фильтр для очистки жидкостей от маслонефтепродуктов

Формула изобретения

Фильтр для очистки жидкостей от маслонефтепродуктов, включающий корпус с крышкой и коническим днищем, распределительное устройство, зернистую загрузку с гранулами произвольной формы, патрубки для подвода и отвода жидкости, отличающийся тем, что распределительное устройство установлено в верхней части крышки и выполнено в виде короба с перфорированным днищем, внутренний объем корпуса фильтра разделен подвижными перфорированными решетками на пять камер различной высоты, в верхней, средней и нижней камерах размещены одинаковые эластичные сетчатые или перфорированные кассеты с пенополиуретановой загрузкой в виде гранул или кусков произвольной формы, остальные две промежуточные камеры свободны, высота камер жестко задана длиной фиксирующих шпилек, расположенных между решетками и соединяющих их, причем отношение высоты камеры к исходной высоте несжатой эластичной кассеты находится в пределах: для верхней - (0,4ч0,6), для средней - (0,3ч0,35), для нижней - (0,2ч0,3), для обеих промежуточных - (0,1ч0,2).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к фильтрам для очистки жидкостей от маслонефтепродуктов и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, машиностроительной отраслях промышленности, а также в системах очистки стоков предприятий промышленности и бытового обслуживания.

Известен напорный фильтр с двуслойной загрузкой из олеофильного зернистого материала, имеющего плотность, меньшую, чем плотность воды (см.: Пушкарев В.В., Южанинов А.Г., Мэн С.К. Очистка маслосодержащих вод. - М.: Металлургия, 1980, с.53 и 54). Фильтр представляет собой цилиндрический корпус с плоской крышкой и коническим днищем. Внутри корпуса фильтра размещены слои зернистой загрузки, расположенные друг над другом между перфорированными решетками. Загрязненная жидкость подается через верхний патрубок в крышке фильтра, отводится через нижний в его коническом днище. Загрузка каждого слоя имеет различный дисперсный состав зерен.

Описанный фильтр обладает существенными недостатками. Предусмотренная конструкция ввода загрязненной жидкости не позволяет равномерно распределить ее по площади поперечного сечения слоя, что приводит к большему загрязнению его центральной части, более быстрому проскоку загрязнений и неполному использованию ресурса фильтрующих слоев. Пористая загрузка внутри слоя находится в свободном плавающем состоянии (объем гранул меньше объема кассеты), поэтому процесс фильтрования идет только по межзерновым каналам сравнительно большого поперечного сечения без использования внутренней пористой структуры гранул. Поскольку осаждение маслонефтепродуктов происходит только на внешней поверхности зерен загрузки, в фильтре описанной конструкции слои фильтрующего материала обладают низкой грязеемкостью, а следовательно, и малой длительностью фильтроцикла. Кроме того, для успешной работы аппарата предъявляются жесткие требования к размерам гранул зернистой загрузки, причем для разных слоев они различны. Это приводит к необходимости специальной подготовки материала для загрузки, а следовательно, к существенным эксплуатационным затратам.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является фильтр для очистки жидкостей (а.с. СССР №2040946, кл. В 01 D 24/10. Фильтр для очистки жидкостей. Опубл. 09.08.95, БИ №22), включающий корпус с крышкой и коническим днищем, в нижней части которого расположена перфорированная решетка. Внутренний объем корпуса и днища аппарата заполнен зернистой загрузкой. В крышке фильтра укреплено распределительное устройство, выполненное в виде коаксиально расположенных обечайки и перфорированного короба. Загрязненная вода подается в аппарат через верхний патрубок крышки, отводится через нижний патрубок конического днища.

Фильтр описанной конструкции обладает рядом существенных недостатков. Распределительное устройство такого аппарата не позволяет равномерно использовать всю площадь поперечного сечения загрузки - фильтрование загрязненной жидкости проходит в основном по ее периферийным областям. Устройство фильтра не позволяет равномерно использовать внутренний объем загрузки - основная доля загрязнений будет накапливаться в ее верхних слоях, снижая скорость фильтрования, при этом ресурс нижних слоев полностью не используется. Кроме того, внутреннее устройство фильтра не позволяет регулировать параметры зернистой загрузки (например, плотность ее набивки), что также снижает эффективность процесса фильтрования.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки жидкостей от маслонефтепродуктов и увеличение длительности фильтроцикла.

Указанная цель достигается тем, что в известном фильтре для очистки жидкостей от маслонефтепродуктов распределительное устройство установлено в верхней части крышки и выполнено в виде короба с перфорированным днищем, внутренний объем корпуса фильтра разделен подвижными перфорированными решетками на пять камер различной высоты, в верхней, средней и нижней камерах размещены одинаковые эластичные сетчатые или перфорированные кассеты с пенополиуретановой загрузкой в виде гранул или кусков произвольной формы, остальные две промежуточные камеры свободны, высота камер жестко задана длиной фиксирующих шпилек, расположенных между решетками и соединяющих их, причем отношение высоты камеры к исходной высоте несжатой эластичной кассеты находится в пределах: для верхней (0,4-0,6), для средней (0,3-0,35), для нижней (0,2-0,3), для обеих промежуточных (0,1-0,2).

Все три эластичные кассеты в исходном несжатом состоянии имеют одинаковую высоту, несколько большую высоты верхней камеры, и при установке в фильтр сжимаются перфорированными решетками до требуемой степени.

При увеличении высоты камер с кассетами выше указанных происходит снижение степени очистки жидкости от маслонефтепродуктов из-за недостаточной степени сжатия фильтрующей пенополиуретановой загрузки, в которой остаются при этом крупные поры и каналы. Уменьшение же высоты камер до величин, меньших указанных, приводит к излишнему сжатию пор фильтрующего материала, уменьшению его грязеемкости, а следовательно, и длительности фильтроцикла. Кроме того, при излишнем уплотнении пенополиуретана повышается его гидравлическое сопротивление и производительность фильтра снижается.

Увеличение высоты промежуточных камер до размеров, выше указанных, приводит к снижению эффективности использования внутреннего объема корпуса. Уменьшение же их высоты приводит к тому, что в промежуточных камерах не успевает происходить усреднение (выравнивание) по площади поперечного сечения аппарата остаточных концентраций маслонефтепродуктов в жидкости, выходящей из расположенной выше фильтрующей камеры.

На фиг.1 представлен фронтальный разрез фильтра, на фиг.2 - вид А фиг.1. Фильтр представляет собой корпус 1 с плоской крышкой 2 и коническим днищем 3. В верхней части крышки укреплено распределительное устройство, представляющее собой короб 4 с перфорированным днищем. В корпусе фильтра размещены подвижные перфорированные решетки 5, разделяющие корпус фильтра на пять камер: три фильтрующие камеры различной высоты: верхнюю 6, среднюю 7, нижнюю 8, и две промежуточные камеры 9 одинаковой высоты. Положение решеток, а следовательно, и размеры всех камер жестко определяют фиксирующие шпильки 10, свободно закрепленные в отверстиях решеток. В фильтрующих камерах размещены эластичные кассеты 11, представляющие собой эластичные сетчатые или перфорированные оболочки, заполненные пенополиуретановой загрузкой с гранулами произвольной формы. Все кассеты имеют одинаковые размеры, их исходная высота в несжатом состоянии больше высоты верхней камеры. При установке в фильтр производят сжатие кассет между перфорированными решетками, причем наименьшее в верхней камере, наибольшее в нижней камере. Промежуточные камеры 9 свободны и расположены между фильтрующими верхней 6 и средней 7, средней 7 и нижней 8 камерами. В крышке имеется патрубок 12 для подвода загрязненной жидкости, в днище - патрубок 13 для отвода очищенной жидкости. Фильтр работает следующим образом.

Загрязненная маслонефтепродуктами жидкость поступает в фильтр через верхний патрубок 12, равномерно распределяется по поперечному сечению аппарата с помощью короба 4 с перфорированным днищем. Затем вода фильтруется через верхнюю камеру 6. При этом происходит интенсивное улавливание в первую очередь наиболее крупных капель маслонефтепродуктов, поскольку размеры пор и межзерновых каналов здесь наибольшие. В верхней камере грязеемкость фильтрующего слоя пенополиуретана максимальна, и здесь происходит улавливание основной части загрязнений. Затем вода попадает в первую промежуточную камеру 9, где происходит усреднение (выравнивание) концентрации оставшихся примесей по площади поперечного сечения аппарата. Далее вода поступает в среднюю камеру 7, где происходит ее фильтрация уже через более сжатую кассету с зернистой пенополиуретановой загрузкой, в которой площади поперечных сечений каналов и пор существенно меньше. При этом происходит дальнейшая очистка жидкости уже от более мелких капелек маслонефтепродуктов. Затем вода попадает во вторую промежуточную камеру 9, а после усреднения в ней концентраций остаточных загрязнений - в нижнюю камеру 8. Здесь степень сжатия зернистой загрузки наибольшая, площадь поперечных сечений каналов и пор наименьшая, и, следовательно, происходит улавливание остаточных мельчайших эмульгированных и коллоидных частиц маслонефтепродуктов вплоть до концентраций, соответствующих их растворимости в фильтрате (растворимость маслонефтепродуктов, например, в воде при комнатной температуре составляет 2-4 мг/л). Очищенная вода отводится через нижний патрубок 13.

Следует отметить, что в процессе эксплуатации фильтра весь его объем заполнен жидкостью. При полном исчерпании грязеемкости кассеты, расположенной в верхней камере, проводят ее периодическую замену, причем использованная кассета направляется на регенерацию механическим отжимом. Частота замены кассет конкретной высоты определяется концентрацией маслонефтепродуктов в исходной сточной воде. Например, при концентрациях маслопродуктов на входе в фильтр, не превышающих 50 мг/л, срок службы верхней кассеты с исходной высотой 0,6 м составляет не менее трех месяцев. Кассеты, расположенные в средней и нижней камерах, удаляют из аппарата на регенерацию значительно реже верхней, поскольку интенсивность накопления загрязнений в них гораздо ниже.

Габариты кассет должны позволять производить их удаление из корпуса аппарата на регенерацию вручную или с помощью простейших подъемных механизмов. Рекомендуемая исходная высота кассет 0,5-0,6 м. Рекомендуемые размеры поперечного сечения кассет - до (не более) 0,50,5м. При рекомендуемых скоростях фильтрования 3-8 м/ч пропускная способность фильтра по жидкости составит в этом случае до 2 м³/ч. При требовании более высокой производительности фильтра, его следует компоновать из отдельных рядом стоящих секций, аналогичных описанной (фиг.1).

Размер площади поперечного сечения кассет ограничен также усилием, требуемым для их отжима. Давление на пенополиуретан, необходимое для практически полного восстановления его грязеемкости, составляет 4-5 кг/см² (4-5 ат). Отжим фильтрующего материала целесообразно проводить на винтовом прессе. При площади поперечного сечения кассеты 0,50,5 м усилие, создаваемое винтовым прессом, должно достигать 10 т. Более мощный пресс использовать вряд ли целесообразно.

Предлагаемое техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленно применимо.

Таким образом, предложенная конструкция фильтра для очистки жидкостей от маслонефтепродуктов позволяет повысить эффективность процесса и длительность фильтроцикла за счет равномерного распределения загрязненной жидкости по сечению аппарата, а также за счет организации в корпусе фильтра трех последовательных ступеней фильтрования с увеличивающейся по ходу движения жидкости степенью сжатия эластичных кассет, заполненных олеофильным фильтрующим материалом - гранулами (или кусками произвольной формы) пенополиуретана.