ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК C02F1/24 B03D1/14 

Изобретение относится к очистке сточных вод, а более конкретно к флотационным машинам и аппаратам для очистки сточных вод.

Очистку сточных вод в механических флотационных машинах в большинстве случаев применяют тогда, когда сточные воды содержат легкофлотируемые гидрофобные загрязнения, например жиры, нефтепродукты, масла и т.п. В тех случаях, когда сточные воды содержат загрязняющие компоненты, которые перед флотацией необходимо агрегировать, использование таких машин нежелательно, так как из-за высокой турбулентности потоков в камерах агрегаты частиц загрязнений разрушаются и эффективность очистки резко снижается. В этой связи механические флотационные машины используются преимущественно для очистки нефте- и жиросодержащих сточных вод из-за высокой флотируемости частиц загрязнений, присутствующих в этих сточных водах.

Использование механических флотационных машин для очистки сточных вод целесообразно также в тех случаях, когда напорные флотационные аппараты применять неэффективно, например в случае очистки сточных вод, имеющих температуру в пределах примерно 30-60^oC. При этих условиях растворимость воздуха и других газов в воде резко падает и, следовательно, эффективность очистки сточных вод с использованием напорных флотационных машин и аппаратов резко падает. При использовании в процессах очистки сточных вод электрофлотационных машин и аппаратов резко возрастает удельная энергоемкость очистки сточных вод, что и не позволяет широко использовать этот вид флотационной техники. В этой связи применение механических флотационных машин для очистки легкофлотируемых загрязнений эффективно и подтверждено практикой.

Известные флотационные машины имеют большую удельную энергоемкость, а также значительную металлоемкость.

Известна механическая флотационная машина фирмы Оутокумпу (ОК) (Финляндия), включающая корпус, разделенный на сообщающиеся между собой камеры, внутри которых установлены импеллерные блоки, входной и выходной карманы [1]
Механическая флотационная машина фирмы Оутокумпу работает следующим образом.

При подаче суспензии или сточной воды в первую камеру машины происходит перемешивание и турбулизация жидкой фазы. При этом происходит подсос воздуха из атмосферы и его диспергирование с жидкой фазой.

Достигаемый эффект подсоса воздуха и его диспергирования не позволяют получить высокой степени очистки сточных вод в известной флотационной машине фирмы Оутокумпу.

Известна также флотационная машина фирмы Вемко (США), состоящая из корпуса, разделенного на сообщающиеся между собой камеры, внутри которых установлены импеллерные блоки, входной и выходной карманы [2]
Принцип работы известной флотационной машины состоит в следующем.

При подаче сточной воды в первую камеру флотационной машины происходит турбулизация жидкой фазы за счет вращения импеллера с одновременным подсосом воздуха из атмосферы. При этом эффективность работы флотационной машины зависит от количества подсасываемого воздуха, степени его дисперсности, создания благоприятного гидродинамического режима при минимальных энерго- и материалозатратах. В известной флотомашине количество подсасываемого воздуха не превышает 1,0 1,2 м³/м³мин, а степень дисперсности воздуха, оцениваемая по среднему размеру пузырьков, составляет 0,5 1,0 мм. При этом удельные энергозатраты составляют около 4,5 5,0 кВт/м³. Указанные показатели, характеризующие потенциальные возможности известной флотомашины являются невысокими, что подтверждается достаточно низкой эффективностью очистки нефтесодержащих сточных вод в известных флотационных машинах, в частности концентрация нефтепродуктов в очищаемой воде не превышает 10 мг/л. Отмеченные недостатки устраняются в конструкции предлагаемой флотационной машины для очистки сточных вод.

Предлагаемая флотационная машина для очистки сточных вод включает корпус, разделенный на сообщающиеся между собой камеры, внутри которых установлены импеллерные блоки, входной и выходной патрубки, при этом отличительной особенностью предлагаемой флотационной машины является то, что в первой по ходу движения сточной воды камере дополнительно установлены струйные аэраторы, а в последней пластинчатый осветлитель, причем струйный аэратор выполнен в виде коллектора и нескольких трубок с установленными в них соплами, а пластинчатый осветлитель в виде блока наклонных полок, установленных на расстоянии 5-10 см друг от друга.

Существенным отличием предлагаемой флотационной машины от известных является наличие дополнительно установленных струйных аэраторов, выполненных в виде коллектора с подсоединенными к нему трубками, внутри которых установлены сопла. Принципиально новым элементом, используемым во флотационных машинах, является пластинчатый осветлитель, который выполнен в виде блока наклонных полок, установленных на расстоянии друг от друга, не превышающем 5-10 см. Использование этих новых элементов позволяет в первой камере повысить аэрацию и тем самым повысить эффективность флотационной очистки сточных вод от легкофлотируемых загрязнений, например от нефтепродуктов и жиров, а в последней камере за счет применения пластинчатого осветлителя уменьшить унос минерализованных микропузырьков, обладающих повышенной флотоактивностью и способных взаимодействовать с гидрофобно-гидрофильными загрязнениями. Последнее способствует повышению эффективности очистки сточных вод от таких загрязнений как агрегаты клеток микроорганизмов, хлопья гидроокисей металлов и других труднофлотируемых загрязнений.

В известных флотационных машинах механического типа для аэрации используются в большинстве случаев только импеллерные блоки, представляющие собой мешалки с электроприводом, и поэтому не удается получить тонкодисперсной газовой фазы. Средний размер пузырька составляет примерно D_ср=0,5-1,0 мм. Примерно таких же средних размеров достигают пузырьки воздуха, образуемые при струйном истечении воздушноводяной смеси в жидкость. В случае же совместного действия импеллерных блоков и струйных аэраторов эффективность диспергирования резко повышается, что приводит к образованию микропузырьков со средним диаметром примерно 0,25 мм.

Изобретение поясняется чертежом.

Механическая флотомашина комбинированная состоит из корпуса 1, разделенного на камеры 2, внутри которых установлены импеллерные блоки, состоящие из обсадной трубы 3 с помещенными внутри них импеллерами 4, приводимыми во вращательное движение с помощью электродвигателей 5. Флотомашина содержит четыре камеры и пластинчатый осветлитель 6. При этом в первой входной камере установлен коллектор 7, сверху к которому присоединен входной патрубок 8, а снизу четыре трубчатых аэратора. Между камерами выполнены сквозные отверстия 9, в том числе между последней камерой и пластинчатым осветлителем, который соединен с выходным патрубком 10. На боковой поверхности корпуса 1 установлен желоб 11, в верхней части которого установлен механический пеногон 12, а в нижней части патрубок 13 для выхода пенного продукта.

Принцип работы механической комбинированной машины состоит в следующем.

Исходные сточные воды под давлением 0,2-0,3 МПа через патрубок 8 подают в первую камеру флотомашины, где за счет струйного истечения через трубчатые аэраторы, подсоединенные к коллектору 7, происходит турбулизация жидкой фазы и подсос воздуха из атмосферы.

При этом за счет совместного действия вращения импеллера 4 и истечения жидкости через трубчатые аэраторы происходит образование мелкодисперсных пузырьков за счет дробления пузырей воздуха, засасываемого из атмосферы. На образующихся микропузырях воздуха выделяются частицы загрязнений, в том числе и нефтепродукты.

Образующиеся флотокомплексы частицы загрязнений пузырек воздуха всплывают, образуя пенный слой.

В верхней части флотокамеры пенный слой удаляется механическим лопастным пеногасителем 12 в пенный желоб 11 и далее через патрубок 13 в сборник пенного продукта. Очищенная жидкость последовательно проходит через четыре камеры и пластинчатый осветлитель 6 и через патрубок 11 выводится в резервуар чистой воды.

Как видно из таблицы, основные показатели, характеризующие технический уровень предлагаемой комбинированной механической флотомашины ФКМO-0,15 с объемом камеры 0,15 м³, выше тех же показателей механических флотомашин ведущих зарубежных фирм Вемко и ОК, что подтверждает ее высокий технический уровень.

Кроме того, машины ФКМО-0,15 отличаются простотой и надежностью в эксплуатации, невысокой металлоемкостью, более высокой удельной производительностью.

Флотационные комбинированные машины ФКМО можно серийно изготавливать на базе существующих механических машин любого размера с целью использования для сточных вод, содержащих легкофлотируемые гидрофобные загрязняющие вещества (жиры, масла и т.д.).

Использование: для очистки сточных вод, а более конкретно к флотационным машинам для очистки сточных вод. Сущность изобретения: флотационная машина для очистки сточных вод включает корпус, разделенный на сообщающиеся между собой камеры, внутри которых установлены импеллерные блоки, входной и выходной патрубки, причем в первой по ходу движения сточной воды камере установлен струйный аэратор, а в последней камере - пластинчатый осветлитель. При этом струйный аэратор выполнен в виде коллектора с присоединенными к нему трубками, внутри которых расположены сопла. Пластинчатый осветлитель выполнен в виде блока наклонных полок, установленных друг от друга на расстоянии 5-10 см. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Флотационная машина для очистки сточных вод, включающая корпус, разделенный на сообщающиеся между собой камеры, внутри которых установлены импеллерные блоки, входной и выходной патрубки, отличающаяся тем, что в первой по ходу движения сточной воды камере дополнительно установлены струйные аэраторы, а в последней пластинчатый осветлитель. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что струйный аэратор выполнен в виде коллектора и нескольких трубок с установленными внутри них соплами. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что пластинчатый осветлитель выполнен в виде блока наклонных полок, установленных на расстоянии 5 10 см друг от друга.