НАПОРНЫЙ ФЛОТАТОР Российский патент 1995 года по МПК C02F1/24 B03D1/14 

Изобретение относится к устройствам для обработки жидкостей и может быть использовано для очистки коммунально-бытовых и промышленных сточных вод.

Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее цилиндроконический корпус, установленные коаксиально снаружи корпуса цилиндрическую камеру и цилиндроконическую перегородку с образованием камеры тонкослойного отстаивания и камеры хлопьеобразования соответственно, распределитель флотоагента, скребки для удаления пенного продукта, причем устройство снабжено установленным над корпусом по его оси вращающимся дозатором коагулянта с горизонтальным распределительным трубопроводом с выпускными отверстиями, а камера хлопьеобразования снабжена стержневыми мешалками. [1]
Однако такое устройство характеризуется повышенными габаритами и сложностью конструкции из-за необходимости размещения с внешней стороны корпуса камеры хлопьеобразования со стержневыми мешалками и приводного вращающегося узла дозирования, а также недостаточной эффективностью из-за повышенного расхода воздуха на флотацию, обусловленного кратковременностью взаимодействия жидкости с воздухом.

Известен также напорный флотатор, содержащий флотационную, отстойную и фильтрующую камеры, выполненный в виде коаксиально расположенных цилиндроконической емкости, внутри которой установлена цилиндрическая перегородка, и кольцевой камеры на внешней поверхности емкости, узлов подачи и распределения водовоздушной смеси в виде трубы с горизонтальными патрубками, снабженными щелевыми отверстиями, и приводного вала с лопастями [2]
Такое устройство сложно по конструкции из-за наличия привода и движущихся деталей, характеризуется повышенным расходом воздуха на флотацию и недостаточной степенью очистки, обусловленными кратковременностью однократного взаимодействия жидкости с воздухом.

По совокупности обоих признаков в качестве прототипа выбрано устройство [2]
Задачей изобретения является повышение эффективности работы флотатора, качества очистки и снижение расхода воздуха за счет многократного контакта обрабатываемой жидкости с воздухом.

Поставленная задача достигается тем, что в напорном флотаторе, содержащем емкость с внутренней цилиндрической перегородкой, флотационную, отстойную и фильтрующую камеры, устройство для подачи водовоздушной смеси, снабженное эжектором, подающий трубопровод и патрубок отвода очищенной жидкости, подающий трубопровод расположен в нижней части емкости, флотатор снабжен установленной внутри цилиндрической перегородки воронкой с диффузором, размещенным над подающим трубопроводом, при этом цилиндрическая перегородка нижней частью соединена со стенкой емкости, а в верхней части снабжена обращенным большим основанием вверх раструбом с наклонным срезом на торце, расположенным на противоположной стороне относительно патрубка отвода очищенной жидкости, напорный флотатор снабжен закручивающим устройством, установленным внутри воронки, и пластиной, закрепленной над срезом раструба, фильтрующая камера снабжена перфорированной перегородкой, разделяющей ее на верхнюю и нижнюю части, причем нижняя часть фильтрующей камеры соединена со всасывающим патрубком эжектора.

Размещение подающего трубопровода в нижней части емкости, снабжение флотатора установленной внутри цилиндрической перегородки воронкой с диффузором, размещенным над подающим трубопроводом, при этом цилиндрическая перегородка нижней частью соединена со стенкой емкости, а в верхней части снабжена обращенным большим основанием вверх раструбом с наклонным срезом на торце, расположенным на противоположной стороне относительно патрубка отвода очищенной жидкости обеспечивает образование отстойной камеры, в которой практически отсутствуют вертикальные потоки и перемешивание жидкости, что способствует более полному осаждению взвешенных частиц, повышению качества очистки и эффективности работы флотатора. Выполнение наклонного среза на торце раструба с противоположной стороны относительно патрубка отвода очищенной жидкости позволяет упорядочить поток содержащей нефлотируемые частицы жидкости из флотационной камеры в отстойную и организовать отбор очищенной жидкости без взмучивания осадка. Установка внутри цилиндрической перегородки воронки, снабженной диффузором, расположенным над подающим трубопроводом, обеспечивает образование полости, позволяющей путем эжектирования осуществить многократную циркуляцию очищаемой жидкости из верхней части воронки к нижней и обеспечить более длительный контакт с водовоздушной смесью, подаваемой в диффузор, это позволяет снизить расход воздуха на флотацию и повысить эффективность работы флотатора.

Снабжение флотатора закручивающим устройством, установленным внутри воронки, и пластиной, закрепленной над срезом раструба обеспечивает закручивание потока флотируемой жидкости, при котором нефлотируемые частицы под действием центробежных сил брасываются к стенке флотационной камеры и осаждаются, при этом последующее взаимодействие потока с неподвижной пластиной предотвращает передачу вращения в отстойную камеру, обеспечивая тем самым наилучшие условия для осаждениях в отстойной камере.

Снабжение фильтрующей камеры перфорированной перегородкой, разделяющей ее верхнюю и нижнюю части, причем нижняя часть фильтрующей камеры соединена со всасывающим патрубком эжектора ускоряет процесс обезвоживания флотоконцентрата за счет сброса короткоживущей пены на повторную флотацию, что обеспечивает повышение эффективности работы флотатора.

На фиг. 1 показан напорный флотатор в разрезе и технологическая схема подключения его к внешним коммуникациям; на фиг. 2 сечение корпуса флотатора А-А на фиг.1.

Напорный флотатор содержит флотационную 1, отстойную 2 и фильтрующую 3 камеры и соединен с напорным баком 4 патрубком 5, установленным в нижней части флотационной камеры 1. Напорный бак 4 соединен на входе с насосом 6 посредством запорной арматуры и эжектирующего устройства 7, всасывающий патрубок которого соединен с нижней частью фильтрующей камеры 3, внутри которой установлена перфорированная перегородка 8 и патрубок отвода флотоконцентрата 9.

Внутри флотатора установлена цилиндроконическая перегородка 10, своим основанием соединенная со стенкой полости флотатора. На торце перегородки 10 выполнен наклонный срез 11, образующий серповидную щель между перегородкой и флотационной камерой. Внутри перегородки 10 установлена внутренняя воронка 12, края которой расположены ниже края среза 11, снабженная в нижней части диффузором 13, расположенным над подающим трубопроводом 5. Над перегородкой 10 установлен распределитель 14 в виде коллектора из открытопористых трубок, соединенных с магистралью сжатого воздуха. В средней части воронки 12 установлено закручивающее устройство 15 в виде лопастей, а на стенке флотационной камеры над скосом 11 установлена наклонная пластина 16. Отстойная камера 2 снабжена переливным устройством с патрубком отвода очищенной жидкости 17, расположенным на противоположной стороне от серповидного участка кольцевой щели, образованной стенкой флотационной камеры 1 и срезом 11.

Флотатор работает следующим образом.

Исходная жидкость подается во флотационную камеру 1 насосом 6 через эжектирующее устройство 7, которое соединено с воздушной магистралью своим всасывающим патрубком. За счет подсоса воздуха в эжектирующем устройстве 7 образует воздушно-жидкостная смесь, которая поступает затем в напорный бак 4, где происходит за счет избыточного давления частичное растворение воздуха в жидкости. Из бака 4 воздушно-жидкостная смесь через патрубок 5 подается в диффузор 13 внутренней воронки 12. При этом жидкость, вытекающая через патрубок 5, за счет эффекта эжектирования диффузором 13 захватывает часть жидкости, находящейся в полости между воронкой 12 и цилиндроконической перегородкой 10, и, проходя между лопастями закручивающего устройства 15, приобретает вращательное ускорение вокруг вертикальной оси флотатора. Одновременно с этим резко снижается давление в жидкости, что приводит к мгновенному выделению растворенного воздуха из жидкости, который в виде мелких пузырьков всплывает вверх, захватывая с собой взвешенные частицы. Образовавшаяся на поверхности жидкости пена удерживает взвешенные частицы в верхнем слое и увлекает их за собой в фильтрующую камеру 3, в которой пена разделяется на долгоживущую, остающуюся на перфорированной перегородке 8, и на короткоживущую, проходящую через нее в нижнюю часть камеры 3, из которой вновь поступает на всасывающий патрубок эжектирующего устройства 7. Долгоживущая пена, освобожденная от жидкости, в виде флотоконцентрата сбрасывается через патрубок 9 из флотатора.

Нефлотируемые частицы под действием центробежных сил отбрасываются к наружной стенке флотационной камеры 1 и через узкий кольцевой зазор и серповидную щель, образованную срезом 11, поступают в отстойную камеру 2, проходят сквозь горизонтальный поток, агломерируются со взвешенными частицами и оседают в виде шлама, периодически сбрасываемого через патрубок в нижней части камеры осаждения 2, а очищенная жидкость через патрубок переливного устройства 17 отводится из флотатора, обеспечивая тем самым рабочий уровень жидкости. Неподвижная пластина 16 препятствует вращению жидкости в камере осаждения 2.

При необходимости увеличения подачи воздуха для очистки жидкостей, содержащий труднофлотируемые включения, сжатый воздух подается также в распределитель 14, который обеспечивает большее насыщение жидкости воздухом.

Предлагаемый флотатор обеспечивает эффективную предварительную очистку жидкостей перед последующей обработкой в осветлителях и мембранных установках, а также может использоваться и самостоятельно в городских очистных сооружениях, при этом достигается снижение расхода воздуха, повышение качества очистки при уменьшении ее стоимости.

Использование: для обработки жидкостей. Напорный флотатор содержит флотационную, отстойную и фильтрующую камеры в виде емкости с внутренней кольцевой и цилиндрической перегородками. Имеется также устройство для подачи водовоздушной смеси, снабженное эжектором. Цилиндрическая перегородка основанием соединена со стенкой полости флотатора, а на верхнем ее торце выполнен наклонный срез, образующий серповидную щель между перегородкой и флотационной камерой и расположенный на противоположной стороне относительно патрубка отвода очищенной жидкости. Внутри цилиндрической перегородки ниже среза установлена внутренняя воронка, снабженная в нижней части диффузором, расположенным над подающим патрубком. В средней части воронки установлено закручивающее устройство в виде лопастей. На стенке флотатора над срезом закреплена наклонная пластина, препятствующая вращению жидкости в камере осаждения. Над цилиндрической перегородкой установлен распределитель в виде коллектора из открытопористых трубок, соединенных с магистралью сжатого воздуха, который обеспечивает большее насыщение жидкости воздухом. Образовавшаяся на поверхности отфлотированной жидкости пена удерживает взвешенные частицы и увлекает их за собой в фильтрующую камеру, где разделяется на долгоживущую, сбрасываемую в виде флотоконцентрата через патрубок из флотатора, и короткоживущую. Последняя проходит через перфорированную перегородку в нижнюю часть фильтрующей камеры и вновь поступает на всасывающий патрубок эжектирующего устройства. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. НАПОРНЫЙ ФЛОТАТОР, содержащий емкость с внутренней цилиндрической перегородкой, флотационную, отстойную и фильтрирующую камеры, устройство для подачи водовоздушной смеси, снабженное эжектором, подающий трубопровод и патрубок отвода очищенной жидкости, отличающийся тем, что подающий трубопровод расположен в нижней части емкости, флотатор снабжен установленной внутри цилиндрической перегородки воронкой с диффузором, размещенным над подающим трубопроводом, при этом цилиндрическая перегородка нижней частью соединена со стенкой емкости, а в верхней части снабжена обращенным большим основанием вверх раструбом с наклонным срезом на торце, расположенным на противоположной стороне относительно патрубка отвода очищенной жидкости. 2. Флотатор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен закручивающим устройством, установленным внутри воронки, и пластиной, закрепленной над срезом раструба. 3. Флотатор по п. 1, отличающийся тем, что фильтрующая канера снабжена перфорированной перегородкой, разделяющей ее на верхнюю и нижнюю части, причем нижняя часть фильтрующей камеры соединена со всасывающим патрубком эжектора.