СПОСОБ ОЧИСТКИ ОБОРОТНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД И МОДУЛЬНЫЙ КАССЕТНЫЙ ОЧИСТИТЕЛЬ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2006 года по МПК B01D27/14 C02F1/40 

Изобретение относится к области очистки оборотных и сточных вод и может быть применено на предприятиях с металлообрабатывающим производством, химической и пищевой промышленности, на станциях водоочистки, и наибольшая эффективность обеспечивается при очистке больших объемов вод.

Известна многоступенчатая очистка СОЖ, при которой очистители разных типов соединяют в комплексы. Чаще всего в комплексах использовано последовательное соединение очистителей. В ряде случаев очистители последней ступени тонкой очистки соединяют параллельно [см. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов: Справочник. - М.: Машиностроение, 1984].

Известен способ многооперационной обработки СОЖ [см. описание к патенту РФ 2216381], включающий удаление цепным транспортером тяжелых частиц со дна бака; магнитную сепарацию посредством периодического извлечения из СОЖ кассет с магнитными патронами; насыщение воздухом как антибактериальную процедуру и как средство образования пенного продукта и масляной пленки; удаление масляной пленки и пены барабаном и отдельным конвейером. Все операции выполняются в общем объеме бака, в том числе наполнение отработанной СОЖ и хранение очищенной.

К недостаткам известной технологии можно отнести следующее: ограничен набор операций очистки (магнитная сепарация и удаление масляной пленки барабаном); очистители изготавливаются на основе расчетной производительности, и конструктивная переналадка для целей усовершенствования очистителя и выбора показателей, очистки в ходе эксплуатации не предусмотрена. Применение разнотипного оборудования увеличивает эксплуатационные расходы, а также усложняется монтаж.

Известен способ удаления масла с поверхности водных сред из описания к патенту 2226505, в соответствии с которым в емкость с очищаемой СОЖ или другой водной средой периодически погружают вертикальные патроны и извлекают вместе с пленкой масла на патронах. Использование патронных очистителей позволяет достичь высоких показателей по степени и производительности очистки. Вместе с тем, в известном техническим решении недостаточно использованы возможности унификации средств и приемов очистки.

Известны устройства для очистки промышленных сточных вод, выполненные на основе кассетных патронных сепараторов.

Так, известен магнитный сепаратор по патенту РФ 2187378, который включает установочную раму, емкость с очищаемым потоком жидкости. На раме установлены консольно, с возможностью вертикального перемещения, две траверсы. На верхней траверсе установлены вертикальный цилиндрические магнитные патроны, а с нижней приводной траверсой скреплены манжеты шламосъемника, охватывающие каждый патрон. При перемещении манжет по патронам магнитный шлам сбрасывается в подводимый конвейер. Кассетное исполнение подразумевает такое крепление совокупности магнитных патронов, которое позволяет унифицировать технологических приемов изготовления, монтажа и замены патронов. Каждый магнитный патрон является легко заменяемой деталью при неизменных установочных размерах патрона и сепаратора в целом, что позволяет создавать однотипные устройства с отличающимися эксплуатационными характеристиками.

Сепаратор имеет хорошие показатели качества очистки от ферромагнитных частиц и высокую производительность, так как разделительная поверхность патронов цилиндрической формы имеет большую площадь и занимает малый объем. Вместе с тем, известная конструкция характеризуется функциональной ограниченностью, а именно осуществляет только магнитную сепарацию.

Наиболее близким изобретению рассматривается устройство для удаления масла с поверхности водных сред по патенту РФ 2226505, содержащее емкость для размещения очищаемой водной среды, две траверсы, установленные с возможностью вертикального перемещения относительно емкости, вертикальные патроны, установленные головной частью с зазором в сквозных отверстиях верхней траверсы; устройство содержит манжеты, скрепленные с нижней приводной траверсой и охватывающие патроны, средство для сбора масла в виде приводного подводимого конвейера.

Использование патронных очистителей позволяет достичь высоких показателей по степени и производительности очистки. Вместе с тем, в изобретении по патенту 2226505 недостаточно использованы возможности унификации средств и приемов очистки.

Техническая задача изобретения заключается в повышении степени и тонкости очистки сточных и оборотных вод, упрощении и снижении капитальных затрат на изготовление и монтаж оборудования, обеспечении возможности управления в ходе эксплуатации характеристиками процесса очистки в части выбора состава очистителей (расширение функций), степени и производительности очистки без дополнительных проектных работ для имеющегося оборудования, уменьшении габаритов и занимаемых площадей за счет применения патронных очистителей с развитой поверхностью разделения фаз.

Поставленная техническая задача решена заявляемым способом очистки оборотных и сточных вод и модульным кассетным очистителем для осуществления способа.

Способ очистки оборотных и сточных вод, включающий наполнение емкости очищаемой водой, очистку воды посредством периодического вертикального перемещения кассет с вертикальными цилиндрическими патронами, удаление примесного свободного масла, отличается тем, что осуществляют многостадийный переход очищаемой воды между секциями, разделенными перегородками; очистку осуществляют фильтрацией посредством полых перфорированных многослойных патронов, между слоями которых размещен насыпной фильтровальный материал и которые сгруппированы в составе отдельных кассет для каждой секции; в режиме очистки патроны надеты на перфорированные трубы, при этом переход воды из выходных отверстий в основании перфорированных труб одной секции во входные отверстия труб в смежной секции осуществляют посредством общего для названных отверстий изолированного объема в донной части емкости.

Для осуществления антимикробной очистки заявленным способом в качестве фильтровального материала может быть применен активированный уголь. Также для очистки от масла заявленным способом в качестве фильтровального материала применен мелкодисперсный гранулированный опал - кристобаллит. Для фильтрации примесного масла, нефтепродуктов, органических частиц в качестве фильтровального материала может быть применен мелкодисперсный полифан - энтеросорбент.

Модульный кассетный очиститель для очистки оборотных и сточных вод, позволяющий осуществить заявленный способ, содержит емкость, кассеты с вертикальными цилиндрическими патронами, закрепленными головной частью на приводной траверсе, установленной с возможностью периодического вертикального перемещения. В отличие от прототипа, емкость разделена перегородками на секции. В каждой секции на придонной перегородке установлены перфорированные полые трубы, которые через выходные отверстия в основании труб одной секции и входными отверстиями труб смежной секции сообщаются между собой посредством изолированного объема в донной части емкости. На трубы в режиме очистки надеты патроны, сгруппированные в составе отдельных кассет для каждой секции, причем патроны выполнены полыми в виде двух концентрично расположенных стаканов из сетки или перфорированных, закрепленных посредством крышки на плите, принадлежащей приводной траверсе, а снизу скрепленных с втулкой, имеющей сальниковое уплотнение между втулкой и перфорированной трубой; при этом между стаканами размещен насыпной фильтровальный материал.

Трубы имеют сужающийся оголовник.

Модуль очистителя, включающий, по крайней мере, одну кассету патронов, предназначенный для очистки от масла, в качестве фильтровального материала содержит мелкодисперсный гранулированный опал-кристобаллит.

Модуль очистителя, включающий, по крайней мере, одну кассету патронов, предназначенный для очистки от примесного масла, нефтепродуктов, органических частиц, в качестве фильтровального материала содержит мелкодисперсный полифан-энтеросорбент.

Модуль очистителя, включающий, по крайней мере, одну кассету патронов, предназначенный для антимикробной обработки, в качестве фильтровального материала содержит активированный уголь.

Емкость с патронами и конструкция патрона изображены на фигурах 1 и 2.

Емкость 1 разделена на секции перегородками 2. Внутри каждой секции на придонной перегородке 3 установлены перфорированные полые трубы 4, на которые в режиме очистки надеты патроны 5. Для удобства позиционирования труб и патронов трубы имеют сужающийся оголовник 6. Донная части емкости 7 разделена на изолированные объемы посредством перегородок 8. Часть труб одной секции и часть труб смежной секции через отверстия в основании труб сообщаются между собой посредством общего для них изолированного объема. Это обеспечивает последовательное перетекание очищаемой воды внутрь патронов и на их наружную поверхность. Направление потока показано стрелками на фигуре 1.

Патроны сгруппированы в составе отдельных кассет для каждой секции и укреплены на плите 9. Плита 9 кассетного патронного очистителя имеет унифицированное конструктивное исполнение, что позволяет устанавливать и менять патронные очистители в ходе эксплуатации в зависимости от назначения и производительности очистки в широком диапазоне. Плиты с кассетами установлены на подвижной траверсе 10, привод которой выполнен в виде гидроцилиндра гидропривода. Приводная траверса обеспечивает периодический подъем из емкости кассет с патронами 5.

Патроны 5 выполнены полыми в виде двух концентрично расположенных стаканов 11 и 12 из сетки или перфорированных, закрепленных посредством крышки 13 на плите 9 и снизу скрепленных с втулкой 14, имеющей сальниковое уплотнение 15 между втулкой и перфорированной трубой 4. Между стаканами размещен насыпной фильтровальный материал 16 разного назначения. Например, для очистки от масла между стаканами размещают мелкодисперсный гранулированный порошок, например опал-кристобаллит. Для очистки от органических частиц, нефтепродуктов, свободного масла фильтровальным материалом служит мелкодисперсный полифан-энтеросорбент, для антимикробной обработки - активированный уголь.

Назначение кассетного патронного очистителя в целом определяется сочетанием установленных в плите 9 патронов 5. Отдельные модули очистителя образуют одна или несколько кассет одного назначения, например модуль антимикробной очистки; модуль очистки от ионов тяжелых металлов. Модули имеют разную структуру и природу фильтрата и для них предусматриваются разные участки регенерации патронов.

Модульный кассетный патронный очиститель работает следующим образом.

Через входной патрубок 17 обрабатываемая вода поступает в первую секцию емкости и проходит через фильтровальный слой внутрь патронов первой кассеты и поступает во вторую смежную секцию через фильтровальный слой изнутри патронов второй секции и далее последовательно проходит через фильтровальные слои патронов всех секций емкости 1.

Патронные очистители характеризуются по сравнению с другими очистителями многократно увеличенной поверхностью разделения фаз. Для оценки преимущества кассетных патронных очистителей при высоте патронов, например, 1 м сравним: ленточный фильтр имеет плоскую разделительную поверхность, например, 2 м²; на такой же площади патронный сепаратор имеет разделительную поверхность 250-300 м².

Заявленный очиститель позволяет применить произвольное количество различных фильтровальных материалов в любой заданной последовательности при единой конструкции. Такой очиститель обеспечивает очистку практически от всех известных загрязнителей в виде смесей, растворов, взвесей и прочего. Степень очистки около 100%. Высокая производительность очистки. Простое обслуживание. Динамические узлы расположены вне емкости. Простая сменность патронов и их регенерация. Кассетное исполнение позволяет быстро снимать с процесса патроны и заменять кассеты практически без остановки процесса очистки. Участки регенерации патронов в ближней зоне к очистителю не занимает больших площадей.

Для осуществления изобретения используются типовые технологические приемы и приспособления.

Изобретение относится к области очистки оборотных и сточных вод и может быть применено на предприятиях с металлообрабатывающим производством, химической и пищевой промышленности, на станциях водоочистки, с обеспечением наибольшей эффективности при очистке больших объемов вод. Очистку осуществляют посредством многостадийного перехода очищаемой воды между секциями, разделенными перегородками, а также фильтрацией посредством вертикальных цилиндрических полых перфорированных многослойных патронов, между слоями которых размещен насыпной фильтровальный материал. Причем в режиме очистки патроны надеты на перфорированные трубы. При этом переход воды из выходных отверстий в основании перфорированных труб одной секции во входные отверстия труб в смежной секции осуществляют посредством общего для названных отверстий изолированного объема в донной части емкости. Модульный кассетный очиститель для очистки оборотных и сточных вод содержит емкость, которая разделена перегородками на секции. В каждой секции на придонной перегородке установлены перфорированные полые трубы, на которые в режиме очистки надеты патроны, закрепленные с возможностью вертикального перемещения, и сгруппированы в составе отдельных кассет. Патроны выполнены полыми в виде двух концентрично расположенных перфорированных стаканов. Между стаканами размещен насыпной фильтровальный материал. Технический результат: повышение степени и тонкости очистки сточных и оборотных вод, снижение капитальных затрат на изготовление и монтаж оборудования, обеспечение возможности выбора очистителей, повышение производительности очистки, уменьшение занимаемых площадей за счет применения патронных очистителей с развитой поверхностью разделения фаз. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ очистки оборотных и сточных вод, включающий наполнение емкости очищаемой водой, очистку воды посредством периодического вертикального перемещения кассет с патронами, удаление примесного свободного масла, отличающийся тем, что осуществляют многостадийный переход очищаемой воды между секциями, разделенными перегородками; очистку осуществляют фильтрацией посредством полых перфорированных многослойных патронов, между слоями которых размещен насыпной фильтровальный материал и которые сгруппированы в составе отдельных кассет для каждой секции; в режиме очистки патроны надеты на перфорированные трубы, при этом переход воды из выходных отверстий в основании перфорированных труб одной секции во входные отверстия труб в смежной секции осуществляют посредством общего для названных отверстий изолированного объема в донной части емкости.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для осуществления антимикробной очистки в качестве фильтровального материала применен активированный уголь.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для очистки от масла в качестве фильтровального материала применен мелкодисперсный гранулированный опал-кристобаллит.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для фильтрации примесного масла, нефтепродуктов, органических частиц в качестве фильтровального материала применен мелкодисперсный полифан-энтеросорбент.5. Модульный кассетный очиститель для очистки оборотных и сточных вод, содержащий емкость, кассеты с вертикальными цилиндрическими патронами, закрепленными головной частью на приводной траверсе, установленной с возможностью периодического вертикального перемещения, отличающийся тем, что емкость разделена перегородками на секции; в каждой секции на придонной перегородке установлены перфорированные полые трубы, которые через выходные отверстия в основании труб одной секции и входные отверстия труб смежной секции сообщаются между собой посредством изолированного объема в донной части емкости; на трубы в режиме очистки надеты патроны, сгруппированные в составе отдельных кассет для каждой секции, причем патроны выполнены полыми в виде двух концентрично расположенных стаканов из сетки или перфорированных, закрепленных посредством крышки на плите, принадлежащей приводной траверсе, и снизу скрепленных с втулкой, имеющей сальниковое уплотнение между втулкой и перфорированной трубой; при этом между стаканами размещен насыпной фильтровальный материал.6. Очиститель по п.5, отличающийся тем, что трубы имеют сужающийся оголовник.7. Очиститель по п.5, отличающийся тем, что модуль очистителя, включающий, по крайней мере, одну кассету патронов, предназначенный для антимикробной обработки, в качестве фильтровального материала содержит активированный уголь.8. Очиститель по п.5, отличающийся тем, что модуль очистителя, включающий, по крайней мере, одну кассету патронов, предназначенный для очистки от масла, в качестве фильтровального материала содержит мелкодисперсный гранулированный опал-кристобаллит.9. Очиститель по п.5, отличающийся тем, что модуль очистителя, включающий, по крайней мере, одну кассету патронов, предназначенный для очистки от примесного масла, нефтепродуктов, органических частиц, в качестве фильтровального материала содержит мелкодисперсный полифан-энтеросорбент.