Флотационная установка очистки сточных вод Российский патент 2020 года по МПК C02F9/00 C02F1/24 B03D1/14 

Изобретение относится к области очистки нефтесодержащих производственно-дождевых сточных вод, может быть использовано для очистки сточных и природных вод.

Известна установка для флотационной очистки воды (патент RU 2282591 С1, МПК C02F 1/24, опубл. 27.08.2006), предназначенная для локальной очистки сильнозагрязненных сточных вод, содержащих нефтепродукты, жиры, взвешенные вещества, гидроксиды металлов, синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ), органические и другие виды загрязнений. Установка для флотационной очистки воды включает в замкнутой гидравлической схеме гидравлический рециркуляционный узел, состоящий из насосного агрегата с всасывающей и напорной линиями, водовоздушного эжектора и блока вертикального сатуратора и блок флотационной очистки. Блок флотационной очистки конструктивно сформирован в виде цилиндрического корпуса, переходящего в своей нижней части в усеченный конус. Внутри корпуса по оси симметрии размещена цилиндрическая емкость с плоским днищем и щелью в виде сегмента в последнем, образующая вторую камеру флотации.

В данной установке отсутствует система ввода и смешения реагентов, а также камера отстаивания с тонкослойными модулями, что не обеспечивает глубокую очистку нефтесодержащих производственно-дождевых сточных вод.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является установка для очистки воды с помощью напорной флотации (патент RU 110368 МПК C02F 9/04, опубл. 20.11.2011), содержащая флотационную камеру, сатуратор, насосы, систему подачи реагентов и связывающие их трубопроводы, дополнительно содержит статический смеситель, связанный трубопроводами со станциями приготовления коагулянта и флокулянта, сатуратором и напорным флотатором, а также с системой подачи грязной воды.

Недостатком данной установки является отсутствие камеры отстаивания с тонкослойными модулями и блока раздельного смешения исходных сточных вод с реагентами (коагулянт и флокулянт), что не обеспечивает высокой степени очистки и эффективности использования реагентов.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая флотационная установка очистки сточных вод, является глубокая очистка нефтесодержащих производственно-дождевых сточных вод от ПАВ, мелкодисперсных нерастворимых или малорастворимых в воде неорганических и органических загрязняющих веществ, в том числе нефтепродуктов, снижение химического и биологического потребления кислорода, содержания железа общего и азота аммонийного.

Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки нефтесодержащих производственно-дождевых сточных вод за счет возможности раздельного последовательного ввода коагулянта и флокулянта, проведения раздельных процессов хлопьеобразования для коагулянта и флокулянта и эффективности использования применяемых реагентов за счет применения камер коагуляции и флокуляции с коническим днищем вертикального исполнения с тангенциальным вводом.

Указанная техническая задача решается, а технический результат достигается за счет того, что флотационная установка очистки сточных вод, сдержит флотатор, блок насыщения, узел коагуляции и флокуляции, промежуточную камеру, камеру сбора флотопены и механизм удаления флотопены, связанные между собой трубопроводами с запорно-регулирующей арматурой, при этом флотатор имеет вертикально ориентированный цилиндрический корпус с конически днищем, разделенный внутренней перегородкой на секцию тонкослойного отстаивания и секцию флотации, блок насыщения включает, по меньшей мере, один циркуляционный насос, соединенный с сатуратором трубопроводом с установленным на трубопроводе эжектором, узел коагуляции и флокуляции включает гидравлический смеситель, соединенный с камерой коагуляции, с размещенной под ней камерой флокуляции, причем секция тонкослойного отстаивания снабжена тонкослойным модулем, верхние части камер коагуляции и флотации снабжены тангенциальными вводами сточных вод.

Развитием и уточнением предлагаемого изобретения является то, что:

- тонкослойный модуль выполнен в виде набора наклонно установленных друг за другом пластин;

- угол наклона пластин тонкослойного модуля составляет 45-70°;

- камера коагуляции и камера флокуляции выполнены в виде вертикально ориентированной емкости цилиндрической формы с коническим днищем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид флотационной установки очистки сточных вод, на фиг. 2 показан вид сверху флотационной установки очистки сточных вод, на фиг. 3 дан вид флотационной установки очистки сточных вод в разрезе А-А.

Позициями на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 обозначены:

1 - флотатор;

2 - секция флотации;

3 - секция тонкослойного отстаивания;

4 - сатуратор;

5 - насос циркуляционный;

6 - механизм удаления флотопены;

7 - эжектор;

8 - камера коагуляции;

9 - камера флокуляции;

10 - камера сбора флотопены;

11 - промежуточная камера.

Флотационная установка очистки сточных вод (фиг. 1) включает в себя флотатор 1 с коническим днищем, разделенный внутренней перегородкой на секцию флотации 2 (фиг. 2) и секцию тонкослойного отстаивания 3, сатуратор 4 (фиг. 3), насос циркуляционный 5 (один рабочий и один резервный), механизм удаления флотопены 6, эжектор 7 (один рабочий и один резервный), камеру коагуляции 8, камеру флокуляции 9, камеру сбора флотопены 10, промежуточную камеру 11, гидравлический смеситель (на фиг. не показан) и связывающие элементы конструкции трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой.

Секция тонкослойного отстаивания 3, выполненная в виде камеры, содержащей тонкослойный модуль, представляет собой набор наклонно установленных друг за другом пластин. Расчетно-опытным путем определено, что угол наклона пластин секции тонкослойного отстаивания составляет 45-70°, что обеспечивает нормальное сползание образующегося осадка и удаления уловленных нефтепродуктов.

Гидравлический смеситель, соединенный с камерой коагуляции 8, с размещенной под ней камерой флокуляции 9 представляет собой узел коагуляции и флокуляции.

Камера коагуляции 8 для обеспечения образования хлопьев коагулянта представляет собой вертикально ориентированный цилиндрический корпус с конически днищем с тангенциальным вводом сточных вод для обеспечения вращения поступающих сточных вод, при котором обеспечивается отсутствие застойных зон и максимальное использование рабочего объема камеры коагуляции 8. В верхней части камеры коагуляции 8 предусмотрен трубопровод отвода воздуха (на фиг. не показан) через автоматический клапан (на фиг. не показан).

Камера флокуляции 9 для обеспечения кинетики процесса флокуляции представляет собой вертикально ориентированный цилиндрический корпус с конически днищем с тангенциальным вводом сточных вод для обеспечения вращения поступающих сточных вод, при котором обеспечивается отсутствие застойных зон и максимальное использование рабочего объема камеры флокуляции 9.

Один циркуляционный насос 5 и в случае необходимости один резервный циркуляционный насос, соединенный с сатуратором 4 трубопроводом с установленным на нем эжектором 7 представляет собой блок насыщения.

После камеры коагуляции 8 и камеры флокуляции 9 предусмотрены пробоотборники (на фиг. не показан) для контроля дозы коагулянта и флокулянта при обработке сточных вод. В период ремонта или остановки флотационной установки отвод сточных вод из камеры коагуляции 8 и камеры флокуляции 9 осуществляется из нижней части конуса для обеспечения возможности полного опорожнения в дренажный трубопровод (на фиг. не показан).

Флотационная установка очистки сточных вод работает следующим образом.

Исходные сточные воды по напорному трубопроводу (на фиг. не показан) направляются в гидравлический смеситель для равномерного распределения в объеме сточных вод раствора коагулянта, поступающего в напорный трубопровод сточных вод перед гидравлическим смесителем. Сточные воды, обработанные раствором коагулянта, из гидравлического смесителя направляются в камеру коагуляции 8 для обеспечения кинетики процесса хлопьеобразования.

Из камеры коагуляции 8 сточные воды, после ввода раствора флокулянта поступающего по напорному трубопроводу подачи реагента (на фиг. не показан), направляются по напорному трубопроводу в камеру флокуляции 9.

Из камеры флокуляции 9 сточные воды направляются по напорному трубопроводу в секцию флотации 2 совместно с циркуляционным потоком из сатуратора 4, представляющим собой смесь сточных вод и мелко-диспергированных пузырьков воздуха. В результате смешения циркуляционного потока со сточными водами, поступающими на очистку в флотационную установку, происходит захват пузырьками загрязняющих веществ и вынос их на поверхность слоя сточных вод с образованием флотопены.

Флотопена удаляется с поверхности сточных вод в камеру сбора флотопены 10 с помощью механизма удаления флотопены 6, расположенного в верхней части флотатора 1 и, далее, за пределы флотационной установки.

К камере сбора флотопены 10 поступает сточная вода из сатуратора 4 по напорному трубопроводу для гидросмыва флотопены (на фиг. не показан) в случае ее накопления в объеме камеры сбора флотопены 10.

После отделения флотопены сточные воды направляются в секцию тонкослойного отстаивания 3, в которой происходит осветление сточных вод путем укрупнения и гравитационного осаждения агломератов загрязняющих веществ при прохождении сточных вод через тонкослойный модуль. Накопленный в результате гравитационного осаждения загрязняющих веществ, осадок периодически отводится за пределы установки.

Также при помощи эжектора 7 во всасывающий трубопровод (на фиг. не показан) подсасывается воздух. Водо-воздушная смесь нагнетается насосом циркуляционным 5 в сатуратор 4, где под действием высокого давления происходит растворение воздуха в объеме сточных вод. При смешивании циркуляционного потока сточных вод из сатуратора 4 с исходных сточных вод в трубопроводе подачи сточных вод в секции флотации 2 происходит сброс давления и высвобождение воздуха из объема в виде мельчайших пузырьков, которые обеспечивают эффективный процесс флотации. Часть сточных вод из сатуратора 4 направляется к всасывающему трубопроводу (на фиг. не показан) насосов циркуляционных 5 для повышения эффективности процессов смешения воздуха со сточными водами и его растворения. Избытки воздуха из сатуратора 4 сбрасываются через клапан автоматического сброса воздуха (на фиг. не показан).

Часть очищенных сточных вод из секции тонкослойного отстаивания 3 поступает по всасывающему трубопроводу к насосам циркуляционным 5. Очищенные от поверхностно-активных веществ, мелкодисперсных нерастворимых или малорастворимых в воде неорганических и органических загрязняющих веществ, в том числе нефтепродуктов, железа общего, азота аммонийного, химического и биологического потребления кислорода сточные воды поступают в промежуточную камеру 11, предназначенную для равномерного отвода очищенных сточных вод, откуда направляются за пределы флотационной установки.

Изобретение может быть использовано для очистки сточных и природных вод. Сточные воды, обработанные раствором коагулянта, из гидравлического смесителя подают в камеру коагуляции 8. Оттуда после ввода раствора флокулянта направляют по напорному трубопроводу в камеру флокуляции 9. Из камеры флокуляции 9 сточные воды направляют в секцию флотации 2 совместно с циркуляционным потоком из сатуратора 4. Образовавшуюся флотопену удаляют с поверхности сточных вод в камеру сбора флотопены 10 с помощью механизма удаления флотопены 6, расположенного в верхней части флотатора 1. После отделения флотопены сточные воды направляют в секцию тонкослойного отстаивания 3, где происходит осветление сточных вод. При помощи эжектора 7 во всасывающий трубопровод подают воздух. Водовоздушную смесь нагнетают циркуляционным насосом 5 в сатуратор 4, где происходит растворение воздуха в сточных водах. Очищенные сточные воды подают в промежуточную камеру 11 для обеспечения равномерного отвода очищенных сточных вод за пределы флотационной установки. Предложенное изобретение обеспечивает повышение степени очистки нефтесодержащих производственно-дождевых сточных вод и эффективности использования применяемых коагулянта и флокулянта. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Флотационная установка очистки сточных вод, характеризующаяся тем, что она сдержит флотатор, блок насыщения, узел коагуляции и флокуляции, промежуточную камеру, камеру сбора флотопены и механизм удаления флотопены, связанные между собой трубопроводами с запорно-регулирующей арматурой, при этом флотатор имеет вертикально ориентированный цилиндрический корпус с коническим днищем, разделенный внутренней перегородкой на секцию тонкослойного отстаивания и секцию флотации, блок насыщения включает по меньшей мере один циркуляционный насос, соединенный с сатуратором трубопроводом с установленным на трубопроводе эжектором, узел коагуляции и флокуляции включает гидравлический смеситель, соединенный с камерой коагуляции, с размещенной под ней камерой флокуляции, причем секция тонкослойного отстаивания снабжена тонкослойным модулем, верхние части камер коагуляции и флотации снабжены тангенциальными вводами сточных вод.

2. Флотационная установка по п. 1, отличающаяся тем, что тонкослойный модуль выполнен в виде набора наклонно установленных друг за другом пластин.

3. Флотационная установка по п. 2, отличающаяся тем, что угол наклона пластин тонкослойного модуля составляет 45-70°.

4. Флотационная установка по п. 1, отличающаяся тем, что камера коагуляции выполнена в виде вертикально ориентированной емкости цилиндрической формы с коническим днищем.

5. Флотационная установка по п. 1, отличающаяся тем, что камера флокуляции выполнена в виде вертикально ориентированной емкости цилиндрической формы с коническим днищем.