Фільтр для очищення рідини чи газу

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкости или газа фильтрованием через объемные пористые среды и может быть использовано в процессах очистки природных и сточных вод от твердых механических примесей, нефтепродуктов и други х загрязнений. Известен фильтр, содержащий корпус с подводящими и отводящими патрубками, подвижную и неподвижную перфорированные перегородки и заключенный между ними фильтрующий слой в виде вертикально расположенных волокон [1]. Недостатками данного фильтра являются низкое качество фильтрации и регенерации, вследствие неоднородности пор, образуемых неравномерной укладкой вертикально расположенных волокон фильтрующей загрузки. Известен также фильтр, состоящий из корпуса с патрубками, неподвижной перфорированной перегородки, закрепленной на распределительной системе, подвижной перфорированной перегородки со штоком, волокнистой загрузки, прикрепленной к перегородкам и перфорированных труб из эластичного материала [2]. Недостатки данного устройства также состоят в низком качестве фильтрации и регенерации обрабатываемого потока жидкости или газа, вследствие высокой неоднородности пор, образуемых из-за неравномерной укладки волокон фильтрующей загрузки. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является фильтр, содержащий корпус с крышкой и патрубками, подвижную и неподвижную перфорированные перегородки, направляющие стержни, фильтрующий слой из отдельных нитей, закрепленных на перфорированных перегородках и расположенных под углом к вертикали, воздухораспределитель, неподвижную сетку и дополнительный слой нитей, концы которых закреплены на неподвижной сетке и подвижной перфорированной перегородке [3]. Расположение волокон фильтрующей загрузки под углом к вертикали позволяет эффективнее провести процесс фильтрации. Однако, недостаточная отмывка волокон при регенерации способствует прогрессирующему накоплению загрязнений в фильтрующей загрузке, что в дальнейшем снижает качество фильтрации. К тому же, такой фильтр занимает достаточно большую площадь (5 - 7м 2 и более), а при регенерации его объем увеличивается в 2 - 3 раза по сравнению с вертикальным расположением волокон. Авторы поставили перед собой задачу эффективнее использовать промывные агенты при регенерации за счет компактной укладки волокон фильтрующей загрузки. Иными словами, стоит задача заставить промывные агенты при отмывке волокон от загрязнений меньше работать "вхолостую". Повышение качества регенерации улучшит фильтрацию обрабатываемого потока жидкости или газа, при этом объем фильтра за счет компактной укладки волокон уменьшится. Для решения поставленной задачи предложен фильтр, содержащий корпус с подводящими и отводящими патрубками, подвижную и неподвижную перфорированные перегородки с закрепленными на них концами волокон, воздухораспределительную систему, при этом к подвижной и неподвижной перфорированным перегородкам по всему объему фильтрующей загрузки прикреплены гибкие тяги, равные по длине расстоянию между ними, а волокна сформированы в жгуты, которые присоединены к гибким тягам своей продольной частью по крайней мере в одной точке, причем точки крепления жгутов и гибких тяг к перфорированным перегородкам смещены относительно друг друга. Рекомендуется жгуты из волокон прикреплять к гибким тягам на высоте 0,3 ® 0,7 их длины. Кроме этого, жгуты могут быть скреплены по длине в одной и более точках и быть сформированы из цельных волокон или хаотично направленных отрезков волокон. Совокупное использование признаков заявляемого устройства позволит изменить направление волокон в виду жгутов, по крайней мере дважды, по ходу потока обрабатываемой жидкости или газа. Это приводит к более компактному их расположению в объеме фильтрующей загрузки как при фильтрации так и при регенерации, что позволит использовать фильтры меньшего объема. Более того, компактное расположение жгутов из волокон позволит эффективнее использовать промывные агенты в процессе регенерации, так как они, чаще встречая на своем пути поверхность волокон, меньше работают "вхолостую". Другим фактором, влияющим на процесс регенерации, является лучшая распущенность волокон в виде жгутов. При фильтрации жгуты из волокон имеют вид "слойки" в пироге. Распрямляясь при регенерации, частички волокон цепляют друг друга, тем самым лучше и х распушивая. Эффективное использование промывных агентов при компактном расположении волокон в фильтрующей загрузке также повышает их распущенность (промывные агенты при регенерации чаще ударяются о поверхность волокон). Эффективная регенерация способствует лучшей фильтрации обрабатываемого потока жидкости или газа при использовании фильтров меньшего объема. Авторами экспериментально установлено, что минимальная величина пористости фильтрующей загрузки достигается при закреплении продольной части жгута из волокон к гибким тягам на высоте 0,3 ® 0,7 их длины. За пределами этого интервала снижается качество фильтрации и регенерации обрабатываемого потока жидкости или газа. Жгуты из волокон могут быть скреплены по длине в одной и более точках, что позволяет при их формировании использовать волокнистые отходы производства и предотвратить вынос отрезков волокон из объема фильтрующей загрузки. Проведены опыты по очистке воды в фильтре с волокнистой загрузкой. Высота загрузки при фильтрации 1м плотность загрузки - 105кг/м 3. Скорость фильтрации поддерживалась 25м/ч. Регенерация фильтра выполнялась с помощью воды и сжатого воздуха. Эффективность регенерации оценивалась по количеству остаточных загрязнений в загрузке после ее промывки. Результаты опытов по регенерации приведены в табл.1. Определена степень равномерности пор в заявляемом фильтре в зависимости от высоты прикрепления жгутов к тягам, которая оценивалась по величине пористости загрузки: большей пористости соответствовала большая неоднородность пор (табл.2). Из данных опытов следует, что остаточные загрязнения в загрузке, сформированной в прототипе, достигают величины 1,8 ® 2,1кг/м 3 при ее расширении на 120 - 130% по отношению к высоте загрузки при фильтрации. Такая же величина остаточных загрязнений в заявляемом фильтре обеспечивается при расширении загрузки на 40%. Минимальная величина пористости в заявляемом фильтре достигается при креплении жгута волокон к тягам своей продольной частью на высоте 0,3 - 0,7 их длины. Опытные образцы фильтров, установленные на металлургическом комбинате "Азовсталь", показали высокую их эффективность и надежность при очистке нефтесодержащих стоков. В настоящее время разработаны рабочие чертежи на фильтр и определен их завод - изготовитель ("Азовмаш"). Таким образом, каждый новый отличительный признак заявляемого устройства, а также совокупность его с уже известными, обеспечивает решение поставленной задачи, а достигнутые результаты, как показывают сравнительные данные практического осуществления заявляемого устройства и прототипа, превосходят известные на сегодняшний день устройства-аналоги. Все отличительные признаки заявляемого устройства являются существенными и обладают новизной на дату подачи заявки. На фиг.1 изображен общий вид фильтра в процессе фильтрации; на фиг.2 - фильтр в процессе регенерации. Устройство включает корпус 1 с патрубком 2 подачи исходной жидкости и отвода промывной жидкости, патрубком 4 подачи сжатого воздуха и патрубком 5 отвода сжатого воздуха. Внутри корпуса размещены неподвижная 6 и подвижная 7 перфорированные перегородки с фильтрующей загрузкой между ними. Фильтрующая загрузка выполнена из жгутов волокон и включает гибкие тяги 8 из отдельных замкнутых элементов и жгуты из волокон 9. Тяги и жгуты волокон концами прикреплены к перегородкам и точки крепления их смещены. Рекомендуется жгуты из волокон прикреплять к тягам своей продольной частью по крайней мере в одной точке на высоте 0,3 ® 0,7 их длины. Жгут может быть скреплен по длине в одной и более точках и быть сформирован из цельных и/или - отдельных отрезков волокон. Фильтр работает следующим образом. При фильтровании (фиг.1) подвижную перфорированную перегородку 7 перемещают в нижнее положение. При этом волокна жгута укладываются преимущественно в поперечном обрабатываемому потоку направлении. Очищаемая вода подается в корпус через патрубок 3. Скапливаемый в фильтре сжатый воздух отводится через патрубок 5. При промывке фильтра (фиг.2) подвижная перегородка 7 перемещается в верхнее положение. Промывную воду и сжатый воздух подают в патрубки 3 и 4 соответственно. Промывную загрязненную воду из фильтра отводят через патрубок 2, а сжатый воздух - через патрубок 5. Повышение степени регенерации позволяет повысить степень очистки обрабатываемого потока жидкости в 1,4 ® 1,6 раза при снижении объема фильтра на 40 ® 50%.