RU2490049C2

RU2490049C2 - Sorption filter

Info

Publication number: RU2490049C2
Application number: RU2011136670/05A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Левин
Original assignee: Евгений Владимирович Левин
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-08-20
Also published as: RU2011136670A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to devices intended for removing effluents of suspensions, superfluous and harmful impurities in industry, agriculture, etc. Sorption filter comprises case 1 filled with sorbent and electrodes 8, 9 to separate sorbent layers in case 1 and to create electrochemical current sources. Sorbent is selected from the group of polarising dielectrics and is fitted in, at least, two sealed vessels 6, 7 arranged in case 1 in the form of helix while electrodes 8, 9 represent an insoluble material. Sealed vessels 6, 7 may represents bags sewn be vertical interrupted stitches. Note here that vessel thickness as-filled makes 20-40 mm. Electrodes may be made of stainless steels, preferably, chrome-nickel steels and composed of grate of high-alloyed stainless steels with mesh of 1.0-5.0 mm in clear and wire diameter of 0.5-1.5 mm. Positive-potential electrode 8 may be made from elastic graphite sheet reinforced by stainless steel or from minced graphite arranged in sealed band sewn by vertical interrupted stitches. Bags 6, 7 may be filled with silica gel and/or haydite or diatomite.

EFFECT: higher efficiency of cleaning.

10 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам сорбционных фильтров для очистки сточных вод от взвесей, излишних и вредных растворенных примесей в промышленности, сельском хозяйстве, в быту.The invention relates to sorption filter devices for wastewater treatment from suspensions, excessive and harmful dissolved impurities in industry, agriculture, in everyday life.

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).A sorption filter is known that includes a housing filled with a sorbent and electrodes that delimit the layers of sorbent in the housing and create electrochemical current sources (RF Patent 2422187, B01D 25/00, published 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.The known filter uses a soluble aluminum electrode, which is an additional source of pollution during wastewater treatment. In addition, the filter has an optimal indicator of wastewater treatment with only five current sources, which complicates the design and increases the complexity of maintenance during filter operation and sorbent replacement. In a known filter, the possibility of regeneration of filter materials by a reverse current of water will be of limited importance, since the ability to polarize activated carbon, which is claimed as a sorbent, is limited.

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.The objective of the invention is to increase the degree of regeneration of filter materials by reverse water flow. Other objectives are to reduce the complexity of maintenance during filter operation and sorbent replacement. The technical result is an increase in the degree of polarization of the sorbent and reversible control of the sorption capacity of the filter.

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.The technical result is achieved due to the fact that in the sorption filter, comprising a housing filled with a sorbent, and electrodes that delimit the layers of the sorbent in the housing and creating electrochemical current sources, according to the invention, the sorbent is selected from a number of polarizable dielectric materials and is located in at least two removable permeable containers placed in the case in the form of a spiral, and the electrodes are selected from insoluble material. Water-permeable containers can be made in the form of bags sewn with vertical intermittent seams, while the thickness of the container in the running position is from 20 to 40 mm. The electrodes can be selected from a number of corrosion resistant steels, preferably nickel chromium. The electrodes can be made in the form of a grid of highly alloyed corrosion-resistant steel. The electrodes can be made in the form of a grid of highly alloyed stainless steel grade 08X18H10. The electrodes can be made in the form of a grid with a cell size in the light from 1.0 to 5.0 mm and a wire diameter from 0.5 to 1.5 mm. An electrode having a positive potential can be made of elastic sheet reinforced with stainless steel graphite. An electrode having a positive potential can be made of flexible elastic steel sheet graphite reinforced with stainless steel TEADIT GE 1520. An electrode having a positive potential can be made of crushed graphite placed in a permeable bag, stitched with vertical intermittent seams, while the thickness of the bag in the running position is from 20 to 40 mm. The sorbent containers can be filled with silica gel and, or expanded clay and, or sorbents from a number of diatomites.

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.Figure 1 presents a sketch of the sorption filter; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a fragment of a permeable container made in the form of a bag.

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).The sorption filter consists of a cylindrical housing 1, closed on top by a cover 2. Water is supplied to the filter through a pipe 3 located in the upper part of the filter housing. The purified water is discharged through the pipe 4. In the lower part of the housing 1 there is a pipe 5, which is used during the regeneration of filtering materials by the reverse water flow. The sorbent is selected from a number of polarizable dielectric materials and is located in at least two removable permeable containers 6 and 7, placed in the housing 1 in the form of a spiral. Between containers 6 and 7, electrodes 8 and 9 are located, selected from insoluble material and creating electrochemical current sources. The electrodes 8 and 9 repeat the spiral profile of the containers 6, 7 and are connected respectively to the anode 10 and the cathode 11, the outputs of which are mounted on the cover 2. The waterproof containers 6 and 7 can be made in the form of a bag 12 stitched with vertical interrupted seams 13, while the thickness capacity in the running position is from 20 to 40 mm (figure 3). The distance " a " (figure 3) between the seams 13 provides a stable bond of the sorbent particles in the cells 14 along the entire length of the bag 12. The sorbent cells 14 can be filled with silica gel, and either expanded clay, and / or sorbents from a number of diatomites. The electrodes 8 and 9 can be selected from a number of corrosion resistant steels, preferably nickel chromium. The electrodes 8 and 9 can be made in the form of a grid of highly alloyed corrosion-resistant steel, for example, grade 08X18H10. The electrodes 8 and 9 can be made in the form of a grid with a cell size in the light from 1.0 to 5.0 mm and a wire diameter from 0.5 to 1.5 mm. An electrode 8 having a positive potential (anode) can be made of elastic elastic steel sheet graphite reinforced with stainless steel, for example, TEADIT GE 1520. An electrode 8 having a positive potential can be made of crushed graphite placed in a permeable bag, stitched with vertical interrupted seams, while the thickness of the bag in the running position is from 20 to 40 mm (a similar design is described above for the bag with the sorbent).

Сорбционный фильтр работает следующим образомSorption filter operates as follows

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.The purified water is filtered in the filter loading in the direction from the top from the nozzle 3 down to the nozzle 4. The sorbent located in the electric field between the electrodes 8 and 9 is polarized, and colloidal suspensions of the filtered wastewater are polarized. The mutual polarization of the sorbent granules and colloidal suspensions provides effective deposition of colloidal suspensions, both on the surface of the sorbent granules and in the space between the granules. The sorbent regeneration process is carried out by reverse water flow. To do this, turn off the voltage at the electrodes 8 and 9, close the pipe 4, open the pipe 5, then clean water is supplied through the pipe 3.

Примеры использования предлагаемого сорбционного фильтраExamples of the use of the proposed sorption filter

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.Comparative tests were conducted of six filter loading options in accordance with claim 10 of the claims. Technical data of the tests: filter loading volume of 0.15 m ³ ; voltage at the electrodes 8 and 9-60 volts; for testing wastewater from yeast and baking industries with the initial BOD (biochemical oxygen demand) of 5000 mg / l was used; the volume of filtered effluents for each option is 10 m ³ . BOD obtained as a result of the tests is presented in the table.

№п/пNo. СорбентSorbent БПК, мг/лBOD, mg / l до испытанийbefore testing после испытанийafter testing 1one СиликагельSilica gel 50005000 526526 22 КерамзитExpanded clay 50005000 497497 33 Диатомит: ДАК-ФDiatomite: DAK-F 50005000 488488 4four Керамзит- ДАК-ФExpanded clay - DAK-F 50005000 474474 55 Силикагель - КерамзитSilica gel - Expanded clay 50005000 502502 66 Силикагель- ДАК-ФSilica gel-DAK-F 50005000 510510

Вывод: Сорбционную емкость представленных в таблице вариантов можно считать практически равной. Однако по экономическим показателям предпочтение следует отдать керамзиту.Conclusion: The sorption capacity of the options presented in the table can be considered almost equal. However, in terms of economic indicators, claydite should be preferred.

Claims

1. A sorption filter, comprising a housing filled with a sorbent, and electrodes that delimit the layers of sorbent in the housing and creating electrochemical current sources, characterized in that the sorbent is selected from a number of polarizable dielectric materials and is located in at least two removable permeable containers placed in the case in the form of a spiral, and the electrodes are selected from insoluble material.

2. The filter according to claim 1, characterized in that the water-permeable containers are made in the form of bags sewn with vertical intermittent seams, while the thickness of the container in the running position is from 20 to 40 mm.

3. The filter according to claim 1, characterized in that the electrodes are selected from a number of corrosion-resistant steels, preferably chromium-nickel.

4. The filter according to claim 1, characterized in that the electrodes are made in the form of a grid of highly alloyed corrosion-resistant steel.

5. The filter according to claim 4, characterized in that the electrodes are made in the form of a grid of highly alloyed corrosion-resistant steel grade 08X18H10.

6. The filter according to claim 4, characterized in that the electrodes are made in the form of a grid with a cell size in the light from 1.0 to 5.0 mm and a wire diameter from 0.5 to 1.5 mm.

7. The filter according to claim 1, characterized in that the electrode having a positive potential is made of elastic sheet reinforced with stainless steel graphite.

8. The filter according to claim 7, characterized in that the electrode having a positive potential is made of elastic sheet reinforced with stainless steel graphite brand TEADIT GE 1520.

9. The filter according to claim 1, characterized in that the electrode having a positive potential is made of crushed graphite placed in a permeable bag, stitched with vertical interrupted seams, while the thickness of the bag in the running position is from 20 to 40 mm.

10. The filter according to claim 1, characterized in that the containers for the sorbent are filled with silica gel and / or expanded clay and / or sorbents from a number of diatomites.