Ионообменный фильтр Советский патент 1993 года по МПК B01J47/00 

Изобретение относится к очистке воды и может быть использовано в черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической отраслях промышленности, а также в других отраслях, где требуется обработка исходной воды или очистка сточных вод.

Целью заявляемого изобретения является повышение эффективности регенерации за счет полного удаления из загрузки осадков.

На фиг.1 показано поперечное сечение ионообменного фильтра до начала процесса умягчения иобессоливания воды; на фиг.2 - поперечное сечение ионообменного фильтра после полного истощения обменной емкости загрузки, расположенной в верхней части корпуса; на фиг.З - поперечное сечение фильтра после выделения осадка из загрузки; на фиг.4 - узел I на фиг.1.

Ионообменный фильтр с внутренней ре генерацией содержит корпус 1 с коническим днищем 2. ионообменную загрузку 3, отре генерированную с переводом в карбонатно- гидратную форму, верхнюю дренажную систему 4, нижнюю дренажную систему 5, делящую корпус 1 на верхнюю активную зону б и нижнюю пассивную зону 7 таким образом, чтобы объем нижней пассивной зоны был не менее или равен объему образующегося осадка, трубопровод 8 для подачи воды на очистку, трубопровод 9 для отвода обработанной воды, трубопровод 10 для подачи воды для промывки загрузки 3, трубопровод 11 для подачи воздуха для про00

Ј

iЈb

I

дувки загрузки 3, трубопровод 12 для отвода воды после водовоздушной промывки, трубопровод 13 для подачи углекислого газа, трубопровод 14 для отвода углекислого газа, трубопровод 15 для подачи воды и регене- рационного раствора, снабженный на конце конфузором 16, размещенным над днищем, выполненным в виде диффузора 17, переходящего в трубопровод 18. служащий для отвода воды, осадка и отработавшего ионита. При этом диффузор 17.снабжен эластичной пустотелой вставкой 19, выполненной в виде кольца и перекрывающей сечение трубопровода 18 при подаче в нее схсатогр воздуха из трубопровода 20, с которым вставка 19 соединена. Причем трубопровод 20 снабжен краном 21. Корпус 1 снабжен вибратором 22 и установлен на подпружен- ные опоры 23, а все трубопроводы снабжены гибкими вставками 24... - .

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы ионообменного фильтра Открывают кран 21 и по трубопроводу 20 подают в эластичную пустотелую вставку 19 сжатый воздух. Вставка 20 под действием сжатого воздуха расширяется и полностью перекрывает сечение отводящего трубопровода 18..

Для частичного умягчения и обессоли- вания обрабатываемая вода по трубопроводу 8 поступает в ионообменный фильтр, в котором на ионообменной загрузке 3, отре- генерированной с переводом в карбонатно- гидратную форму и расположенной в верхней активной зоне 6 корпуса 1, из воды удаляются сульфаты, хлориды, нитраты, которые вначале заменяются на эквивалентное количество карбонат- и гидрат-ионов, а затем в результате, химического воздействия последних с кальцием и магнием, находящимися в обрабатываемой воде, происходит умягчение воды с эквивалентным выделением в осадок карбонат- и гидрат-ионов. После чего умягченную воду через дренажную систему 5 по трубопроводу .9 выводят за пределы фильтра.

После истощения обменной емкости загрузки 3, расположенной в верхней активной зоне 6, или после резкого увеличения ее сопротивления фильтр останавливают, прекращая при этом подачу по трубопроводу 8 воды на очистку, Затем включают вибратор 22, который ионообменный фильтр вместе с загрузкой 3 встряхивает так, что в результате встряхивания осадок карбоната кальция СаСОз, равномерно обволакивающий зерна загрузки 3, расположенной в верхней активной зоне 6 корпуса 1, отделяется и опускается в нижнюю пассивную зону корпуса 1.

. Одновременно с этим (в результате встряхивания) загрузка 3, отрегенерированная также в карбонатно-гидрэтную форму, из нижней пассивной зоны 7 корпуса 1 перемещается в верхнюю активную зону б корпуса 1 за счёт вытеснения ее осадком.

Таким образом, нижняя пассивная зона 7 заполняется осадком, опустившимся из верхней активной зоны 6. В то же время,

0 верхняя активная зона 6 (дополнительно к уже имеющейся в ней полностью или частично отработавшей загрузке) получает вытесненную осадком из пассивной зоны 7 неработавшую загрузку.

5 Затем обрабатываемую воду вновь подают в ионообменный фильтр по трубопроводу 8, с поступлением которой процесс умягчения и обессоливания воды возобновляют и продолжают его до полного насыще0 ния о&менной емкости той части загрузки, которая переместилась в результате встряхивания из нижней пассивной зоны 7 фильтра в верхнюю зону 6, а умягченную при этом воду через дренажную систему 5 по

5 трубопроводу 9 выводят за пределы фильтра.

После этого фильтр вновь останавливают, прекращая, при этом подачу воды на очистку по трубопроводу 8. Затем включают

0 вибратор 22, который встряхивает ионообменный фильтр вместе с загрузкой 3 так, чтобы в результата такого встряхивания осадок карбоната кальция СаСОз, обволакивающий зерна теперь уже переместившейся

5 наверх из нижней пассивной зоны 7 загруз- ки 3, отделился бы от зерен этой части загрузки 3 и опустился бы вниз, в нижнюю пассивную зону 7.

Весь отделившийся в результате двой0 ного встряхивания осадок удаляют из нижней пассивной зоны 7, Для этого открывают кран 21 и сжатый воздух по трубопроводу 20 выпускают из эластичной пустотелой вставки 19. В результате этого эластичная пусто5 телая вставка 19 сжимается и открывает, тем самым, сечение отводящего трубопровода 18. В то же по трубопроводу 15 через конфуэор 16 подают воду, которая, размывая выпавший осадок, увлекает его

О через диффузор 17 и трубопровод 18 за пределы фильтра.

После удаления выпавшего осадка загрузку 3 продувают водовоздушной смесью, поступающей через трубопроводы 10 и 11.

5 в результате продувки загрузки 3 водовоздушной смесью происходит полное отделение осадка гидроокиси магния Мд(ОН)з и той части взвеси карбоната кальция СаСОз, которая в результате встряхивания не отделилась от зерен загрузки 3. При этом отделившийся полностью осадок гидроокиси магния Мд(ОН)а и остаток осадка карбоната кальция СаСОз удаляют из фильтра через трубопровод 12.

После продувки фильтра водовоздуш- ной смесью и удаления отделившегося при этом осадка начинают продувку углекислым газом, поступающим в фильтр через трубопровод 13. При этом углекислый газ, проходя между зернами загрузки 3, растворяет карбонат кальция и переводит его & растворимую в воде соль Са(НСОз)2. очищая тем самым поры между зернами загрузки от мельчайших частиц и адсорбированных на зернах анионита пленок кристаллов карбоната кальция СаСОз. После продувки углекислым газом оставшуюся воду через трубопровод 18 сливают, удаляя, при этом вместе с водой и растворившуюся в ней соль Са(НСОз)2.

Затем проводят регенерацию аниони- тов, пропуская для этого по трубопроводу 15 через загрузку 3 регенерационный раствор, .который готовят в отдельной емкости (на чертежах условно не показана). После регенерации фильтр отмывают от остатков реге- нерационного раствора, а затем фильтр вновь включают в работу.

После этого цикл очистки воды повторяют.

Использование предлагаемого ионообменного фильтра с внутренней регенерацией обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества:

1. Расширяется область применения ионообменного фильтра, так как он может быть использован для частичного обессоли- вания и умягчения жестких вод на аниони- товой загрузке.

2. Повышается степень регенерации ионообменного фильтра за счет удаления из загрузки осадков карбоната кальция и гидроокиси магния, оседающих в межпоровом пространстве и на зернах ионитов, отреге- нерированных с переводом в карбонатно- гидратную форму.

3. Повышается обменная емкость загрузки, так как за счет предотвращения кальматации зерен загрузки пленкой карбоната кальция увеличивается доступ регене- 5 рирующего раствора к поверхности ионообменной смолы, а это, в свою очередь, дает возможность для проведения эффективной регенерации загрузки.

4. Повышается эффективность умягче0 ния и обессоливания воды, а также упрощаются условия эксплуатации фильтра за счет того, что снижается сопротивление загрузки, вызванное разделением анионита на верхнюю - активную и нижнюю - пассивную

5 зоны. Такое разделение приводит к тому, что вначале зарабатывается одна зона загрузки, а затем уже другая, т.е. исключаются те случаи, когда обменная емкость загрузки в ее нижней части еще не истощена, но

0 сопротивление верхней части загрузки за счет того, что осадок карбоната кальция СаСОз и гидроокиси магния Мд(ОН)2 занял все межпоровое пространство загрузки, возросло настолько, что процесс умягчения и

5 обессоливания воды стал невозможен.

При этом снижается расход воды на собственные нужды. Ф о.р м у л а и з о б р ете н и я Ионообменный фильтр, содержащий

0 корпус с днищем, заполненный загрузкой, верхнюю и нижнюю дренажные системы и трубопроводы для подвода и удаления воды, сжатого воздуха и осадка, о т л и ч a rout и и с я тем, что, с целью повышения

5 эффективности регенерации путем полного удаления из загрузки осадков, фильтр снабжен вибратором и установлен на подпружиненных опорах, при этом трубопроводы имеют эластичные вставки, а трубопровод

0 для подачи воды и регенерационного раствора снабжен на конце конфузором, размещенным над днищем, выполненным в виде диффузора, переходящего в отводящий трубопровод, причем диффузор снабжен эла5 стичной пустотелой вставкой, перекрывающей сечение отводящего трубопровода и соединенной с трубопроводом сжатого воздуха.

$иг. 4

Использование: в черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической отраслях промышленности, а также в других отраслях, где требуется обработка исходной воды или очистка.сточных вод. Сущность изобретения: в ионообменном фильтре с внутренней регенерацией, содержащем корпус с днищем/заполненный загрузкой,, верхнюю и нижнюю дренажные системы и трубопроводы для подвода и удаления воды, сжатого воздуха и осадка, фильтр снабжен вибратором и установлен , на подпружиненных опорах, а все трубопроводы оборудованы эластичными вставками, при этом трубопровод для подачи воды и регенерационного раствора снабжен на конце конфузором, размещенным над днищем, выполненным в виде диффузора, переходящего в отводящий трубопровод, причем диффузор снабжен эластичной пустотелой вставкой, перекрывающей сечение отводящего трубопровода и соединенной с трубопроводом сжатого воздуха. 4 ил. ел С