СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ТЕХНИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК C02F1/00 C02F1/24 B03D1/14 

Изобретение относится к области рекуперации водных растворов технических моющих средств (ТМС).

В настоящее время очистка для повторного использования водных растворов различных ТМС является очень актуальной и получила достаточно широкое распространение. Это связано как с требованиями экологической безопасности, так и экономической целесообразности при использовании ТМС.

Из уровня техники известны способы очистки водных растворов с помощью коагулянтов и флокулянтов путем ускорения разделения фаз дисперсных систем фильтрованием, флотацией, центрифугированием. Для реализации этих способов требуются существенные расходы реагентов, большие производственные площади и временные затраты.

Известны также способы гравитационного разделения суспензий и эмульсий, однако эти способы далеко не универсальны, требуют отстойные емкости большого объема и не эффективны по разделению высокодисперсных систем из-за их высокой седиментационной устойчивости.

Наиболее близким по технической сущности является техническое решение, раскрытое в ЕР 1600425 А2 от 30.11.2005, раскрывающее устройство и способ очистки растворов ТМС. Устройство состоит из приспособления центрифугирования отработанной воды в центробежном барабане, коаксиального спирального элемента, грязеотвода и камеры наддува, соединенной со статическим смесителем, в котором смешиваются раствор ТМС и воздух. Статический смеситель связан с сепаратором флотирования.

Недостатком данного технического решения является существенный расход реагентов, большие производственные площади, временные затраты, большой расход энергии и, самое важное, недостаточно надежная очистка растворов ТМС.

Целью настоящего изобретения является создание способа очистки водных растворов ТМС и устройства для его реализации, которые лишены вышеперечисленных недостатков.

Технический результат, достигаемый при реализации настоящего изобретения, заключается в интенсификции процесса фазового разделения эмульсии отработанного моющего раствора с последующим отделением органической фазы (смытых нефтеостатков - СНО) и возвращением водной фазы в производственный цикл, значительное уменьшение расхода реагентов, уменьшение производственных площадей, временных затрат, расхода энергии и повышение качества очистки растворов ТМС.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ очистки водных растворов ТМС включает операцию флотационного разделения, при этом производят интенсификацию процесса флотационного разделения, управляя дисперсностью генерируемых флотационных воздушных пузырьков, реализуя следующие операции:

- осуществляют заполнение барботажного барабана путем подачи очищаемого водного раствора по полому приводному валу барботажного барабана на отражатель-завихритель, который закручивает подаваемый поток очищаемого водного раствора до скорости вращения барботажного барабана, распределяя очищаемый водный раствор по образующим барботажного барабана от оси его вращения к периферии,

- осуществляют подачу сжатого воздуха в барботажный барабан через диспергатор воздуха (барботажную сетку) в движущийся слой очищаемого водного раствора в виде воздушных пузырьков, обеспечивая процесс флотации с образованием пены,

- осуществляют управление дисперсностью пузырьков подаваемого сжатого воздуха путем изменения скорости вращения барботажного барабана,

- осуществляют отвод пены по полому приводному валу барботажного барабана в приемную емкость.

Указанный технический результат достигается также за счет того, что предложено устройство для реализации раскрываемого в данной заявке способа, содержащее установленные концентрично барботажный барабан и наружный барабан с патрубком грязесборника и патрубком подачи сжатого воздуха в зазор между указанными барабанами, при этом барботажный барабан установлен на полом приводном валу с возможностью изменения скорости своего вращения, на входе в барботажный барабан установлен отражатель-завихритель с возможностью закручивания подаваемого по полому приводному валу потока очищаемого водного раствора до скорости вращения барботажного барабана и распределения очищаемого водного раствора по образующим барботажного барабана от оси его вращения к периферии, которая выполнена в виде диспергатора воздуха, подаваемого по патрубку подачи сжатого воздуха и проходящего от периферии барботажного барабана к оси его вращения, при этом диспергатор воздуха состоит из наружной и внутренней перфорированных обечаек и расположенного между ними фильтрующего элемента, а отвод пены осуществляется по полому приводному валу.

Благодаря использованию центробежных сил, возникающих от изменения направления движения очищаемого водного раствора и его вращению на периферии барботажного барабана, а также благодаря наличию отражателя-завихрителя и использованию диспергатора воздуха, состоящего из наружной и внутренней перфорированных обечаек и расположенного между ними фильтрующего элемента, появилась возможность интенсификции процесса фазового разделения эмульсии отработанного моющего раствора с последующим отделением органической фазы.

Регулирование диаметра флотационных пузырьков путем изменения скорости вращения барботажного барабана позволило значительно повысить качество очистки растворов ТМС, сократить временные затраты и расход энергии.

Использование полого приводного вала для подачи очищаемого водного раствора позволило уменьшить габариты устройства по сравнению с аналогами.

Далее предлагаемое изобретение будет раскрыто более подробно со ссылкой на чертеж, на котором показана принципиальная схема предлагаемого устройства - флотатора-сепаратора, позволяющего реализовать предлагаемый способ.

Флотатор-сепаратор содержит барботажный барабан 1, наружный барабан 2, передний опорный подшипник 3, сальниковое уплотнение 4, пеноотвод 5, отражатель-завихритель 6, задний опорный подшипник 7, сальниковое уплотнение 8, барботажную сетку 9, грязесборник 10 и привод (не показан).

Наружный барабан 2 является, по существу, корпусом флотатора-сепаратора и содержит грязесборник 10 и патрубок для подвода сжатого воздуха.

Барботажный барабан 1 установлен концентрично внутри наружного барабана 2 на полом приводному валу на переднем 3 и заднем 7 опорных подшипниках, которые имеют сальниковые уплотнения 4 и 8 соответственно, для исключения протечек.

Барботажный барабан 1 установлен с возможностью вращения, при этом скорость его вращения может быть плавно или ступенчато изменена в процессе работы.

Приводной вал выполнен полым для возможности подачи по входному его патрубку очищаемого водного раствора в барботажный барабан 1 и отвода пены по выходному опорному патрубку (пеноотводу 5) из барботажного барабана 1.

На входе в барботажный барабан 1 установлен отражатель-завихритель 6, выполненный с возможностью закручивания потока подаваемого очищаемого водного раствора до скорости вращения барботажного барабана 1 и направления указанного потока вдоль образующей барботажного барабана 1.

Образующие барботажного барабана 1 - его периферия выполнена в виде баробажной сетки 9 (диспергатора воздуха) и представляет собой наружную и внутреннюю перфорированные обечайки, между которыми установлен фильтрующий элемент.

Заявляемый способ очистки водных растворов ТМС осуществляется с помощью предлагаемого флотатора-сепаратора следующим образом.

Очищаемый водный раствор ТМС подают по полому приводному валу барботажного барабана 1 на отражатель-завихритель 6, который закручивает поток подаваемой жидкости до скорости вращения барботажного барабана 1 и далее водный раствор ТМС течет вдоль образующей барботажного барабана 1, заполняя последний до уровня патрубка пеноотвода 5. Сжатый воздух проходит через барботажную сетку 9 (диспергатор воздуха) в движущийся слой очищаемого водного раствора ТМС в виде воздушных пузырьков, обеспечивая процесс флотации с образованием пены. Пена по пеноотводу 5 поступает в приемную емкость (на схеме не показана).

Благодаря использованию поля центробежных сил флотатор-сепаратор способен генерировать флотационные пузырьки диаметром 100-200 мкм, т.к. диаметр генерируемых воздушных пузырьков зависит не только от материала и диаметра барботажных капилляров, но и от напряженности центробежного поля (скорости вращения барабана). Управление дисперсностью пузырьков воздуха обеспечивают путем изменения скорости вращения барботажного барабана 1.

При генерации относительно крупных пузырьков обеспечивают всплытие и удаление из водного раствора ТМС ограниченного перечня видов загрязнений по дисперсности и их фильности. При использовании высокодисперсных флотационных пузырьков перечень удаляемых видов загрязнений значительно расширяется как по дисперсности, так и по фильности.

Таким образом, предлагаемое устройство является простым в изготовлении, компактным и надежным, позволяющим интенсифицировать процесс очистки водных растворов ТМС.

Изобретение может быть использовано в области рекуперации водных растворов технических моющих средств. Устройство содержит барботажный барабан 1, установленный концентрично внутри наружного барабана 2 на переднем 3 и заднем 7 опорных подшипниках, которые имеют сальниковые уплотнения 4 и 8. Наружный барабан 2 содержит патрубок грязесборника 10 и патрубок подачи сжатого воздуха. Барботажный барабан 1 установлен на полом приводном валу с возможностью изменения скорости своего вращения, причем приводной вал выполнен полым для возможности подачи по входному его патрубку очищаемого водного раствора в барботажный барабан 1 и отвода пены по выходному опорному патрубку 5 из барботажного барабана 1. На входе в барботажный барабан 1 установлен отражатель-завихритель 6 с возможностью закручивания потока очищаемого водного раствора до скорости вращения барботажного барабана 1 и распределения очищаемого водного раствора по образующим барботажного барабана 1 от оси его вращения к периферии, которые выполнены в виде диспергатора воздуха 9. Диспергатор воздуха 9 состоит из наружной и внутренней перфорированных обечаек и расположенного между ними фильтрующего элемента. Технический результат: интенсификация процесса фазового разделения эмульсии отработанного моющего раствора с возвращением водной фазы в производственный цикл, уменьшение расхода реагентов, уменьшение производственных площадей, временных затрат, расхода энергии и повышение качества очистки растворов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки водных растворов технических моющих средств, включающий операцию флотационного разделения, отличающийся тем, что производят интенсификацию процесса флотационного разделения, управляя дисперсностью генерируемых флотационных воздушных пузырьков, реализуя следующие операции:

осуществляют заполнение барботажного барабана путем подачи очищаемого водного раствора по полому приводному валу барботажного барабана на отражатель-завихритель, который закручивает подаваемый поток очищаемого водного раствора до скорости вращения барботажного барабана, распределяя очищаемый водный раствор по образующим барботажного барабана от оси его вращения к периферии,

осуществляют подачу сжатого воздуха в барботажный барабан через диспергатор воздуха - барботажную сетку в движущийся слой очищаемого водного раствора в виде воздушных пузырьков, обеспечивая процесс флотации с образованием пены,

осуществляют управление дисперсностью пузырьков подаваемого сжатого воздуха путем изменения скорости вращения барботажного барабана,

осуществляют отвод пены по полому выходному опорному валу - пеноотводу барботажного барабана в приемную емкость.