Устройство для очистки жидкости от взвешенных веществ и нефтепродуктов Советский патент 1992 года по МПК B01D17/02 C02F1/40 

Изобретение относится к безреагент- ной очистке жидкости и сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов и может найти применение в комплексе сооружений по обработке поверхностного стока, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, а также природных вод из поверхностных источников.

Известно устройство для выделения из жидкости взвешенных веществ на базе вертикального отстойника с нисходяще-восходящим потоком. Факторами, снижающими эффективность работы устройства является

значительная площадь зеркала воды в верхней части камеры первичного разделения, что затрудняет сбор и удаление плавающих загрязнений, помимо этого, восходящие потоки жидкости в камере вторичного разделения препятствуют гравитационному отделению мелкодисперсной взвеси.

Известно также устройство для очистки жидкости от взвешенных веществ и нефтепродуктов, состоящее из цилиндрического с конусным днищем корпуса и коаксиально расположенной внутри него погружной обечайки с образованием камер первичного,

сл

вторичного разделения и осадочной камеры, снабженное узлами подачи очищаемой жидкости, отвода очищенной воды, нефтепродуктов и осадка. Факторами, ограничивающими эффективность работы данного устройства является несовершенство системы впуска сточных вод, создающее дополнительный эффект .взмучивания взвеси, и удаления всплывающих загрязнений, допускающее значительное включение воды, что затрудняет дальнейшую утилизацию.

Целью изобретения является повышение эффективности извлечения из сточных вод взвешенных веществ и нефтепродуктов.

На фиг.1 и 2 соответственно изображено устройство в поперечно-продольном разрезе и плане; на фиг.З - поперечный разрез кольцевого зазора с тонкослойным модулем и впускными насадками; на фиг.4 - поперечный разрез радиальных лотков; на фиг.5 и 6 - разрез и план верхней цилиндрической части погружной обечайки с воронкой для сбора плавающих загрязнений.

Устройство включает цилиндрический с конусным днищем 1 корпус 2 устройства, с коаксиальяо расположенной внутри него погружной обечайкой 3 с образованием камер 4,5 первичного и вторичного разделения соответственно, а также осадочной камеры 6; погружная обечайка состоит из нижнего и верхнего цилиндров 7, 8, соединенных конической частью 9, образующая 10 которой наклонена к горизонту по меньшей мере на 45°, и установлена с кольцевым зазором 11 между корпусом 2 устройства и нижним цилиндром 7 погружной обечайки 3. В зазоре 11 размещены плоские наклонные пластины 12, образующие тонкослойный модуль разделения с каналами 13, подающие трубопроводы 14 очищаемой жидкости, соединенные посредством полукольцевого лотка 15 с трубопроводом 16 исходных сточных вод. Трубопроводы 14 оснащены впускными насадками 17, тангенциально расположенными в камере первичного разделения. Для отвода осветленной воды служат радиальные сборные лотки 18 с полупогружными перегородками 19, соединенные с верхним цилиндром 8 погружной обечайки 3, и кольцевым лотком 20 осветленной сточной воды с трубопроводом отвода 21. Для сбора плавающих загрязнений устройство снабжено воронкой 22,присоединенной к жиропроводу 23 с помощью гибкого трубопровода 24, и размещенной в верхнем цилиндре 8 погружной обечайки 3. Верхняя кромка воронки 22 находится на уровне жидкости, причем воронка 22 снабжена центрирующими ребрами 25, которые введены в направляющие 26

верхней цилиндрической части погружной обечайки с возможностью вертикального перемещения, крестовиной 27, в которой шарнирно закреплен хвостовик 28 шпинде5 ля 29, оборудованного поворотным маховиком 30, с резьбозой частью 31, введенной в винтовую упорную втулку 32, шламопровод 33.

Работа устройства складывается из сле0 дующих операций.

Сточную воду по трубопроводу 16 подают в полукольцевой лоток 15, откуда она по подающим трубопроводам 14 через впускные насадки 17 поступает в камеру 4 пер5 вичного разделения, равномерно смешиваясь с находящейся там жидкостью и приводя ее во вращательное движение. В результате плавного вращения жидкости, содержащей как оседающие (взвеси, шлам),

0 так и легкие загрязнения (масло, нефть, жиры) происходит процесс их сепарации. В поле центробежных сил более тяжелые частицы группируются вблизи внутренней поверхности нижнего цилиндра 7 погружной

5 обечайки 3, опускаясь вдоль нее в осадочную камеру б. По мере накопления шлама, его удаление производят по шламопроводу 33 под действием гидростатического напора, равного расстоянию между осью шла0 мопровода и уровнем жидкости в устройстве.

Более легкие частицы, в первую очередь эмульгированные нефтепродукты, и жиры постепенно вытесняются более плотным по5 током тяжелой взвеси сначала коническую часть 9 погружной обечайки 3, а затем в верхний цилиндр 8, образуя плавающий слой. По мере накопления всплывающих части ц толщина слоя растет до тех пор, пока

0 не начнет переливаться внутрь воронки 22 для отвода нефтепродуктов, из которой их по жиропроводу 23 удаляют на дальнейшую обработку.

Разделение тяжелых и легких частиц в

5 центробежном поле плавно вращающейся жидкости происходит более эффективно, чем в обычном нисходящем потоке, а сокращение рабочей поверхности в верхнем цилиндре 8 погружной обечайки 3 способствует более ус0 пешному сбору и отведению всплывающих нефтепродуктов.

Освобожденная от наиболее крупных частиц жидкость, огибая нижний цилиндр 7 погружной обечайки 3 поступает в тонко5 слойный модуль разделения. По мере движения жидкости по каналам 13 модуля разделения формируется слой осветленной жидкости и образуется тонкий слой осадка, который сползает в осадочную камеру 6. Наличие тонкослойного модуля ускоряет

процесс вторичного разделения, т.к. при этом в несколько раз сокращается путь оседающих частиц и время их осаждения, кроме того плоские пластины 12 играют ламинирующую роль, преграждая путь поперечным токам жидкости, создающим взмучивающий эффект.

Оптимальный угол наклона плоских пластин 12 к горизонту составляет 30-60°, а среднее расстояние между ними 50-200 мм. Эффект гравитационного разделения тонких суспензий достигает максимальных значений при углах наклона 30-35°, когда в каналах 13 поток жидкости лзминарен, а критерий Рейнольдса не превышает 2320. Однако для некоторых видов шлама, обра- зованного, например, агрегативной взвесью, такой угол наклона пластин оказывается недостаточным для стабильного сползания слоя шлама в осадочную камеру 6, В таких случаях решается вопрос увеличения угла наклона пластин до 50-60°. При этом, хотя режим движения жидкости и остается ламинарным, значение критерия Рейнольдса увеличивается и эффект осветления по минеральной взвеси снижается, например, с 80-95% до 75-80%, но остается достаточно высоким.

Сокращение расстояния (в свету) между соседними плоскими наклонными пластинами 12 для улучшения процессов тонкослойного разделения суспензий возможно практически до 50 мм, т.к. при меньших расстояниях возникает опасность закупорки каналов 13 осевшим шламом и увеличивается материалоемкость устройства в целом. При увеличении среднего расстояния между соседними плоскими наклонными пластинами свыше 200 мм не только ощутимо возрастает требуемое время осаждения взвеси, а, следовательно, рабочий объем устройства, но и резко снижается ламинирующий эффект, особенно при колебаниях расхода поступающих сточных вод. Таким образом, изменение среднего расстояния между плоскими наклонными пластинами 12 в пределах 50-200 мм наиболее технологически целесообразно.

Целесообразно, чтобы радиальные сборные лотки 18 были выполнены полукруглого сечения и снабжены установленными с двух сторон полупогружными перегородками 19. Полупогружная форма лотка наиболее проста в изготовлении по сравнению с лотками другой формы, а также удобна в эксплуатации ввиду минимальных гидравлических потерь и очистки от обрастаний. В процессе движения жидкости в тонкослойных каналах 13 происходит коа- лесценция тонкоэмульгированных нефтепродуктов, которые образуют движущуюся вверх пленку под верхней плоской наклонной пластиной 12 на поверхности осветленного слоя жидкости. Образующаяся пленка 5 всплывает и медленно накапливается в верхней части камеры вторичного разделения 5. Прорыв всплывающих тонкоэмульгиро- ванных нефтепродуктов, а также мелкого мусора в радиальные сборные лотки 18 иск- 0 лючается ввиду наличия полупогружных перегородок 19, установленных вдоль радиальных сборных лотков.

Удаление накопившихся плавающих загрязнений из камеры 5 вторичного разделе-.

5 ния производят следующим образом. В период удаления шлама из осадочной каме- Фы 6 уровень жидкости опускают ниже кромки нижней цилиндра 7 погружной обечайки 3. При последующем заполнении устройст0 ва обрабатываемой жидкостью основная часть плавающих загрязнений из камеры 5 вторичного разделения оказывается в верхней части камеры 4 первичного разделения и удаляется из нее указанным способом.

5 Присоединенная кжиропроводу 23 с помощью гибкого трубопровода 24 воронка 22 для сбора плавающих загрязнений снабжена центрирующими ребрами 25, введенными в направляющие 26 верхнем цилиндре 8

0 погружной обечайки 3 с возможностью вертикального перемещения, крестовиной 27, в которой шарнирно закреплен хвостовик 28 шпинделя 29, оборудованного поворотным маховиком 30, с резьбовой частью 31, вве5 денной.в винтовую упорную втулку 32. Это позволяет осуществлять периодический отбор всплывающих нефтепродуктов и других загрязнений тогда, когда толщина накопившегося слоя дает возможность практически

0 полностью исключить попадание воды в жи- ропровод 23. Более того, регулирование глубины погружения воронки 22 для сбора плавающих загрязнений, дает возможность наиболее полно удалять нефтепродукты с

5 поверхности практически при любой толщине всплывающего слоя. В результате представляется возможность обеспечить съем и удаление всплывающих загрязнений практически в любой момент работы устройства

0 и с минимальным включением воды, что облегчает их дальнейшую утилизацию или обезвреживание.

С целью обеспечения равномерного движения жидкости по каналам 13 тонко5 слойного модуля и стабильного сползания отделенной взвеси с поверхности пноских наклонных пластин 12, целесообразно, чтобы их поверхность была плоской. Придание пластинам плоской формы желательно так- жедля упрощения технологии их изготовления и монтажа. Условия плоской формы пластин выполняются в том случае, когда длинные их стороны описываются эллиптическими кривыми, что определяется характером сечения нижней цилиндрической части 7 погружной обечайки 3 и цилиндрического корпуса 2 установки семейством плоскостей, равноотстоящих одна от другой и имеющих одинаковый угол наклона к горизонтали,

За счет эффективного совмещения процессов первичного и вторичного разделения (первичного - в центробежном потоке жидкости, вторичного-тонкослойного разделения) в одном устройстве извлечение из жидкости взвешенных веществ и нефтепродуктов повышается до 80% и более. Формула изобретения 1. Устройство для очистки жидкости от взвешенных веществ и нефтепродуктов, включающее цилиндрический корпус с коническим днищем и коаксиальио расположенную внутри него погружную коническую обечайку с верхним цилиндром, образующую с корпусом камеру первичного и вторичного разделения и осадочную камеру, узлы подачи очищаемой жидкости и отвода осветленной воды, нефтепродуктов и осадка, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, погружная обечайка размещена с зазором к стенкам K .pnvca иснабжека нижним цилиндром, устройство снабжено тонкослойным модулем разделения, выполненным в виде плоских наклонных пластин, размещенных в зазоре между корпусом и нижним цилиндром погружной обечайки, узел подачи очищаемой жидкости выполнен в виде полукольцевого лотка с трубопроводов с тангенциально расположенными в камере первичного разделения впускными насадками, узел отвода осветленной воды выполнен в виде размещенного снаружи корпуса кольцевого лотка и сообщающихся с ним радиальных лотков, узел отвода нефтепродуктов выполнен в виде воронки, установленной в верхнем цилиндре погружной обечайки.

2.Устройство по п. 1, отличаю щ е е- с я тем, что пластины тонкослойного модуля имеют угол наклона к горизонту 30-60°, а

расстояние между ними составляет 50-200 мм.

3.Устройство поп, 1, отличаю ai e е- с л тем, что радиальные лотки для отвода осветленной аоды выполнены полукруглого

сечения и снабжены установленными с зазором к ним полупогружными перегородками.

4.Устройство по п.1, о т л и ч а га щ е е- с я тем, что воронка для отвода нефтепродуктов установлена с возможностью вертикального перемещения.

Сущность изобретения: устройство включает цилиндро-конический корпус с погружной обечайкой. Погружная обечайка выполнена в форме усеченного конуса с присоединенными верхним и нижним цилиндрами. Обечайка размещена в корпусе с зазором и образует камеры первичного и вторичного разделения и осадочную камеру. В зазоре между корпусом и нижним цилиндром размещен блок тонкослойного разделения в виде наклонных плоских пластин. Узел подачи очищаемой воды выполнен в виде полукольцевого лотка и трубопроводов с тангенциально расположенными в камере первичного разделения впускными насадками. Узел отвода осветленной воды выполнен в виде размещенного снаружи корпуса кольцевого лотка и трубопроводов с тангенциально расположенными в камере первичного разделения впускными насадками. Узел отвода осветленной воды выполнен в виде размещенного снаружи корпуса кольцевого лотка и сообщающихся с ним радиальных лотков. От-- вод всплывших нефтепродуктов из верхнего цилиндра осуществляют через воронку, установленную с возможностью вертикального перемещения. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. сл

33

Фиг. f

/5.п

12

Y

Фиг.г

фиг.З

Фиг. 5