СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ РАСТВОРЕННЫХ И НЕРАСТВОРЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ РАСТВОРЕННЫХ И НЕРАСТВОРЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ


RU (11) 2206520 (13) C1

(51) 7 C02F9/02, B01J47/02, C02F9/02, C02F1:42, C02F103:04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.06.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2002108321/12 
(22) Дата подачи заявки: 2002.04.03 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.04.03 
(45) Опубликовано: 2003.06.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2121873 С1, 20.11.1998. SU 1319367 А1, 12.07.1985. US 4166037 А, 28.08.1979. US 4606823 А, 19.08.1986. WO 93/16959 А1, 02.09.1993. DE 4313769 С1, 03.11.1994. 
(71) Имя заявителя: Балаев Игорь Семенович 
(72) Имя изобретателя: Балаев И.С.; Демина Н.С. 
(73) Имя патентообладателя: Балаев Игорь Семенович 
(98) Адрес для переписки: 129224, Москва, Студеный пр-д, 22, корп.2, кв.198, И.С. Балаеву 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ РАСТВОРЕННЫХ И НЕРАСТВОРЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ 

Изобретение относится к способам очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей и может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Для осуществления способа исходную воду подают в противоточный фильтр в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала и загрузку, содержащую слой ионита, и расположенный непосредственно над ним дополнительный фильтрующий слой. В качестве фильтрующего материала используют инертный полимер с плотностью больше 1 г/см3, но меньше плотности используемого ионита и с гранулометрическим составом 0,5-2,5 мм. Осуществляют периодическую регенерацию загрузки путем предварительного подъема и зажатия ее к плавающему слою инертного материала и последующей подачей регенерационного раствора в направлении снизу вверх через загрузку и плавающий слой инертного материала с удалением задержанных примесей при прохождении регенерационного раствора через дополнительный фильтрующий слой и слой ионита. Способ обеспечивает повышение производительности фильтра при очистке воды от растворенных и нерастворенных примесей в одном аппарате с использованием преимуществ противоточной технологии при регенерации фильтрующего материала и ионита. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод и водных растворов физико-химическими методами с применением ионитов и может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки воды от нерастворенных примесей путем ее пропускания через двухслойный фильтр. В качестве материала для верхних фильтрующих слоев используют дробленый антрацит или гранулы керамзита, в качестве нижних слоев - кварцевый песок, магнитный железняк, магнезит. Промывку двухслойных фильтров осуществляют восходящим потоком воды с расширением фильтрующих слоев (1).

Указанный способ обеспечивает очистку воды только от нерастворенных примесей для ее осветления и обесцвечивания. Если по технологии требуется дальнейшая ее очистка, например умягчение или обессоливание воды, приходится устанавливать дополнительные ионообменные фильтры. Кроме того, процесс промывки фильтрующих слоев осуществляется с расширением фильтрующих материалов, что способствует выносу их из фильтра вместе с промывной водой и засорению распределительных устройств фильтра.

Известен способ очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей, осуществляемый в фильтре с центральным вертикальным распределительным устройством, в котором только часть обрабатываемой жидкости пропускают через слой фильтрующего материала и затем слой ионитной загрузки. Причем ионитную загрузку жидкость проходит в радиальном направлении (2).

Недостатком указанного способа является сложность его осуществления, обусловленная достаточно сложной конструкцией фильтра.

Наиболее близким к предложенному способу является способ очистки воды, включающий последовательное пропускание очищаемой воды в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала, фильтрующий слой, задерживающий нерастворенные примесей и состоящий из ионообменного материала, и ионообменный слой. Затем осуществляют периодическую регенерацию путем предварительного подъема и прижатия фильтрующего и ионообменного слоев к слою плавающего инертного материала и последующую подачу регенерационного раствора через все слои восходящим потоком. При этом фильтрующий слой ионита при очистке и регенерации предварительно вытесняется из центральной камеры фильтра в свободное пространство над основным слоем ионита (3).

Недостатками указанного способа являются сложность и низкая экономическая эффективность при очистке воды с повышенным количеством нерастворенных примесей. Это объясняется тем, что вся загрузка фильтра состоит из одного и того же материала, верхний слой которого в рабочем состоянии выполняет роль фильтрующего слоя, задерживая неуловленные на механическом фильтре нерастворенные примеси. При более высоких концентрациях нерастворенных примесей использование в качестве фильтрующего слоя дорогостоящего ионитного материала экономически невыгодно. Кроме того, в процессе возможно перемешивание однородного по составу и размеру ионита, что приводит к загрязнению ионитного материала по всему объему, сокращая срок его службы.

Задачей изобретения является создание достаточно простой и экономически эффективной очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей в одном аппарате в условиях противоточной технологии. При этом возможно исключение предварительной очистки воды от нерастворенных примесей в механическом фильтре, что позволяет сократить количество оборудования и коммуникаций и соответственно уменьшить производственные площади.

Так как инертный материал, используемый в фильтрующем слое, имеет гранулометрический состав в пределах 0,5-2,5 мм, что больше, чем гранулометрический состав ионита, например катионита КУ-2-8, размеры зерен которого составляют 0,3-1,2 мм, происходит снижение перепада давления в фильтре во время рабочего цикла и повышается его производительность на 20-30%. Фильтрующий зернистый материал, расположенный на слое ионита, позволяет защитить его от загрязнения взвешенными веществами, окислами железа и другими нерастворенными примесями и тем самым увеличить срок службы ионита.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей, последовательно пропускают очищаемую воду в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала, фильтрующий слой, задерживающий нерастворенные примеси, и ионообменный слой и периодическую регенерацию путем предварительного подъема и прижатия фильтрующего и ионообменного слоев к слою плавающего инертного материала и восходящую подачу регенерационного раствора через все слои противотоком. При этом в качестве фильтрующего слоя используют гранулированный инертный полимер, размещенный непосредственно на ионообменном слое, имеющий плотность больше 1 г/см3, но меньшей плотности используемого ионита, и гранулометрический состав 0,5-2,5 мм. Кроме того, высота фильтрующего слоя выполнена составляющей 5-50% от высоты ионообменного слоя.

На фиг.1. показана схема осуществления процесса в рабочем режиме очистки воды. На фиг.2. представлена схема осуществления процесса в режиме регенерации загрузки.

Противоточный фильтр 1 содержит штуцер 2 для подачи обрабатываемой воды и вывода отработанного регенерационного раствора, верхнее распределительное устройство 3, соединенное со штуцером 2, штуцером 4 для вывода очищенного воды и подачи регенерационного раствора, нижнее распределительное устройство 5, соединенное со штуцером 4, плавающий слой инертного материала 6 и загрузку, содержащую ионообменный слой 7 и расположенный непосредственно на нем фильтрующий слой 8. Между слоем плавающего инертного материала 6 и фильтрующим слоем 8 находится свободное пространство 9 (фиг.1). В режиме регенерации загрузки (фиг.2) свободное пространство 9 размещено между ионообменным слоем 7 и нижним распределительным устройством 5.

Способ осуществляется следующим образом.

В ходе рабочего цикла очистки воды обрабатываемую воду подают в противоточный фильтр 1 через штуцер 2 и верхнее распределительное устройство 3. Вода проходит нисходящим потоком последовательно плавающий слой инертного материала 6, фильтрующий слой 8 и ионообменный слой 7. Вывод очищенной воды производят через нижнее распределительное устройство 5 и штуцер 4. При этом в фильтрующем слое 8 задерживаются из обрабатываемой воды нерастворенные примеси (взвешенные вещества, окислы железа и т.д.), а в ионообменном слое 7 задерживаются растворенные примеси (соответствующие ионы). Неперемешивание слоев загрузки обеспечивается значительной разностью плотностей зерен фильтрующего материала и ионита.

После завершения рабочего цикла проводят процесс регенерации (фиг.2) с целью восстановления обменной емкости ионита и очистки от нерастворенных примесей фильтрующего материала. Для этого через штуцер 4 и нижнее распределительное устройство 5 предварительно подают восходящий поток воды для поршнеобразного подъема и прижатия ионообменного слоя 7 и фильтрующего слоя 8 к слою плавающего инертного материала 6.

Во время операции по прижатию слоев загрузки к плавающему инертному материалу благодаря активной гидродинамике подающего потока воды из фильтрующего слоя уносятся взвеси и иные нерастворенные примеси, задержанные фильтрующим материалом в течение рабочего цикла. Плавающий инертный материал свободно пропускает уплотняющий или регенерационный поток, нерастворенные примеси и задерживает целые зерна загрузки. Далее через штуцер 4 подают регенерационный раствор в направлении снизу вверх с расходом, обеспечивающим сохранение слоев 7 и 8 в зажатом состоянии, к плавающему слою 6. Вывод воды для подъема и прижатия слоев, а также отработанного регенерационного раствора из противоточного фильтра 1 осуществляют через верхнее распределительное устройство 3 и штуцер 2.

ПРИМЕР

В противоточный натрий-катионитный фильтр диаметром 1000 мм загружают сильнокислотный катионит марки КУ-2-8 в натриевой форме с гранулометрическим составом 0,3-1,2 мм, с плотностью 1,25-1,28 г/см3 и в количестве 1700 л. В качестве фильтрующего материала используют гранулированный сополимер стирола и дивинилбензола с гранулометрическим составом 0,8-2,0 и с плотностью 1,05 г/см3, расположенный на слое катионита. Высота фильтрующего слоя составляет 400 мм. В качестве инертного материала плавающего слоя используют полиэтилен низкого давления с гранулометрическим составом 2-5 мм и плотностью 0,95 г/см3, нижний слой которого на 100 мм ниже верхнего распределительного устройства. Между слоем плавающего инертного материала и фильтрующим слоем находится свободное пространство высотой 100 мм. Обрабатываемую воду с содержанием взвешенных веществ 7-8 мг/л и общей жесткостью 4,5 мг-экв/л пропускают со скоростью 20 м/ч в направлении сверху вниз последовательно через слой плавающего инертного материала, фильтрующий слой и слой катионита. На выходе из противоточного натрий-катионитного фильтра очищенная вода имела содержание взвешенных веществ менее 0,5 мг/л и общую жесткость не более 0,005 мг-экв/л. При увеличении проскока солей жесткости в очищенной воде свыше 0,03 мг-экв/л противоточный фильтр отключается на регенерацию. С этой целью предварительно подают в фильтр воду в направлении снизу вверх со скоростью потока не более 50 м/ч с целью поршнеобразного подъема слоя катионита и фильтрующего слоя к плавающему слою инертного материала, а затем в том же восходящем направлении подают 8-10%-ный раствор поваренной соли с расходом, обеспечивающим сохранение слоев катионита и фильтрующего материала в зажатом состоянии.

При этом во время регенерации происходит восстановление обменной емкости катионита в натриевую форму и одновременно обеспечивается удаление нерастворенных примесей из фильтрующего материала (сополимера стирола и дивинилбензола).

Противоточный фильтр может быть также загружен вместо катионита анионитом, например анионитом АВ-17-8 в гидроксидной форме, имеющий грансостав 0,3-1,2 мм и плотность 1,1 г/см3. В этом случае обеспечивается удаление из обрабатываемой воды нерастворенных примесей (слой сополимера стирола и дивинилбензола) и растворенных примесей - анионов (слой анионита). При этом во время противоточной регенерации используют 4%-ный раствор едкого натра.

Таким образом, применение данного способа очистки воды позволяет совместить в одном аппарате удаление из обрабатываемой воды нерастворенных примесей с использованием всех преимуществ противоточной регенерации ионита и фильтрующего материала.

Источники информации

1. В. А. Клячко, М.Э. Апельцин, Очистка природных вод, Москва, Стройиздат, 1971г., с.231-236.

2. Пат. РФ 1319367, опубл. 23.07.90г., кл. В 01 D 24/00.

3. Пат. РФ 2121873, опубл. 20.11.98г., B 01 J 47/02, В 01 D 15/04, C 02 F 1/42. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей, включающий последовательное пропускание очищаемой воды в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала, фильтрующий слой, задерживающий нерастворенные примеси, и ионообменный слой и периодическую регенерацию путем предварительного подъема и прижатия фильтрующего и ионообменного слоев к слою плавающего инертного материала и подачу регенерационного раствора через все слои противотоком, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего слоя используют гранулированный инертный материал, размещенный непосредственно на ионообменном слое, имеющий плотность больше 1 г/см3, но меньше плотности используемого ионита и гранулометрический состав 0,5-2,5 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высота фильтрующего слоя выполнена составляющей 5-50% от высоты ионообменного слоя.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru