КОЛОННЫЙ ПРОТИВОТОЧНЫЙ ИОНИТНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2008 года по МПК B01D15/04 B01J47/10 B01J49/00 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к аппаратам для очистки сточных вод, в которых протекают процессы ионообменной очистки. Аппараты могут быть использованы в гальваническом, химическом производстве для очистки сточных вод и технологических жидкостей.

Известны ионообменные установки и фильтры, в которых в зависимости от вида технологического процесса и особенностей химического состава загрязняющих веществ используют либо только катиониты, либо только аниониты. В качестве ионитов (катионитов или анионитов) чаще всего используют синтетические смолы различного гранулированного состава, которые обладают большей обменной емкостью, значительной механической прочностью и долговечностью. Ионообменные процессы являются обратимыми, и иониты после завершения рабочего процесса подвергают регенерации, причем в различных средах: катиониты регенерируют в (2...8)% растворах кислот, а отработанные аниониты в (2...6)% растворах щелочей. Известна схема реализации ионообменной очистки сточных вод (С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, Ю.В.Воронов «Очистка производственных сточных вод», Москва, Стройиздат, 1979, стр.144) - [1]. По этой схеме используются три ионообменные колонны, две из которых работают в режиме ионного обмена, а одна колонна обеспечивает режим регенерации. Такая схема может быть использована только для очистки от загрязнителей с применением ионитов одного класса (катионы или анионы).

На практике в большинстве случаев в сточных водах содержатся загрязнители, очистка от которых требует применения ионитов обоих классов, но использование смешанного состава анионитов и катионитов приводит к их однократному использованию, что весьма дорого и нерентабельно. Поэтому для очистки сточных вод, содержащих загрязнители различных классов, применяют ступенчатую очистку последовательно в анионитных и катионитных колоннах. Известно устройство очистки с раздельными ионообменными колоннами для очистки сточных вод гальванического цеха ВАЗа (Д.А.Кривошеин, П.П.Кукин, В.Л.Лапин и др. «Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков». Учебное пособие, г.Москва, Высшая школа, 2003, стр.193-195) - [2], принятое за прототип. Известное устройство имеет следующие недостатки: во-первых, устройство получается весьма сложным и громоздким, т.к. оно имеет отдельные колонны для катионитов и анионитов, что удорожает конструкцию; во-вторых, устройство работает периодически, т.к. после определенного цикла очистки все устройство переключается на режим регенерации. Периодический цикл работы очистки снижает производительность процесса, требует значительного расхода реагентов и большой единовременной загрузки ионитов, при этом затрудняется возможность автоматизации процесса. При необходимости непрерывной очистки создают две технологические линии, которые поочередно находятся или в режиме очистки, или в режиме регенерации, что приводит к усложнению фильтра и повышению стоимости - [2, стр.195].

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении фильтра, в повышении производительности и уменьшении стоимости всей системы очистки.

Технический результат достигается тем, что в колонном противоточном ионитном фильтре, содержащем цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами для подвода и отвода ионитной засыпки, верхнее и нижнее днища, штуцеры подвода обрабатываемой и отвода очищенной воды, магистрали подвода свежего и отвода отработанного ионита, ионитную засыпку, новым является то, что внутри корпуса расположен ротор, на котором закреплен шнек, образованный двухзаходными перфорированными непровальными перегородками и имеющий по наружному диаметру перфорированный непровальный кожух, в котором на уровне впускных и выпускных окон корпуса для подвода и отвода ионитной засыпки выполнены окна.

Впускные окна между собой и выпускные окна между собой для подвода и отвода ионита расположены на корпусе фильтра диаметрально противоположно и смещены на шаг захода шнека по высоте друг относительно друга.

Впускные и выпускные окна для подвода и отвода ионита в корпусе фильтра и кожухе шнека выполнены наклонными в соответствии с углом наклона винтовой линии шнека.

Сущность заявляемого колонного противоточного ионитного фильтра поясняется на чертежах, где

фиг.1 - колонный противоточный ионитный фильтр;

фиг.2 - сечение М-М;

фиг.3 - сечение Н-Н.

Здесь: 1 - полая цилиндрическая колонна; 2 - верхнее днище; 3 - нижнее днище; 4 - штуцер для подвода обрабатываемой жидкости; 5 - штуцер для отвода обработанной (очищенной) жидкости; 6 - выпускное окно для отвода отработанного ионита (анионита); 7 - магистраль для отвода отработанного ионита (анионита); 8 - выпускное окно для отвода отработанного ионита (катионита); 9 - магистраль для отвода отработанного ионита (катионита); 10, 11 - шнековые транспортеры; 12, 13 - магистрали для подвода свежего ионита (катионита и анионита соответственно); 14, 15 - перфорированные непровальные перегородки; 16 - ротор; 17 - двухзаходный шнек; 18 - перфорированный непровальный кожух; 19, 20 - регенераторы отработанного ионита (анионита и катионита соответственно), 21, 22 - впускные окна для подвода свежего (очищенного) ионита, катионита и ионита соответственно.

Колонный противоточный ионитный фильтр (фиг.1) представляет собой стальной полый цилиндрический корпус 1, в верхней и нижней частях которого имеются конические верхнее днище 2 и нижнее днище 3, а также штуцера 4 и 5 для подвода и отвода обрабатываемой жидкости соответственно. В корпусе 1 выполнены выпускные окна 6 и 8 (фиг.2), сообщенные с магистралями 7 и 9 со шнековыми транспортерами 10 и 11, для отвода отработанного ионита, соответственно анионита и катионита, и впускные окна 21, 22 (фиг.3), сообщенные с магистралями 12 и 13 для подвода свежей (очищенной) ионитной засыпки, катионитной и анионитной соответственно. Впускные окна 21, 22 между собой и выпускные окна 6, 8 между собой для подвода и отвода ионитной засыпки, ионита, расположены на корпусе 1 диаметрально противоположно и смещены на шаг захода шнека 17 по высоте друг относительно друга. Впускные 21, 22 и выпускные окна 6, 8 для подвода и отвода ионита в корпусе 1 фильтра и кожухе 18 шнека 17 могут быть выполнены наклонными в соответствии с углом наклона винтовой линии шнека 17.

Полость колонного противоточного ионитного фильтра закрыта в верхней и нижней частях перфорированными непровальными перегородками 14 и 15 соответственно. В центральной части корпуса 1 расположен ротор 16, на котором закреплен двухзаходный шнек 17, образованный перфорированными непровальными перегородками, в пространство между которыми раздельно поступают свежие после восстановления в регенераторах 19 и 20 анионит и катионит по магистралям 13 и 12. На наружных диаметрах двухзаходного шнека 17 закреплен перфорированный непровальный кожух 18, в котором на уровне впускных 21, 22 и выпускных окон 6, 8 корпуса выполнены окна.

Предложенный колонный противоточный ионитный фильтр работает следующим образом. В начальный период, до начала процесса очистки, через магистрали 12 и 13 поступает свежая ионитная засыпка, катионит и анионит, соответственно в полости К и А, и при вращающемся роторе 16 заполняются полости двухзаходного шнека 17. После заполнения колонного фильтра ионитами через штуцер 4 начинает поступать вода на очистку. Проходя через перфорированную непровальную перегородку 14 и перфорированные непровальные перегородки двухзаходного шнека 17, загрязненная вода контактирует поочередно со слоями анионита и катионита и очищенная сливается через штуцер 5. Одновременно с процессом очистки воды производится непрерывный отвод отработанного ионита через окна 6 и 8, магистрали 7 и 9 и удаление их на регенерацию шнековыми транспортерами 10 и 11. После регенерации восстановленный ионит вновь через магистрали 12 и 13 и окна 21 и 22 поступает в рабочие полости шнека 17. Выполнение впускных и выпускных окон для подвода и отвода ионита в корпусе фильтра и кожухе шнека наклонными в соответствии с углом наклона винтовой линии шнека позволяет эффективнее заполнять полости шнека ионитной засыпкой, катионитом и анионитом, и отводить ее на регенерацию.

Таким образом, в одном аппарате непрерывно протекает процесс очистки загрязненной воды одновременно анионитными и катионитными поглотителями, и непрерывно производится замена ионита путем регенерации отработанного ионита, что повышает производительность фильтра и уменьшает стоимость всей системы очистки.

Изобретение относится к аппаратам для очистки сточных вод путем ионного обмена. Аппараты могут быть использованы в гальваническом, химическом производстве для очистки сточных вод и технологических жидкостей. Колонный противоточный ионитный фильтр содержит цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами для подвода и отвода ионитной засыпки, верхнее и нижнее днища, штуцеры подвода обрабатываемой и отвода очищенной воды, магистрали подвода свежего и отвода отработанного ионита, ионитную засыпку. Внутри корпуса расположен ротор, на котором закреплен шнек, образованный двухзаходными перфорированными непровальными перегородками и имеющий по наружному диаметру перфорированный непровальный кожух. В кожухе на уровне впускных и выпускных окон корпуса для подвода и отвода ионитной засыпки выполнены окна. В одном аппарате непрерывно протекает процесс очистки загрязненной воды одновременно анионитными и катионитными поглотителями и непрерывно производится замена ионита. Технический результат - повышение производительности фильтра и уменьшение стоимости очистки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Колонный противоточный ионитный фильтр, содержащий цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами для подвода и отвода ионитной засыпки, верхнее и нижнее днища, штуцеры подвода обрабатываемой и отвода очищенной воды, магистрали подвода свежего и отвода отработанного ионита, ионитную засыпку, отличающийся тем, что внутри корпуса расположен ротор, на котором закреплен шнек, образованный двухзаходными перфорированными непровальными перегородками и имеющий по наружному диаметру перфорированный непровальный кожух, в котором на уровне впускных и выпускных окон корпуса для подвода и отвода ионитной засыпки выполнены окна.2. Колонный противоточный ионитный фильтр по п.1, отличающийся тем, что впускные окна между собой и выпускные окна между собой для подвода и отвода ионита расположены на корпусе колонны диаметрально противоположно и смещены на шаг захода шнека по высоте относительно друг друга.3. Колонный противоточный ионитный фильтр по п.1, отличающийся тем, что впускные и выпускные окна для подвода и отвода ионита в корпусе колонны и кожухе шнека выполнены наклонными в соответствии с углом наклона винтовой линии шнека.