Результат интеллектуальной деятельности: СОРБЦИОННЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к устройствам сорбционных фильтров для очистки сточных вод от взвесей, излишних и вредных растворенных примесей в промышленности, сельском хозяйстве, в быту.

Известен сорбционный фильтр, включающий корпус заполненный сорбентом, и электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе и создающие электрохимические источники тока (Патент РФ 2422187, B01D 25/00, опубликованный 2011.27.06).

В известном фильтре используют растворимый алюминиевый электрод, который является дополнительным источником загрязнения при очистке сточных вод. Кроме этого фильтр имеет оптимальные показатель очистки сточных вод только при пяти источниках тока, что усложняет конструкцию и увеличивает трудоемкость обслуживания при работе фильтра и замене сорбента. В известном фильтре возможность регенерации фильтрующих материалов обратным током воды будет иметь ограниченное значение, поскольку ограничена способность поляризации активированного угля, который заявлен в качестве сорбента.

Задачей изобретения является увеличение степени регенерации фильтрующих материалов обратным током воды. Другими задачами являются снижение трудоемкости обслуживания при работе фильтра и замене сорбента. Техническим результатом является увеличение степени поляризации сорбента и' обратимое управление сорбционной емкостью фильтра.

Технический результат достигается за счет того, что в сорбционном фильтре, включающем корпус заполненный сорбентом, и электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе и создающие электрохимические источники тока, согласно изобретению сорбент выбран из ряда поляризующихся диэлектрических материалов и расположен, по меньшей мере, в двух съемных водопроницаемых емкостях, размещенных в корпусе в виде спирали, а электроды выбраны из нерастворимого материала. Водопроницаемые емкости могут быть выполнены в виде мешков, прошитых вертикальными прерывистыми швами, при этом толщина емкости в снаряженном положении составляет от 20 до 40 мм. Электроды могут быть выбраны из ряда коррозионно-стойких сталей, предпочтительно хромоникелевых. Электроды могут быть выполнены в виде сетки из высоколегированной коррозионно-стойкой стали. Электроды могут быть выполнены в виде сетки из высоколегированной коррозионностойкой стали марки 08Х18Н10. Электроды могут быть выполнены в виде сетки с размером ячейки в свету от 1,0 до 5,0 мм и диаметром проволоки от 0,5 до 1,5 мм. Электрод, имеющий положительный потенциал может быть выполнен из листового эластичного армированного нержавеющей сталью графита. Электрод, имеющий положительный потенциал может быть выполнен из листового эластичного армированного нержавеющей сталью графита марки TEADIT GE 1520, Электрод, имеющий положительный потенциал может быть выполнен из измельченного графита, размещенного в водопроницаемом мешке, прошитого вертикальными прерывистыми швами, при этом толщина мешка в снаряженном положении составляет от 20 до 40 мм. Емкости для сорбента могут быть заполнены силикагелем и, или керамзитом и, или сорбентами из ряда диатомитов.

На фиг.1 представлен эскиз сорбционного фильтра; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - фрагмент водопроницаемой емкости, выполненной в виде мешка.

Сорбционный фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1, закрытого сверху крышкой 2. Подача воды в фильтр осуществляется через патрубок 3, находящийся в верхней части корпуса фильтра. Отвод очищенной воды производится через патрубок 4. В нижней части корпуса 1 расположен патрубок 5, который используют при регенерации, фильтрующих материалов обратным током воды. Сорбент выбран из ряда поляризующихся диэлектрических материалов и расположен, по меньшей мере, в двух съемных водопроницаемых емкостях 6 и 7, размещенных в корпусе 1 в виде спирали. Между емкостями 6 и 7 расположены электроды 8 и 9, выбранные из нерастворимого материала и создающие электрохимические источники тока. Электроды 8 и 9 повторяют профиль спирали емкостей 6, 7 и подключены соответственно к аноду 10 и катоду 11, выходы которых установлены на крышке 2. Водопроницаемые емкости 6 и 7 могут быть выполнены в виде мешка 12, прошитого вертикальными прерывистыми швами 13, при этом толщина емкости в снаряженном положении составляет от 20 до 40 мм (фиг.3). Расстояние «a» (фиг.3) между швами 13 обеспечивает устойчивую связь частиц сорбента в ячейках 14 по всей длине мешка 12. Ячейки 14 для сорбента могут быть заполнены силикагелем, и или керамзитом, и/или сорбентами из ряда диатомитов. Электроды 8 и 9 могут быть выбраны из ряда коррозионностойких сталей, предпочтительно хромоникелевых. Электроды 8 и 9 могут быть выполнены в виде сетки из высоколегированной коррозионно-стойкой стали, например, марки 08Х18Н10. Электроды 8 и 9 могут быть выполнены в виде сетки с размером ячейки в свету от 1,0 до 5,0 мм и диаметром проволоки от 0,5 до 1,5 мм. Электрод 8, имеющий положительный потенциал (анод) может быть выполнен из листового эластичного армированного нержавеющей сталью графита, например, марки TEADIT GE 1520. Электрод 8, имеющий положительный потенциал может быть выполнен из измельченного графита, размещенного в водопроницаемом мешке, прошитого вертикальными прерывистыми швами, при этом толщина мешка в снаряженном положении составляет от 20 до 40 мм (аналогичная конструкция описана выше для мешка с сорбентом).

Сорбционный фильтр работает следующим образом

Очищаемую воду фильтруют в загрузке фильтра в направлении сверху от патрубка 3 вниз к патрубку 4. Сорбент, находящийся в электрическом поле между электродами 8 и 9, поляризуется, при этом поляризуются коллоидные взвеси фильтруемой сточной воды. Взаимная поляризация гранул сорбента и коллоидных взвесей обеспечивает эффективное осаждение коллоидных взвесей, как на поверхности гранул сорбента, так и в пространстве между гранулами. Процесс регенерации сорбента осуществляется обратным током воды. Для этого отключают напряжение на электродах 8 и 9, закрывают патрубок 4, открывают патрубок 5, затем подают чистую воду через патрубок 3.

Примеры использования предлагаемого сорбционного фильтра

Были проведены сравнительные испытания шести вариантов загрузки фильтра в соответствии с п.10 формулы изобретения. Технические данные проведенных испытаний: объем загрузки фильтра 0,15 м³; напряжение на электродах 8 и 9-60 вольт; для испытаний использовались сточные воды от дрожжевого и хлебопекарного производств с исходным БПК (биохимическая потребность кислорода) 5000 мг/л; объем профильтрованных стоков для каждого варианта 10 м³. БПК, полученная в результате испытаний представлена в таблице.

Вывод: Сорбционную емкость представленных в таблице вариантов можно считать практически равной. Однако по экономическим показателям предпочтение следует отдать керамзиту.