Способ извлечения взвешенных в жидкости частиц и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК C02F1/24 

Изобретение относится к способам разделения суспензий и может быть использовано для глубокой очистки бытовых и промышленных стоков от веществ, близких по плотности к плотности воды, а также в микробиологической, медицинской, химической, горной и других областях промышленности.

Известно устройство для флотационной очистки сточных вод, включающее флотационную камеру, насос, эжектор, напорный бак, трубопровод подачи водовоздушной смеси, на котором установлен быстродействующий клапан.

Известен способ извлечения взвешенных в жидкости частиц методом напорной флотации, согласно которому жидкость и воздух смешивают под давлением. Насыщенная воздухом вода подается в камеру, где выделившиеся из нее пузырьки воздуха всплывают вместе с частицами взвешенных веществ.

Известно устройство, в котором может быть осуществлен этот способ, включающее камеру, трубопровод подачи жидкости, на котором установлен редукционный клапан, и отвода отработанной жидкости.

Источником флотации - извлечения взвешенных частиц в указанном способе является подъемная сила содержащегося в жидкости газа, следствием чего является слабая концентрация флотируемых частиц на поверхности флотационной камеры, длительность процесса извлечения, большие энергозатраты, направленные на дополнительное насыщение жидкости газом.

VI

сл

СЬ О

Цель изобретения - увеличение концентрации извлекаемых частиц на поверхности жидкости, сокращение времени их извлечения и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что в 5 способе извлечения взвешенных в жидко- Ъти частиц, включающем подачу жидкости в камеру и отвод фаз, жидкость в камеру подается импульсами. Частота подачи жидкости в камеру совпадает с собственной 10 частотой колебания мембраны.

Указанная цель обеспечивается также тем, что устройство, содержащее камеру, трубопроводы подачи и отвода фаз, снабжено импульсным расходным устройством, ус- 15 тановленным в выходном отверстии трубопровода подачи жидкости и расположенной над ним перфорированной мембраной. Способ выделения взвесей основан на гидроударном кавитирующем эффекте. 20

Импульсное расходное устройство создает пульсирующий поток жидкости, приводящий мембрану в резонансное колебательное движение, а за счет гидроудара в клапане - дополнительное давле- 25 ние, выталкивающее жидкость через отверстия мембраны в виде пульсирующих струй, создающих над мембраной под действием кавитационного эффекта эмульсионный слой, имеющий пенообразный вид. 30 Источником извлечения взвешенных в жидкости частиц, подъема пены служит ее малая плотность по сравнению с окружающей жидкостью, а также давление акустических волн, которое гонит эмульсию на поверх: 35 ность камеры, подъемная сила эмульсионного слоя, образующегося при кавитирующем эффекте выбрасывания жидкости из отверстий мембраны.

Сравнение изобретения с прототипом 40 показывает, что предлагаемый способ и устройство для его осуществления отличаются наличием новых признаков: подача жидкости в импульсном режиме с частотой, равной собственной частоте колебания 45 мембраны, которая рассчитывается по формуле:

угоб Д)Щ 7ТГ50

I24(1-/Ор

где д - толщина;

Ь - ширина;

L - длина; 55

р - плотность;

i - коэффициент поперечной деформации;

Е - модуль упругости:

использование гибкой перфорированной мембраны в качестве источника извлечения взвешенных в жидкости частиц

Известно использование быстродействующего клапана в устройстве для напорной флотационной очистки сточных вод. назначение которого повысить давление в трубопроводе до требуемого технологического значения под действием гидравлического удара и увеличить степень дисперсности пузырьков воздуха за счет турбулизации потока. Однако использование быстродействующего клапана в качестве импульсного расходного устройства направлено на создание пульсирующего потока, приводящего мембрану в колебательное движение, и дополнительного давления, проталкивающего жидкость через отверстия в мембране

На чертеже схематически изображено устройство для извлечения взвешенных в жидкости частиц

Устройство содержит корпус 1 с трубопроводами подачи жидкости 2 и отвода очищенной воды 3 и пенного продукта 4. В выходном отверстии трубопровода 2 подачи жидкости установлено расходное импульсное устройство 5, выполненное в виде быстродействующего клапана Над выходным отверстием подачи жидкости установлена мембрана 6 имеющая отверстия 7

Устройство работает следующим образом.

Жидкость, содержащая взвешенные частицы, подается по трубопроводу 2 через быстродействующий клапан 5 в нижнюю часть камеры 1 импульсами и через отверстие 7 мембраны б под действием давления, создаваемого за счет гидроудара в быстродействующем клапане, выбрасывается пульсирующими струйками вверх. При выбрасывании жидкости создается эмульсионный слой, имеющий пенообразный вид. Пульсирующий поток жидкости приводит мембрану 6 в колебательное движение, создающее акустические волны гонящие пену на поверхнос ь камеры, где она через трубопровод 4 выводится наружу Очищенная вода отводится по трубопроводу 3

Режим работы определяется величиной расхода жидкости и частотными характеристиками клапана или мембраны. При этом высота подъема струи не должна превосходить уровень раствора в аппарате разделения фаз

П р и м е р 1 (предлагаемый способ). Очищаемую жидкость с 1%-ным содержанием взвешенных частиц пропускают через импульсное расходное устройство, работа- щее с частотой 30 Гц, в камеру Толщина

мембраны 0,17 мм с размером 0,5x0,4 м, что обеспечивает мембране собственную частоту колебания 30 Гц Размер отверстий мембраны 0,3 мм. При диаметре пульсирующего расходного устройства 5,0 см коли- чество отверстий в мембране равно 280 шт.

Относительная пропускная способность камеры 2 м3/ч жидкости на 1 м3 ее объема. Концентрация извлекаемых частиц на поверхности камеры равна 9-10%,

П р и м е р 2 (базовый способ). Очищаемую жидкость С 1 %-ным содержанием взвешенных частиц, насыщенную воздухом под давлением через редукционный клапан, подают в камеру, где происходит образова- ние флотокомплексов Относительная пропускная способность 2 на 1 м3 обьема аппарата. Концентрация извлекаемых частиц на поверхности камеры равна 2,5-3,0%.

Использование предлагаемого способа извлечения взвешенных частиц из жидкости позволяет увеличить степень концентрации извлекаемых частиц на поверхности камеры, уменьшить время извлечения, снизить затраты электроэнергии на 50% (так как отпадает необходимость насыщать очищаемую жидкость воздухом). Кроме того, использование в качестве источника извлечения взвешенных частиц мембраны позволяет снизить энергетические и эксмлуатлци онные затраты за счет отказа от традиционных источников возбуждения акустических волн.

Формула изобретения

1.Способ извлечения взвешенных в жидкости частиц, включающий подачу жидкости в камеру и отвод фаз, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения концентрации извлекаемых частиц на поверхности, сокращения времени их извлечения и снижения энергозатрат, жидкость в камеры подается через перфорированную мембрану импульсами с частотой, совпадгющей с собственной частотой колебания мембраны.

2.Устройство для извлечения взвешенных в жидкости частиц, включающее камеру, трубопроводы подачи жидкости и отвода фаз, отличающееся тем, что, с целью увеличения концентрации извлекаемых частиц на поверхности, сокращения времени их извлечения и снижения энергозатрат, устройство снабжено перфорированной мембраной, установленной в камере над выходным отверстием трубопровода подачи жидкости, и импульсным расходным устройством, установленным в трубопроводе подачи жидкости.

Изобретение относится к способам разделения суспензий и может быть использовано для глубокой очистки бытовых и промышленных стоков. Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение концентрации извлекаемых из жидкости частиц на поверхности и сокращение времени извлечения. Способ извлечения взвесей основан на гидроударном кавитирующем эффекте. Источником извлечения взвешенных в жидкости частиц служит давление акустических волн, создаваемых колебанием мембраны, а также подъемная сила эмульсионного слоя, образующегося при кавитирующем эффекте выбрасывания жидкости из отверстий мембраны. Жидкость на очистку подается в импульсном режиме через импульсное расходное устройство, причем частота подачи жидкости совпадает с собственной частотой колебания мембраны. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. сл с