устройство для очистки жидкости

Формула изобретения

1 1. Устройство для очистки жидкости, содержащее корпус с днищем и по крайней мере две водопроницаемые сменные кассеты, установленные в направлении, поперечном потоку жидкости, и прилегающие боковыми торцами к внутренней поверхности корпуса, отличающееся тем, что кассеты установлены вертикально нижними торцами на днище корпуса и содержат наполнитель из ряда фильтрующего, адсорбирующего, ионообменного материала и/или выполнены в виде кассет-электродов.2 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что днище выполнено плоскогоризонтальным. 2 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что днище выполнено наклонным или ступенчатым.2 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен экраном, выполненным съемным и водопроницаемым.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке и обезвреживанию сточных вод и рекуперации технологических жидкостей и может быть использовано преимущественно в системах локальной очистки сточных вод гальванического и электрохимического производства, содержащих ионы тяжелых металлов и другие загрязнения.

Известно устройство для очистки жидкости от ионных загрязнений, основным элементом которого является колонна, заполненная ионообменным материалом [1]

К недостаткам этого устройства относится периодичность его действия, так как после насыщения ионообменного материала необходимо проводить его регенерацию в этой же колонне, что приводит к прерыванию процесса очистки жидкости. Кроме того, сложность конструкции устройства и его обслуживания из-за наличия большого количества трубопроводов и запорной арматуры приводит к возникновению уязвимых участков, где возможна утечка жидкости, например, из-за разрывов шланговых соединений, износа прокладок и уплотнений.

Известна установка для очистки сточных вод в гальванотехнике фирмы "Дорнье" (ФРГ) [2] позволяющая сократить непроизводительные затраты времени на регенерацию или замену сорбента. Увеличение производительности оборудования достигается за счет разделения процессов очистки жидкости и регенерации сорбента. Основной элемент установки колонна, в корпусе которой вертикально друг над другом установлены 4 кассеты, заполненные ионообменной смолой. Из сборного резервуара, расположенного у основания колонны, насосом вода подается через кассеты снизу вверх. Степень насыщения сорбента в каждой кассете контролируется датчиком электропроводности. После выработки смолы нижняя кассета вынимается и на ее место вставляется кассета, расположенная выше.

Недостатками данного технического решения являются необходимость создания повышенного давления для подачи жидкости в корпус снизу вверх; сложность конструкции установки вследствие применения дополнительной запорной арматуры и обеспечения герметичности корпуса во время работы установки; прерывание процесса очистки на время демонтажа отработанных кассет и монтажа.

Целью предполагаемого изобретения является обеспечение непрерывности работы устройства, создание индивидуальных условий для очистки жидкости в зависимости от требований производства и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что кассеты содержат разный материал, позволяющий производить очистку жидкости в одном устройстве различными способами: фильтрацией, сорбцией, ионообменом, электролизом. Кассеты устанавливаются в корпус поперек потока поступающей в устройство жидкости на одинаковом или различных уровнях по отношению к горизонту. Кассеты, имеющие жесткую рамку по периметру, нижним краем опираются на днище, а боковыми краями плотно прилегают к боковым поверхностям корпуса. Закрепляются кассеты в корпусе различными способами, например с помощью направляющих или пазов, имеющихся на боковых стенках корпуса. Устройство может быть выполнено как открытым сверху, так и со съемной крышкой. Для подачи жидкости в устройство создание избыточного давления не требуется.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что кассеты могут быть установлены не только на разных, но и на одинаковых уровнях.При этом каждая кассета опирается на днище корпуса. Кроме того, в устройстве одновременно или поочередно могут быть размещены кассеты, обеспечивающие очистку жидкости различными способами, при этом не требуется создание герметичности устройства в процессе работы.

Совокупное применение признаков, отличающих заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлено в других технических решениях при изучении данной области техники и, кроме того, приводит к возникновению новых технических результатов:

возможности непрерывной работы устройства;

возможности создания индивидуальных условий для очистки жидкости;

повышению качества очистки за счет использования различных способов очистки в одном устройстве;

упрощению конструкции и вследствие этого к повышению надежности и удобства обслуживания.

Предлагаемое устройство не представляет трудности в изготовлении, может применяться как в промышленных, так и в лабораторных условиях преимущественно в системах локальной очистки сточных и промывных вод различных технологических процессов, обеспечивает экономию воды, компактно и не требует дополнительных производственных площадей. Это обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 представлена схема устройства, включенного в линию промывки, днище которого выполнено ступенчатым; на фиг.2 схема устройства, имеющая 2 наклонных части; на фиг.3 некоторые варианты выполнения устройства.

Устройство содержит корпус 1 с днищем, выполненным в виде ступеней или наклонным. Корпус имеет по крайней мере один вход для жидкости 2, ведущий в приемную емкость устройства 3, и один или более выходов 4 для жидкости из накопительной емкости 5. Сменные кассеты 6 для очистки жидкости различными способами (6а, 6б, 6в) устанавливаются в корпусе, например, с помощью направляющих 7, укрепленных на боковых стенках корпуса. Для сменных кассет предусмотрены дополнительные направляющие 8. С помощью насоса 9 очищенная жидкость непрерывно или по мере накопления подается обратно в ванну промывки 10. Некоторые варианты устройства снабжены съемным водонепроницаемым экраном 11.

Устройство работает следующим образом.

Например, при очистке промывной воды после операции травления печатных плат для возвращения воды на промывку требуется глубокая очистка от загрязнений, иначе происходит снижение качества печатных плат.

Загрязненная вода из ванны промывки 10 через вход 2 поступает в корпус 1 устройства. Из приемной емкости 3 жидкость проходит через первую кассету 6а, заполненную активированным углем АГ-3, на котором происходит сорбция органических загрязнений, попадающих в воду при подтравливании стеклотекстолитовой подложки печатных плат, и поступает в пространство между первой 6а и второй 6б кассетами. Днище этой части корпуса расположено на более низком уровне, чем днище приемной емкости 3. Таким образом, создается перепад уровней жидкости между кассетами и возрастает движущая сила процесса очистки, что увеличивает производительность устройства по сравнению с устройством, в котором кассета расположена на одной горизонтальной линии.

Вторая кассета 6б осуществляет очистку воды электрохимическим способом. В случае выполнения кассеты в виде электролизера стенки ее, служащие анодами, сделаны из перфорированного графита, заключенного в чехол из хлориновой ткани, а насыпным катодом, токоподводом к которому служит перфорированный титан, служат сферические титановые частицы, на которых и происходит осаждение загрязняющей раствор меди. Тип катодов и анодов выбирается сообразно с процессом, концентрацией металла в стоках, природой выделяемого металла. Извлекаемые ионы тяжелых металлов могут быть использованы в производстве повторно. Работа кассеты-электрода может быть основана на процессе цементации. В таком случае не требуется соединение кассеты с внешним источником тока. Например, для цементации ионов меди можно использовать кассету, заполненную железной стружкой, т.е. более электроотрицательным металлом.

Далее вода поступает на очистку в кассету 6в, заполненную сильноосновным анионитом АВ-17-8, где происходит сорбция анионов сильных и слабых кислот (Cl^-, CO²₃^-). Очищенная вода из накопительной емкости 5 насосом 9 подается на промывку печатных плат. После "выработки" кассеты, определяемой либо визуально, либо по анализу отобранной пробы (например, в накопительной емкости 5 могут быть установлены автоматические датчики чистоты воды), производится ее замена. Для этого свежая кассета вставляется в дополнительные направляющие 8 рядом с заменяемой кассетой, и только после этого удаляется отработанная. Таким образом, процесс очистки не прерывается.

На фиг.2 показан пример выполнения устройства с наклонным днищем. Данное устройство имеет один вход для загрязненной жидкости, два наклонных участка днища, на каждом из которых устанавливаются кассеты, и два выхода жидкости. Такое выполнение устройства удобно, например, при подаче очищенной жидкости в две разные емкости. Кассеты могут быть установлены как на расстоянии друг от друга (при этом образуются дополнительные емкости между кассетами), так и вплотную, что повышает требования к сохранению равновесия в системе, т.к. в случае сбоя возрастает возможность перелива.

В случае, если в устройстве последовательно установлено несколько кассет с одинаковым очищающим материалом (например, несколько кассет с катионитом для очистки от тяжелых металлов), запасные направляющие устанавливаются только около первой кассеты 6". Тогда при замене сначала производится установка в эти направляющие второй кассеты 6", затем удаление первой отработанной, а свежую кассету ставят на место второй. Аналогично "сдвигается" ряд кассет при их большем количестве, то есть свежая кассета становится последней.

Если устройство имеет несколько автономных участков с рядом установленных кассет, то замена всех кассет на одном участке может производиться и без применения запасных направляющих. Доступ жидкости к кассете перекрывается с помощью съемного водонепроницаемого экрана 11, при этом весь поток жидкости временно направляется в другие участки устройства. Отработанная кассета вынимается, на ее место вставляется свежая. Так как время замены очень незначительно, то перелива жидкости в устройстве не происходит.

В данном примере выполнения устройства часть кассет установлена на одинаковом по отношению друг к другу уровне.

Если возникает необходимость снизить высоту устройства за счет уменьшения длины наклонного участка, то можно для сохранения разницы перепада уровней наклонно закрепить саму кассету, установленную на одном уровне с предыдущей. В таком случае полностью работает весь объем кассеты и не уменьшается движущая сила процесса.

На фиг. 3 (вид сверху) устройство может иметь 4 входа для жидкости и 1 выход (что удобно, например, при подключении к процессу очистки разного количества ванн) или наоборот 4 выхода для очищенной жидкости и 1 вход для загрязненной, что целесообразно при возможных изменениях объемов поступающей на очистку жидкости. Так, например, при сокращении количества обрабатываемых печатных плат загрязнение промывной воды происходит медленнее, и можно уменьшить объем воды, отводимой на очистку. Для сохранения равновесия в системе при уменьшении объема достаточно перекрыть водопроницаемым экраном 11 один-два "отсека" устройства. Также можно регулировать количество работающих участков в устройстве, изображенном на фиг.4 и имеющем 1 вход, 1 выход и 3 автономных участка очистки.

Выбор варианта выполнения устройства, его конфигурации, зависит от конкретных условий производства: имеющейся производственной площади, вида обрабатываемой жидкости и требований к ее очистке и т.п.

Применение предлагаемого устройства с непрерывным процессом очистки освобождает от необходимости создания в некоторых производствах дублирующих линий (например, при подготовке воды для паровых котлов). Использование рамочных способов очистки в устройстве позволяет подбирать варианты обработки жидкости в зависимости от изменяющихся требований и производственной необходимости. Простота конструкции, доступность кассет, отсутствие требований к герметичности позволяют автоматизировать процесс, например, в случае применения кассет больших габаритов. Устройство позволяет полностью очищать сточные и промывные воды от разнообразных загрязнений и повторно использовать их в производстве.