УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2003 года по МПК C02F1/463 C02F103/16 

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки хромсодержащих сточных вод при организации оборотного водоснабжения, для очистки промывных вод гальванических производств от тяжелых металлов и ряда органических веществ, очистки маслоокалиносодержащих сточных вод, мышьяксодержащих растворов, для очистки стоков предприятий горной, металлургической, химической и других отраслей промышленности [1].

Известен аппарат для очистки сточных вод, который содержит корпус в виде барабана, внутри последнего установлены продольные полки и перегородка в виде многолопастного винта, жестко закрепленная на барабане, узлы слива, подачи раствора и подачи твердых реагентов, образующих гальваническую пару [2] . Недостатком известного устройства является то, что для проведения процесса необходимы полки, расположенные на внутренней поверхности барабана и не гарантирующие обновление поверхности железа. Наличие полок влечет за собой утяжеление и усложнение конструкции, увеличение затрат.

Известно устройство для очистки промышленных сточных вод, включающее вертикально расположенный цилиндрический корпус с размещенной в нем гальванопарой в виде смеси дробленого графита или кокса с железной стружкой, шнек и патрубки подвода и отвода обрабатываемой жидкости и воздуха [3]. Недостатком известного устройства являются его большая энергоемкость на вращение шнека, сложность привода, высокая трудоемкость при эксплуатации аппарата. Работа шнека вызывает довольно большую нагрузку, оказываемую на сальниковые уплотнения, что требует затраты дополнительной мощности и приводит в конце концов к разгерметизации соединения.

Известен коагулятор, который содержит вращающийся корпус, одна из стенок которого выполнена съемной и перфорированной, загрузку в виде гальванической пары, загрузочное устройство в виде распределительной трубы, нижняя часть которой установлена на расстоянии от стенки, противоположной съемной стенке, и снабжена ребрами, а верхняя часть закреплена на съемной стенке, разгрузочное устройство, привод, опоры, основание [4]. Данный коагулятор принимаем в качестве прототипа. Основным недостатком прототипа является отсутствие камеры подачи диспергированного воздуха и поэтому нет достаточных условий для создания полного процесса окисления. Имеющаяся в коагуляторе граница воздух-вода явно недостаточна. Установка распределительной трубы по оси вращения коагулятора создает зоны проскока, так как имеются условия для короткого пути до места слива очищаемой воды, что снижает эффективность процесса. При вращении аппарата у вертикальных его стенок создаются мертвые зоны гальванопары, которая не взаимодействует с потоком воды. Установление вращающего барабана под углом приводит к усложнению привода и необходимости усиления опорно-приводного вала, так как центр тяжести значительно смещен от оси вала. Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание высокоэффективного устройства и достаточно простого по конструкции и надежного в эксплуатации.

Устройство [4] является наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков и принимается в качестве прототипа.

Сущность изобретения характеризует емкость, заполненная гальванопарой, патрубки подвода сточной воды и отвода обработанной воды, подачи гальванопары и удаления шламов, возбудитель колебаний, ограничивающие разборные решетки, камера подачи диспергированного воздуха и упругие виброизолирующие элементы в виде цилиндрических витых пружин, причем емкость выполнена в виде цилиндрической горизонтальной колонны; возбудитель колебаний выполнен в виде параллелограмма, состоящего из подвижных коромысел и штанг с шарнирным сочленением сторон; возбудитель колебаний выполнен в виде импульсного пневматического привода; возбудитель колебаний выполнен в виде жесткого рычага, ползуна, поводка и шарнира от двигателя.

Технический результат в устройстве для очистки промышленных сточных вод достигается тем, что сточные воды взаимодействуют с компонентами гальванопары при вертикальных ее колебательных движениях, на слой гальванопары накладываются потоки диспергированного воздуха. Изобретение направлено на снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов, анионов токсичных металлов и органических примесей.

Отличительные от прототипа признаки заявляемого устройства:
1. Гальванопара, находящаяся в цилиндрической горизонтальной колонне, получает движение:
1.1. Через параллелограмм, образовавшийся между шарниром подвижных коромысел с шарнирным сочленением вертикальных штанг.

1.2. Через наклонное подвижное коромысло под действием импульсного пневматического привода.

1.3. За счет кулисного механизма.

2. Ограничивающие разборные решетки, которые опираются на платформу с пружинами.

3. Наличие упругих виброизолирующих элементов в виде цилиндрических витых пружин.

4. Камера подачи диспергированного воздуха в систему через перфорированный аэратор (диспергатор).

Совокупность вышеотмеченных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-3.

Устройство в виде емкости, цилиндрической горизонтальной колонны (фиг.1, фиг.2 и фиг.3) 1, патрубков подвода 2 и отвода 3 обработанной воды, патрубка камеры подачи диспергированного воздуха 4, гальванической пары 5, содержащей кокс (графит) и железный скрап, ограничивающих разборных решеток 6, опирающихся на платформу с пружинами 7, упругих виброизолирующих элементов 8.

Для перемещения и колебания гальванопары в горизонтальной колонне применены подвижные коромысла 9, 10, закрепленные на шарнирах 11, 12 неподвижных опор 13, 14 (фиг. 1). На концах коромысел также с помощью шарниров 15, 16 закреплены штанги 17 и 18. Коромысла 9, 10 и штанги 17, 18 образуют параллелограмм с шарнирным сочленением сторон. Горизонтальная колонна крепится к коромыслам 9 и 10. Штанга (шток) 19 шатунно-кривошипного механизма и поводок 20 служат для создания колебательного движения коромысел вокруг шарниров 11, 12. Ограничивающие разборные решетки 6 опираются на платформу с пружинами 7 для смягчения действия весовой нагрузки гальванопары.

Цилиндрическая горизонтальная колонна с помощью импульсного пневматического привода 21 поворачивается на 90^o (фиг.2).

Для качания цилиндрической горизонтальной колонны использован также кулисный механизм (фиг. 3). Платформа 22 выполнена в форме сечения трубы, жестко закреплена через подшипники с рычагом 23, которая приводится в качательное движение от вращения ползуна 24 по рычагу с помощью поводка 25 и шарнира 26 от двигателя 27. На фиг.3 показано левое и пунктиром нижнее положение ползуна. При этих условиях правая часть колонны опускается вниз. После достижения граничных условий, правая часть колонны поднимается вверх, а левая часть, естественно, опускается вниз. Такие циклы будут повторяться при занятии ползуном крайних положений на рычаге.

Заявляемое устройство (фиг.1-3) работает следующим образом.

I. Сточную воду, подлежащую очистке, из приемной емкости водяным насосом (не показаны) через гибкий шланг и патрубок подвода сточной воды 2 подают в цилиндрическую горизонтальную колонну 1 устройства, где она взаимодействует с гальванопарой 5. Через патрубок 4 камеры подачи диспергированного воздуха в систему поступает воздух в количестве 0,03 л/л. После включения двигателя и качании цилиндрической горизонтальной колонны гальванической массе придается колебательное движение. Колебания создают активное перемешивание гальванопары. При колебательном движении коромысел шарниры 15, 16 движутся по криволинейным траекториям, представляющим часть окружности с центрами, находящимися на геометрических осях шарниров 11, 12. При этом штанги 17, 18, оставаясь вертикальными, движутся по указанным траекториям в противоположных направлениях, и цилиндрическая горизонтальная колонна совершает вращательное движение сверху вниз и при обратном движении штанги 19, колонна перемещается снизу вверх. Если требуется создать большее или меньшее вращательное перемещение, угол α (между штангами и горизонтальной линией) должен быть соответственно увеличен или уменьшен вплоть до поворота на 90^o. В результате работы гальванопары железо-кокс железо анодно поляризуется и переходит в раствор в виде гидроксида трехвалентного железа в присутствии кислорода. Колебания цилиндрической горизонтальной колонны передаются элементам гальванопары 5, что ведет к повышению общей эффективности очистки сточных вод. Очищенную от загрязняющих веществ жидкость отводят из колонны через патрубок для удаления шламов 3 и гибкий шланг. Обеспечена простота утилизации образующихся твердофазных отходов.

II. Устройство, представленное на фиг.2, работает аналогичным образом. Только колебания цилиндрической горизонтальной колонне придаются импульсным пневматическим приводом 21.

III. Устройство, представленное на фиг.3, работает аналогичным образом, как в I, II. Только колебания цилиндрической горизонтальной колонне придаются кулисным механизмом. Платформа 22 выполнена в форме сечения трубы, жестко закреплена через подшипники с рычагом 23, которая приводится в качательное движение от вращения ползуна 24 по рычагу с помощью поводка 25 и шарнира 26 от двигателя 27.

Предлагаемое техническое решение соответствует критериям промышленной применимости, новизны и изобретательского уровня. Заявляемое устройство, имеющее высокую эффективность и эффективность очистки сточных вод, будет промышленно применимым.

Источники информации
1. О. П. Чернова, Г.М. Курдюмов. Гальваноочистка сточных вод металлургических производств. Научные школы М И Си С 75 - лет. Становление и развитие. М.: МИСС, 1997, с.291-295.

2. Патент РФ 2095319 C1, МКИ 6 C 02 F 1/463, опуб. 10.11.97, бюл.31.

3. Патент РФ 2046760 C1, МКИ 6 C 02 F 1/463, опуб. 27.10.95, бюл. 30.

4. Патент РФ 2074124 С1, МКИ 6 С 02 F 1/463, опуб. 27.02 97, бюл. 6 (прототип).

Изобретение относится к очистке сточных вод. Устройство в виде цилиндрической горизонтальной колонны, заполненное гальванопарой, содержит патрубки подвода и отвода воды, подачи гальванопары и удаления шламов, возбудитель колебаний, ограничивающие разборные решетки, камеру подачи диспергированного воздуха и упругие виброизолирующие элементы в виде цилиндрических витых пружин. При этом возбудитель колебаний может быть выполнен либо в виде параллелограмма, состоящего из подвижных коромысел и штанг с шарнирным сочленением сторон, либо в виде импульсного пневматического привода, либо жесткого рычага, по которому вращается ползун с помощью поводка и шарнира от двигателя. Технический результат: снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов, анионов токсичных металлов и органических примесей. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для очистки сточных вод, включающее емкость, заполненную гальванопарой, патрубки подвода сточной воды и отвода обработанной воды, подачи гальванопары и удаления шламов, возбудитель колебаний, ограничивающие разборные решетки, камеру подачи диспергированного воздуха и упругие виброизолирующие элементы в виде цилиндрических витых пружин, причем емкость выполнена в виде цилиндрической горизонтальной колонны. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что возбудитель колебаний выполнен в виде параллелограмма, состоящего из подвижных коромысел и штанг с шарнирным сочленением сторон. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что возбудитель колебаний выполнен в виде импульсного пневматического привода. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что возбудитель колебаний выполнен в виде жесткого рычага, по которому вращается ползун с помощью поводка и шарнира от двигателя.