УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2004 года по МПК C02F1/40 C02F103/44 

Изобретение относится к технике очистки сточных вод и может быть использовано в конструкциях существующих очистных сооружений, в новых очистных сооружениях в качестве самостоятельной ступени, в системах с оборотным циклом, например в очистных сооружениях для моек автомобилей.

Известно устройство для очистки сточных вод, загрязненных нефтепродуктами [1], где использована нефтеловушка, имеющая V-образное колено трубопровода, обращенное изогнутой частью вверх. Устройство подводящими и отводящими патрубками по системе сообщающихся сосудов объединяет две камеры с очищаемой и очищенной водой. При этом камеры очищаемой и очищенной воды разделены герметичной перегородкой. Входное отверстие нефтеловушки в камере очищаемой воды расположено внутри полого цилиндра, а выходное отверстие - через нижние изогнутые патрубки расположено в емкости очищенной воды в вертикально установленном расширителе. В верхней части V-образного колена накапливаются всплывшие нефтепродукты. Посредством образовавшегося “взвешенного эмульгированного слоя” нефтепродуктов - очищающего элемента, происходит сорбция мелкодисперстных примесей из очищаемой сточной жидкости.

Недостатком данной конструкции является незначительная по объему внутренняя V-образная полость с пятном контакта взвешенного эмульгированного слоя нефтепродуктов, под которым проходит очищаемая жидкость. Данная конструкция не позволяет длительно накапливать и аккумулировать взвешенный эмульгированный слой, что приводит к постоянному жесткому контролю за его оптимальным количеством в объеме V-образной полости. Это отрицательно влияет на производительность устройства. Поэтому данная конструкция не может эксплуатироваться на больших объемах сточной жидкости или требует установки по параллельной схеме нескольких однотипных устройств, что ведет к удорожанию сооружения и усложнению дальнейшей его эксплуатации.

К тому же все очистные сооружения при их работе постоянно подвергаются процессам подведения и отведения очищаемых стоков, что вызывает колебания уровней жидкости в сооружениях. Поэтому в практике выделяют верхний (В.У.В.) и нижний уровень воды (Н.У.В), в пределах которых происходит эксплуатация сооружения. В сооружениях с незначительным объемом, например для мойки автомобилей, эти колебания уровней могут достигать величины 10 см и более. Естественно, что колебания уровней в очистном сооружении изменяют высоту проходящего слоя обрабатываемой жидкости под пятном контакта в статично установленном устройстве [1], что оказывает воздействие на качество работы вышеописанной конструкции.

Известно устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов [2], выбранное авторами в качестве прототипа, которое состоит из горизонтального желоба прямоугольного сечения, установленного в отсеке очищаемой воды так, что верхние обрезы его стенок находятся выше отметки верхнего уровня воды в устройстве, при этом в желобе жестко по его продольной оси от днища вмонтирована вертикальная перегородка, верхний край которой расположен ниже нижнего уровня жидкости в устройстве. Перегородка делит желоб на два отсека: очищаемой и очищенной воды, при этом отсек желоба с очищаемой водой в днище снабжен подводящими патрубками с конической воронкой внизу, помещенной в полый цилиндр. Под конической воронкой размещен перфорированный трубный коллектор подачи сжатого воздуха. При работе устройства флотируемая жидкость поднимается по подводящему патрубку в отсек очищаемой воды в желобе, перетекает через вертикальную, продольно установленную перегородку, в отсек очищенной воды. При этом на поверхности жидкости в желобе накапливается пенный слой. При частичном осаждении пенного слоя под ним образуется эмульгированный взвешенный слой. Жидкость, перетекая через вертикальную перегородку, подвергается сорбции образованным таким образом эмульгированным взвешенным слоем. Данное устройство способно работать на очистке больших количеств загрязненной жидкости. Наибольший эффект достигается непосредственно в зоне, где очищаемая жидкость перетекает через верхнюю кромку вертикально установленной в желобе продольной перегородки. При этом колебания уровней в устройстве от минимально возможного до максимально возможного резко сказываются на качестве его работы. Например, при значительной высоте перетекаемого слоя сорбционный процесс просто невозможен. К тому же, в рассматриваемом выше устройстве не в полную меру обеспечивается такой важный фактор, как необходимый по времени контакт очищаемой жидкости с очищающим элементом - эмульгированным взвешенным слоем.

Техническая задача, решаемая данным изобретением, - повышение степени очистки сточных вод за счет сохранения заданной и постоянно контролируемой глубины обрабатываемого слоя жидкости, при котором создаются оптимальные условия ее сорбции эмульгированным взвешенным слоем.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит емкость, разделенную перегородкой на две камеры очищаемой и очищенной воды, при этом камера очищаемой воды снабжена горизонтальным желобом, по своей продольной оси разделенным вертикальной перегородкой, верхний обрез которой находится ниже нижнего уровня жидкости, полым цилиндром, в котором расположена коническая воронка с перфорированным коллектором под ним, подводящими и отводящими патрубками, при этом в качестве очищающего элемента используется эмульгированный взвешенный слой, согласно предложения авторов, в горизонтальном желобе на вертикальной перегородке с возможностью перемещения вверх-вниз установлен поплавок, верхняя плоскость которого притоплена на заданную глубину, горизонтально ориентирована по отношению к зеркалу жидкости и снабжена вертикальными ребрами, которые расположены по продольной оси поплавка и образуют лабиринтный ход, размеры верхней плоскости поплавка приближены к размерам поверхности желоба, при этом между продольными гранями желоба и продольными обрезами поплавка образованы щелевые зазоры.

Глубина, на которую поплавок притапливается, определяется на основании нескольких факторов, например скоростью истечения жидкости над ним, концентрацией загрязнений, видом загрязнений, и в каждом конкретном случае определяется опытным путем.

Устройство поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображен его разрез по продольной оси сооружения, а на Фиг.2 - вид А сверху по продольной оси желоба.

Устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов состоит из камеры очищаемой воды 1 и камеры очищенной воды 2. Камеры 1 и 2 разделены между собой герметичной перегородкой. Камера очищаемой воды 1 снабжена горизонтальным желобом 3, в котором по его продольной оси установлена вертикальная перегородка 8 так, что ее верхняя кромка находится ниже нижнего уровня воды в сооружении. Вертикальная перегородка 8 делит горизонтальный желоб 3 на отсек очищаемой воды 4 и отсек очищенной воды 5. Подводящие патрубки 6 с конической воронкой 10 установлены в камере очищаемой воды 1 и соединены с отсеком очищаемой воды 4. Отсек очищенной воды 5 горизонтального желоба 3 посредством отводящих патрубков 7, соединен с камерой очищенной воды 2 через цилиндрический вертикальный патрубок 12. Коническая воронка 10 установлена в полом цилиндре 9, под которым размещен перфорированный коллектор 11. На вертикальной перегородке 8 по всей ее длине размещается поплавок 13, который посредством щелевого паза 15 в своем основании установлен с возможностью перемещения вверх-вниз. При этом линейные размеры поверхности поплавка 16 повторяют форму поверхности желоба так, что между продольными сторонами желоба и продольными обрезами поплавка образованы щелевые зазоры 14 и 17. На горизонтально-ориентированной поверхности 16 поплавка 13 по продольной оси установлены вертикальные ребра 18, образующие по ней лабиринтный ход.

Данное устройство работает следующим образом: сточная жидкость закачивается в камеру очищаемой воды 1, а откачивается из камеры очищенной воды 2. При этом неравномерности процессов откачки и закачки вызывают колебания уровня во всем сооружении, включая уровень жидкости в горизонтальном желобе 3. Поплавок 13 реагирует на изменения колебаний уровня, перемещаясь в щелевом зазоре 5 по вертикальной перегородке 8, постоянно устанавливая поверхность 16 горизонтально по отношению уровня жидкости. Поплавок выполнен таким образом, что его поверхность 16 притоплена на предварительно заданную высоту проходящего над ней слоя очищаемой жидкости. Это может быть достигнуто, например, за счет конструкции поплавка, за счет утежелителей на его поверхности, за счет выполнения пригруза и т.д. При подаче сжатого воздуха в перфорированный коллектор 11 происходит процесс флотации, ограниченный полым цидиндром 9. Флотируемые загрязняющие вещества, поднимаясь через коническую воронку 10, далее по подводящим патрубкам 6 в отсек очищаемой воды 4 горизонтального желоба 3, образуют в границе желоба на поверхности жидкости газомеханический пенный слой, который равномерно распределяется через щелевой зазор 14 над поверхностью поплавка 16. Очищаемая жидкость перетекает по верхней плоскости поплавка по лабиринтному пути, образованному вертикальными ребрами 18.

В процессе работы устройства, в силу нестабильности пластификатора, в качестве которого выступают загрязняющие вещества, под пенным слоем накапливается эмульгированный взвешенный слой, посредством которого происходит процес сорбции из жидкости, протекающей над поверхностью поплавка 13. Далее жидкость через щелевой зазор 17 равномерно перетекает в отсек очищенной воды 5. Избыточный пенный слой заполняет все зеркало в границах желоба над поплавком. Накопленный эмульгированный взвешенный слой под пеной и очищаемая жидкость за счет прохождения пути по лабиринтному ходу имеют более длительное время контакта. Избыточный пенный слой и избыток эмульгированного взвешенного слоя легко удаляются с поверхности горизонтального желоба 3 и утилизируются, например, направленными по касательной к поверхности жидкости воздушными струями вдоль вертикальных ребер 18 в окно к отводящему лотку. Обработанная таким образом жидкость из отсека очищенной воды 5, посредством отводящих патрубков 7, перетекает через цилиндрический вертикальный патрубок 12 в камеру очищенной воды 2.

В конструкции используется последовательность таких способов очистки обрабатываемой жидкости, как отстаивание и осаждение в камере очищаемой воды 1, флотация в пределах полого цилиндра 9, последующая сорбция очищаемой жидкости посредством эмульгированного взвешенного слоя в горизонтальном желобе 3 с максимально возможным временем контакта с ним и оптимальной высотой жидкостного слоя, проходящего под ним, всплытие "прорвавшихся" частиц загрязнений в цилиндрическом вертикальном патрубке 12 в камере очищенной воды 2. Все это позволяет получить очень высокую степень очистки.

Устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов и поверхносно-активных веществ предельно просто. Оно может быть использовано в сооружениях любой производительности и позволяет с высокой степенью производить очистку жидкостей, при этом не требует фильтрующих материалов. В процессе работы из него легко удаляются избытки газомеханической пены и эмульгированного взвешенного слоя.

Источники информации

1. Патент RU 2108429. Устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов, МПК(6): Е 03 F 5/00.

2. Заявка №2002123726/20 (025206). Устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов, пол. реш. от 02.12.2002 г., приоритет от 05.09.2002 г.

3. С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. Очистка производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1979.

Устройство может быть использовано в очистных сооружениях в качестве самостоятельной ступени, в системах с оборотным циклом, например для моек автомобилей. Устройство содержит емкость, разделенную перегородкой на две камеры. Камера очищаемой воды снабжена горизонтальным желобом, по своей продольной оси разделенным вертикальной перегородкой, верхняя кромка которой находится ниже нижнего уровня жидкости, и полым цилиндром, в котором расположена коническая воронка с перфорированным коллектором под ним. В качестве очищающего элемента используется эмульгированный взвешенный слой. В горизонтальном желобе на вертикальной перегородке с возможностью перемещения вверх-вниз установлен поплавок, верхняя плоскость которого притоплена, горизонтально ориентирована по отношению к зеркалу жидкости и снабжена вертикальными ребрами, которые расположены по продольной оси поплавка и образуют лабиринтный ход. Размеры верхней плоскости поплавка приближены к размерам поверхности желоба, при этом между продольными сторонами желоба и продольными обрезами поплавка образованы щелевые зазоры. Технический результат состоит в повышении эффективности очистки. 2 ил.

Устройство для очистки сточных вод от нефтепродуктов, содержащее емкость, разделенную перегородкой на две камеры очищаемой и очищенной воды, при этом камера очищаемой воды снабжена горизонтальным желобом, по своей продольной оси разделенным вертикальной перегородкой, верхняя кромка которой находится ниже нижнего уровня жидкости, полым цилиндром, в котором расположена коническая воронка с перфорированным коллектором под ним, подводящими и отводящими патрубками, при этом в качестве очищающего элемента используется эмульгированный взвешенный слой, отличающееся тем, что в горизонтальном желобе на вертикальной перегородке с возможностью перемещения вверх - вниз установлен поплавок, верхняя плоскость которого притоплена, горизонтально ориентирована по отношению к зеркалу жидкости и снабжена вертикальными ребрами, которые расположены по продольной оси поплавка и образуют лабиринтный ход, размеры верхней плоскости поплавка приближены к размерам поверхности желоба, при этом между продольными сторонами желоба и продольными обрезами поплавка образованы щелевые зазоры.