УСТАНОВКА ВАКУУМНОЙ ФЛОТАЦИИ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/24 

Изобретение относится к устройствам для очистки сточных вод от нефтепродуктов, жиров, масел и тонкодиспергированных взвешенных веществ.

Вакуумная флотация может быть использована для очистки оборотной воды от мойки автотранспорта, на заводах железобетонных изделий, гальванических цехов и других предприятий.

Известна флотационная установка "Spenstead", в которой ввод воздуха предусмотрен во всасывающую трубу насоса, его растворение в сатураторе и разделение флотокомплексов в флоторазделителе в нисходящем потоке жидкости [1]
К недостаткам установки "Spenstead" по сравнению с изобретением можно отнести ввод воздуха во всасывающую трубу насоса. Известно, что содержание в перекачиваемой жидкости газа больше 2-3% отрицательно влияет на работу насоса. Кроме того, отрицательным является сильное диспергирование в перекачивающем насосе способных к дроблению частиц, что приводит к снижению эффективности очистки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка вакуумной флотации, включающая цилиндрический корпус, подающую, отводную трубу, запорную арматуру, узел отвода флотошлама, емкости исходной и очищенной воды [2]
Сточная жидкость предварительно насыщается воздухом в аэрационной камере, откуда поступает в деаэратор для удаления нерастворившегося воздуха. Далее сточная вода поступает во флотационную камеру, где под воздействием разряжения воздух выделяется из воды в виде пузырьков и выносит частицы загрязнений в пенный слой.

Существенным недостатком этой установки является незначительная степень насыщения воды пузырьками воздуха, что связано с растворимостью воздуха в воде.

Это обстоятельство ограничивает область применения установки. Кроме того, в известной установке используются насосное оборудование и резервуары, что увеличивает энергозатраты и производственные площади для размещения оборудования.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства с минимальными энергозатратами и снижение производственных площадей.

На фиг. 1 показана установка вакуумной флотации, разрез; на фиг. 2 вакуумный флотатор, вид сверху.

Установка вакуумной флотации (фиг. 1) состоит из цилиндрического корпуса 1, герметично перекрытого сверху крышкой 2 и снизу днищем 3, выполненными в виде конусов.

Коаксиально цилиндрическому корпусу 1 расположен внутренний цилиндр 4, который через раструб 5 присоединен к отводной трубе 6. В вершину конуса днища 3 врезана подающая труба 7, соединенная с трубой 8 отвода осадка из днища 3.

На подающей трубе 7, отводной трубе 6 и трубе 8 отвода осадка установлены задвижки соответственно 9, 10 и 11. Открытые торцы труб 7, 6 и 8 размещены в непосредственной близости от днищ соответственно емкости 12 исходной воды, емкости 13 очищенной воды и емкости 14 сбора флотошлама. В емкость 12 исходная вода поступает через трубу 15. Для отвода воды в емкость 13 очищенной воды врезана переливная труба 16, а в емкость 14 отвода флотошлама переливная труба 17. В нижней части цилиндрического корпуса 1 размещены диспергаторы 18 газа с патрубками 19.

Патрубки 19 выведены за пределы цилиндрического корпуса 1, на них установлены вентили 20 и фильтрующие элементы 21.

В крышке 2 установлен патрубок зарядки устройства 22 с вентилем 23 и патрубок 24, открытый торец которого внутри крышки 2 перекрыт воронкой 25. Патрубок 24 присоединен к вибрационному насосу 26. Напорная труба 27 врезана в емкость 28, из которой флотошлам отводится по трубе 29 в емкость 14 сбора флотошлама.

Установка вакуумной флотации работает следующим образом (фиг. 1 и 2).

Перед началом работы устройство "заряжается", т.е. через патрубок 22 при открытом вентиле 23 и закрытых задвижках 9-11 и вентилях 20 полости устройства заполняются водой. При заполнении водой воздух из устройства вытесняется через клапаны вибрационного насоса 26.

После "зарядки" устройства закрывают вентиль 23 на патрубке 22 и открывают задвижки 9 и 10 на подающей трубе 7 и отводной трубе 6.

Исходная вода, поступающая через трубу 15, повышает уровень воды в емкости исходной воды 12, а отметка торца переливной трубы 16 фиксирует уровень воды в емкости 13 очищенной воды, обеспечивая необходимую разность уровней воды в емкостях 12 и 13. Разность уровней воды в емкостях 12 и 13, равная сумме всех потерь напора в устройстве, а также превышение вакуумного флототора над уровнем воды в емкости исходной воды 12 обеспечивают разряжение в сечениях вакуумного флотатора и поступление исходной воды из емкости 12 через флотатор в емкость 13.

Под воздействием разряжения в устройстве исходная вода из емкости 12 через открытый торец трубы 7 будет поступать в конус днища 3, проходить кольцевой зазор, образованный цилиндрическим корпусом 1 и раструбом 5 с цилиндром 4. При этом скорость прохождения воды за счет уменьшения живого сечения кольцевого зазора будет увеличиваться. После прохождения кольцевого зазора поток воды меняет направление своего движения с восходящего на нисходящее, снижая скорость. Поток воды через внутреннюю полость цилиндра 4 поступает в раструб 5 и по отводной трубе 6 в емкость очищенной воды 13.

Из емкости 13 очищенной воды вода отводится через переливную трубу 16.

В процессе перемещения исходной воды через кольцевой зазор под воздействием разряжения растворенный газ из воды выделяется в виде пузырьков. Количество выделяющихся пузырьков газа определяется превышением сечений кольцевого зазора над уровнем воды в емкости 12 исходной воды и газонасыщенностью исходной воды. Таким образом, с увеличением высоты устройства возрастает разрежение и увеличивается количество газовых пузырьков. При этом формирование флотокомплексов осуществляется в результате выделения пузырьков из воды на поверхности частиц загрязнений.

Характерным для вакуумной флотации является незначительная степень насыщения воды пузырьками воздуха, что ограничивает область ее применения.

Для увеличения степени насыщения исходной воды пузырьками воздуха в нижней части цилиндрического корпуса 1 установлены диспергаторы 18 с пористыми материалами (резина, ткань, керамика и т.д.).

Открывая вентили 20 на патрубках 19 за счет разрежения в сечении размещения диспергаторов 18 через фильтрующие элементы 21 начинает всасываться атмосферный воздух. При этом загрязнения в воздухе задерживаются фильтрующими элементами 21, предотвращая забивание пор пористого материала диспергаторов 18. После прохождения фильтрующих элементов 21 атмосферный воздух через патрубок 19 поступает в диспергатор 18 и, проходя пористый материал, в виде пузырьков поступает в восходящий поток воды в кольцевом зазоре.

Вводимые пузырьки воздуха через пористый материал диспергаторов 18, сталкиваясь с частицами загрязнений, образуют флотокомплексы. Причем изменение скорости потока воды за счет изменения живого сечения в кольцевом зазоре, а также его торможение при изменении направления движения с восходящего на нисходящий повышают число столкновений частиц с пузырьками, увеличивая эффективность образования флотокомплексов.

После прохождения кольцевого зазора происходит флоторазделение. Флотокомплексы всплывают и образуют слой флотошлама. За счет ограничения площади воды наклонными поверхностями конуса крышки 2 и воронки 25 флотошлам концентрируется.

При увеличении толщины слоя флотошлама он поступает в воронку 25 через ее кромки. Всасывающий патрубок 24 вибрационного насоса 26 засасывается флотошлам и воду из воронки 25, которая поступает через нижнее ее отверстие. При снижении уровня жидкости в конусе заглушки 2 за счет накопления воздуха ниже открытого торца патрубка 24 удаляются излишки воздуха, фиксируя уровень жидкости.

Вода, флотошлам и излишки воздуха поступают в вибрационный насос и через напорную трубу 27 отводятся в емкость 28, откуда вода и флотошлам по трубе 29 сбрасываются в емкость 14 сбора флотошлама. Из емкости 14 через переливную трубу 17 отводится флотошлам.

Поступающая вода в цилиндр 4 со скоростью меньше скорости всплывания флотокомплексов предотвращает прохождение их в емкость 13 очищенной воды.

В процессе работы вакуумного флотатора при содержании в исходной воде крупнодисперсной взвеси в конусе днища 3 будут скапливаться загрязнения, что может вызвать снижение производительности работы или вывести его из работы.

Поэтому в флотаторе предусмотрена труба 8, врезанная в подающую трубу 7, для удаления загрязнений из конуса днища 3. Для удаления загрязнений закрывают задвижку 9 и открывают задвижку 11, за счет разности уровней жидкости в емкости 13 и емкости 14 загрязнения с промывной водой из днища 3 будут поступать в емкость 14.

После промывки загрязнений открывают задвижку 9 и закрывают задвижку 11.

Изобретение по сравнению с известными конструкциями и прототипом имеет следующие технико-экономические преимущества:
позволяет обеспечить транспортировку очищаемой воды без насосного оборудования через флотатор за счет того, что открытый торец подающей трубы расположен в емкости исходной воды, открытый торец отводной трубы расположен в емкости очищенной воды, при этом отметка дна переливной трубы, врезанной в емкость очищенной воды, ниже отметки кромок емкости исходной воды, благодаря чему снижаются энергозатраты, предотвращается диспергирование способных к дроблению частиц, при перекачке воды;
позволяет дополнительно вводить пузырьки воздуха через пористый материал диспергаторов под воздействием разрежения без воздуходувок за счет размещения устройства выше кромок емкости исходной воды и размещения в нижней части цилиндрического корпуса диспергаторов, сообщающихся через патрубки с фильтрующими элементами, расположенными за пределами цилиндрического корпуса, благодаря чему повышается степень насыщения очищаемой воды пузырьками воздуха и расширяется область использования установки;
позволяет обеспечить переменную скорость в восходящем потоке, а также равномерный ввод исходной воды и отвод очищенной воды за счет того, что в вершину конуса днища врезана подающая труба, а через его боковую поверхность проходит отводная труба, которая через раструб присоединена к цилиндру, расположенную коаксиально цилиндрическому корпусу, благодаря чему повышается эффективность флотации;
позволяет концентрировать флотошлам и удалять его за счет того, что в вершину конуса крышки врезан патрубок, нижний открытый торец которого перекрыт воронкой, а верхний присоединен к узлу отвода флотошлама, благодаря чему обеспечивается стабильная работа установки.

Использование: очистка сточных вод . Сущность изобретения: установка вакуумной флотации включает флотатор (Ф), узел отвода флотошлама, емкости исходной и очищенной воды. Цилиндрический корпус имеет крышку и днище конической формы, внутренний коаксиально установленный цилиндр, соединенный через раструб с отводной трубой. Диспергаторы газа размещены в нижней части корпуса Ф, их подводящие патрубки за пределами корпуса снабжены фильтроэлементами. В верхней части крышки Ф расположены воронка и патрубок, соединенный с узлом отвода флотошлама. Емкость очищенной воды снабжена переливной трубой, которая размещена ниже, а вершина днища Ф выше кромки емкости исходной воды. 2 ил.

УСТАНОВКА ВАКУУМНОЙ ФЛОТАЦИИ, включающая цилиндрический корпус флотатора с подающей и отводной трубами, запорную арматуру, узел отвода флотошлама, емкости исходной и очищенной воды, отличающаяся тем, что корпус флотатора снабжен размещенным коаксиально с образованием кольцевого зазора внутренним цилиндром, установленными в нижней части корпуса диспергаторами газа, подводящие патрубки которых за пределами корпуса флотатора оснащены фильтрующими элементами, крышка и днище корпуса флотатора выполнены конической формы, флотатор снабжен расположенной в верхней части конической крышки воронкой и установленным над ней в вершине крышки патрубком, соединенным с узлом отвода флотошлама, подводящая труба одним концом размещена в емкости исходной воды, а другим соединена с вершиной конического днища, отводная труба проходит через боковую поверхность днища и одним концом соединена с внутренним цилиндром посредством раструба, а другим концом размещена в емкости очищенной воды, снабженной переливной трубой, при этом переливная труба размещена ниже, а вершина конического днища флотатора выше кромки емкости исходной воды.