УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ

Изобретение может использоваться во многих областях промышленности и относится к очистке жидкости, особенно воды, от дисперсных примесей. Область его использования очень большая, многопрофильная: от очистки сточных вод, природных вод до очистки масел.

Существует аналогичное фильтрующее устройство - фильтр "Кристалл", разработанный институтом "МосводоканалНИИпроект" (Лурье Л.Д. Исследование процесса очистки нефтесодержащих сточных вод транспортных предприятий фильтрованием через гранулированные и нетканые синтетические материалы: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1982. - 26 с). Данное устройство в качестве фильтрующего материала использовало сипрон - нетканый материал из отходов производства. Конструкция выполнена в многоуровневым кассетном исполнении: подача в верхнюю зону и очистки по секциям и рядам в кассетах, располагаемых один над другим. Его недостатки: давление на фильтрующий материал в кассетах не более 0,15 м, так как в дальнейшем происходил перелив в канализацию, трудоемкость замены кассетных фильтров, эффективность очистки по нефтепродуктам до 2 мг/дм³ при скорости фильтрации 6 м/ч.

Существует устройство для очистки вод от нефтепродуктов (патент РФ № 1086585, 1991, МПК B01D25/06, C02F1/40).

Изобретение состоит из нескольких фильтрующих камер, выполненных открытыми сверху, установленные на расстоянии одна над другой, соединены трубопроводами связи с задвижками, подводящие патрубки расположены под слоем фильтрующего материала.

Данное устройство использовало в своей конструкции фильтрующие материалы сипрон, содержащихся в камерах с помощью твердых сеток.

Фильтрующие камеры могли быть соединены последовательно, параллельно и в смешанных вариантах. Конструктивно подпор воды на очищающий фильтр мог составлять до 1 м. Эффективная скорость фильтрации выросла до 10 м/час, устранены полностью переливы при гидравлической перегрузке. Остаточное содержание нефтепродуктов в воде после установки могло достигать до 0,5 мг/дм³. Основные недостатки устройства: большой расход фильтрующего материала сипрон; большая толщина фильтрующего слоя - от 0,3 м и более; полное отсутствие отходов сипрона, как основного фильтрующего материала; практически отсутствие возможности проведения регенерации фильтра.

Поставленная задача решается тем, что были использованы фильтрующие материалы полипропилен от отечественных производителей с заданными физическими характеристиками. Под данный фильтрующий материал была разработана и испытана новая установка, в которой согласно изобретению была улучшена очистка воды от нефтепродуктов до 0,05 мг/дм³ за счет новой конструкции, новых фильтрующих материалов по ТУ 311321 16512587.001-2000. Было увеличено давление на фильтрующий материал до 1 МПа, скорость фильтрации до 100 м/час, толщины слоя фильтрующего материала до 30 мм, возможность проведения регенерации фильтрующего материала с использованием мощных инфразвуковых колебаний, а также дезинфекция жидкости в устройстве с использованием мощной ультразвуковой обработки.

На чертеже представлено устройство в общем виде.

Устройство для очистки жидкостей от дисперсных примесей состоит из установленных одна над другой открытые сверху камеры 1, состоящие из фильтрующих элементов 2 с различными слоями фильтрующего материала 3. Фильтрующие многослойные материалы с различными размерами пор удерживаеюся герметично по периметру многосекционными рамками 4, в которых есть трубки 5 для отбора проб и измерения давления по манометру 6 на каждом фильтрующем слое. Количество фильтрующих камер может быть от одной и более, при большем количестве камеры могут быть обвязаны трубопроводами связи 7, с заслонками и насосами последовательно, параллельно и в смешанных вариантах. Подача жидкости на очистку происходит под слой фильтрующего материала. Каждая фильтрующая камера имеет инфразвуковой вибратор 8, ультразвуковой излучатель 9, трубопровод канализации 10. Камеры монтируются на стальной конструкции 11.

Работает устройство следующим образом. Очищаемая жидкость по трубопроводу 7 подается под слой фильтрующего материала 3. Под давлением жидкости на фильтрующий материал происходит фильтрация через различные слои фильтрующего материала: нижний монослой с большим размером пор, далее второй с меньшим размером пор и т. д. Для примера на рисунке показаны слои с размерами пор 40, 20, 2 мкм. В настоящем промышленностью выпускаются фильтрующие материалы из полипропилена, полиэтилена с размерами пор от 80 до 0,3 мкм. Рекомендуем подбирать размеры пор фильтрующего материала в этом диапазоне в зависимости от очищаемых дисперсности частиц и вязкости жидкости. При технологическом регламенте задается скорость фильтрования и технологическая схема установки. По манометрам 6 ведется отслеживание давление на каждом фильтрующем монослое, который не должен превышать максимальное рабочее давление фильтрации. При достижении максимального давления или снижают скорость фильтрации, или делают полную остановку работы фильтрующей камеры, с последующей обработкой находящейся жидкости инфразвуковыми колебаниями с помощью вибратора 8, с одновременной обратной промывкой, опорожнением камеры от жидкости через трубопровод канализации 10. После нескольких таких регенераций заполняются камеры жидкостью, с одновременной обработкой жидкости ультразвуковыми и инфразвуковыми колебаниями с обратной промывкой в канализацию. При такой регенерации можно снова включать в работу фильтрующую камеру, отслеживать давление фильтрации и качество очищенной жидкости. По техническим условиям надо рассчитывать минимальную мощность N_min и максимальную частоту f_max инфразвукового вибратора для эффективной работы устройства по приведенным формулам:

f_max=(S_ф·ρ·g):(η·Π),

N_min=(ΔVв²·ρ²·g²)/(η·Π),

где ρ - плотность осадка; g - ускорение силы тяжести; η - динамическая вязкость осадка; Π - длина периметра осадка; S_ф - площадь фильтрующего материала; ΔVв - объем вибратора.

Данное устройство представляет фильтр - систему с двумя, тремя, четырьмя и т.д. фильтрующими камерами обвязанных трубопроводами связи, заслонками в различных вариантах: последовательно, параллельно и в смешанных вариантах. Это дает возможность производить регенерацию без остановки устройства в целом. Одна фильтрующая камера в работе - частный вариант из двухкамерной, трехкамерной, четырехкамерной и т.д. системы. Давление фильтрации можно создавать за счет гидравлического перепада или за счет работы насосов на заданную производительность. Вертикальное расположение фильтрующих камер в системе более рациональное, чем горизонтальное по нескольким причинам: экономятся производственные площади, используется гидростатическое давление очищаемой жидкости от верхних фильтрующих камер. При очень плотных фильтрующих материалах гидростатическое давление может быть недостаточным, чтобы достичь нужной производительности устройства. В этом случае используем насосы на необходимую производительность и давление. В таком случае возможно горизонтальное или смешанное расположения фильтрующих камер, например, при больших их фильтрующих площадях и использовании насосов для подачи жидкости на большую производительность.

Данное изобретение позволяет существенно улучшить технологические характеристики промышленной фильтрации. Исследования по фильтрации на воде показали возможность увеличения скорости фильтрации от 6 м/час до 100 м/час и более, эффективность очистки от нефтепродуктов от 0,5 мг/л до 0,05 мг/л и менее, с максимальным возможным увеличением давлением фильтрации от 0,7 м до 20 м водяного столба и более. Существенно улучшается гидравлический режим процесса фильтрации, ликвидирован "пристеночный эффекта", на производственных испытаниях решены проблемы механической прочности самого фильтрующего материалу и найдены условия регенерации от фильтрующего осадка. Улучшенные изобретением технологические характеристики промышленных фильтров, которые позволят на более качественном уровне решать проблемы охраны водных экосистем, прикладные производственные задачи очистки жидкостей от дисперсных примесей. Улучшенные технические характеристики промышленных фильтров улучшат экономические характеристики: позволят существенно уменьшить капитальные затраты на строительство очистных сооружений, фильтрующих устройств, уменьшат и их эксплуатационные расходы.