УСТАНОВКА ДЛЯ ФЛОТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/24 B03D1/14 

Изобретение относится к устройству для обработки воды промышленных и бытовых сточных вод и предназначено для удаления нефтепродуктов, жиров, масел, белков, ПАВ, СПАВ. Может быть использовано для очистки воды, содержащей легкоразрушаемые примеси, например, гидроокиси, хлопья активного ила и т.п.

Известен флотатор (авт.св. N 1212962), включающий корпус с парными параллельными перегородками. Между перегородками размещены перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси. В перфорированные трубопроводы под давлением подается исходная вода с пузырями воздуха. Вода с воздухом в виде струй вытекает в направлении упомянутых перегородок. В результате удара водовоздушной струи о перегородку происходит дробление пузырей воздуха с образованием мелких, которые адсорбируют примеси и выносят их в пенный слой.

К недостаткам известного флотатора следует отнести то, что при дроблении газовой фазы происходит диспергация загрязнений. Эффект очистки тонкодиспергированных жиров, масел и т.д. значительно ниже. Данная конструкция флотатора не позволяет использовать ее для флотации легкоразрушаемых примесей.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является установка для флотационной очистки воды (авт.св. N 785205), включающая корпус с парными перегородками, между которыми размещены трубопроводы для подвода водовоздушной смеси и очищаемой воды. Установка содержит также устройство для рециркуляции очищенной воды, состоящее из насоса, эжектора, напорного бака и дополнительного эжектора. Устройство для рециркуляции позволяет отобрать часть очищенной воды, насытить ее воздухом и вернуть в камеру флотатора. Недостатками прототипа являются невысокая эффективность и большие габариты. Недостатки обусловлены тем, что исходная вода и водовоздушная смесь подаются из труб, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии. Смешение потоков, вытекающих из труб, занимает длительное время и приводит к увеличению габаритов корпуса. Некачественное смешение потоков приводит к неравномерному распределению пузырьков воздуха в объеме воды. В результате в некоторых объемах возникает недостаток поверхности раздела фаз, что снижает качество очищенной воды. Процесс образования флокул в исходной воде обычно заканчивается до смешения потоков. Пузырьки воздуха не успевают внедриться в тело флокулы, что снижает эффект очистки воды. Указанный недостаток характерен для частиц, обладающих малой флотационной активностью.

Поставлена задача - повышение качества очистки воды и расширение технологических возможностей установки для флотационной очистки воды.

Поставленная задача решается тем, что в установке для флотационной очистки воды, содержащей прямоугольный в плане корпус с парными параллельными перегородками, между которыми размещены перфорированные трубопроводы с входными патрубками для подвода исходной воды и перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, связанные трубопроводом с устройством рециркуляции очищенной воды, предложено перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси установить коаксиально, внутри перфорированных трубопроводов для подвода исходной воды, при этом входные патрубки последних располагаются на цилиндрической поверхности трубопроводов и могут быть установлены тангенциально или радиально.

Размещение перфорированных трубопроводов для подвода водовоздушной смеси внутри трубопроводов для подвода исходной воды позволило более качественно смешать потоки и равномерно распределить пузырьки воздуха в обрабатываемой воде. Указанное отличие способствует повышению эффекта очистки воды и уменьшает габаритные размеры корпуса. Достаточно низкая, существенно ниже, чем необходимая для дробления газовой фазы, интенсивность турбулентного движения в кольцевом объеме между перфорированными трубопроводами позволяет флотировать легкоразрушаемые примеси. При использовании флокулятора процесс образования флокул происходит в кольцевом объеме. Пузырьки воздуха успевают внедриться в объем флокул и придать им положительную плавучесть. Данное свойство позволяет успешно флотировать частицы загрязнений, обладающих малой флотационной активностью. Тонкодиспергируемые частицы загрязнений, обладающие высокой флотационной активностью, могут быть сфлотированы без рециркуляции жидкости. В этом случае вода совместно с пузырьками газа подается во внутренний перфорированный трубопровод. Таким образом данное конструктивное решение позволяет существенно расширить технологические возможности установки для флотационной очистки воды.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид установки, на фиг. 2 - фрагмент установки с тангенциальным присоединением входных патрубков, на фиг. 3 - фрагмент установки с радиальным присоединением входных патрубков.

Установка для флотационной очистки воды содержит корпус 1 (фиг. 1) с парными параллельными перегородками 2. Между перегородками 2 размещены перфорированные трубопроводы 3 с входными патрубками 4 (фиг. 2 и 3) для подвода исходной воды. Внутри перфорированных трубопроводов 3 коаксиально установлены перфорированные трубопроводы 5, связанные трубопроводом с устройством рециркуляции воды 6 (фиг. 1). С внешней стороны к корпусу 1 прикреплены пеносборник 7, связанный с расположенным в верхней части корпуса 1 механизмом 8 удаления пены, и приемный карман 9 с трубопроводом 10 отвода отработанной воды. Приемный карман 9 сообщен с корпусом 1 и имеет регулируемую перегородку 11. Входные патрубки 4 установлены на цилиндрической поверхности трубопроводов 3 подвода исходной воды тангенциально или радиально (фиг. 2 и 3). Устройство рециркуляции водовоздушной смеси 6 (фиг. 1) состоит из насоса 12, эжектора 13, диспергатора 14 и бака 15 залива насоса 12. Входной патрубок насоса 12 сообщен с трубопроводом 10 отвода отработанной воды через вентиль и с баком 15 залива насоса 12 через вентиль 17. На напорном трубопроводе перед диспергатором 14 предусматривает вентиль 18 для принудительной подачи воздуха в исходную воду.

Установка для флотационной очистки воды работает следующим образом. Первоначально, перед пуском установки, корпус 1 заполняется чистой (водопроводной) водой. Это позволяет предотвратить забивку устройства рециркуляции 6 крупными частицами, подать пузырьки в объем исходной воды сразу после включения. После запуска исходная вода через входные патрубки 4 подается в перфорированные трубопроводы 3. При этом возможна тангенциальная или радиальная подача исходной воды в трубопроводы 3. Одновременно из устройства рециркуляции 6 подается чистая вода с мелкими пузырьками воздуха в перфорированные трубопроводы 5. В кольцевом объеме между перфорированными трубопроводами 3 и 5, которые установлены коаксиально, происходит более качественное по сравнению с прототипом смешение потоков и насыщение исходной воды пузырьками. В прототипе трубопроводы подвода исходной воды и водовоздушной смеси разнесены. В этот же объем подается флокулянт при флотации мелких частиц и частиц с малой флотационной активностью. Интенсивность турбулентного движения в упомянутом объеме невысокая. Это позволяет сохранить легкоразрушаемые примеси (хлопья ила, образовавшиеся флокулы и флотокомплексы "частица-пузырек"). Тангенциальная подача исходной воды в перфорированные трубопроводы 3 способствует более быстрому смешению исходной воды и водовоздушной смеси, равномерному насыщению обрабатываемой воды пузырьками. Предлагается конструкция установки может быть использовать при флотации достаточно мелких частиц и частиц с малой флотационной активностью. В этом случае для повышения качества обработанной воды необходимо подавать флокулянты. Процесс образования флокул происходит в кольцевом объеме между перфорированными трубопроводами 3 и 5 в присутствии пузырьков воздуха. Пузьрьки внедряются в тело флокул и придают им положительную плавучесть. В прототипе практически отсутствует возможность флотации указанных частиц. Далее обрабатываемая жидкость изливается через отверстие в трубопроводе 3 в объем, заключенный между перегородками 2. Здесь продолжается процесс образования флотокомплексов и флокул. При этом поток за счет энергии струй и разности плотностей воды, находящейся между параллельными перегородками 2 и содержащей большое количество пузырьков и воды остального объема корпуса 1 движется вверх и изливается под уровень зеркала воды над нижними кромками перегородок 2. Интенсивность турбулентного движения понижается и создаются условия для флотации более крупных включений. При изливе поток делится на две части, каждая из которых изменяет направление своего движения на 180^oC. Наибольшая скорость и высота потоков над перегородками 2 способствует интенсивному выделению пузырьков в пенный слой. Пена скребками механизма 8 удаления пены транспортируется к пеносборнику 7, откуда самотеком или принудительно удаляется. Потоки воды практически свободные от пузырьков, движутся в пространстве между парами перегородок 2 вниз. Скорость движения воды здесь незначительная. Дойдя до нижней кромки перегородок 2, часть воды, а также наиболее мелкие и нагруженные сохранившиеся в потоке пузырьки повторно поступают в пространство между перегородками 2, создавая внутреннюю циркуляцию и обеспечивая более полную очистку воды от загрязнений. Другая часть потока продолжает движение вниз, но с более малой скоростью, что дополнительно способствует попаданию мелких пузырьков в объем жидкости, заключенный между перегородками 2. Обработанная таким образом вода из корпуса 1 поступает в приемный карман 9, переливается через регулируемую перегородку 11, необходимую для поддержания стабильного уровня в корпусе 1, и отводится по трубопроводу 10. Часть обработанной воды из трубопровода 10 отбирается и через вентиль 16 подается во входной патрубок насоса 12. Вентиль 17 при этом закрыт. Насосом 12 жидкость под давлением подается в диспергатор 14, а далее в перфорированные трубопроводы 5. Часть чистой воды из напорного трубопровода насоса 12 отбирается и через эжектор 13 возвращается во входной патрубок насоса 12. В эжекторе 13 происходит насыщение чистой воды воздухом. В диспергаторе 14 пузырьки воздуха дробятся с образованием большого количество мелких. Поступающая в перфорированные трубопроводы 5 водовоздушная смесь с большим количеством мелких пузырьков через отверстия изливается в кольцевой объем между перфорированными трубопроводами.

При обработке воды, содержащей труднодиспергируемые и достаточно мелкие примеси загрязнений, допускается исходную воду пропустить через насос 12 и диспергатор 14. В этом случае исходная вода из бака 15 залива насоса через вентиль 17 подается во входной патрубок насоса 12. Вентиль 16 при этом закрыт. В эжекторе 13 происходит насыщение исходной воды воздухом, а в диспергаторе 14 его дробление на мелкие пузырьки. Смесь исходной воды и пузырьков воздуха под давлением подается в перфорированные трубопроводы 5. Через отверстие в трубопроводах 5 смесь изливается вначале в кольцевой объем между трубопроводами 3 и 5, затем в пространство между параллельными перегородками 2. Далее работа установки аналогична описанному выше способу включения.

Предлагаемая конструкция установки для флотационной очистки позволяет повысить качество очищенной воды и уменьшить габаритные размеры корпуса за счет более качественного смешения исходной воды и водовоздушной смеси, равномерного распределения пузырьков по объему обрабатываемой жидкости. Раздельная подача исходной воды, интенсивность турбулентности которой на любом этапе движения невысокая, и части очищенной воды, интенсивность движения которой высока в диспергаторе, позволяет успешно флотировать легкоразрушаемые частицы загрязнений. Высокая интенсивность турбулентного движения в диспергаторе обеспечивает получение развитой поверхности раздела фаз газ-жидкость, способной адсорбировать значительное количество примесей. Размещение перфорированных трубопроводов для подвода водовоздушной смеси внутри трубопроводов для подвода исходной воды при подаче реагентов дает возможность эффективно флотировать достаточно мелкие частицы с малой флотационной активностью. Труднодиспергируемые частицы загрязнений могут быть сфлотированы без рециркуляции жидкости. В этом случае значительно упрощаются требования к условиям монтажа установки. Ось насоса может быть расположена как выше, так и ниже уровня исходной воды.

Установка предназначена для флотационной очистки воды. Установка содержит прямоугольный в плане корпус с парными параллельными перегородками, между которыми размещены перфорированные трубопроводы с входными патрубками для подвода исходной воды и перфорированные трубопроводы дли подвода водовоздушной смеси, связанные трубопроводом с устройством рециркуляции, механизм удаления пены с пеносборником, узел вывода отработанной воды с приемным карманом, связанный трубопроводом с устройством рециркуляции очищенной воды. Перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси размещены коаксиально внутри перфорированных трубопроводов .для подвода исходной воды. Входные патрубки перфорированных трубопроводов для подвода исходной воды установлены тангенциально или раздельно на цилиндрической поверхности трубопроводов. Установка позволяет повысить качество очищаемой воды и уменьшить габаритные размеры корпуса. 3 ил.

1. Установка для флотационной очистки воды, содержащая прямоугольной в плане корпус с парными параллельными перегородками, между которыми размещены трубопроводы для подвода исходной воды и трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, связанные с устройством рециркуляции очищенной воды, механизм удаления пены с пеносборником и узел вывода очищенной воды с приемным карманом, связанный трубопроводом с устройством рециркуляции очищенной воды, отличающаяся тем, что выполненные перфорированными трубопроводы для подвода водовоздушной смеси размещены коаксиально внутри перфорированных трубопроводов для подвода исходной воды, при этом трубопроводы подвода исходной воды снабжены входными патрубками, установленными на цилиндрической поверхности трубопроводов. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что входные патрубки перфорированных трубопроводов подвода исходной воды установлены тангенциально. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что входные патрубки перфорированных трубопроводов подвода исходной воды установлены радиально.