Сорбционный фильтр для очистки сточных вод. Сорбционный фильтр


Сорбционные фильтры | Канализационные системы и системы очистки стоков

Содержание статьи:

Сорбционный фильтр, применяющийся для очистки воды, на сегодняшний день считается одной из самых универсальных систем водоочистки и находит широкую область применения: в квартирах и загородных домах, на дачах, в гальванических цехах, на заводах, в нефтехимическом и химическом производстве.

Что такое сорбционный фильтр?

Сорбционный фильтр в своей принципиальной схеме представляет резервуар с наполнителем-сорбентом (уголь или алюмосиликаты, содержащие атомы алюминия и кремния). Корпус фильтра изготавливается из пластика или стеклопластика. При определенном направлении потока воды (в фильтре «кувшин» — сверху-вниз; в напорном оборудовании — снизу-вверх), — происходит равномерное распределение рабочей среды на поверхности сорбента.

Сорбционный фильтр может быть двух видов:

Напорные (высокопроизводительные) и безнапорные (низкопроизводительные) сорбционные фильтры. В бытовых условиях обычно используется в качестве активного компонента активированный уголь.

Вода проходит два цикла очистки: механическую и химическую. Очищенная вода поступает к потребителю или в специальную емкость.

Что такое сорбция?

Сорбция – это процесс поглощения абсорбентом (т.е. поглотителем) другого вещества. Абсорбент может быть твердым, как например, пористый уголь, или жидкообразным, для поглощения пара или газа. В научном мире есть понятие адсорбция и абсорбция. Адсорбция — поглощение загрязнений поверхностью активного компонента. При процессе абсорбции поглощаемое вещество распределяется по всему объему рабочего элемента.

Современные производители выпускают сорбенты с ионообменной смолой. Процесс абсорбции происходит за счет химического обмена ионами. В результате селективной функции в процессе адсорбции на поверхности задерживаются только вредные элементы.

Фильтрующие загрузки

Достаточно давно и эффективно в водоочистных сооружениях в качестве фильтрующей загрузки применяется песок кварцевый. Песок кварцевый по сравнению с дроблеными песками более пористый, с развитой удельной поверхностью и следовательно, обладает повышенной грязеемкостью.

Щебень и пески также долгие годы применяются в качестве фильтрующего материала благодаря выгодным характеристикам мономинеральности и однородности гранулометрического состава, то есть механических элементов-частиц различных размеров и формы.

Гранулированный активированный уголь получают из скорлупы кокосового ореха, отличающейся высокой плотностью и прочностью на истирание. Он предназначен для удаления растворенных органических веществ, неприятного запаха и цветности в воде. Активированный уголь требует периодического взрыхления для предотвращения появления в фильтрующем материале каналов. С целью регенерации действия сорбционного материала активированный следует периодически менять.

Осветлительно сорбционные фильтры

Осветлительно сорбционный фильтр предназначен для очищения воды от избыточного хлора, механических включений, неприятного запаха, органических частиц, глины. В качестве фильтрующей нагрузки применяется кокосовый уголь, кварцевый песок и другие абсорбенты. Принцип работы фильтра основан на процессе поглощения (сорбции) загрязнений. Процесс полностью автоматизирован.

Осветлительно сорбционный фильтр бывает двух типов: основанном на постоянном и периодическом принципе действия. В случае, если вода необходима в течение 24-х часов, например, для непрерывного производственного процесса, или наполнения большой емкости, то – устанавливается два или несколько фильтров. Один сорбционный фильтр находится в процессе промывки, другой – работает и т.д. Таким образом обеспечивается непрерывность действия. В случае использования воды для пожарной безопасности, она не очищается. Сорбционный фильтр промывается периодически, в основном в ночное время, когда потребители не пользуются водой.

Блок сорбционной очистки серии ФС

Сорбционный фильтр «Валдай» серии ФС применяется для очистки водных стоков от остатков технических масел и нефтепродуктов нефтехимических производств и машиностроительных предприятий до водоемов рыбохозяйственного назначения. Блок состоит из фильтров с сорбционной загрузкой, установленных параллельно. Сорбционные фильтры для загрузки воды оборудованы внутренней дренажно-распределительной системой, трубопроводной обвязкой, арматурой и КИПиА.

Блоки серии ФС представляют собой фильтры сорбционные угольные. Для работы блока используют два режима: фильтрационный режим и режим обратноточной промывки для того, чтобы взрыхлить загрузку. В качестве загрузки применяются гранулированные активные угли с оптимальными показателями пористости, зольности и фракционного состава. В зависимости от качества сточных вод определяется высота сорбционной нагрузки и количество уровней очистки. При фильтрации направление воды — вертикальное, сверху вниз.

Регулировка режимом работы фильтров происходит с помощью электропривода или пневмопривода, который инсталлируется на подключенном трубопроводе. Управлять режимом работы можно и с помощью специальных клапанов, устанавливаемых непосредственно на фильтр.

Корпус фильтра блока сорбционной очистки изготавливается из стеклопластика, нержавеющей стали, гуммированной углеродистой стали.

К преимуществам можно отнести наличие опций:

— Вариативность дренажно-распределительных систем, трубопроводной обвязки и арматуры.

— Опции типов приводов запорно-регулирующей арматуры.

— Различные виды сорбционных загрузок, предназначенных для удаления мышьяка, тяжелых металлов, других опасных компонентов.

— Выбор уровня автоматизации блока.

Видео: фильтр сорбционный угольный

kns1.ru

Сорбционный фильтр, блок доочистки сточных вод

Назначение сорбционного фильтра

Блок доочистки (сорбционный фильтр) используется для очистки стоков в том случае, если они сбрасываются в открытый рыбохозяйственный водоем. Устанавливаются в качестве дополнительной системы к нефтеуловителю.

Главное достоинство сорбционного фильтра заключается в большом количестве разнообразных сыпучих поглощающих материалов, что позволяет очистить воду практически от любого загрязнения. При изменении параметров загрязнения достаточно будет поменять тип сорбента.

Конструкция сорбционного фильтра

Сорбционный фильтр собирается из двух частей:

  • корпуса самого фильтра
  • кассет, представляющих собой набор сорбционных или фильтрующих элементов.

При изготовлении фильтров используют армированный стеклопластик, произведенный по технологии машинного формования с применением полиэфирных смол. Это помогает существенно увеличить содержание стекла в материале, из которого изготовлен сорбционный фильтр, что в итоге продлевает срок его эксплуатации.

Степень очистки сорбционного фильтра

Использование высококачественных углей, в качестве наполнителей блоков доочистки, которые производит наша компания, помогает увеличить их эффективность, в сравнении с обычными системами очистки сточных вод. Степень очистки соответствует нормам РФ, и удерживается на высоком уровне.

Показатели на выходе блока доочистки:

ПоказательКонцентрация, мл/гна входена выходе
Взвешенные вещества До 10 1-3
До 20 5-10
Нефтепродукты 0,3-0,5 0,03-0,05
3-5 0,3-0,5

 

Сорбционный фильтр - принцип работы

Вода проходит несколько степеней очистки. Самая грубая первоначальная очистка происходит в песко- и нефтеуловителях. Уже затем вода попадает в сорбционный фильтр, где проходит через множество слоев активированного угля. Здесь сточная вода очищается до показателей, признанных нормой РФ и позволяющих осуществить сброс стоков в водоемы.

После периода фильтрации следует обязательная промывка фильтра от скопившегося в нем осадка. Промывка осуществляется водой. На одну регенерацию нужно около 200 л ,

 промывка продолжается в течение 1 часа. Продукты промывки сливаются в канализацию. Во время регенерации засыпка освобождается от частиц загрязнения и снова становится способной очищать.

Монтаж и контроль оборудования

Каждое изделие, произведенное в ЗАО «РосЭкология» снабжается подробными монтажными схемами. По запросу клиента нами проводится монтаж и организация полного цикла работ, который включает в себя: доставку изделий и монтаж в рамках отдельного договора.

Блоки сорбционных фильтров

 

Производительность сорбционного фильтра л/с1,5361015202530405080120150
Диаметр, мм. 1100 1430 1430 1430 1430 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2500 3000 3000 3000
Длина, мм. 3000 2400 3500 4400 7000 3600 4300 4700 5100 6400 7700 7200 5200 7500 9200
Длина с пескоуловителм, мм. 2000 2700 3900 5500 7300 4400 8400 5700 6400 7500 8900 7200   10600 8300
5000 4600 6800
Объем фильтра, м3 2,8 3,8 5,4 6,8 10,8 13 14,5 15,7 19,8 23,9 35 51 63
Количество перегородок, шт 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4
Масса цеолита в фильтре, кг 120 200 380 500 740 980 1220 1460 1940 2420 3780 5700 7060
Масса угля в фильтре, кг 240 400 820 1450 2000 2720 3430 4150 5490 6900 10800 16400 20600
Толщина стенок, не менее, мм 5 5 6,5 6,5 8 8 8 10 12 12 14 16 18
Диаметр вх/вых, не менее, мм 110 110 160 160 200 200 250 250 250 315 315 400 400
Масса изделия без нагрузки, кг 115 175 205 255 420 460 510 580 770 890 1600 2250 3300
Макс. Расход ливниевых стоков 1,5 3 6 10 15 20 25 30 40 50 80 120 150
Макс. расход пром. стоков 0,75 1,5 3 5 7,5 10 12,5 15 20 25 40 60 75

 

Адсорбция, т.е. поглощение загрязнений поверхностью твердого тела, осуществляется за счет диффузии молекул органических веществ через жидкостную пленку, окружающую частицы адсорбента, к его поверхности при перемешивании жидкости и далее внутренней диффузии молекул, скорость которой определяется строением адсорбента и размером молекул сорбируемого вещества. Сорбцию экономически целесообразно применять при низких концентрациях загрязнений, т.е. в стадии глубокой очистки. В этом случае в процессе сорбции можно получить близкие к нулевым концентрации остаточных загрязнений.

На скорость и эффективность адсорбции влияет структура сорбента, химическая природа и концентрация загрязнений, температура, активная реакция среды:

  • При повышении температуры степень адсорбции снижается, несмотря на увеличение скорости диффузии;
  • Снижение величины рН вызывает увеличение сорбции органических веществ сточных вод;

С помощью сорбции можно извлекать из воды биологически стойкие органические вещества.

Лучшими сорбентами для удаления растворенных в воде органических веществ являются активные угли различных марок, эффективность которых определяется наличием в них микропор.

Суммарный объем микропор в активном угле является его основной характеристикой и  должна приводиться для каждой марки активного угля. Интересно, что активные угли в первую очередь адсорбируют органические вещества неприродного происхождения, а именно: фенолы, спирты, эфиры, кетоны, нефтепродукты, амины, "жесткие" поверхностно-активные вещества, органические красители и различные хлорамины. Этот метод позволяет на стадии глубокой очистки снизить концентрацию органических соединений в воде до 90-99%.

При сорбции на уголь не должна поступать вода, в которой содержатся взвешенные и коллоидные вещества, экранирующие поры в активном угле. Уголь, исчерпавший свою сорбционную способность (емкость) регенерируется или полностью заменяется.

Добавление окислителей (озона или хлора) в воду, перед подачей на угольные фильтры позволяет увеличить срок службы активного угля до его замены, улучшить качество очищенной воды или проводить очистку от соединений азота. При совместном проведении сорбции и озонирования происходит синергический эффект. Озон разрушает макромолекулы, а затем активный уголь сорбирует продукты частичного разложения в 1,5-3 раза эффективнее, чем без предварительного окисления. Предполагается, что при этом происходит, во-первых, деструкция биологически трудноокисляемых соединений с образованием окисляемых, в результате чего на угольной загрузке протекают биологические процессы окисления органических веществ, и, во-вторых, в результате воздействия озона на макромолекулы их молекулярный вес и размеры уменьшаются, и они могут сорбироваться в истинных микропорах активного угля. Комбинация методов озонирования и сорбции позволяет снизить в 2-5 раз расхо­ды и озона и активного угля в сравнении только с сорбцией или только с озонированием, а следовательно, и стоимость очистки.

При хлорировании воды с последующей сорбцией на активном угле происходит удаление аммонийного азота. При хлорировании воды, содержащей аммонийный азот, в зависимости от рН, соотношения дозы активного хлора и концентрации аммо­нийного азота образуется смесь монохлораминов, дихлораминов, треххлористого азота, сорбируемых при фильтрации активным углем, и молекулярного азота, уходя­щего в атмосферу.

Основные параметры процесса: доза хлора 8-12 мг/мг NН4N в зависимости от содержания органических веществ и конечных продуктов реакции с Nh5-N, скорость фильтрования 5-7 м/ч, время контакта с углем 6-10 минут, оптимальный диапазон рН 7-8, полное перемешивание воды с гипохлоритом натрия. Недостатком способа является увеличение концентрации хлоридов в очищенной воде, особенно при обработке стоков с относительно высокой концентрацией в них аммонийного азота; преимуществом - увеличение срока службы угля до замены или регенерации за счет окисления органических веществ хлором на пористой поверхности угля, более высокая степень очистки от органических веществ, полное обеззараживание, удаление аммонийного азота с превращением в молекулярный азот, уходящий в атмосферу.

www.rosecology.ru

Сорбционный фильтр - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Сорбционный фильтр

Cтраница 1

Сорбционные фильтры удаляют из воды хлор-органику ( хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан и другие вещества), а также тяжелые металлы ( железо, свинец и др.), взвесь, бактерии и, в пределах своих возможностей, вирусы. Вполне понятно, что при фильтрации загрязненной воды примеси, осевшие в порах, забивают их, и спустя некоторое время, определяемое сорбционной способностью фильтра, его необходимо заменить. К тому же уловленные фильтром микроорганизмы никуда не исчезают и даже более того - они способны размножаться в фильтрующем материале. Чтобы этого не случилось, требуются специальные меры. Еще один важный момент, необходимо, чтобы вода проходила через угольный фильтр с небольшой скоростью ( примерно один стакан в минуту на 100 г угля), иначе качественной очистки не получится.  [1]

Сорбционный фильтр делается обычно в виде цилиндрического резервуара, заполненного сорбентом. В целях обеспечения равномерного распределения сточной жидкости фильтрация производится снизу вверх.  [2]

Сорбционные фильтры, загруженные активированным углем. Скорость фильтрования 3 - 5 м / ч, потеря напора до 5 м вод. ст. Содержание нефтепродуктов до фильтров составляет 4 - 5 мг / л, после фильтров около 1 0 мг / л, иногда менее. При двух ступенях фильтрования содержание нефтепродуктов после фильтров составляет примерно 0 5 мг / л; промывка такая же, как указана для зернистых фильтров; температура до 100 С; теплоизоляция; холодильники для отбора проб.  [3]

Сорбционные фильтры проектируются согласно CHiill 2.04.03 - 85 пп. Количество фильтров определяется в соответствии с основными их характеристиками.  [4]

Сорбционные фильтры могут быть напорными и открытыми.  [5]

Угольные сорбционные фильтры, заполненные активированным углем БАУ с размером зерен 1 - 3 5 мм. Промывка производится горячей водой ( 80 - 90 С) при скорости подачи воды снизу 10 - 12 м / ч, продувка - паром в количестве 1 т / м3 загрузки. Маслоемкость верхних слоев угля 25 % по массе. Вместо активированного угля могут применяться несколько менее активные пековый кокс и полукокс. Приемный бак для обезмасленной воды ( конденсата) должен быть рассчитан на двухчасовой расход.  [6]

Обычно сорбционный фильтр выполняется в виде цилиндрического резервуара, заполненного сорбентом. В целях обеспечения равномерного распределения сточной жидкости фильтрация производится снизу вверх.  [7]

Напорные ионообменные и сорбционные фильтры ( рис. 1.34, табл. 1.18 и 1.19) применяются при умягчении и обессоливании воды для промышленных целей в различных технологических схемах. Промышленностью изготовляются натрий-катионитовые фильтры и водород-катионитовые фильтры первой и второй ступени.  [9]

Возьмем сорбционный фильтр, представляющий собой слой сорбента АВ высотой Я ( рис. 5 - 11), через который в направлении от А к В фильтруется раствор, содержащий сорбируемую примесь в концентрации Сисх - Разделим слой сорбента на ряд элементарных слоев 6Я и будем проводить фильтрование с такой малой скоростью, чтобы за время контакта порции раствора 61 / с каждым элементарным слоем 8Н успевало установиться сорбционное равновесие.  [11]

Поскольку сорбционные фильтры работают при больших скоростях фильтрования и, величина диффузии в направлении фильтрования в выражении (1.119) не учитывается.  [12]

Работа сорбционных фильтров в условиях равновесия может происходить лишь при очень малых скоростях фильтрования, а в случае ионитных фильтров - при малых размерах зерен ионитов. В практике эти условия обычно не соблюдаются, и поэтому работа сорбционных фильтров проходит в неравновесных условиях, когда основную роль играют кинетические факторы. Учет последних применительно к определению фронта фильтрования приводит к сложным дифференциальным уравнениям высшего порядка. Предложенные различными авторами упрощения и допущения ( некоторые из которых носят чисто формальный характер) нуждаются в экспериментальной проверке.  [13]

Загрузка сорбционных фильтров для удаления из воды органических веществ активированным углем и пуск их в работу производятся точно так же, как и фильтров обезмасливающих установок ( см. гл.  [14]

Работу сорбционных фильтров рекомендуется проектировать таким образом, чтобы очищаемые сточные воды проходили последовательно через Два фильтра, а третий находился в регенерации или резерве.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Сорбционный фильтр для очистки сточных вод

Принцип работы

После блоков песко- и нефтеуловителя частично очищенная вода поступает в сорбционный блок, где проходит через слои активированного угля. Именно на слоях активированного угля и происходит доочистка стоков, что дает возможность сбрасывать очищенную воду в водоем.

Сорбционный фильтр (сорбционный отстойник) состоит из:

  • подводящий патрубок;
  • задвижка шиберная;
  • переливной патрубок;
  • отводящий патрубок;
  • распределительно-разгрузочная труба;
  • загрузка;
  • распределитель воздуха;
  • компрессор;
  • воздуховод;
  • нижняя распределительная зона;
  • круговой сборный лоток;
  • дренажный насос;
  • отсекающая заслонка;
  • перфорированное днище;
  • вентиляционный стояк.

Особенности

Сорбционные фильтры для очистки сточных вод могут быть изготовлены как в вертикальном (вертикальный сорбционный фильтр), так и в горизонтальном (горизонтальный сорбционный фильтр) исполнении.

Возможно изготовление сорбционных (угольных) фильтров для очистки сточных вод по индивидуальным параметрам.

Преимущества

Основные преимущества промышленных угольных фильтров для очистки воды:

  1. легкий и прочный стеклопластиковый корпус;
  2. длительный срок службы – не менее 50 лет;
  3. высокая устойчивость к колебаниям температуры;
  4. простота в установке и монтаже;
  5. низкие эксплуатационные расходы.

Характеристики

Производительность установок ФСБ (фильтры сорбционные безнапорные) составляет от 1 до 50 л/с. Возможно изготовление сорбционных установок большей производительности.

Таблица на фильтр сорбционный безнапорный типа ФСБ Марка изделия Q Вес без загрузки фильтра Диаметр фильтра, D Объем угольной загрузки, Wзагр. Высота полная, Н
л/скгмм3м
ФСБ - 11–42801,21,44,1
ФСБ - 55–74501,51,84,1
ФСБ - 108–126001,82,34,1
ФСБ - 2013–1912302,43,24,1
ФСБ - 3020–30198034,04,1
ФСБ - 4031–40204035,04,3
ФСБ - 5041–50219036,04,8

Установка и монтаж

Первоначально для монтажа абсорбера (промывного фильтра для очистки сточных вод) подготавливают котлован. Далее в него помещают и закрепляют сорбционный фильтр. Если есть вероятность всплытия оборудования, его устанавливают на бетонную подушку. После чего уже установленное оборудование, послойно (это важно!), засыпают почвой.

Обслуживание

Раз в год (желательно летом) нужно удалять осадок из распределительной зоны камеры фильтрования, с одновременной промывкой блока загрузки потоком воды. Осадок удаляют путем погружения компрессора, входящего в комплект, в разгрузочно-распределительную трубу блока доочистки.

В случае снижения качества очистки сточных вод, или ощутимого снижения пропуска воды фильтром, которые не удается устранить промывками сорбционного фильтра, проводят полную замену фильтрующего материала – сорбента. На практике замену угольного сорбента проводят не ранее чем через 5-7 лет эксплуатации фильтра!

Гарантии

Мы являемся производителем сорбционных фильтров (угольных фильтров). Поэтому можем поручиться за качество, выпускаемой нами, продукции. Срок службы не менее 50 лет. Срок окупаемости оборудования – 1 год. Гарантия на всю продукцию – 5 лет! Мы гарантируем качественную очистку сточных вод!

akvabiom.ru

Сорбционный фильтр

Изобретение относится к сорбционному фильтру и может быть использовано в водоподготовке для целей водоснабжения промышленных предприятий. Сорбционный фильтр содержит корпус с сорбентом, электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе, при этом электроды, создающие электрохимические источники тока, выполнены из перфорированных дисков из алюминия, имеющих отрицательный потенциал, и перфорированных дисков из графита, имеющих положительный потенциал. Между электродами расположен активированный уголь. Количество электрохимических источников тока больше одного. Фильтрование ведут со скоростью 5-11 м/ч. Количество последовательно расположенных источников тока равно 2-5, а расстояние между электродами электрохимического источника тока равно 187-241 мм. Технический результат: уменьшение энергозатрат при очистке воды. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к области коммунального хозяйства в централизованных и децентрализованных системах водоснабжения, а также может быть использовано в водоподготовке для целей водоснабжения промышленных предприятий.

Известен сорбционный фильтр, загруженный активированным углем (Журба М.Г. Водоснабжение. - М.: Изд. Архитектурно-строительных вузов, 2004 г., с.146-151). Недостатками устройства являются большие габариты фильтра, а также невысокий эффект очистки.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков и максимально достижимому положительному эффекту является сорбционный фильтр (Патент РФ 2315647, B01D 25/00, C02F 1/46, опубликованный 2005.03.11).

Устройство содержит сорбент из цеолита, размещенный в цилиндрическом корпусе, и электроды, разграничивающие слои сорбента, где положительный полюс подключен к первому от корпуса электроду, к третьему и т.д., ко всем нечетным по номерам электродам, а отрицательный полюс подключен ко второму, четвертому и т.д., ко всем четным по номерам электродам. Устройство содержит один или несколько соединенных между собой параллельно идентичных корпусов со смесью активированного угля или сульфоугля и цеолита и подключенные к ним последовательно один или несколько соединенных между собой параллельно идентичных корпусов с электродами, где первую половину зазора между стенкой корпуса и первым электродом заполняет слой сорбента из цеолита, далее следует разделительная перегородка в виде сетки из диэлектрического материала, а вторую половину этого зазора заполняет слой сорбента из амфотерных материалов. Далее слои указанных сорбентов из цеолита и амфотерных материалов чередуются, начиная с амфотерных материалов, при этом слои между электродами имеют толщину 0,02-0,2 м, а электроды подключены к выпрямителю с постоянным напряжением 5-220 В.

Недостатком устройства является то, что очистка воды происходит при высоких энергозатратах. Кроме того, при поляризации электродов происходят растворение анода и его пассивация, отложение солей жесткости на катоде.

Задачей изобретения является уменьшение энергозатрат при очистке воды.

Поставленная задача решается тем, что сорбционный фильтр, включающий корпус, заполненный сорбентом, и электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе, согласно изобретению содержит электроды, создающие электрохимические источники тока, выполненные из перфорированных дисков из алюминия, имеющих отрицательный потенциал и перфорированных дисков из графита, имеющих положительный потенциал, между которыми расположен гранулированный сорбент, причем количество электрохимических источников тока больше одного. Фильтрование ведут со скоростью 5-11 м/ч. В качестве сорбента используется активированный уголь марки АГ-3. Количество последовательно расположенных источников тока равно 2-5, а расстояние между электродами электрохимического источника тока равно 187-241 мм.

На фиг.1 представлен эскиз сорбционного фильтра, на фиг.2 - графики зависимости мощности электрохимического источника тока от межэлектродного расстояния и концентрации водного раствора хлористого натрия.

Сорбционный фильтр (фиг.1) состоит из цилиндрического корпуса 1, закрытого сверху и снизу эллиптическими крышками 2. Подача воды в фильтр осуществляется через патрубок 3, находящийся в верхней части корпуса фильтра. Отвод очищенной воды производится через патрубок 4, расположенный в нижней части корпуса фильтра. В корпусе фильтра 1 последовательно по ходу движения воды расположены электрохимические источники тока, состоящие из алюминиевого диска 5 и графитового диска 6, разделенные гранулированным сорбентом, например активированным углем 7.

Сорбционный фильтр работает следующим образом. Очищаемую воду фильтруют в загрузке фильтра в направлении сверху вниз. В электрохимических источниках тока, состоящих из дисков 5, обладающих отрицательным значением электродного потенциала, и дисков 6, обладающих положительным значением электродного потенциала, возникает электродвижущая сила и, соответственно, электрический ток. Сорбент, находящийся в электрическом поле между двумя электродами, поляризуется, при этом увеличиваются силы адгезии. Кроме того, электроотрицательный алюминиевый электрод растворяется. Ионы алюминия в воде гидролизуются с образованием нерастворимой соли Al(ОН)3, являющейся коагулянтом. Процесс образования гидроксида алюминия интенсивно протекает на поверхности сорбента, за счет чего существенно увеличивается сорбционная емкость.

Экспериментально установлено, что мощность электрохимического источника тока имеет экстремальную зависимость от межэлектродного расстояния в широком диапазоне концентраций раствора. На фиг.2 приведены графики зависимости мощности электрохимического источника тока от расстояния в растворах хлористого натрия концентрацией от 1 до 100 г/л.

Как следует из фиг.2, на графике наблюдается два максимальных значения мощности электрохимического фильтра. Расстояние между электродами, соответствующее первому и второму максимуму, определится дифференцированием соответствующих уравнений регрессии (табл.1).

Таблица 1
Расстояния между электродами, соответствующие первому, второму максимуму мощности электрохимического фильтра
Концентрация раствора, г/л Первый максимум Второй максимум
Уравнение Расстояние, мм Уравнение Расстояние, мм
100 у=-0,0353х2+0,9426х-3,4118 13,35 у=-0,00006х2+0,027х+0,7966 225
50 у=-0,0458x2+1,3143х-7,0771 14,34 у=-0,00002x2+0,0095х-0,112 237
10 у=-0,0321x2+0,9245х-5,2906 14,40 у=-0,000006x2+0,0029х+0,0428 241
5 у=-0,0246x2+0,7107х-4,0992 14,44 у=-0,000004x2+0,0016х+0,0384 200
1 у=-0,0257x2+0,7512х-4,538 14,61 у=-0,00000008x2+0,00003х+0,0753 187
Среднее значение 14,23 Среднее значение 218

Из полученных результатов следует, что в широком диапазоне концентраций раствора положение первого и второго максимума изменяется несущественно и может быть определено средним значением межэлектродного расстояния, а именно 14 и 218 мм. Так как высота фильтрующего слоя должна быть не менее 1 м, то электрохимический фильтр должен быть преобразован в многоэлектродный, а количество источников тока, соответственно, должно равняться 71 и 5 шт. Отсюда следует, что на практике нерационально использовать первый максимум из-за сложности конструкции фильтра. Таким образом, оптимальным значением межэлектродного расстояния следует считать 187-241 мм, а количество последовательно расположенных источников тока равно 5.

Затраты энергии в электрохимическом фильтре отсутствуют.

Регенерация фильтрующих материалов осуществляется обратным током воды. Форма корпуса и его геометрического размера роли не играют, поэтому корпус может быть цилиндрическим, прямоугольным или другой формы.

Пример 1. Воду фильтровали в сорбционном фильтре в направлении сверху вниз. В верхней части фильтра располагали алюминиевый перфорированный диск, в нижней части - графитовый перфорированный диск. Пространство между дисками заполняли активированным углем марки АГ-3.

Скорость фильтрования изменяли в пределах от 1 до 20 м/ч.

В таблице 2 и 3 приведены данные о степени очистки воды в сравнении с очисткой той же воды на устройстве-прототипе, при различных скоростях фильтрования, а также различных исходных концентрациях загрязнений. В воду искусственно был введен органический загрязнитель - хромоген черный. Степень загрязнения воды определяли по оптической плотности D. Исходное значение оптической плотности воды составляло D=0,08 (табл.2) и D=2,0 (табл.3).

Таблица 2
Оптическая плотность воды после очистки
Скорость фильтрования, м/ч Оптическая плотность воды после очистки
1 3 5 8 11 15 20
Устройство-прототип 0,037 0,038 0,038 0,039 0,043 0,047 0,055
Сорбционный фильтр с 1 источником тока 0,038 0,038 0,038 0,038 0,039 0,042 0,045
Сорбционный фильтр с 5 источниками тока 0,030 0,030 0,031 0,031 0,032 0,034 0,035
Таблица 3
Оптическая плотность воды после очистки
Скорость фильтрования, м/ч Оптическая плотность воды после очистки
1 3 5 8 11 15 20
Устройство-прототип 0,50 0,50 0,51 0,67 0,81 1,30 1,70
Сорбционный фильтр с 1 источником тока 0,48 0,48 0,48 0,48 0,55 0,73 0,89
Сорбционный фильтр с 5 источниками тока 0,18 0,18 0,20 0,20 0,25 0,30 0,37

Из результатов опытов следует, что при скорости фильтрования 1-8 м/ч оптическая плотность воды, очищенной сорбционным фильтром по прототипу и фильтром с одним источником тока, практически одинакова, однако при увеличении скорости фильтрования до 20 м/ч фильтр с одним источником тока дает больший эффект очистки воды.

Сорбционный фильтр с пятью источниками тока дает существенно лучшее качество воды в широком диапазоне скоростей от 1 до 20 м/ч. Очевидно, что для практических целей большая скорость фильтрования представляет больший интерес, так как уменьшаются габариты сооружений.

1. Сорбционный фильтр, включающий корпус, заполненный сорбентом, и электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе, отличающийся тем, что электроды создают электрохимические источники тока, выполненные из перфорированных дисков из алюминия, имеющих отрицательный потенциал, и перфорированных дисков из графита, имеющих положительный потенциал, между которыми расположен активированный уголь, причем количество электрохимических источников тока больше одного.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтрование ведут со скоростью 5-11 м/ч.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве активированного угля используют активированный уголь марки АГ-3.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество последовательно расположенных источников тока равно 2-5, а расстояние между электродами электрохимического источника тока равно 187-241 мм.

www.findpatent.ru

сорбционный фильтр - патент РФ 2422187

Изобретение относится к сорбционному фильтру и может быть использовано в водоподготовке для целей водоснабжения промышленных предприятий. Сорбционный фильтр содержит корпус с сорбентом, электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе, при этом электроды, создающие электрохимические источники тока, выполнены из перфорированных дисков из алюминия, имеющих отрицательный потенциал, и перфорированных дисков из графита, имеющих положительный потенциал. Между электродами расположен активированный уголь. Количество электрохимических источников тока больше одного. Фильтрование ведут со скоростью 5-11 м/ч. Количество последовательно расположенных источников тока равно 2-5, а расстояние между электродами электрохимического источника тока равно 187-241 мм. Технический результат: уменьшение энергозатрат при очистке воды. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

Рисунки к патенту РФ 2422187

Изобретение относится к области коммунального хозяйства в централизованных и децентрализованных системах водоснабжения, а также может быть использовано в водоподготовке для целей водоснабжения промышленных предприятий.

Известен сорбционный фильтр, загруженный активированным углем (Журба М.Г. Водоснабжение. - М.: Изд. Архитектурно-строительных вузов, 2004 г., с.146-151). Недостатками устройства являются большие габариты фильтра, а также невысокий эффект очистки.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков и максимально достижимому положительному эффекту является сорбционный фильтр (Патент РФ 2315647, B01D 25/00, C02F 1/46, опубликованный 2005.03.11).

Устройство содержит сорбент из цеолита, размещенный в цилиндрическом корпусе, и электроды, разграничивающие слои сорбента, где положительный полюс подключен к первому от корпуса электроду, к третьему и т.д., ко всем нечетным по номерам электродам, а отрицательный полюс подключен ко второму, четвертому и т.д., ко всем четным по номерам электродам. Устройство содержит один или несколько соединенных между собой параллельно идентичных корпусов со смесью активированного угля или сульфоугля и цеолита и подключенные к ним последовательно один или несколько соединенных между собой параллельно идентичных корпусов с электродами, где первую половину зазора между стенкой корпуса и первым электродом заполняет слой сорбента из цеолита, далее следует разделительная перегородка в виде сетки из диэлектрического материала, а вторую половину этого зазора заполняет слой сорбента из амфотерных материалов. Далее слои указанных сорбентов из цеолита и амфотерных материалов чередуются, начиная с амфотерных материалов, при этом слои между электродами имеют толщину 0,02-0,2 м, а электроды подключены к выпрямителю с постоянным напряжением 5-220 В.

Недостатком устройства является то, что очистка воды происходит при высоких энергозатратах. Кроме того, при поляризации электродов происходят растворение анода и его пассивация, отложение солей жесткости на катоде.

Задачей изобретения является уменьшение энергозатрат при очистке воды.

Поставленная задача решается тем, что сорбционный фильтр, включающий корпус, заполненный сорбентом, и электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе, согласно изобретению содержит электроды, создающие электрохимические источники тока, выполненные из перфорированных дисков из алюминия, имеющих отрицательный потенциал и перфорированных дисков из графита, имеющих положительный потенциал, между которыми расположен гранулированный сорбент, причем количество электрохимических источников тока больше одного. Фильтрование ведут со скоростью 5-11 м/ч. В качестве сорбента используется активированный уголь марки АГ-3. Количество последовательно расположенных источников тока равно 2-5, а расстояние между электродами электрохимического источника тока равно 187-241 мм.

На фиг.1 представлен эскиз сорбционного фильтра, на фиг.2 - графики зависимости мощности электрохимического источника тока от межэлектродного расстояния и концентрации водного раствора хлористого натрия.

Сорбционный фильтр (фиг.1) состоит из цилиндрического корпуса 1, закрытого сверху и снизу эллиптическими крышками 2. Подача воды в фильтр осуществляется через патрубок 3, находящийся в верхней части корпуса фильтра. Отвод очищенной воды производится через патрубок 4, расположенный в нижней части корпуса фильтра. В корпусе фильтра 1 последовательно по ходу движения воды расположены электрохимические источники тока, состоящие из алюминиевого диска 5 и графитового диска 6, разделенные гранулированным сорбентом, например активированным углем 7.

Сорбционный фильтр работает следующим образом. Очищаемую воду фильтруют в загрузке фильтра в направлении сверху вниз. В электрохимических источниках тока, состоящих из дисков 5, обладающих отрицательным значением электродного потенциала, и дисков 6, обладающих положительным значением электродного потенциала, возникает электродвижущая сила и, соответственно, электрический ток. Сорбент, находящийся в электрическом поле между двумя электродами, поляризуется, при этом увеличиваются силы адгезии. Кроме того, электроотрицательный алюминиевый электрод растворяется. Ионы алюминия в воде гидролизуются с образованием нерастворимой соли Al(ОН)3, являющейся коагулянтом. Процесс образования гидроксида алюминия интенсивно протекает на поверхности сорбента, за счет чего существенно увеличивается сорбционная емкость.

Экспериментально установлено, что мощность электрохимического источника тока имеет экстремальную зависимость от межэлектродного расстояния в широком диапазоне концентраций раствора. На фиг.2 приведены графики зависимости мощности электрохимического источника тока от расстояния в растворах хлористого натрия концентрацией от 1 до 100 г/л.

Как следует из фиг.2, на графике наблюдается два максимальных значения мощности электрохимического фильтра. Расстояние между электродами, соответствующее первому и второму максимуму, определится дифференцированием соответствующих уравнений регрессии (табл.1).

Таблица 1
Расстояния между электродами, соответствующие первому, второму максимуму мощности электрохимического фильтра
Концентрация раствора, г/л Первый максимум Второй максимум
УравнениеРасстояние, ммУравнение Расстояние, мм
100 у=-0,0353х2+0,9426х-3,4118 13,35у=-0,00006х 2+0,027х+0,7966 225
50 у=-0,0458x2 +1,3143х-7,0771 14,34у=-0,00002x 2+0,0095х-0,112 237
10 у=-0,0321x2 +0,9245х-5,2906 14,40у=-0,000006x 2+0,0029х+0,0428 241
5 у=-0,0246x2 +0,7107х-4,0992 14,44у=-0,000004x 2+0,0016х+0,0384 200
1 у=-0,0257x2 +0,7512х-4,53814,61 у=-0,00000008x2 +0,00003х+0,0753 187
Среднее значение 14,23Среднее значение 218

Из полученных результатов следует, что в широком диапазоне концентраций раствора положение первого и второго максимума изменяется несущественно и может быть определено средним значением межэлектродного расстояния, а именно 14 и 218 мм. Так как высота фильтрующего слоя должна быть не менее 1 м, то электрохимический фильтр должен быть преобразован в многоэлектродный, а количество источников тока, соответственно, должно равняться 71 и 5 шт. Отсюда следует, что на практике нерационально использовать первый максимум из-за сложности конструкции фильтра. Таким образом, оптимальным значением межэлектродного расстояния следует считать 187-241 мм, а количество последовательно расположенных источников тока равно 5.

Затраты энергии в электрохимическом фильтре отсутствуют.

Регенерация фильтрующих материалов осуществляется обратным током воды. Форма корпуса и его геометрического размера роли не играют, поэтому корпус может быть цилиндрическим, прямоугольным или другой формы.

Пример 1. Воду фильтровали в сорбционном фильтре в направлении сверху вниз. В верхней части фильтра располагали алюминиевый перфорированный диск, в нижней части - графитовый перфорированный диск. Пространство между дисками заполняли активированным углем марки АГ-3.

Скорость фильтрования изменяли в пределах от 1 до 20 м/ч.

В таблице 2 и 3 приведены данные о степени очистки воды в сравнении с очисткой той же воды на устройстве-прототипе, при различных скоростях фильтрования, а также различных исходных концентрациях загрязнений. В воду искусственно был введен органический загрязнитель - хромоген черный. Степень загрязнения воды определяли по оптической плотности D. Исходное значение оптической плотности воды составляло D=0,08 (табл.2) и D=2,0 (табл.3).

Таблица 2
Оптическая плотность воды после очистки
Скорость фильтрования, м/ч Оптическая плотность воды после очистки
13 58 1115 20
Устройство-прототип 0,037 0,0380,038 0,039 0,0430,047 0,055
Сорбционный фильтр с 1 источником тока 0,0380,038 0,038 0,0380,039 0,042 0,045
Сорбционный фильтр с 5 источниками тока 0,0300,030 0,031 0,0310,032 0,034 0,035
Таблица 3
Оптическая плотность воды после очистки
Скорость фильтрования, м/ч Оптическая плотность воды после очистки
13 58 1115 20
Устройство-прототип 0,50 0,500,51 0,670,81 1,301,70
Сорбционный фильтр с 1 источником тока 0,480,48 0,480,48 0,550,73 0,89
Сорбционный фильтр с 5 источниками тока 0,180,18 0,200,20 0,250,30 0,37

Из результатов опытов следует, что при скорости фильтрования 1-8 м/ч оптическая плотность воды, очищенной сорбционным фильтром по прототипу и фильтром с одним источником тока, практически одинакова, однако при увеличении скорости фильтрования до 20 м/ч фильтр с одним источником тока дает больший эффект очистки воды.

Сорбционный фильтр с пятью источниками тока дает существенно лучшее качество воды в широком диапазоне скоростей от 1 до 20 м/ч. Очевидно, что для практических целей большая скорость фильтрования представляет больший интерес, так как уменьшаются габариты сооружений.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сорбционный фильтр, включающий корпус, заполненный сорбентом, и электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе, отличающийся тем, что электроды создают электрохимические источники тока, выполненные из перфорированных дисков из алюминия, имеющих отрицательный потенциал, и перфорированных дисков из графита, имеющих положительный потенциал, между которыми расположен активированный уголь, причем количество электрохимических источников тока больше одного.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтрование ведут со скоростью 5-11 м/ч.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве активированного угля используют активированный уголь марки АГ-3.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество последовательно расположенных источников тока равно 2-5, а расстояние между электродами электрохимического источника тока равно 187-241 мм.

www.freepatent.ru

Сорбционный угольный фильтр - принцип работы

Сорбционный угольный фильтр используется для очистки воды от эмульгированных в ней жидкостей, в частности остатков масел и нефтепродуктов. Промышленность выпускает следующие модели фильтров. УСФ 2.0-0.6 , УСФ 2.6 – 0.6 и УСФ 3.4-0.6. Первая цифра означает диаметр фильтра в метрах, вторая давление в МПа. Масса фильтров от 2.5 до 5 тонн. Производительность от 30 до 70 кб/ч. Высота от 4.5 до 5.2 метра

Схема работы сорбционного угольного фильтра

Для очистки различных жидкостей в промышленных системах водоочистки и водоподготовки, канализирования сточных вод, технологического водоснабжения, в том числе и замкнутого типа,а так же очистки конденсата применяются фильтры различных типов. По характеру загрязнений очищаемой жидкости определяется потребность в типе фильтра. Загрязнения, в основном, бывают механические – песок, грязь инородные включения (взвеси) и эмульсии – растворами различных жидкостей в воде, в том числе, маслами и нефтепродуктами. Представлены в виде пленки на поверхности, отдельных крупных нерастворенных капель и в виде мелкодисперсного раствора жидкости в жидкости – эмульсии. Вот с ней-то и призван бороться сорбционный угольный фильтр. Очистка происходит в несколько этапов. Сначала ставятся фильтры механической очистки, жидкость проходит через решетки и сетки, потом отстаивается в отстойниках. На этом этапе удаляются механические загрязнения и крупные масляные пятна. Сложнее дело обстоит с мелкодисперсными капельками масла и нефтепродуктов. Вот тут-то и приходит на помощь активированный уголь. Конденсат после предварительной очистки в механических фильтрах и отстойниках поступает на угольный сорбционный фильтр.

Активированный уголь представляет из себя мелкопористое вещество с большой площадью поверхности, покрытой порами. Эти поры имеют способность поглощать (адсорбировать) органические примеси. Размеры частичек от одного до трех с половиной миллиметров. Поглощающая способность масел от 20% до 35% от веса, в зависимости от температуры конденсата. При более высокой температуре их впитывающая способность снижается. При пропускании конденсата через загруженный в фильтр уголь, последний впитывает масло и нефтяные остатки. На выходе получается чистая вода. Сорбционные фильтры с активированным углем работают в периодическом режиме. В процессе работы уголь загрязняется, качество очистки к концу фильтроцикла ухудшается. При полной выработке активированного угля, поток воды выходит без очистки. Выработка угля происходит неравномерно.Для повышения эффективности и защиты от слеживания активированного угля с периодичностью в 10-15 дней необходимо «продувать» фильтрующий материал потоком горячего очищенного конденсата пять десять минут, чтобы его взрыхлить и перемешать. Выработанный фильтрующий материал с поверхности вынимается, примерно 40%, и насыпается новая порция, а остатки невыработанных 60% добавляются наверх. Загружаемый уголь проходит предварительную подготовку – обрабатывается пятипроцентным раствором серной или соляной кислоты для удаления зольных остатков, чтобы они не попадали в очищенный конденсат.

Конструкция сорбционных угольных фильтров

Сорбционный угольный фильтр как оборудование для водоочистки представляет собой вертикально стоящий цилиндр с подводящими и отводящими патрубками с запорной арматурой. Сверху и снизу находятся распределительные устройства, устройство для отбора проб. Внутри находится фильтрующий материал. Резервуар корпуса выполнен из листовой стали, снизу и сверху к нему приварены полукруглые днища. К корпусу тем же способом прикреплены стойки для монтажа. Фильтр из-за его значительной массы рекомендуется устанавливать на фундамент. Сверху и снизу фильтр имеет люки для контроля водоочистки, осмотра и профилактики верхнего и нижнего дренажно–распределительных устройств, антикоррозийной защиты. Изнутри к верхнему и нижнему днищу приварены фланцы, которые подключены к распределительным устройствам, снаружи к ним подключен подводящий и отводящие трубопроводы. Загрузка фильтрующего материала производиться через штуцер в верхней части. Обвязка из трубопроводов и запорной аппаратуры позволяет переключать потоки воды. Пробоотборник на лицевой стороне сделан из трубок, подсоединенных к подводящему и отводящему трубопроводу, и оборудован кранами и манометрами на входе и на выходе фильтра.

Смотрите также:

www.bwt.ru


Смотрите также