуктов. Продукты отжима удаляются через патрубок 19. Отжим гранул ППУ осуществляется давлением валков на верхние непровальные сетки 16. Гранулы ППУ валками прижимаются к нижним сеткам, эластичность которых ограничивается радиальными спицами 13. Отжимные валки 18 свободно вращаются в осях кронштейна (не показан) при вращении верхнего диска 1. После зоны отжима очищенный состав гранул ППУ при вращении диска 1 вновь попадают в зону действия патрубка 6 и далее весь процесс очистки воды первого этапа повторяется. Сточная вода, очищаясь от масел и нефтепродуктов на первом этапе, попадает в зону действия нижнего диска 11 и проходит через слой насыпных гранул цеолита. В этом слое происходит ионообменная сорбция, при которой вода очищается от ионов тяжелых металлов. Для исключения разбрызгивания, между верхним диском 1 и нижним диском установлен направляющий патрубок 17. Очищенная вода, освобожденная от ионов тяжелых металлов, через патрубок 14 отводится на повторное использование. Гранулы цеолита, после достижения зоны насыщения, при исчерпании сорбционной емкости, при вращении диска 11 попадают в зону регенерации, где из патрубка подвода регенерирующего раствора 10 подвергаются регенерации, освобождаются от ионов тяжелых металлов. После использования регенерирующий раствор удаляется через патрубок 12. Вращение дисков 1 и 11 осуществляет синхронно от одного привода и назначается, в зависимости от характера достижения зоны насыщения, по экспериментальным зависимостям фиг. 4.

Таким образом, использование предложенного устройства позволяет очищать промышленные сточные воды от масел, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов непрерывно, с регенерацией, без прерывания процесса очистки на технологические остановки, что повышает качество и производительность процесса.

Формула полезной модели

1. Комбинированный фильтр, содержащий корпус с зонами фильтрации, патрубками подвода исходной и отвода очищенной воды, отличающийся тем, что корпус выполнен двухъярусным в виде полых дисков с вертикальной осью вращения, заполненных по ходу движения очищаемой воды: верхний диск - гранулами пористого эластичного пенополиуретана - ППУ, нижний - гранулами пористого цеолита, при этом каждый диск ограничен непровальными сетками, диски расположены с эксцентриситетом, имеют общую магистраль прохода воды, при этом вращение обоих дисков производится от общего привода, причем фильтр снабжен отжимными валками.

2. Комбинированный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что верхний диск, заполненный гранулами ППУ, в зоне регенерации перед отжимными валками оборудован патрубком подачи раствора с подогретыми поверхностно-активным веществами - ПАВ, а под валками в зоне отжима установлен лоток сбора отжима.

3. Комбинированный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что нижний диск, заполненный цеолитом, в зоне регенерации имеет патрубок подачи регенерирующего раствора, а под диском имеется патрубок отвода раствора регенерации.

4. Комбинированный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что вращение обоих дисков производится от общего привода и назначается скорость вращения по самому медленному процессу, в зависимости от исчерпания сорбционной емкости.