Результат интеллектуальной деятельности: ИОНООБМЕННЫЙ РУКАВНЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к конструкциям аппаратов, в которых протекают процессы ионообменной очистки сточных вод, в частности аппаратов для охраны окружающей среды, и может быть использовано в гальваническом, химическом производстве для очистки сточных вод, в системах водоподготовки.

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 большой обменной емкостью, механической прочностью и долговечностью. Ионообменные процессы являются обратимыми, и иониты после завершения рабочего процесса подвергаются регенерации в различных средах: катиониты регенерируют в (2÷8)% растворах кислот, а отработанные аниониты - в (2÷6)% растворах щелочей. Схема ионообменной очистки приводится в кн. «Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков». Учебн. пособие. / Д.А.Кривошеин, П.П.Кукин, В.А.Лапин и др. - М.: Высшая школа, 2003. - 344 с. (рис.6.24, 6.25, 6.26, стр.193÷195). В приведенных схемах осуществляется многоступенчатая очистка в нескольких колоннах, которые работают периодически. На практике, в большинстве случаев, в сточных водах различных производств присутствуют загрязняющие вещества сложного состава, и для их очистки требуются иониты обоих классов.

Известно устройство «Колонный противоточный ионитный фильтр» (патент на изобретение №2318574, Бюл. №7, 10.03.2008), в котором реализуется в одном ионитном фильтре одновременная очистка с использованием гранулированных анионитов и катионитов, которые не перемешиваются за счет того, что каждый ионит находится в пространстве двухзаходного шнека, образованного перфорированными непровальными перегородками, установленного на вращающемся роторе. Данное устройство принято за прототип.

Недостатки прототипа следующие: значительные трудности в продвижении ионита через пространство шнека, обусловленное тем, что ионит в рабочем пространстве разбухает, сложности в регулировании режима очистки в зависимости от исходной концентрации загрязняющего вещества.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности работы ионитного фильтра и достижения более качественной очистки от загрязняющих веществ.

Технический результат достигается тем, что в ионообменном рукавном фильтре, содержащем цилиндрический корпус с верхним и нижним днищами, ротор с двухзаходным перфорированным шнеком, новым является то, что в каждой полости двухзаходного шнека установлен сетчатый рукав, в одной полости заполнен катионитом, в другой полости - анионитом, при этом сетчатый рукав образует бесконечную кольцевую ленту и выполнен с возможностью перемещения по винтовой линии. Каждый сетчатый рукав оборудован системой подвижных роликов и приводом в виде ведущего ролика в паре с обжимным роликом. В магистрали каждого рукава имеется ванна регенерации (соответственно с кислым раствором для катионита и щелочным раствором для анионита). Перед входом в ротор имеется диффузор-рассекатель, а перфорированный двухзаходный шнек выполнен подвижным, с возможностью вращения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется на фиг.1.

Фиг.1 - Ионообменный рукавный фильтр.

Здесь: 1 - корпус; 2 - ротор; 3 - шнек двухзаходный; 4 - подводящий бункер; 5 - диффузор-рассекатель; 6 - патрубок подвода; 7 - верхнее днище; 8 - подвижные ролики; 9 - ванна регенерации I (для катионита), II (для анионита); 10 - сливной бак; 11 - нижнее днище; 12 - патрубок отвода; 13 - ионитная засыпка (соответственно I - катионит и II - анионит); 14 - сетчатый рукав.

Предлагаемое устройство представляет собой цилиндрический корпус 1, внутри которого имеется ротор 2, установленный с возможностью вращения. На роторе 2 расположен двухзаходный шнек 3 из перфорированного материала. Верхнее 7 и нижнее 11 днища корпуса 1 выполнены перфорированными. В верхней части корпуса 1 установлен подводящий бункер 4. В бункере 4 расположен патрубок подвода загрязненной жидкости 6 с раструбом 5 на конце. Внутри корпуса 1 в винтовых каналах шнека 3 расположены сетчатые рукава 14, в которых находятся ионитная засыпка 13 (соответственно I - катионит и II - анионит). Сетчатые рукава 14 с ионитной засыпкой 13 образуют бесконечную кольцевую тороидальную ленту и перемещаются по системе подвижных роликов 8. Некоторые из роликов имеют привод от внешнего источника. В магистрали сетчатых рукавов 14 с ионитной засыпкой 13 имеется две ванны регенерации 9 с регенерирующим раствором (соответственно I для катионита и II для анионита). В нижней части корпуса установлен сливной бак 10 с патрубком 12 отвода очищенной жидкости.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В патрубок подвода 6 начинает подаваться загрязненная жидкость и, одновременно, начинают от приводящих роликов 8 перемещаться сетчатые рукава 14. Жидкость, истекая из раструба 5, проходит через перфорированное верхнее днище 7, заполняя все пространство корпуса 1, и, контактируя со слоями ионита 13 (соответственно катионита I и анионита II), очищается от загрязняющих веществ. Очищенная жидкость сливается в сливной бак 10 через перфорированное днище 11 и отводится через патрубок отвода 12. Одновременно с движением жидкости в полости корпуса 1 происходит движение рукавов 14 в противотоке за счет вращения тянущих роликов 8 и подающих роликов. Движение рукавов 14 с ионитной засыпкой происходит без больших усилий и трения за счет того, что движение их внутри корпуса 1 происходит при одновременном вращении подвижного ротора 2. Рукава 14 вместе с ионитной засыпкой 13, которая впитала в себя загрязнители, по системе роликов поступают в ванны регенерации (соответственно I для катионитов и II для анионитов). После процесса регенерации очищенный ионит вместе с соответствующим рукавом опять поступает в полость корпуса 1.

Таким образом, в одном аппарате происходит одновременная очистка загрязненной жидкости от растворенных анионов и катионов, и процесс очистки происходит непрерывно, с постоянной регенерацией отработанных ионитов. Ионообменный рукавный фильтр работает надежно, без закупориваний и залипаний ионитной засыпки внутри ротора, что обеспечивает более качественную очистку от загрязняющих веществ.