УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2024 года по МПК C02F1/24 B01F23/23 

Изобретение относится к устройствам для флотационной очистки сточных вод жиров и других органических загрязнений и может быть использовано преимущественно в пищевой промышленности, энергетики или автопредприятиях.

Задача по флотационной очистки сточных вод позволяет считать данный вид технических устройств неотъемлемой частью природоохранных воднотехнических систем предприятий - источник соответствующих сточных вод, органических загрязнителей и пищевой отрасли.

Известны устройства отстойников для очистки загрязненных сточных вод, основанные на различных факторах разделения (гравитационное осаждение, сил инерции, центробежная сепарация). Например, в кН. «Инженерно - экологический справочник». Т. 2. Калуга, изд. Н. Бочкаревой, 2003 г. 884 с. Представлены отстойники (рис. 1,13, рис. 1.14, стр. 407, рис. 1.15, стр. 408).

Недостатки этих устройств состоят в низком качестве очистки и разделения только крупных частиц загрязнителей. Мелкие и средние частицы попадают в очищаемую воду. Легкие фракции и всплывающие загрязнители удаляются с поверхности жидкости или самотеком, или специальными транспортерами с внешним приводом. При этом в нижних слоях не происходит интенсивного насыщения воздуха с кислородом со стороны конусного днища, а с другой стороны в нижней части днища при сливе сточных вод, загрязнители налипают на стенки корпуса флотационной емкости, происходит остаточное оседание их, что приводит избыток к уменьшению нагрузки материала, а также снижает производительность процесса.

Известно устройство с нисходящие - восходящим потоком жидкости, в котором используются силы гравитации с осаждением крупных частиц и силы инерции за счет изменения направления потока воды с нисходящего на восходящий. При этом цилиндрическая нижняя часть отстойника служит сбором осадка с дальнейшим удалением осадка под гидростатическим давлением по трубопроводу за пределы цилиндрического корпуса отстойника.

Удаление всплывающих фракций загрязнителей производится специальной чашей с зубчатым водосливом, и транспортируются самотеком. Аналог имеет следующие недостатки, снижающие качества очистки. Во-первых, всплывающие частицы сливаются в зубчатую чашу самотеком, и при значительном объеме легких фракций сливная чаша может забиваться этим шламом. Далее, слой всплывающего шлама будет нарастать и может переливаться на поверхность воды в корпусе и попадать в сборный лоток 8, откуда забирается очищенная вода, и качество воды будет ухудшаться. Во-вторых, в этом устройстве предполагается, что мелкие и средние по размерам частицы будут при столкновении укрупняться, однако вероятность коагулирования частиц очень мала и требует введения специальных коагуляторов (Al₂O₃, Fe₂O₃, полиакриламид и др.). Поэтому, мелкие и средние частицы, выходя из нижней части конической перегородки 4 вовлекаются в восходящий поток и попадают в сборный лоток, ухудшая качество очистки. Кроме того, загрязнители налипают на стенки конического корпуса и его днища, они приводят к избытку и уменьшению нагрузки материала, а также снижают производительность процесса.

Весь процесс не управляется программируемым компьютером, в котором может быть заложена база данных о флотационной очистки сточных вод, т.е. не достаточно промышленно удобно для использования в современных условиях развития компьютерной техники, в частности различных загрязнителей в сельском хозяйстве. А значит, отсутствует возможность выбирать оптимальные параметры технологического процесса для обеспечения максимального снижения энергетических затрат и качество очистки загрязненных сточных вод. При этом уровень поступления воздуха зависит от самого источника сжатого воздуха с магистралью (воздухопроводом), который не контролируется в автоматическом режиме.

Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее флотационную емкость с тангенциальными патрубками подвода очищаемой воды, сборник загрязнителей с патрубком отвода, аэратор, емкость очищенной воды с патрубком, соединенным с флотационной емкостью в нижней ее части (Авторское свидетельство SU №1726384, C02F 1/24, C02F 1/00, C02F 103/00 от 15.04.1992.).

Недостатком известного устройства является несовершенство сборника загрязнителей, отсутствие регулировки по высоте уровня жидкостей в патрубках подвода очищаемой воды, отвода очищаемой воды и загрязнителей от режима подачи очищаемой воды, а также недостаточно высокое содержание в корпусе воздуха. Кроме того, загрязнители налипают на стенки конического корпуса и его днища, они приводят к избытку и уменьшению нагрузки материала, снижают производительность.

Весь процесс не управляется программным компьютером, в котором может быть заложена база данных о флотационной очистки сточных вод, т.е. не достаточно промышленно удобно для использования в современных условиях развития компьютерной техники, в частности различных загрязнителей в сельском хозяйстве. А значит, отсутствует возможность выбирать оптимальные параметры технологического процесса для обеспечения максимального снижения энергетических затрат, при низком качестве очищаемой воды, малая производительность.

Известен способ аэрации жидкостей и устройство для очистки сточных вод. Способ аэрации жидкостей преимущественно для флотационных или окислительных процессов осуществляется с помощью соединенного с напорным технологическим трубопроводом эжектора, содержащего конфузор, приемную камеру, патрубок подачи газообразной среды, камеру смешения и диффузор. Жидкость в конфузоре при ее поступлении при ее поступлении в приемную камеру ускоряют, понижают давление в приемной камере, осуществляют подсос в нее через патрубок подачи газообразной среды, образуя в камере смешения сверхзвуковой газожидкостный поток. Затем этот поток тормозят с образованием скачка давления. Расход жидкости через конфузор поддерживают постоянным, а расход газообразной среды через патрубок подачи стабилизируют, благодаря поддержанию на нем критического или сверхкритического перепада давлений. За счет изменения противодавления за эжектором генерируют в пределах его диффузора скачок давления. Установка для очистки сточных вод содержит насос, всасывающий и напорный технологический трубопроводы, эжектор, состоящий из конфузорного патрубка подвода сточных вод, приемной камеры, патрубка подачи атмосферного воздуха, камеры смешения, диффузора, и флотационной камеры. Патрубок подачи атмосферного воздуха выполнен в виде сужающего устройства. Напорный технологический трубопровод снабжен, по крайней мере, одним конфузорным соплом, размещенным за диффузором эжектора в придонной части флотационной камеры (Патент RU №2194016, C02F 1/24, C02F 3/00, C02F 1/24, C02F 101/00, C02F 103/02 от 10.12.2002).

Недостатком вышеуказанного патента является отсутствие возможности применять сепарацию в одном технологическом решении и одном массообменном аппарате, что в данном способе предполагает длительную и затратную предварительную обработку поступающего потока жидкости. Также в данном способе отсутствует возможность управлять газожидкостным потоком, регулируя подачу в устройство, меняя направление, размер отверстий и подачу водовоздушной смеси в аэрационной решетке. Кроме того, вместе с тем, по-прежнему затруднен отвод загрязнителей. Они недостаточно активно взаимодействуют с пузырьками воздуха, не исключена конденсация пенного загрязнителя на поверхности флотируемой жидкости. Этим снижается качество очистки, особенно в «застойных» зонах вблизи стенок флотационной камеры. При этом в нижних слоя придонной части флотационной камеры не происходит интенсивного поступления сжатого воздуха; при накоплении крупных примесей на дне корпуса камеры, осадок при периодическом удалении виде шлама, он налипает на стенки корпуса флотационной камеры (емкости), происходит остаточное оседание его. Избыток оставшихся загрязнителей, например, прилипание различных загрязнений, приводит к уменьшению загрузки материала, что снижает производительность процесса.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является установка для очистки сточных вод, содержащая флотационную емкость с тангенциальными патрубками подвода очищаемой воды, сборник загрязнителей с патрубками отвода, аэратор, емкость очищенной воды с патрубком, соединенным с флотационной емкостью в нижней ее части, патрубок отвода очищенной воды установлен в емкости очищенной воды и выведен на уровень патрубков подвода очищаемой воды с возможностью регулирования его по высоте (Патент RU №2050328, B01D 21/02, C02F 1/24 от 01.12.2020).

Благодаря тому, что патрубок отвода очищенной воды установлен в емкости и выведен на уровень патрубка подвода очищаемой воды с возможностью регулировки его по высоте, представляется возможным поддерживать высоту гидравлической воронки в открытом гидроциклоне во флотационной емкости в широком диапазоне изменения производительности и давления воды, подаваемой на очистку. Этим несколько повышается качество очистки и снижение энергетических затрат.

Вместе с тем, по-прежнему затруднен отвод загрязнителей. Они недостаточно активно взаимодействуют с пузырьками воздуха, не исключена конденсация пенного загрязнителя на поверхности флотируемой жидкости. Этим снижается качество очистки, особенно в «застойных» зонах вблизи стенок флотационной емкости. При этом в нижних слоях не происходит интенсивного поступления сжатого воздуха в сторону конусного днища, а с другой стороны, при периодическом удалении загрязнений он налипает на стенки корпуса флотационной емкости, происходит остаточное оседание его. Избыток оставшихся загрязнителей, например прилипание различных загрязнений, приводит к уменьшению загрузки материала, что снижает производительность процесса.

Весь процесс не управляется программируемым компьютером, в котором может быть заложена база данных о флотационной очистки сточных вод, т.е. промышленно не удобно для использования в современных условиях развития компьютерной техники, в частности различных загрязнителей в сельском хозяйстве. А значит, отсутствует возможность выбирать оптимальные параметры технологического процесса для обеспечения максимального снижения энергетических затрат качество очистки загрязненных сточных вод. При этом уровень поступления воздуха зависит от самого источника сжатого воздуха с магистрали (воздухопровода), которая не контролируется в автоматическом режиме.

Новый технический результат от применения предлагаемого устройства заключается в повышении производительности за счет существенного увеличения и равномерно распределять пузырьки воздуха во флотируемой жидкости и количества пузырьков воздуха, а также очистку от жиров и органических загрязнителей в процессе очистки, обеспечивая необходимый более эффективный контакт с пузырьками при перемешивании жидкости при любых внешних условиях, периодической очистки внутренней поверхности флотационной емкости от налипающего осадка; позволит снизить энергетические затраты на очистку.

Для достижения указанного технического в устройстве для очистки сточных вод, содержащее флотационную емкость с установленным патрубком подвода очищаемой воды, сборник загрязнителей с патрубком отвода, аэратор, патрубки отвода очищенной воды и шлама, согласно изобретения аэратор выполнен в виде подающей магистрали из полиэтиленового материала, на который размещен тройник-распределитель, а на конце жестко установлен угловой распределитель сжатого воздуха, в качестве источника сжатого воздуха используют кольцевой струйный движитель сжатого воздуха состоящий из ротора, на свободном конце которого установлен радиальный вентилятор, колеобразного диска, жестко соединенного с дополнительным диском меньшего диаметра, приводного вала, выполненного пустотелым, при этом ротор размещен внутри приводного вала диска меньшего диаметра с возможностью вращения его в сторону противоположную стороне вращения вала, кольцевой зазор между кольцеобразным диском и размещенным под ним дополнительным диском выполнен уменьшающегося поперечного сечения по мере удаления от оси симметрии, по верхней границе конического днища флотационной емкости размещен кольцевой трубопровод из полиэтиленового материала, сообщенный с кольцевым струйным движителем через тройник-распределитель при этом кольцевой трубопровод содержит отверстия, в которые ввинчены цилиндрические трубки в виде трубного пучка из полиэтиленового материала, выполненные вниз в сторону конического днища для выпуска воздуха или воды для промывки, в днище выполнено отверстие для отвода загрязнений в виде осевших фракций, в которое установлен патрубок, на конце которого находится запорная арматура, при этом к подающей магистрали подключен водяной насос, а кольцевой струйный движитель выполнен с газоанализатором.

Кроме того, отверстия в кольцевом трубопроводе выполнены под резьбу для ввинчивания в них трубок, образующих пучок с колпачками.

Кроме того, угловой распределитель сжатого воздуха представляет собой цилиндрическую втулку с отверстиями, на которой размещен с возможностью вращения относительно ее оси рассеивающий блок, выполненный в виде жестко соединенных между собой нижнего и верхнего диска с центральными посадочными отверстиями, один из них выполнен с криволинейными дугообразными проточками.

Кроме того, кольцеобразный струйный движитель связан с подающей магистралью переходным коническим закрытым корпусом.

Новый технический результат применения предлагаемого устройства в повышение его производительности за чет существенного возможным подавать сжатый воздух непосредственно к месту его распределения кольцевым струйным движителем с возможностью вращения двух соединенных между собой дисков с овальной формой поверхностью и с разными диаметрами, имеющих аэродинамический профиль аналогично крылу самолета, возникает поступление сжатого воздуха в сторону переходного конического закрытого корпуса связанного с подающей магистрали с тройником-распределителем с получением реактивной тяги, обеспечивая необходимое давление воздуха в центре и внутри флотационной емкости при любых внешних условиях, при этом имея возможность в базе данных программируемого компьютера выбирать и обеспечивать оптимальные условия процесса при периодической очистке внутренней поверхности флотационной емкости от налипающего осадка, подключен водяной насос для подачи воды на промывку внутренней полсти флотационной емкости в целом.

Кроме того, для автоматической обработки сточной воды под давлением (напора) воздуха в цилиндрическую флотационную емкость, поток сжатого воздуха не только заставляет вращаться двух дисков в угловом распределителе, диски которые соединены жестко между собой, но в конструкцию устройства входит контрольно-управляющее устройство, которое соединяют с датчиком контроля давления воздуха для наилучшего контроля и обеспечения образования максимального количества воздуха и процесса очистки, при этом впуск забора воздуха осуществляют в зависимости от показателей с помощью золотников с электромагнитными клапанами и реле времени кольцевого струйного движителя.

Кроме того, повышая надежность и гибкость самих трубопровода магистрали и другой разводящей арматуры из полиэтиленового материала, применяемых в современной технологии их изготовления в промышленности, позволяет делать широкий выбор таких гибких труб с арматурой по длине магистрали (воздуховодов). Это в свою очередь обеспечивает массовое изготовление таких труб с элементами крепления устройства. При этом выполнения воздухопровода по верхней границе конического днища подчиняется выражению: в зависимости от диаметра отверстий их местоположения, равномерно в воздухопровод с пучком трубок вниз, позволяет подавать воздух во флотационную емкость, а при наличии колпачков (не показано) на концы пучка, позволяют выпускать сжатый воздух заданного объема в целом. Таким образом, ввинчиванием в отверстия воздухопровода, обеспечивается надежность их крепления и простота, при этом выполняются методом их заготовку пучка, благодаря чему длина их может быть любой по длине крепления (ввинчивания) в отверстия воздухопровода по верхней границе конического днища, а также обеспечивается равномерность расхода воздуха при выходе из отверстий в сторону дна емкости с колпачками сверху, где использованы уравнения неразрывности Эйлера, применительно к расчетной схеме устройства воздухопровода по верхней границе конического днища, с учетом отмеченного численного дифференциального уравнения, после получения эмпирического уравнения с учетом граничных условий по распределению скорости воздушного атмосферного потока по длине данного воздухопровода при этом учитывая диаметр отверстий данного воздухопровода (ниже дано описание сущности изобретения в целом). При этом повышается производительность труда персонала при изготовлении устройства. Это также в свою очередь расширяет возможность для подачи сжатого воздуха подавлением в полости флотационной емкости с элементами, подаваемого кольцевым струйным движителем (источник сжатого воздуха) за счет установки контроля давления воздуха во воздухонаполняемой флотационной емкости, позволяет создать контролируемую систему процессами подачи сжатого воздуха за счет программируемого компьютера. Такая возможность не обеспечивается ни одним известным техническим решением, где источник сжатого воздуха позволяет снизить шум при работе в виде кольцевого струйного движителя за счет выполнения его геометрий в виде овального профиля с разными диаметрами двух дисков.

Оригинальность и простота указанного устройства свидетельствуют, что эксплуатация устройства для очистки сточных вод в условиях регулирования давления сжатого воздуха находится гарантированно, в данной области техники.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от известного и соответствует критерию «новизна».

Признаки, отличающие предлагаемое устройство от прототипа, не выявлены в других технических решениях, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенные отличия».

В указанную в самостоятельном пункте формулы изобретения совокупность признаков включены существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для получения технического.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено предлагаемое устройство в разрезе; на фиг. 2 показана схема фрагмента кольцевого струйного движителя, вид в разрезе; на фиг. 3 вид кольцевого струйного движителя сверху; на фиг. 4 изображен фрагмент общего вида рассеивающего блока установленного углового распределителя в центре флотационной емкости.

Предлагаемое устройство включает цилиндрическую флотационную емкость 1, тангенциальные патрубки 2 подвода очищаемой воды, патрубка 3 отвода загрязнителей, сборник 4 загрязнителей, кольцевой струйный движитель 5 в виде источника сжатого воздуха, который содержит кольцеобразный диск 6 с овальной поверхностью и установленный под ним на одной оси симметрии дополнительный дик 7 меньшего диаметра. Дополнительный диск 7 меньшего диаметра имеет также овальную форму поверхности. Дополнительный диск 7 установлен под кольцеобразным диском 6 с кольцеобразным зазором 8 поперечного сечения, которого уменьшается по мере удаления от оси их симметрии. Приводной вал 9 жестко соединен с дополнительным диском 7 меньшего диаметра, и дополнительный диск 7 меньшего диаметра жестко - с кольцеобразным диском 6 перемычками 10. В центре кольцеобразного диска 6 размещено отверстие 11 для забора рабочего тела, которым может быть воздух. Приводной вал 9 может быть пустотелым или цельным конструктивно (двигатель не показан). Устройство также содержит ротор 12, который установлен внутри пустотелого вала 9 на свободном конце которого, размещен радиальный вентилятор 13 и сетка 14 для защиты вентилятора (защитный элемент). Ротор 12 установлен внутри пустотелого вала 9 с возможностью их вращения во взаимно противоположные стороны. При пустотелый вал 9 и ротор 12 через редуктор (не показан, связан с приводом вращения двигателя (не показан).

Кольцевой струйный движитель 5 в виде источника сжатого воздуха связан с переходным коническим закрытым корпусом 15 (участком) с подающей магистралью 16, на которой размещен тройник-распределитель 17, а в конце жестко установлен угловой распределитель 18 в виде цилиндрической втулки с отверстиями. На этой втулке размещен с возможностью вращения рассеивающий блок, выполненный в виде двух жестко соединенных между собой нижнего 19 и верхнего 20 дисков (например, шурупами 21), с центральными посадочными отверстиями, на одном из этих дисков могут быть выполнены дугообразные проточки 22, связанные с отверстиями цилиндрической втулки углового распределителя 18. Отвод 23 предназначен для очищенной воды, а емкость 24 для отбора, через телескопический патрубок 25 и при необходимости осуществляют отвод очищенной воды.

Тройник-распределитель 17 магистрали 16 (воздуховод) сообщен с кольцевым струйным движителем 5 подачи сжатого воздуха, также связан с трубопроводом забора 26 (воздуха, или воды для промывки), далее представляет собой размещенный по верхней границе конического днища 27, цилиндрической флотационной емкости 1, кольцевой трубопровод 28 имеет воздуховыпускные отверстия ввинчиваемых к низу трубок 29 со съемными колпачками (накручиваемыми, не показано для упрощения) в виде трубного пучка, которые располагаются по конической поверхности днища 27 для выпуска воздуха в емкость. При этом флотационная емкость имеет отверстие на днище и выполняет функцию накопителя остатков загрязнителя, диаметр отверстия зависит от объема оседающего загрязнителя. В это отверстие установлен патрубок отвода загрязнителя 30, на конце которого находится запорная арматура, например электрифицированный затвор 31. В боковых стенках флотационной емкости могут быть установлены смотровые окна для наблюдения и визуального контроля процесса аэрации (для упрощения не показано).

Устройство снабжено датчиком 32 контроля давления воздуха во флотационной емкости 1. Газоанализатор 33 регулирует количество поступающего воздуха подавлением, подаваемого кольцевым струйным движителем 5 атмосферного воздуха. Система управления представляет собой программируемый компьютер 34, в котором заложена база данных для флотализации очистки сточных вод от жиров и других органических загрязнителей при различных условиях. Программа позволяет выбирать оптимальные параметры работы устройства для обеспечения образования более равномерно распределять движение струй воздуха, позволяет равномерно распределять пузырьки воздуха во флотируемой жидкости при перемешивании очищаемой жидкости, при этом обеспечивается ее более эффективный контакт с пузырьками. Таким образом, от компьютера поступает сигнал на газоанализатор, в результате этого включается или выключается подача сжатого воздуха подавлением, или снижая давление в ней до установленного расчетного во флотационной емкости в период работы.

К компьютеру 34 по линиям связи 35, 36, 37, 38, 39 подсоединены соответственно: газоанализатор 33, электромагнитный клапан 40 золотника кольцевого струйного движителя 5, реле времени 41 струйного движителя 5, электромагнитный клапан 42 золотника водяного насоса 43, датчик 32 давления воздуха (реле времени водяного насоса не показано).

Предлагаемое устройство для очистки сточных вод работает следующим образом.

Обрабатываемая сточная вода через патрубок 2 под напором подается в цилиндрическую флотационную емкость 1, где приобретает круговое движение (открытый гидроциклон). Поток воздуха подается источником сжатого воздуха 5 (что-то, в виде аэратора), работающего следующим образом. В отверстие 11 кольцеобразного диска при работе приводного вала происходит забор массы окружающей среды (воздуха). При вращении кольцеобразного диска 6 с овальной поверхностью и размещенного под ним дополнительного диска 7 меньше диаметра с овальной поверхностью, имеющих аэродинамический профиль аналогично крылу самолета, часть массы воздуха, в которой они находятся, увлекаются их овальной поверхностью диска, и движется к концу окружности дисков и за счет профиля их закругления, над поверхностью верхнего диска, возникает подсос атмосферного воздуха.

В то же время за счет трения массы воздуха о поверхности кольцеобразного и дополнительного дисков 6 и 7 и центробежной силы, поступающая масса воздуха (газа), в кольцевой зазор 8 между дисками, с ускорением разгоняется, сжимается и с большой скоростью выбрасывается на выходе в сторону конического закрытого корпуса 12, затем поток воздуха подается в магистраль 16. При этом по компьютерной связи 36 открывают электромагнитный клапан золотника 40 и по компьютерной связи 37 через реле времени 41 включают струйный движитель 5, подающий сжатый атмосферный воздух. Газоанализатор контролирует количество поступающего воздуха. Если воздуха не хватает, газоанализатор подает сигнал компьютеру, и тот увеличивает время поступления воздуха через кольцевой струйный движитель 5. Датчик 32 воздуха контролирует по лини связи 39 давление воздуха во флотационной емкости 1. Этому поступлению сжатого воздуха непосредственно по магистрали 16 с тройником-распределителем 17 часть сжатого потока воздуха поступает в угловой распределитель 18 в виде цилиндрической втулки с отверстиями, через которые он попадает в дугообразные проточки 22. При истечении воздуха по этим проточкам возникают силы, действующие по нормали к линиям дуг, заставляющие вращаться нижний диск 19 и жестко соединенный с ним верхний диск 20 вокруг оси втулки углового распределителя 18, и обеспечивает вращение без дополнительной подачи энергии. Этот воздух, выходя с большой скоростью на наружную границу рассеивающего блока, создает потоки воздуха восходящие к поверхности флотируемой жидкости по спиралям, равномерно и интенсивно соприкасаясь с находящимися загрязнителями. Кроме того, одновременно другая часть сжатого воздуха через тройник-разделитель 17 поступает через трубопровод 26 в сторону кольцевого трубопровода 28 (воздуховодяного) по верхней границе конусного днища 27, а из него в выпускные трубки 29 снизу. Размещение выпускных патрубков от кольцевого трубопровода 28 вниз по конической поверхности днища также способствует, дополнительно насыщая емкость пузырьками воздуха, распределять сжатый воздух ниже углового распределителя 18 во флотационной емкости 1 по ее глубине, тем самым интенсифицируя процесс аэросепарационной очистки жидкости, и также способствует активному образованию распределять пузырьки воздуха во флотируемой емкости 1, в целом. Выход на планируемые показатели очистки может составить в течение 30-40 минут.

Тангенциальный подвод в верхней части емкости очищаемой воды усиливает действие центробежных сил создающих гидравлическую воронку, в которой жиры и другие органические загрязнители стремятся в центр воронки, а тяжелые частицы отбрасываются к стенкам цилиндрической емкости и сползают в ее коническую часть по направлению к шнековому сборнику 4, и подаются в патрубок 3 отвода загрязнителей. В патрубке 3 происходит уплотнение и конденсация загрязнителей, что способствует очистке, исключая при этом конденсацию загрязнителей на поверхности открытого гидроциклона.

Очищенная вода опускается в нижнюю часть емкости 1 и поступает в патрубок 23, установленный в емкости 24 очищенной воды. Поднимается до верхней части патрубка 25, вода стекает в емкость 24. Подвижна часть патрубка 25 (как сообщающийся сосуд) позволяет устанавливать высоту гидравлической воронки в емкости 1, чем обеспечивает очистку независимо от производительности и напора жидкости, поступающей на очистку.

После прекращения поступления воздуха во флотируемую жидкость, а также прекращения обрабатываемой сточной воды через патрубки 2 останавливают работу кольцевого струйного движителя 5, содержимое флотационной емкости 1 совместно с задержанными веществами накапливается в днище 27. По мере накопления примесей в нище 27 в ее конической части корпуса флотационной емкости 1 открывают затвор 31 и осадок через патрубок 30 в приемный лоток (не показан).

После освобождения флотационной емкости от сточной воды с остатком ее загрязнителями с компьютера 34 включают водяной насос 41, который подает воду через магистраль 16, угловой распределитель 18 и патрубки 29 кольцевого трубопровода 28 в корпус - флотационная емкость, смывая по высоте с его внутренней поверхности налипший осадок загрязнителя. После этого цикл можно повторять.

Кроме того, также обеспечивается сжатие струи воздуха, или воды, поступающей в кольцевой трубопровод 28 из полиэтиленового материала, размещенный по верхней границе конического днища 27 с выходом во флотационную емкость 1. При этом диаметры выпускных отверстий с ввинчиваемыми в них трубками 29 в виде трубного пучка, выполнены вниз в сторону конического днища 27 с одинаковым диаметром отверстий в кольцевом трубопроводе 28. Зависимость диаметра отверстий в кольцевом трубопроводе 28 с круглыми полиэтиленовыми трубками 29 пучка определяется как где d(x) - зависимость диаметра отверстий от их местоположения; d_o - диаметр перфорированного кольцевого трубопровода 28 с пучком наклонных трубок 29 вниз; u(х) - зависимость относительной скорости воздушного потока от местоположения каждой трубки на кольцевом трубопроводе 28 как где х - координаты расположения отверстий рассредоточенных по кольцевому трубопроводу 28 в емкости в сторону конического днища 27 с одинаковым шагом.

Расчеты выполняются по известным в гидравлике формулам, и связи с производительностью работы самого кольцевого струйного движителя 5 (соответственно, с водяным насосом 43).

Такой принцип движения сжатого воздуха, вырабатываемого предложенным кольцевым движителем, а также с другими элементами, обеспечивает возможность эффективного изменения траектории движения струи воздушных масс относительно плоскости выхода воздушных масс из углового распределителя и из кольцевого трубопровода с патрубками вниз, сохраняя при этом эффект от повышения эффективности распределения воздушных пузырьков очищаемых сточных вод. Устройство приводит к снижению шума работающего кольцевого движителя в части пропускания сжатого воздуха через поперечное сечения между двумя его дисками, которое уменьшается по мере удаления от оси симметрии, обеспечивая большой захват атмосферного воздуха в сторону магистрали за счет выполнения их геометрии в виде овальной формы поверхности с разными диаметрами. Такое устройство также позволяет ускорить процесс насыщения обрабатываемой жидкости воздухом (газом) и увеличить интенсивность и эффективность очистки жидкости данным способом. Поступление сжатого воздуха от кольцевого струйного движителя при подаче, создавая смешивание воздуха с водой под давлением около 0,5-0,6 МПа, образует водовоздушную смесь во флотационной емкости. Следует отметить, что при наличии смотрового окна в стенках флотационной емкости корпуса 1 персонал очистного сооружения может наблюдать и осуществлять визуальный контроль процесса аэрации.

Естественно, что взаимосвязь элементов устройства для очистки сточных вод в котором установлены устройства, позволяют без больших затрат труда и средств осуществлять регулярно автоматически поддерживать давление воздуха внутри флотационной емкости. Достоверность результатов давления воздуха в емкости сопровождается контроль приборами в виде датчика давления воздуха, показание которого выводятся снаружи емкости по линии связи с компьютером.

Применение магистрали, трубопровода, патрубков и других элементов может быть выполнено из полиэтиленового материала высокой прочности, что обеспечивает долговечность в современных условиях. Технология операции таких линий трубопроводов и элементов известна и проста без особых усилий сварки и установки для помещения во флотационную емкость.

Таким образом, предлагаемое устройство для очистки сточных вод позволяет существенно увеличить производимого количества поступления сжатого воздуха для очистки сточных вод от жиров и других органических загрязнителей, равномерно распределять пузырьки воздуха во флотируемой жидкости, ликвидировать застойные зоны вблизи стенок корпуса и обеспечить дополнительно перемешивание очищаемой жидкости при контакте с пузырьками, снижает энергетические затраты, а также возможность промывки внутренней поверхности флотационной емкости, имеет повышенную эксплуатационную надежность, а также значительно повысить эффективность общего аэрационного процесса за счет дополнительного поступления кислорода в атмосфере и в самой жидкости мельчайших пузырьков воздуха, с принудительной подачей аэрируемой водовоздушной смеси, которые затем захватывают частицы загрязнений и выносят их на поверхность. Кроме того, повысить интенсивность аэрационного метода очистки и образования флотопены, путем возможного использования с последующей аэрации жидкости при насыщении газом, возможно, управлять динамикой общего аэросепарационного процесса, позволяя достичь максимальной эффективности прохождения процесса аэрации в водной среде, за счет наличия предложенных устройств подачи сжатого воздуха, изменения направления и угла, скорости подачи, размера отверстий на устройствах, а также степени интенсивности процесса, возникающего на этапе разделения через тройник-распределитель магистрали (воздуховод) кольцевым струйным движителем подачи сжатого воздуха и расширить сферу применения метода аэросепарации на водную среду.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от жиров и других органических загрязнений и может быть использовано в пищевой промышленности, энергетике, на автопредприятиях. Устройство содержит флотационную емкость с установленным патрубком подвода очищаемой воды, сборник загрязнителей с патрубками отвода, аэратор, патрубки отвода очищенной воды и шлама. Аэратор выполнен в виде подающей магистрали из полиэтиленового материала, на котором размещен тройник-распределитель, а на конце жестко установлен угловой распределитель сжатого воздуха. В качестве источника сжатого воздуха используют кольцевой струйный движитель сжатого воздуха. Движитель сжатого воздуха состоит из ротора, на свободном конце которого установлен радиальный вентилятор, кольцеобразного диска, жестко соединенного с дополнительным диском меньшего диаметра, приводного вала, выполненного пустотелым. Ротор размещен внутри приводного вала диска меньшего диаметра с возможностью вращения его в сторону, противоположную стороне вращения вала. Кольцевой зазор между кольцеобразным диском и размещенным под ним дополнительным диском выполнен уменьшающегося поперечного сечения по мере удаления от оси симметрии. По верхней границе конического днища флотационной емкости размещен кольцевой трубопровод из полиэтиленового материала, сообщенный с кольцевым струйным движителем через тройник-распределитель. Кольцевой трубопровод содержит отверстия, в которые ввинчены цилиндрические трубки в виде трубного пучка из полиэтиленового материала, выполненные вниз в сторону конического днища для выпуска воздуха или воды для промывки. В днище выполнено отверстие для отвода загрязнений в виде осевших фракций, в которое установлен патрубок, на конце которого находится запорная арматура. К подающей магистрали подключен водяной насос. Кольцевой струйный движитель выполнен с газоанализатором. Технический результат: повышение производительности очистки сточных вод от жиров и других органических загрязнителей; снижение энергетических затрат. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для очистки сточных вод, содержащее флотационную емкость с установленным патрубком подвода очищаемой воды, сборник загрязнителей с патрубками отвода, аэратор, патрубки отвода очищенной воды и шлама, отличающееся тем, что аэратор выполнен в виде подающей магистрали из полиэтиленового материала, на котором размещен тройник-распределитель, а на конце жестко установлен угловой распределитель сжатого воздуха, в качестве источника сжатого воздуха используют кольцевой струйный движитель сжатого воздуха, состоящий из ротора, на свободном конце которого установлен радиальный вентилятор, кольцеобразного диска, жестко соединенного с дополнительным диском меньшего диаметра, приводного вала, выполненного пустотелым, при этом ротор размещен внутри приводного вала диска меньшего диаметра с возможностью вращения его в сторону, противоположную стороне вращения вала, кольцевой зазор между кольцеобразным диском и размещенным под ним дополнительным диском выполнен уменьшающегося поперечного сечения по мере удаления от оси симметрии, по верхней границе конического днища флотационной емкости размещен кольцевой трубопровод из полиэтиленового материала, сообщенный с кольцевым струйным движителем через тройник-распределитель, при этом кольцевой трубопровод содержит отверстия, в которые ввинчены цилиндрические трубки в виде трубного пучка из полиэтиленового материала, выполненные вниз в сторону конического днища для выпуска воздуха или воды для промывки, в днище выполнено отверстие для отвода загрязнений в виде осевших фракций, в которое установлен патрубок, на конце которого находится запорная арматура, при этом к подающей магистрали подключен водяной насос, а кольцевой струйный движитель выполнен с газоанализатором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия в кольцевом трубопроводе выполнены под резьбу для ввинчивания в них трубок, образующих пучок с колпачками.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угловой распределитель сжатого воздуха представляет собой цилиндрическую втулку с отверстиями, на которой размещен с возможностью вращения относительно ее оси рассеивающий блок, выполненный в виде жестко соединенных между собой нижнего и верхнего дисков с центральными посадочными отверстиями, один из них выполнен с криволинейными дугообразными проточками.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцеобразный струйный движитель связан с подающей магистралью переходным коническим закрытым корпусом из полиэтиленового материала.