УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК C02F1/40 C02F1/24 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей, содержащих поверхностно-активные, взвешенные вещества, нефтепродукты, и может быть использовано для очистки сточных вод в различных производствах.

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 коаксиальной 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 (См. например, авторское свидетельство СССР N 1194846, кл. С 02 F 1/24).

Однако такому устройству присущи следующие недостатки:
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;
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 непременно тщательного отсоса электролизных газов из-за их взрывоопасности;
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 сепаратор, ультрафильтрационное устройство, соединенное с циркуляционным и подпитывающим насосами, и соединительные трубопроводы (См. например, авторское свидетельство СССР N 1073180, кл. С 02 F 1/40).

Однако такая установка материалоемка, сложна в изготовлении и эксплуатации. Сложноcть 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.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрано устройство по авторскому свидетельству СССР N 1073180, кл. С 02 1/40).

Задачей изобретения является обеспечение возможности повышения степени очиcтки жидкости и снижение энерго-материалоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что установка для очистки жидкости, включающая трубопроводы подачи жидкости и воздуха, фильтр, флотатор, узел сбора флотошлама, мембранный аппарат, емкость осветленной жидкости и соединительные трубопроводы, снабжена циркуляционным и подпитывающим насосами, соединенными с емкостью осветленной жидкости и мембранным аппаратом, эжектором и центробежным насосом, соединенными с входом флотатора, при этом флотатор снабжен переливным устройством, соединенным с емкостью осветленной жидкости, подпитывающий насос соединен с циркуляционным насосом и с эжектором, и установка снабжена емкостью дозируемых реагентов, соединенной с всасывающим патрубком эжектора, при этом эжектор снабжено дополнительным всасывающим патрубком, соединенным с верхней частью флотатора.

Снабжение установки циркуляционным и подпитывающим насосами, соединенными с емкостью осветленной жидкости и мембранным аппаратом, эжектором и центробежным насосом, соединенными с входом флотатора и снабжение флотатора переливным устройством, соединенным с емкостью осветленной жидкости обеспечивает непрерывный обмен жидкости из рециркуляционного контура ультрафильтрационной установки с жидкостью, находящейся в емкости осветленной жидкости и в полости флотатора и повышение степени очистки жидкости, так как в последний для осветления подается не исходная жидкость, а концентрат, т.е. жидкость с содержанием задерживаемых веществ в 20-200 раз большей. В этом случае при степени задержания 60-70% происходит образование флотошлама с большим содержанием задерживаемых веществ. Кроме того, при флотации концентрата происходит резкое снижение содержания задерживаемых веществ в очищаемой жидкости, что в свою очередь повышает производительность ультрафильтрационной установки за счет уменьшения концентрационной поляризации на поверхности мембран, зависящей от массовой концентрации задерживаемых веществ. Поэтому при работе установки можно использовать флотаторы с меньшей объемной производительностью, а это позволяет уменьшить энергоемкость и материалоемкость установки и потребность в производственных площадях.

Соединение подпитывающего насоса с циркуляционным насосом и эжектором обеспечивает снижение энергоемкости установки за счет насыщения воздухом жидкости во флотаторе без применения компрессорного оборудования и возможность применения привода циркуляционного насоса меньшей мощности за счет уменьшения напора насоса.

Снабжение установки емкостью дозируемых реагентов, соединенной с всасывающим патрубком эжектора, и снабжение эжектора дополнительным всасывающим патрубком, соединенным с верхней частью флотатора обеспечивает повышение качества продукта за счет многократного использования воздуха при флотировании: повторно на флотацию поступает весь воздух, не израсходованный на образование аэрофлокул. Это позволяет применить данную схему в технологических линиях, предназначенных для обработки различных окисляемых сред, например, фруктовых и овощных соков, при обработке которых появляется возможность увеличить подачу воздуха на флотацию с 6% до 10-12% что позволяет увеличить производительность флотатора на 20-40% при этом объемное содержание кислорода, а, следовательно, и окисление очищаемой среды останется на прежнем уровне. Кроме того, обеспечивается ввод и перемешивание с очищаемой во флотаторе жидкостью флокулянтов и коагулянтов, что повышает эффективность флотации за счет образования долгоживущей пены и снижает энергоемкость и материалоемкость установки за счет исключения дозировочного насоса.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.

Предложенное устройство содержит фильтр предварительной очистки 1, соединенной по линии а с емкостью осветленной жидкости 2, по линии б соединенным с подпитывающим насосом 3, соединенным на выходе линией в с циркуляционным насосом 4, на выходе которого установлены ультрафильтрационный аппарат 5 и дросселирующее устройство 6, образующие по линии г замкнутый циркуляционный контур, соединенный линией д с емкостью осветленной жидкости 2 и линией е со сборником пермеата 7. Выход подпитывающего насоса 3 линией ж соединен с входом центробежного насоса 8, который устанавливается при обработке труднофлотируемых жидкостей, на выходе которого установлен эжектор 9, соединенный нагнетательным патрубком с флотатором 10, переливное устройство 11 которого соединено с флотатором линией з, емкостью осветленной жидкости 2 линией и и с входом насоса 8 линией к. Мембранный аппарат 5 своим пермеатотводящим каналом по линии л соединен со сборником пермеата 7, который по линии м соединен с входом подпитывающего насоса 3 и соединен с канализацией по линии н. Эжектор 9 своими всасывающими патрубками соединен по линии о с верхней частью полости флотатора 10 и по линии п с емкостью 12 дозируемого химреагента, например, коагулянта или флокулянта. В средней части полости флотатора 10 расположен также соединенный с воздушной магистралью р воздухораспределитель 13, а в верхней части его установлен обратный конус 14 и расположен пеносборник 15, выполненный в виде открытой сверху кольцевой емкости, примыкающей к обечайке флотатора 10 и соединенного с приемником флотошлама, на чертеже условно не показанном, линией с.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сточная жидкость по линии а подается в фильтр 1, где из нее отделяются крупнодисперсные механические примеси, металлическая стружка и окалина, из которого она подается в емкость осветленной жидкости 2, а затем по линии б на вход подпитывающего насоса 3, из которого жидкость по линии в подается на циркуляционный насос 4, ультрафильтрационный аппарат 5 и дросселирующее устройство 6, при этом жидкость постоянно циркулирует по контуру г под заданным давлением. Прошедшая через мембранные элементы очищенная жидкость по линии л поступает в накопитель пермеата 7 и является конечным продуктом мембранного разделения. При работе ультрафильтрационного аппарата 5 часть потока по линии д постоянно сбрасывается в емкость осветленной жидкости 2, тем самым достигается постоянное выравнивание состава в емкости 2 и рециркуляционном контуре г и в которых содержание улавливаемых веществ постоянно снижается за счет отвода части циркулирующей жидкости на флотацию по линии ж. При этом часть жидкости от насоса 3 поступает на вход насоса 8 или, при его отсутствии, непосредственно через эжектирующее устройство 9 подается в нижнюю часть флотатора 10. При прохождении потока через эжектирующее устройство 9 через всасывающие патрубки в жидкость по линии п подается химические добавки типа флокулянтов или коагулянтов из емкости дозируемых химреагентов 12, а по линии о воздух для образования в эжекторе воздушно-жидкостной смеси. Поступающая во флотатор 10 смесь концентрата, воздуха и химических добавок при многократной циркуляции за счет возврата на повторную флотацию по линиям з и к на вход насоса 8 образует аэрофлокулы, которые всплывают и, отражаясь от нижней поверхности обратного конуса 14, поступают в пеносборник 15, из которого по линии с удаляются в виде флотошлама на утилизацию. Для интенсификации процесса флотации в необходимых случаях через воздухораспределитель 13 по линии р подается сжатый воздух. При работе флотатора поступающая в него жидкость через переливное устройство 11 по линии и возвращается в приемный резервуар 2.

При необходимости регенерации мембранных элементов в сборнике пермеата 7 приготавливается моющий раствор, который насосом 3 закачивается по линии м, а затем по линии в в ультрафильтрационный аппарат 5, из которого по линии е возвращается в сборник пермеата 7.

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

Использование: для очистки жидкостей, содержащих поверхностно-активные и взвешенные вещества, нефтепродукты. Сущность изобретения: установка для очистки жидкости содержит фильтр предварительной очистки, флотатор, мембранный аппарат с циркуляционным насосом и подпитывающим насосом, емкость осветленной жидкости, трубопроводы подводящие жидкость и воздух. В установке флотатор через эжектор и центробежный насос на входе и переливной патрубок на выходе соединен с емкостью, осветленной жидкости. Подпитывающий насос соединен с циркуляционным насосом и с эжектором на входе во флотатор. Эжектор соединен всасывающими патрубками с полостью флотатора и емкостью дозируемых реагентов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ, включающая трубопроводы подачи жидкости и воздуха, фильтр, флотатор, узел сбора флотошлама, мембранный аппарат, емкость осветленной жидкости и соединительные трубопроводы, отличающаяся тем, что она снабжена циркуляционным и подпитывающим насосами, соединенными с емкостью осветленной жидкости и мембранным аппаратом, эжектором и центробежным насосом, соединенными с входом флотатора, при этом флотатор снабжен переливным устройством, соединенным с емкостью осветленной жидкости. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подпитывающий насос соединен с циркуляционным насосом и эжектором. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена емкостью дозируемых реагентов, соединенной с всасывающим патрубком эжектора, при этом эжектор снабжен дополнительным всасывающим партубком, соединенным с верхней частью флотатора.