Флотационное устройство для очистки сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C02F1/24 C02F1/40 G05D27/00 

Изобретение относится к области очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей и может быть использовано для очистки сточных вод на предприятиях хранения и транспорта нефтепродуктов.

Известен флотатор для очистки сточных вод, содержащий камеру флотации с вертикальными стенками, наклонное перекрытие, систему для диспергирования газа, сборник пены с верхней кромкой и устройства для ввода и вывода очищаемой воды, расположенные на противоположных торцах камеры флотации.

Недостатком данного устройства является то, что при прохождении очищаемой водой системы диспергирования в воду газа, образуются сравнительно крупные пузырьки воздуха /220-300 мкм/, в

результате чего вероятность прилипания эмульгированных частиц нефтепродуктов и их закрепление на возду шных пузырьках будет весьма незначительным. Кроме того, на процесс флотации будут оказывать существенное влияние и осаждающиеся механические примеси в результате противотока слоев очищаемой воды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигнутому результату является устройство для флотационной очистки воды, включающее корпус флотатора, разделенный парными перегородками на четыре флотационные камеры, в которых вода обрабатывается последовательно, трубопроводы подвода коагулянт а, воздухораспределительные трубопроводы, аэраторы,наклонные перекрытия.

VJ VJ

00 О VI

.N

Недостатками данного устройства являются низкая пропускная способность /производительность/ установки, вызванная многократным повторением цикла очистки одного и того же объема сточных РОД; низкая степень очистки /очистка производится без учета температурного режима процесса коагуляции и флотации/; довольно сложная технологическая схема установки, включающая в себя большое количество трубопроводных коммуникаций; не учитывается соотношение исходного содержания нефтепродуктов в сточных вода и подаваемого коагулянта.

Целью изобретения является повышение степени очистки и экономия коагулята.

Поставленная цель достигается тем, что флотационное устройство дополнительно содержит датчик содержания нефтепродуктов, датчик температуры, блок управления и исполнительные механизмы, при этом датчик содержания нефтепродуктов расположен на подводящем трубопроводе и через блок управления соединен с исполнительным механизмом изменения углов наклона наклонной перегородки и с исполнительным механизмом подачи коагулянта. Кроме того, на подводящем трубопроводе расположены смесительные камеры с тангенциальным подводом воздуха и коагулянта, а флотационные камеры выполнены в виде частично замкнутого пространства, образованного наклонными перегородками с переломами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, углы наклоны которых зависят от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах.

Повышение степени очистки

Указанная цель достигается за счет наличия в устройстве: флотационных камер указанной конструкции; датчика содержания нефтепродуктов в сточных водах и блока управления; системы терморегуляции процессов флотации и коагуляции, смесительных насадок, конструктивно выполнен- ных с направляющими раструбами и с тангенциальным подводом воздуха и коагулянта

Флотационные камеры выполнены в виде частично замкнутого пространства, образованного наклонной перегородкой с переломами в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Наличие наклонной перегородки с переломами позволяет в зависимости от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах регулировать процесс очистки. При этом учитывается подбор оптимальных углов наклонных перегородок и их взаимосвя ь со степенью О шстки и подачей коагулянт погточнпои концентрации Влияние углов наклона на процесс очистки проявляется в следующем. Водновоздушная смесь из смесительной насадки, направляемая специальным раструбом, устремляется

вдоль наклонной перегородки, имеющей переломы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в ходе движения смеси продолжается процесс разрушения нефтяной эмульсии и образование флотоагрегатов,

0 происходит расслоение жидкости, Флотоаг- регаты, как более легкие /практически, пена/, поднимаются по внешней стороне потока, достигают перелома наклонной перегородки и устремляются в камеру сбора и

5 вывода пены. Причем, экспериментально установлено, что на длину пут и внешней части потока вдоль наклонной перегородки существенное влияние оказывает угол наклона наклонной перегородки /угол переги0 ба/. Чем меньше угол наклона, тем больший путь проходит внешний слой, тем большее время коагулянт взаимодействует с водно- нефтяной эмульсией и наоборот. Кроме того, установлено, что при последовательном

5 соединении в одном устройстве флотационных камер, углы наклона наклонных перегородок в этих флотационных камерах являются взаимозависимыми.

Оптимальное соотношение углов накло0 на наклонных перегородок и исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах позволяет учитывать в процессе очистки следующие факторы: наиболее эффективное использование лодьемной силы пузырь5 ков воздуха при относительно большом гидростатическом давлении жидкости в флотационной камере, рациональное использование рабочего объема флотационной камеры и достигаемый эффект очистки.

0 Датчик содержания нефтепродуктов и блок управления позволяет в зависимости от содержания нефтепродуктов в сточных водах задавать установленный режим работы устройства с заданной степенью очистки.

5 Датчик содержания нефтепродуктов определяет содержание нефтепродуктов в воде и выдает сигнал на блок управления, который обрабатывает его и выдает команду на исполнительный механизм, устанавливаю0 щий углы наклона наклонных перегородок, и на исполнительный механизм, регулирующий через дозатор подачу коагулянта постоянной концентрации в смесительную насадку.

5 В флотационной камере установлен датчик контроля температуры, который через блок управления соединен с устройством для поддержания оптимальной температуры процессов флотации и кпагу ляции Влияние температуры нл пртркянмр

данных процессов чрезвычайно существенно. Поддержание оптимальной температуры в камере флотации в зависимости от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах позволяет значительно увеличить скорость флотации, уменьшить ее время. с максимальной эффективностью использовать коагулянт для разрушения вод- нонефтяной эмульсии. Экспериментально установлена зависимость степени очистки сточных вод от температурного режима /фиг. 1/.

Смесительные насадки выполнены конструктивно с направляющими раструбами. Подвод в насадки коагулянта и воздуха осуществляется по тангенциально расположенным трубопроводам. Применение смесительных насадок, установленных на подводящем трубопроводе, позволяет осуществить интенсивное перемешивание очищаемой воды с коагулянтом и насыщением ее воздухом. Тангенциальный подвод воздуха и коагулянта позволяет создать благоприятные условия для перемешивания компонентов и их лучшего реагирования. В частично замкнутом пространстве насадки начинается процесс разрушения эмульсии. Размещение смесительных насадок по периметру подводящего трубопровода позволяет равномерно распределить очищаемые воды по объему флотационной камеры.

Экономия коагулянта достигается за счет использования оптимального соотношения коагулянта и содержания нефтепродуктов в очищаемой жидкости, что существенно снижает расход коагулянта; за счет применения флотационных камер в виде частично замкнутого пространства, образованного наклонной перегородкой, имеющей переломы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в результате чего увеличивается путь движения очищаемой жидкости в флотационной камере при сравнительно небольших размерах самой камеры; применением одностадийной схемы, последовательным прохождением очищаемой жидкости флотационных камер; приме- нением системы терморегуляции, позволяющей рационально и с высокой эффективностью использовать коагулянт для разрушения воднонефтяной эмульсии.

Принципиальная схема предлагаемого устройства показана на фиг. 2, 3.

Устройство включает датчик содержания нефтепродуктов 1, подводящий трубопровод 2, первую флотационную камеру 3, смесительные насадки 4, направляющие раструбы 5, блок управления б, исполнительный механизм, регулирующий подачу коагулянта 7, исполнительный механизм изменения углов наклона наклонной перегородки 8, дозатор 9, датчик температуры 10, устройство для поддержания оптимальной температуры в флотационной камере 11, на- 5 клонные перегородки 12, камеры сбора и вывода пены 13, переломы наклонной перегородки 14, нефтесборник 15, шламонако- пители 16, вертикальную стенку 17, подводящие трубопроводы 18, вторую фло0 тационную камеру 19, перегородку 20, отстойную камеру 21, вертикальную перегородку 22, сорбционный фильтр 23, выводящие трубопроводы 24.

Устройство работает следующим обра5 зом. Очищаемая жидкость, пройдя через датчик содержания нефтепродуктов 1, по подводящему трубопроводу 2 поступает в нижнюю часть первой флотационной камеры 3 через смесительную насадку 4 и на0 правляющий раструб 5. Одновременно с поступлением сточных вод по подводящему трубопроводу 2, датчик содержания нефтепродуктов 1 определяет содержание нефтепродуктов в поступающих сточных водах и

5 передают информацию в блок управления б, который дает команду на исполнительный механизм 7, регулирующий подачу коагулянта через дозатор 9. Подача в смесительную насадку 4 коагулянта постоянной

0 концентрации осуществляется в соответствии с исходным содержанием нефтепродуктов в сточных водах и требуемой степенью очистки. Одновременно с этим, с блока управления б подается команда на исполни5 тельный механизм изменения углов наклона наклонной перегородки 8, который устанавливает необходимые углы наклона соответственно в первой и второй флотационных камерах.

0 В флотационной камере 3 установлен

датчик температуры 10, который соединен

через блок управления 6 с устройством для

поддержания оптимальной температуры в

флотационной камере 11. Одновременно с

5 подачей сточных под в смесительную насадку 4 по специальным трубопроводам тангенциально осуществляется подача воздуха и коагулянта. В насадке 4 происходит интенсивное перемешивание очищаемой воды с

0 коагулянтом и насыщение ее воздухом, начинается образование флотоагрегзтов в виде устойчивой пены.

Образовавшаяся водовоздушная смесь под давлением выходит из насадки через

5 направляющий раструб 5, изменяющий направление движения потока и направляющий его вдоль наклонной перегородки 12. Камера флотации 3 представляет собой частично замкнутое пространство, ограниченное наклонной перегородкой 12 и имеющей

переломы по периметру под определенными углами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, В верхней части камеры флотации 3 имеется камера сбора и вывода пены 13, ограниченная с боков плоскостями наклонной перегородки 12, в нижней части - уровнем жидкости. Уровень жидкости в фло- тационной камере 3 установлен таким образом, что образовавшаяся пена периодически, по мере образования, сбрасывается в нефтесборник 15.

При выходе из насадка 4 через раструб 5 в потоке жидкости продолжается процесс разрушения эмульсии и образования флото- агрегатов, происходит расслоение жидкости. Образовавшиеся флотоагрегаты, как более легкие, поднимаются по внешней стороне потока, достигают переломов 14 наклонной перегородки 12 и устремляются о камеру сбора и вывода пены. В процессе движения внешней части потока, важную роль играют углы наклона наклонной перегородки, Чем меньше угол, тем больший путь проходит внешняя, наиболее насыщенная нефтепродуктами, часть потока, тем длительнее время взаимодействия коагулянта с очищаемой жидкостью,

Механические примеси под действием гравитационных сил постепенно, по мере продвижения жидкости вдоль наклонной перегородки 12, оседают на дно флотационной камеры 3 и собираются в шламонакопи- тели 16, откуда затем выводятся за пределы устройства.

Очищаемая жидкость, достигнув противоположной стенки камеры флотации, установленной вертикально, огибает ее и, под действием гидростатического давления подаваемой в флотационную камеру 3 новой партии очищаемой жидкости, выдавливается в пространство над наклонной перегородкой 12 и вдоль вертикальной стенки 17 По подводящему трубопроводу 10 подается во вторую флотационную камеру 19, где процесс флотации и коагуляции проходит аналогично.

Из флотационной камеры 19 осветленная жидкость перетекает через отверстия в перегородке 20 в отстойную камеру 21, где происходит дополнительное отстаивание, движение жидкости приобретает ламинарный характер, при этом выделившиеся механические примеси собираются в шламонакопитель и затем выводятся. Огибая вертикальную перегородку 22,жидкость

попадает в сорбционный фильтр 23 и затем выводится из устройства по выводящим трубопроводам 24.

Пример. Данное техническое решениебыло проверено влабораторныхуслови- ях на опытной установке, подтверждена его работоспособность и эффективность. Для испытания брали смесь, содержащую нефтепродукты /автобензин Аи-93-20%, масло

Мб310в-80%-20%; механические примеси /мел, песок/ - 20%; вода техническая 60%. Нефтепродукты и мехпримеси находились в растворе в мелкодисперсном и взвешенном состоянии. В качестве коагулянта

применялся сернокислый аюминий/глино- зом/ , Загрузку сорбционного фильтра составлял активированный уголь.

Очистку проводили по технологии, указанной выше. Результаты эксперимента

приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет быстро и с достаточно высокой эффективностью производить очистку неф- тесодержащих сточных вод.

Формула изобретения

. Флотационное устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус, флотационные камеры, подводящие и отводящие трубопроводы, вертикальные и наклонные

перегородки, установленные во флотационных камерах, отличающееся тем, что, с. целью повышения степени очистки и экономии коагулянта, оно дополнительно содержитдатчиксодержания

нефтепродуктов, установленный на подводящем трубопроводе, датчик температуры, установленный в первой флотационной камере, блок управления и исполнительные механизмы изменения углов наклона наклонных перегородок и подачи коагулянта, при этом датчики содержания нефтепродуктов и температуры соединены с информационными входами блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами исполнительных механизмов изменения угла наклона наклонных перегородок и подачи коагулянта.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щее- с я тем. что на подводящем трубопроводе в

каждой флотационной камере установлена смесительная насадка и направляющий раструб для тангенциального подвода воздуха и коагулянта, наклонные перегородки установлены с переломами в горизонтальной и

вертикальной плоскостях,

10 20 30 40 5U GO 70 80 90

степень очистки, %

, /

Использование: Изобретение относится к области очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей и может быть использовано для очистки сточных вод на предприятиях хранения и транспорта нефтепродуктов. Сущность: флотационное устройство дополнительно содержит датчик содержания нефтепродуктов, датчик температуры, блок управления и исполнительные механизмы, при этом датчик содержания нефтепродуктов расположен на подводящем трубопроводе и через блок управления соединен с исполнительным механизмом изме- нения углов наклона наклонной перегородки и с исполнительным механизмом подачи коагулянта. Кроме того, на подводящем трубопроводе расположены смесительные камеры с тангенциальным подводом воздуха и коагулянта, а флотационные камеры выполнены в виде частично замкнутого пространства, образованного наклонными перегородками с переломами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, углы наклона которых зависят от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах. 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

L

8

- - -. « i

t

Фиг.

Hi

Qoo

т

ЧС

О

I I «

/

fa И К1