СПОСОБ ВЗРЫХЛЯЮЩЕЙ ПРОМЫВКИ ИОНИТНЫХ ФИЛЬТРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B01D37/04 G05D27/00 

Изобретение относится к технологии приготовления воды на водоподготовительных устройствах, а именно к регенерации ионитных фильтров.

Операция взрыхляющей промывки имеет целью устранить уплотнения слежавшейся массы ионита и тем самым обеспечить более свободный доступ к зернам загрузки. Кроме того, при этом осуществляется удаление из фильтра накапливающих мелких частиц, вносимых умягчаемой водой, а также образующихся вследствиие разрушения ионита в процессе эксплуатации.

Известен способ, когда такая промывка осуществляется взрыхлением загрузки в восходящем потоке воды [1] При этом добиваются расширения фильтрующего слоя на 30-40%
Основными недостатками способа промывки фильтра с расширением загрузки являются потребность в больших расходах промывной воды, гидравлическая сортировка зерен полидисперсной загрузки и накопление в верхней части слоя мелкозернистой фракции, которая при фильтровании в нисходящем направлении задерживает основную часть загрязнений, способствуя образованию верхнего уплотненного слоя, вызывающего быстрый рост потерь напора и сокращение фильтроцикла [2]
Наиболее близкими к предлагаемому являются способы взрыхления загрузки, применяемые при промывке механических фильтров, а именно:
для загрузок обладающих достаточной механической прочностью, например для синтетических смол типа КУ-2-8 и т.п. водяную подушку над загрузкой оставляют на уровне равном величине относительного расширения псевдоосжиженного слоя и подают взрыхляющий воздух [3]
для загрузок, обладающих низкой механической прочностью, например таких как сульфоуголь, уровень воды в фильтре опускают ниже верхнего слоя загрузки, а его взрыхление осуществляют воздухом, вытесняемым из загрузки восходящим потоком воды, подаваемым с интенсивностью 40-60% от интенсивности необходимой для взвешивания загрузки [4]
Применение в чистом виде способов, определенных как прототипы, на ионитных фильтрах невозможно из-за их высокой взрыхляющей способности. Образующийся на поверхности водяной подушки слой пены, помимо загрязнений, несет на себе некоторое количество достаточно легких зерен ионита, которые затем выносят из фильтра промывной водой.

Целью предлагаемого способа является повышение эффективности взрыхления и качества удаления загрязнений из фильтра при надежной защищенности от выноса ионита за счет рациональной организации потоков промывной воды.

Это достигается следующей последовательностью операций:
дренирование фильтра;
взрыхление водо-воздушной смесью;
душирование зеркала воды через верхнее распределительное устройство;
продолжение подачи через верхнее распределительное устройство с отводом через верхний дренаж для ее обмена в надзагрузочном пространстве.

Эти действия позволяют реализовать следующий механизм взрыхления. Оттертые от зерен и диспергированные при взрыхлении загрязнения вместе со слоем пены выносят на поверхность. Так как пена вобрала в себя и некоторое количество зерен ионита, она обрабатывается струями воды, выходящими с большой скоростью из сопел верхнего распределительного устройства.

С началом душирования подача через загрузку восходящих потоков прекращается. В результате такой обработки зерна оседают на поверхность загрузки, а взвесь продолжает удерживаться в воде, заполняющей объем надзагрузочного пространства. После подъема воды до уровня распределительного устройства сепарирующее действие струй прекращается, однако подача воды продолжается до полного удаления (через верхнее отводящее устройство) вымытых загрязнений за счет полного обмена воды в надзагрузочном пространстве.

Таким образом, в предложенном способе загрязнения сначала транспортируются на поверхность взрыхляющей водовоздушной смесью, а непосредственное удаление их из фильтра осуществляется потоками, создаваемыми в надзагрузочном пространстве, при неподвижном ионообменном материале. Плавное скольжение нисходящих струй по поверхности загрузки исключает вынос зерен ионита.

К достоинствам предложенного способа следует отнести:
хорошую очистку зерен загрузки;
существенное уменьшение расхода промывочной воды;
выравнивание гидравлического сопротивления по площади фильтра;
отсутствие выноса загрузки.

К очевидным недостаткам некоторую усложненность манипуляций с запорной арматурой. Однако при автоматизации процесса регенерации такая усложненность становится несущественной, а поэтому способ заявляется совместно с автоматической системой его реализующей.

Наиболее близкой к предлагаемой является автоматическая система регенерации фильтров [5] которая содержит приборы по расходу взрыхляющей воды, регулятор расхода взрыхляющей воды, запорную арматуру группы фильтров, программное устройство, узел регенерации с запорной арматурой и приборами контроля и регулирования.

Эта система не отслеживает уровень воды в фильтре и поэтому не позволяет реализовать предложенный способ интенсификации взрыхляющей промывки.

На чертеже дана схема осуществления предлагаемого способа.

Предлагаемая система отличается тем, что на каждом фильтре устанавливается датчик, определяющий уровень воды над загрузкой, с которого начинается душирование пены.

При проведении взрыхляющей промывки система работает следующим образом.

а) Для загрузок с достаточной механической прочностью. По команде программно-логического устройства 20 открываются задвижки 4 и 5 начинается спуск водяной подушки.

При уходе воды из-под датчика 26, программно-логическое устройство дает команду закрыть задвижку 5. После поступления с концевых выключателей задвижки 5 информации в программно-логическое устройство о ее закрытии, подается команда на открытие задвижки 27. Начинается операция взрыхления фильтрующей загрузки воздухом и отчет времени логическим устройством.

По истечении контрольного времени командой с программно-логического устройства задвижка 27 закрывается и открывается задвижка 1. Начинается обработка пены струями воды через верхнее распределительное устройство. Когда уровень воды поднимается до верхнего отводящего устройства 25 начинается обмен воды в надгрузочном пространстве фильтра, обеспечивающий удаление (через задвижку 4) поднятых на поверхность загрязнений.

б) Для загрузок, обладающих низкой механической прочностью. По команде программно-логического устройства 20 открываются задвижки 4 и 5 и начинается спуск водяной подушки. Уровень воды в фильтре опускается ниже верхнего слоя загрузки. При этом по мере опускания уровня воды в слое загрузки все межзерновое пространство заполняется воздухом.

После выдержки времени, достаточной для того, чтобы уровень воды в загрузке опустился ниже уровня проникновения загрязнений, выдается команда на открытие задвижки 5. После закрытия задвижки 5 программно-логическое устройство открывает задвижку 3 и задает регулятору 17 установку на расход взрыхляющей воды.

Поступающая в фильтр вода восходящим потоком, имеющим горизонтальную поверхность, вытесняет заполнивший загрузку воздух. Поток промывной воды со слоем пены на поверхности поднимается над загрузкой до датчика 26.

Получив информацию о наличии воды под датчиком, весь дальнейший процесс программно-логическое устройство ведет так же, как описано в пункте а). При необходимости возможно циклическое повторение перечисленных операций.

Литература.

1. Николадзе Г. Н. Технология очистки природных вод. М: Высшая школа 1987.

2. Промывка скорых фильтров. Обзорная информация ЦБНТИ Минводхоза СССР N7, 1981.

3. Патент 4756481, кл. В 01 Д 24/26, 05.09.89.

4. Авторское свидетельство СССР N738636, кл. B 01 D 23/24, 06.01.78.

5. Герзон В. М. и др. Управление водоподготовительным оборудованием и установками. Энергоатомиздат, 1985.

Использование: регенерация ионитных фильтров. Сущность изобретения: спускают водяную подушку и взрыхляют загрузку, подачу восходящих потоков прекращают после вымывания загрязнений на поверхность загрузки, направляют воду через верхние распределительное устройство с отводом ее через верхнее дренажное устройство. 2с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ взрыхляющей промывки ионитных фильтров, включающий спуск водяной подушки и взрыхление загрузки, отличающийся тем, что подачу восходящих потоков прекращают после вымывания загрязнений на поверхность загрузки и направляют воду через верхнее распределительное устройство с отводом ее через верхнее дренажное устройство. 2. Система автоматического управления, включающая приборы по расходу воды, регулятор расхода воды, запорную арматуру группы фильтров, программно-логическое устройство управления, узел регенерации с запорной арматурой и приборами контроля и регулирования, отличающаяся тем, что каждый фильтр содержит устройство в виде датчика, определяющего начало подачи воды через верхнее распределительное устройство.