Способ безнапорной микрофлотации и установка для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C02F1/24 B01F5/04 

Изобретение относится к флотационной технике и может быть использовано при очистке сточных и промышленных вод, а также при флотации различных материалов Наиболее близким является способ безнапорной микрофлотации, осуществляемой в устройстве включающем насос, фильтр грубой очистки, флотатор, струйный насос, подсасывающий воздух в обрабатываемую жидкость. Кроме того при безнапорной флотации могут быть получены высокие концентрации, тогда как при напорной и вакуумной флотации степень газонасыщения жидкости

ограничена растворимостью газа при данном давлении и концентрацией реагентов при химической флотации.

Недостатком способа и устройства безнапорной флотации является невозможность получать мелкие пузырьки (200 мкм) и обеспечить высокое качество флотации за счет выноса мелких частиц, которые наиболее эффективно удаляются пузырьками такого же размера.

Целью изобретения является повышение эффективности флотации.

VI

со vj о

N ел

Для достижения поставленной цели осуществляют подвод газа к границе эжек- тир ующей струи жидкости в виде микропузырьков,

Эжектирующая струя жидкости движется с высокой скоростью, при которой интенсивно протекает процесс турбулентного перемешивания, сопровождаемый дроблением подсасываемого газа. Обычно скорость эжектирующей струи равняется 15-50 м/с и при этом подсасываемый газ дробится на пузырьки крупностью 200-800 мкм. При скорости меньше 15 м/с пузырьки образуются больше 800 мкм, а величина создаваемого эжектирующей струей разрежения небольшая и может оказаться недостаточной. При увеличении скорости свыше 50 м/с степень турбулентного перемешивания увеличивается и пузырьки получаются мельче, но резко возрастают энергозатраты, так как гидравлические потери здесь растут пропорционально квадрату скорости.

Осуществление подвода газа к границе эжектирующей струи жидкости в виде микропорций, позволяет при данной степени турбулентного перемешивания, определяемого величиной скорости эжектирующей струи, получать более мелкие пузырьки. Если объем подводимых порций газа составляет 1 мм , то при скорости струи 15-50 м/с размер пузырьков, прошедших зону интенсивного турбулентного перемешивания при эжектировании равняется не 200-800 мкм, а 50-150 мкм. При уменьшении объема подводимых порций газа менее 1 мм3, можно получать мелкодисперсную газожидкостную смесь с микропузырьками крупностью до 20 мкм обычным эжектированием при скорости струи 15-50 м/с.

Подвод отдельных порций газа осуществляют путем прерывистой подачи или микрофильтрования газа, подводимого непосредственно к границе эжектирующей струи. Подводимый газ в отличие от обрабатываемой жидкости не содержит крупных включений, забивающих мелкие отверстия и микрофильтрование газа эффективно обеспечивает подвод малых порций его непосредственно к границе эжектирующей струи. Надёжность работы обеспечивается при условии очистки подсасываемого газа от пыли, что не представляет сложностей. Аналогичный эффект можно получить путем прерывистой подачи газа, осуществляемой с большей частотой, Прерывистую подачу газа осуществляют за счет перекрытия тракта всасываемого газа заслонкой, например, вращающейся от привода.

Подвод газа к границе эжектирующей струи жидкости можно осуществлять в виде пузырьков, диспергированных в той же жидкости. Так как концентрация газа в газожидкостных смесях, применяемых при флотации, не превышает 10%, то количество газа невелико и его первичное диспергирование в жидкости может быть осуществлено любым известным способом, например, эжектирова0 нием или механическим перемешиванием. При этом будет получена концентрированная газожидкостная сеть с пузырьками порядка 500 мкм, которая после интенсивного турбулентного перемешивания в эжектирующей

5 струе той же жидкости дает газожидкостную смесь необходимой концентрации (до 10%) с размером микропузырьков до 20 мкм.

Аналогичный результат может быть достигнут, если в части жидкости, подводимой

0 к эжектирующей струе, осуществляют электролиз воды. При электролизе воды на электродах образуются пузырьки, которые при эжектировании струй обрабатываемой жид- кости дробятся до микропузырьков и пере5 мешиваются с ней.

Таким образом, способ позволяет при

. минимальных энергозатратах генерировать

микропузырьки (до 20 мкм), равномерно

распределенные в обрабатываемой жидко0 сти; что резко уменьшает коалесценцию пузырьков. Концентрация приготавливаемой газожидкостной смеси не имеет никаких принципиальных ограничений и может быть получена любой необходимой для флота5 ции.

Способ по п. 1,2 осуществляется в устройстве, отличающемся тем, что в газожидкостном эжекторе между рабочим соплом и камерой смешения установлена насадка со

0 стенками из пористого материала, а приемная камера снабжена воздушным фильтром, На фиг.1 представлена установка снабженная средством для получения микропузырьков газа, выполненным в виде

5 пористой вставки, размещенной в камере смешения струйного насоса и фильтра, размещенного на патрубке подсоса воздуха. Установка содержит насос 1, фильтр грубой очистки 2, струйный насос 3, флотатор 4.

0 Струйный насос 3 состоит из рабочего сопла 5, приемной камеры 6, камеры смешения 7, диффузора 8. Между рабочим соплом 5 и камерой смешения 7 установлена насадка 9 с пористыми стенками, а приемная камера

5 б снабжена воздушным фильтром 10.

Работает устройство следующим образом.

Обрабатываемая жидкость насосом 1 через фильтр грубой очистки 2 подается в струйный насос 3 и далее во флотатор 4.

Вытекающая из рабочего сопла 5 высокоскоростная эжектирующая струя обрабатываемой жидкости, двигаясь вдоль внутренних стенок 9, поступает в камеру 7. Под действием разряжения, создаваемого струей, воздух из приемной камеры 6 подсасывается в струю через поры в стенках насадки 9 отдельными порциями. После прохождения камеры смешения 7 и диффузора с интенсивным турбулентным перемешиванием получается однородная смесь обрабатываемой жидкости с микропузырьками воздуха. Во избежание забивания пор в стенках насадки 9, приемная камера 6 снабжена воздушным фильтром 10, очищающим воздух. После загрязнения фильтрующей поверхности она подвергается регенерации или заменяется на новую.

Способ по пп,1, 3 осуществляется в установке (фиг.З) отличающейся тем, что сред- ство для получения микропузырькоз выполнено в виде водовоздушного эжектора, выход которого соединен с камерой смешения струйного насоса, а вход с выходом струйного насоса. Установка содержит насос 1, фильтр грубой очистки 2, водовоздуш- ный эжектор 3, флотатор 4, струйный насос 5. Приемная камера 6 струйного насоса 5 связана с выходом водовоздушного эжектора 3, а выход струйного насоса 5 сообщен с входом водовоздушного эжектора 3.

Работает устройство следующим образом.

Обрабатываемая жидкость насосом 1 через фильтр грубой очистки 2 подается в струйный насос 5 и далее во флотатор 4. Часть жидкости после выхода из струйного насоса 5 поступает в водовоздушный эжектор 3, где за счет разрежения подсасывается газ. Предварительно диспергированная в водовоздушном эжекторе 3 газожидкостная смесь подсасывается в приемную камеру 6 струйного Насоса 5, где эжектирующая струя осуществляет дальнейшее дробление пузырьков и перемешивание с обрабатываемой жидкостью. После выхода из струйного насоса 5 небольшая часть обрабатываемой жидкости снова возвращается в водовоздушный эжектор 3, а основная часть поступает во флотатор 4, где обеспечивается высокое качество флотации за счет наличия необходимого количества микропузырьков, равномерно распределенных в массе обрабатываемой жидкости.

Соединение выхода водовоздушного эжектора 3 с приемной камеры 6 струйного насоса 5 снижает давление на выходе из водовоздушного эжектора 3, а сообщение его входа с выходом из струйного насоса 5 уменьшает давление перед водовоздушным

эжектором 3. В итоге, перепад давлений необходимый для обеспечения подсоса газа в водовоздушной эжектор уменьшается, для его обеспечения не требуется малые сечения рабочего сопла, что снижает опасность забивания водовоздушного эжектора 3 фло- тируемыми частицами и обеспечивает его надежную работу. Кроме того энергозатраты на предварительное диспергирование

0 газожидкостной смеси сводятся при этом к минимуму, а позволяют получить на выходе из струйного насоса газожидкостную смесь, содержащую необходимое для качественной флотации количество микро пузырьков

5 Способ по пп.1, 4 осуществляется в установке (фиг.З), отличающейся тем, что средство для получения микропузырьков выполнено в виде проточного электролизера корпусе которого размещён струйный

0 насос. Установка содержит насос 1, фильтр грубой очистки 2, флотатор 4, струйный насос 5 с приемной камерой 6, корпус 12, муфту 13.

Корпус 12 и струйный насос 5 изго5 товлены из электропроводного материала и соединены с электроисточником таким образом, что пространство между ними образует проточный электролизер, сообщенный с приемной камерой 6. Муфта

0 13 выполнена из диэлектрического материала,

Работает устройство следующим образом. Обрабатываемая жидкость перёд подачей во флотатор 4 пропускается через

5 предлагаемое устройство, при этом перефе- рийные слои, двигаясь в пространстве между корпусом 12 и струйным насосом 5, подвергаются электролизу.

При электролизе вода разлагается на

0 водород и кислород, образующие в потоке микропузырьки. Полученная газожидкостная смесь за счет разрежения, возникающего в струйном насосе 5, поступает в его приемную камеру 6. В струйном насосе 5

5 происходит дробление пузырьков и перемешивание с обрабатываемой жидкостью, центральные слои которой движутся через рабочее сопло струйногб насоса.,5, создавая эжектирующую струю. Тем самым

0 обеспечивается получение высококачественной смеси обрабатываемой жидкости с микропузырьками и повышение качества флотации.- - Формула изобретения

5 1. Способ безнапорной микрофлотации, включающий приготовление газожидкостной смеси эжектированием газа в жидкость с последующим разделением смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности флотации, подвод газа к границё эжектирующей струи жидкости осуществляют микропорциями или в виде отдельных микропузырьков.

2. Способ по п. 1. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что микропорции газа получают путем прерывистой подачи или микрофильтрования газа.

3. Способ по п.1,отличающийся тем, что микропузырьки газа получают за счет предварительного диспергирования газа в жидкости.

А. Способ по п.1,отличающийся тем, что микропузырьки газа получают путем электролиза воды.

5. Установка для безнапорной микрофлотации, содержащая насос, фильтр грубой очистки, струйный насос и флотатор, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения эффективности флотации, она снабжена средством для получения микропузырьков газа.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что средство для получения микропу- зырьков выполнено в виде пористой вставки, размещенной в камере смешения струйного насоса, и фильтра, размещенного на патрубке подсоса воздуха.

7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что средство для получения микропузырьков выполнено в виде водовоздушного эжектора, выход которого соединен с камерой смешения струйного насоса, а вход - с выходом струйного насоса. 8. Установка по п.5, от л и ч а ю щая с я тем, что средство для получения микропузырьков выполнено в виде проточного электролизера, в корпусе которого размещен струйный насос.

Использование: очистка сточных и промышленных вод, флотация материалов. Сущность изобретения: способ безнапорной микрофлотации включает приготовление газожидкостной смеси эжектированием газа в жидкость с последующим разделением смеси. Подвод газа к границе эжектиру- ющей струи осуществляют микропорциями или в виде отдельных микропузырьков. Микропорции газа получают путем прерывистой подачи или микрофильтрования газа. Микропузырьки газа получают за счет предварительного диспергирования газа в жидкости или путем электролиза воды. Установка для осуществления способа содержит насос для подачи обрабатываемой жидкости, фильтр грубой очистки, струйный насос и флотатор, а также средство для получения микропузырьков газа. Средство для получения микропузырьков выполнено в виде пористой вставки, размещенной в камере струйного насоса, и фильтра, размещенного на патрубке подсоса воздуха. Средство для получения микропузырьков газа выполнено в виде во- довоздушного эжектора, выход которого соединен с камерой смещения струйного насоса, а вход с выходом струйного насоса. Средство для получения микропузырьков выполнено в виде проточного электролизера, в корпусе которого размещен струйный насос. 3 ил. ел с