УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/40 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей, содержащих поверхностно-активные, взвешенные вещества, нефтепродукты, и может быть использовано для очистки сточных вод от мойки деталей и машин.

Известен аппарат для извлечения маслопродуктов, содержащий резервуар, расположенные по его периметру воздухораспределитель и пеносборник, причем в резервуаре установлены сужающаяся кверху коническая перегородка с сетчатым анодом и катодом, перегородка в форме обратного конуса и расположенная коаксиально ей цилиндрическая перегородка, размещенные между ними электроды для дополнительной подпорной флотации, установленные в нижней части резервуара ультрафильтрационные элементы с трубопроводом в форме диффузора, соединенного тангенциально, размещенное в верхней части резервуара устройство подачи очищаемой жидкости и поддержания необходимого ее уровня, а также циркуляционные трубопроводы [1].

Однако в таком устройстве невозможен контроль работы ультрафильтрационных элементов: при выходе из строя хотя бы одного из них необходимо подвергать разборке весь мембранный аппарат, после чего проводить испытания каждого мембранного элемента с целью разбраковки.

Кроме того, для регенерации мембранных элементов необходимо предварительно отмывать полости флотатора и отстойника-накопителя от загрязнений, чтобы в них готовить моющий раствор и принимать его после пропускания через мембранные элементы. Эксплуатация такого аппарата требует непременного тщательного отсоса электролизных газов из-за их взрывоопасности.

При этом недостаточно эффективно используется энергия потока сбрасываемой из мембранного аппарата обрабатываемой жидкости: она используется только для вращения жидкости в полости флотатора, хотя по величине количество этой энергии составляет около одной трети от затрачиваемой на циркуляцию через аппарат.

Перечисленные недостатки частично устранены в установке для очистки сточной жидкости после мойки машин и деталей, включающей приемный резервуар, флотатор, фильтры, камеру осветленной жидкости, узел сбора и обработки всплывающих веществ и шлама, центробежный сеператор, ультрафильтрационное устройство, соединенное с циркуляционным и подпитывающим насосами, и соединительные линии [2].

Однако такая установка материалоемка, сложна в изготовлении и эксплуатации. Сложность эксплуатации заключается в необходимости обслуживания большого количества разнородного оборудования и согласования их производительности между собой. Применение такой установки также характеризуется высокими удельными затратами энергии. Кроме того, так как ультрафильтрационное устройство работает в режиме однократного пропускания обрабатываемой жидкости перед возвращением в моечную машину, то такая установка неприменима для очистки жидкостей в системах, в которых предусмотрен сброс очищенных стоков в канализацию, так как для экологической безопасности требуется более высокая степень очистки.

Целью изобретения является обеспечения возможности повышения степени очистки жидкости, упрощение конструкции и снижение энергоемкости.

Для этого в установке для очистки жидкости, включающей линии подачи жидкости и воздуха, фильтр, флотатор, узел сбора и обработки флотошлама, мембранный аппарат с циркуляционным насосом, емкость осветленной жидкости, соединительные линии, линия подачи жидкости соединена с флотатором, установка снабжена линией, соединяющей мембранный аппарат и флотатор, с установленным на ней эжектирующим устройством, линией дозированной подачи химических реагентов, узел сбора и обработки флотошлама выполнен в виде емкости с расположенным внутри нее эжектором, установленным на линии подачи флотошлама и соединенным с линией подачи воздуха, емкость имеет отражательный экран, сетчатую перегородку и патрубок отвода воздуха, установка снабжена подпитывающим насосом, установленным перед циркуляционным насосом и соединенным с емкостью осветленной жидкости, всасывающий патрубок эжектирующего устройства соединен с атмосферой или с патрубком отвода воздуха из емкости сбора флотошлама и с линией подачи химических реагентов.

Соединение линии подачи жидкости с флотатором и снабжение установки линией, соединяющей мембранный аппарат и флотатор, с установленным на ней эжектирующим устройством, линией дозированной подачи химических реагентов обеспечивает перемешивание в эжектирующем устройстве рабочего потока сбрасываемой из мембранного аппарата жидкости с подсасываемым воздухом и подачу воздушно-жидкостной смеси во флотатор, чем дополнительно достигается более полная очистка жидкости от поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов и взвесей перед подачей ее в мембранный аппарат. Снижение концентрации задерживаемых веществ во флотаторе способствует повышению производительности установки мембранного аппарата.

Выполнение узла сбора и обработки флотошлама в виде емкости с расположенным внутри нее эжектором, установленным на линии подачи флотошлама и соединенным с линией подачи воздуха, и снабжение емкости отражательным экраном, сетчатой перегородкой и патрубком отвода воздуха обеспечивает разрушение отводимой из флотатора наиболее загрязненной долгоживущей пены, исключает ее выброс в воздушную магистраль и способствует сгущению (до 60%) задерживаемых пеной веществ.

Снабжение установки подпитывающим насосом, установленным перед циркуляционным насосом и соединенным с емкостью осветленной жидкости, обеспечивает снижение энергоемкости установки за счет применения циркуляционного насоса с меньшим напором и приготовление моющего раствора в этой емкости путем многократного пропускания осветленного раствора с введенными в него моющими веществами через подпитывающий насос, который в этом случае заменяет перемешивающее устройство. Регенерация мембранных элементов путем их промывки пермеатом или моющим раствором повышает степень очистки обрабатываемой жидкости и производительность мембранного аппарата. При этом упрощается конструкция, и повышается удобство эксплуатации.

Соединение всасывающего патрубка эжектирующего устройства с атмосферой или с патрубком отвода воздуха из емкости сбора флотошлама и с линией подачи химических реагентов обеспечивает перемешивание сбрасываемой из мембранного аппарата обрабатываемой жидкости с атмосферным воздухом и флотагентами без применения дозирующего насосного оборудования. Это позволяет упростить конструкцию, снизить материалоемкость и энергоемкость за счет утилизации энергии сбрасываемой жидкости.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.

Установка содержит фильтр 1 предварительной очистки, соединенный по линии а с приемным резервуаром в виде флотатора 2, емкость 3 с расположенными внутри эжектором 4, отражательным экраном 5 и сетчатой перегородкой 6. Эжектор 4 и верхняя часть емкости 3 соединены с воздушной магистралью д, нижняя часть - с флотатором по линии м и с линией ж концентрата.

Средняя часть флотатора 2 соединена по линии б трубопроводом с расположенным на уровне верхней отметки жидкости во флотаторе 2 переливным устройством 7, подпитывающим насосом 8, соединенным с входом циркуляционного насоса 9 через теплообменник 10 и фильтр 11. Циркуляционный насос 9 своим выходом соединен по линии в с мембранным аппаратом 12, пермеатотводящий канал которого по линии г соединен с емкостью 13 осветленной жидкости, а линия в сброса концентрата - с флотатором 2 через эжектирующее устройство 14. Всасывающий патрубок последнего соединен с полостью емкости 3 либо с атмосферой по линии д и линией л дозирования химических реагентов с запорным органом, измерителем расхода и емкостью с реагентом (на чертеже не показаны). Подпитывающий насос 8 соединен линиями к своими входом и выходом с емкостью 13 осветленной жидкости. В средней части полости флотатора 2 расположен также соединенный с воздушной магистралью д воздухораспределитель 15, а в верхней части его установлен обратный конус 16 и расположен пеносборник 17, выполненный в виде открытой сверху кольцевой емкости, примыкающей к обечайке флотатора. В рециркуляционном контуре между аппаратом 12 и насосом 9 установлено дросселирующее устройство 18.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Сточная жидкость через фильтр 1 по линии а подается во флотатор 2, где в гравитационном поле из нее отделяются крупнодисперсные механические примеси, металлическая стружка и окалина, которые оседают в нижней части флотатора и периодически сбрасываются через линию е. Жидкость во флотаторе 2 под действием подаваемого по линии д через воздухораспределитель 15 сжатого воздуха подвергается обработке, обеспечивающей флотацию крупнодисперсных частиц маслопродуктов в верхнюю зону флотатора 2, откуда за счет взаимодействия с нижней поверхностью обратного конуса 16 поступает в пеносборник 17, из которого пена по линии м засасывается эжектором 4 в емкость 3, под действием сжатого воздуха выбрасывается на отражательный экран 5 и разрушается. Флотошлам в виде смеси воды и крунодисперсных частиц маслопродуктов и других загрязнений сливается по линии ж в отдельную емкость (не чертеже не показана), в которой происходит гравитационное отделение (отстаивание) воды от маслопродуктов. Вода после отстаивания может направляться обратно в установку для доочистки. Для исключения выброса пены вместе со сбрасываемым через верхнее отверстие воздухом по линии д необходима сетчатая перегородка 6. Частично очищенная сточная вода из флотатора 2 подается на вход подпитывающего насоса 8. При недостаточном отборе жидкости происходит переполнение полости флотатора 2, которое компенсируется переливным устройством 7, исключающим попадание жидкости в пеносборник 17. Подпитывающий насос 8 подает жидкость через теплообменник 10 и сетчатый фильтр 11 на вход циркуляционного насоса 9, который по линии в обеспечивает непрерывную циркуляцию жидкости через мембранный аппарат 12 при рабочем давлении от 0,2 до 0,5 МПа, которое регулируется установленным на выходе из него дросселирующим устройством 18 в зависимости от концентрации и свойств среды. Прошедшая через мембрану, очищенная жидкость сливается в емкость 13 осветленной жидкости по линии г, из которой по линии и или ж поступает на потребление. Часть потока из рециркуляционного контура сбрасывается обратно во флотатор через эжектирующее устройство 14, в камеру разрежения которого по линии д поступает воздух, а по линии л дозируются химические реагенты, например флотагенты или реагенты для нейтрализации вредных примесей. Из эжектирующего устройства 14 жидкость поступает в нижнюю часть флотатора 2, в которой за счет резкого падения давления из нее выделяется сатурированный в эжектирующем устройстве 14 воздух, что способствует повышению эффективности флотации за счет дополнительной флотации коалесцирующих маслопродуктов.

Приготовление моющего раствора для регенерации мембранных элементов производится путем растворения в емкости 13 осветленной жидкости моющих веществ, при этом насос 8 выполняет роль перемешивающего устройства, подавая в нее и возвращая обратно осветленную жидкость вместе с моющими веществами по линии к. В теплообменнике 10 достигается необходимая для промывки температура раствора, фильтр 11 улавливает взвеси нерастворимых веществ.

Регенерация мембранных элементов осуществляется промывкой мембран из емкости 13 либо пермеатом, либо моющим раствором путем прокачки одного из них по линии в через мембранный аппарат 12 и циркуляционный насос 9 с возвратом ее вновь на вход насоса 9. После окончания промывки моющий раствор направляется во флотатор по линии в.

Предложенное устройство обеспечивает высокую степень очистки сточных вод при концентрировании водомасляных эмульсий и повышение производительности мембранного разделения и позволяет снизить энергоемкость установки.

Использование: очистка жидкости от загрязнений. Сущность: установка включает фильтр, флотатор, узел сбора и обработки флотошлама, мембранный аппарат с циркуляционным насосом, емкость осветленной жидкости соединен с флотатором. Мембранный аппарат и флотатор соединены трубопроводом с эжектирующим устройством. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ, включающая линии подачи жидкости и воздуха, фильтр, флотатор, узел сбора и обработки флотошлама, мембранный аппарат с циркуляционным насосом, емкость осветленной жидкости, соединительные линии, отличающаяся тем, что линия подачи жидкости соединена с флотатором, установка снабжена линией, соединяющей мембранный аппарат и флотатор с установленным на ней эжектирующим устройством, линией дозированной подачи химических реагентов. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел сбора и обработки флотошлама выполнен в виде емкости с расположенным внутри нее эжектором, установленным на линии подачи флоташлама и соединенным с линией подачи воздуха, емкость имеет отражательный экран, сетчатую перегородку и патрубок отвода воздуха. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена подпитывающим насосом, установленным перед циркуляционным насосом и соединенным с емкостью осветленной жидкости. 4. Установка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что всасывающий патрубок эжектирующего устройства соединен с атмосферой или с патрубком отвода воздуха из емкости сбора флотошлама и с линией подачи химических реагентов.