фильтр для очистки воды от нефтепродуктов

Формула изобретения

Фильтр для очистки воды от нефтепродуктов, содержащий корпус с торцевыми крышками, к которым присоединены подводящий и отводящий патрубки, установленные в корпусе перфорированные диски, стержень и волокнистый фильтрующий материал, отличающийся тем, что стержень установлен по оси корпуса с возможностью съема, диски выполнены с диаметром перфораций 1 мм и жестко прикреплены попарно к стержню на расстоянии между парными дисками, составляющем 20 мм, и между парами дисков 10 150 мм, волокна выполнены из синтетических и натуральных материалов и расположены на обеих сторонах дисков слоями толщиной 4 5 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изделиям и материалам для очистки воды от нефти и нефтепродуктов методом фильтрации и может быть использовано для очистки природных и сточных вод нефтехимической, нефтедобывающей промышленности и морских судов.

Известен фильтр с трехслойной сплошной загрузкой материала для очистки питьевой воды, содержащий гидрофобный силикат для поглощения ароматических углеводородов, макропористый высокоосновный анионит для удаления гуминовых кислот, пестицидов, активированный уголь для удаления остаточного Cl₂ (Пат. США N 4561976, кл. B 01 D 21/06, 1985). Этот фильтр очищает воду на 81,5%

Японской компанией (РЖХим. 20 И 375, 1986) предложена система ступенчатых фильтров для удаления из воды взвешенных частиц и масел, включая песчаный фильтр, два фильтра с поглотителем масла и фильтр с активированным углем.

Известен также фильтр, содержащий емкость, в которой размещена перфорированная трубка с закрытым одним концом и фильтрующим материалом из древесной стружки, соломки (Пат. США N 3617566, кл. E 02 B 75/04, 1971).

Конструкция этого фильтра усовершенствована введением распределительных клапанов внутри фильтрующего материала в нескольких параллельных плоскостях и на разных уровнях (А.С. СССР N 1590101, кл. B 01 D 35/14, 1990).

Известен также фильтр для очистки нефтесодержащих сточных вод, включающий цилиндрический корпус с перфорированным шнеком для реверсивного вращения (А. С. СССР N 1553166, B 01 D 24/26, 1988). При этом перфорации шнека выполнены с размерами, меньшими размеров сжатых кусочков эластичной фильтрующей загрузки.

Известен фильтр для очистки жидкости, содержащий корпус, подвижную и неподвижную перфорированную перегородки, заключенный между ними фильтрующий слой из отдельных нитей, концы которых закреплены на перегородках под углом к вертикали, воздухораспределитель, неподвижно установленную сетку над воздухораспределителем и второй (дополнительный) слой нитей, концы которых закреплены на сетке и на подвижной перфорированной перегородке, последняя снабжена направляющими стержнями, а сечение нитей второго (дополнительного) слоя больше сечения нитей первого фильтрующего слоя в 5-50 раз (см. А.С. СССР N 743695, кл. B 01 D 23/24, 1980).

Известный фильтр для очистки жидкости (Пат. США N 3165471, кл. 210-347, 1965) содержит корпус фильтрующего патрона, трубчатый перфорированный стержень, вокруг которого радиально расположены слои фильтрующего материала из синтетического войлока. Каждый слой материала заключен между перфорированными жесткими дисками, которые выполняют функцию разделителей (держателей) волокнистого материала и предохраняют его от механической деформации. Каждые два слоя материала, зажатые между дисками, образуют секцию с внутренней полостью (камерой) для сбора профильтрованной жидкости.

В описании патента США N 3165471 приведены конструкция и структура фильтра и отсутствуют параметры работы фильтра и его технические характеристики. Наиболее близким по общим признакам (прототипом) к заявленному является фильтр для очистки жидкости и газа (А.С. СССР N 1181683, B 01 D 24/46, 1985), содержащий корпус с патрубками, фильтрующий материал, выполненный в виде нескольких слоев волокон, размещенных между подвижной и неподвижной горизонтальными перфорированными перегородками, установленными по высоте корпуса и соединенными между собой гибкими тягами, и привод, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и регенерации, он снабжен ограничителями, выполненными в виде штырей, вертикально закрепленных на перегородках, при этом отношение высоты штырей к длине гибких тяг составляет 1/2-1,4, а плотность упаковки волокон в слоях увеличивается по ходу движения жидкости или газа от 0,05-0,2 до 0,15-0,4 г/см³. Высота штырей уменьшается по ходу очищаемой жидкости или газа, а волокна закреплены на перегородках одним концом пучками.

Основным недостатком фильтра-прототипа является тот факт, что плотность упаковки волокон в слоях увеличивается по ходу движения жидкости или газа от 0,05-2,0 до 0,15-0,4 г/см³. Увеличение плотности упаковки фильтрующего материала приводит пропорционально к уменьшению его емкости вследствие уменьшения активной сорбционной поверхности.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение емкости, сорбционной способности фильтра, степени очистки воды и ресурса сорбента.

Технический результат достигается тем, что фильтр для очистки воды от нефтепродуктов содержит в корпусе съемную фильтрующую насадку, состоящую из перфорированных дисков, которые попарно фиксированы на стержне на расстоянии друг от друга 20 мм. Пары дисков отнесены друг от друга на расстояние 10-150 мм. Диски с диаметром перфорации 1 мм покрыты с обеих сторон сорбирующим материалом с толщиной слоев 4-5 мм, изготовленным на натуральных и синтетических тонких волокон.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый фильтр для очистки воды от нефтепродуктов отличается от известного конструктивным решением, а именно: корпус фильтра содержат съемную фильтрующую насадку, состоящую из перфорированных дисков, которые попарно фиксированы по оси на расстоянии 20 мм друг от друга. Данные пары перфорированных дисков с диаметром перфорации 1 мм закреплены на стержне на расстоянии друг от друга 10-150 мм. Диски покрыты с обеих сторон сорбирующим материалом с толщиной слоев 4-5 мм, изготовленным из натуральных и синтетических тонких волокон.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных фильтров для очистки воды от нефтепродуктов показал, что использование съемной фильтрующей насадки в корпусе фильтра обеспечивает заявляемому фильтру такие свойства, которые он проявляет в заявленном технической решении, а именно увеличение емкости, степени очистки воды и ресурса сорбента в результате эффективной сорбционной способности насадки в фильтре. Таким образом, съемная фильтрующая насадка данной конструкции и структуры придает фильтру новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Общий вид конструкции и структуры фильтра показаны на чертеже. Фильтр содержит корпус 6 с входным 8 и выходным 9 патрубками и крышками 7. Внутри корпуса размещена съемная фильтрующая насадка, состоящая из стержня 1 (с ограничителем 2 на одном конце), на котором жестко прикреплены попарно 10 перфорированные 3 (Вид А) диски 4 с диаметром перфорации 1 мм. Диски 4 толщиной 1 мм, расположенные попарно 10, закреплены на оси на расстоянии 20 мм друг от друга. Расстояние между расположенными по парам дисками 10 составляет 10-150 мм. На поверхности дисков с обеих сторон закреплен сорбирующий материал 5 толщиной 4-5 мм, изготовленный на натуральных и синтетических тонких волокон. Диаметр фильтрующих слоев 5 на 1,5-2 мм больше диаметра дисков 4. Характеристики фильтров в зависимости от их параметров приведены в таблице. В статике и динамике конструкция и структура фильтра остаются постоянными.

Испытание фильтров данной конструкции и структуры проводят следующим образом. На стальном стержней 1 с ограничителем 2 на одном конце и диаметром 2 мм закрепляют (фиксируют) парами 10 на расстоянии 20 мм друг от друга перфорированные 3 (Вид А) диски 4 с диаметром перфорации 1 мм и толщиной дисков 1 мм. Расположенные попарно диски 10 фиксируют на расстоянии 10-150 мм. Диски изготавливают из металлического или пластмассового материала. На поверхности дисков с обеих сторон закрепляют сорбирующий материал 5 толщиной 4-5 мм с сильно развитой поверхностью. Диаметр фильтрующих слоев 5 на 1,5-2 мм больше диаметра дисков 4.

Приготовленную таким образом фильтрующую насадку вставляют в корпус 6 фильтра, один конец которого закрывают крышкой 7 с патрубком 8. Через патрубок 8 с помощью нагревательного насоса со скоростью 45 л/ч на фильтр подают воду, содержащую 100 мг/л нефтепродуктов. После фильтрации через все слои очищенная вода отводится через патрубок 9. Загрязненную воду фильтруют до степени очистки фильтрата 99,85%

Результаты испытания разработанных фильтров (таблица) показывают, что основной характеристикой (сорбционной емкостью) можно управлять в широком интервале, от 1 до 18, с помощью таких параметров, как конструкция и структура фильтра. Так, применение в конструкции перфорированных дисков, фиксированных попарно по оси корпуса фильтра на определенном расстоянии, увеличивает ресурс сорбента нефтепродуктов в 50-100 раз (примеры 1-8) в сравнении с фильтром, содержащим сплошную загрузку фильтрующего материала (пример 9). Это позволяет уменьшить расход сорбента в 4-5 раз и вместе с тем увеличить производительность фильтра в 3-4 раза (до 45 л/ч), степень очистки воды до 99,85%

Кроме того, фильтрующая насадка представляет съемный элемент конструкции, что облегчает (упрощает) перезарядку фильтра и делает его применение технологичным.