УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНО-ФЛОТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к аппаратам для очистки сточных вод от загрязняющих веществ и может найти применение в приборостроении, машиностроении, на предприятиях нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.
Известны устройства для очистки промышленных сточных вод, загрязненных взвешенными веществами, маслами, нефтепродуктами. Например, в сепараторах (А.С. Тимонин. «Инженерно-экологический справочник». Т.2. - Калуга, Издательство Н. Бочкаревой, 2003. - 884 с., Рис. 1.57, Рис. 1.58. стр. 498.) используется центробежная сила для разделения фракций с различным удельным весом. Для создания поля центробежных сил используется внешний привод для вращения ротора, что требует значительных энергозатрат.
Известно устройство (а.с. №1121236, С02F 1/40, 30.10.84. Бюл. №40), содержащее емкость с установленными в ней водораспределителем, снабженный установленными одна над другой и сообщающимися между собой камерами закручивания и распределения потока осветляемой воды, водосборник выполнен в виде установленной в водораспределителе вертикальной трубы с горизонтальной перегородкой, расположенной над дном с зазором со стенками емкости, а водосборный и нефтесборный лотки установлены над водораспределителем. Данное устройство принято нами за прототип.
Недостатком прототипа является: 1) закрутка потоков воды, попадающих в кольцевые каналы, сильно ослабляется при проходе из камеры закручивания в камеру распределения, вследствие чего центробежная сила в кольцевых каналах очень мала и это приводит к уменьшению центробежной сепарации, приводя к уменьшению качества очистки; 2) ограниченный диапазон использования, так как применяется для очистки только от загрязнителей, удельный вес которых легче воды. Если использовать это устройство для очистки сточных вод, содержащих взвешенные вещества, то взвешенные вещества не всплывают, а оседают вниз, на горизонтальную перегородку и на ней накапливаются загрязнители и увлекаются в центральную трубу, ухудшая качество очистки. Поэтому перед использованием устройства, предложенного в прототипе, необходимо осуществлять очистку от взвешенных компонентов; 3) большая центробежная сила, возникающая в камере закрутки, вызывает накопление шлама на ее стенках и может происходить ее заиливание, поэтому необходима периодическая очистка устройства, что снижает производительность; 4) система очистки требует нескольких этапов очистки, что увеличивает расходы на материал и энергозатраты.
Проблема при разработке таких устройств заключается в том, что на практике, промышленные сточные воды содержат как взвешенные вещества, так и масла и нефтепродукты, требуемая очистка которых вызывает необходимость целой серии устройств для последовательной очистки.
Повышение эффективности, на достижение которой направлена полезная модель, - расширение диапазона использования, повышение качества очистки и снижение расхода материала и энергозатрат, так как очистка воды осуществляется за счет нескольких физических процессов одновременно в одном аппарате.
Технический результат, достигается тем, что в устройстве для центробежно-флотационной очистки сточных вод, содержащем емкость, в нижней части которой расположена перегородка, образующая пространство между днищем емкости и перегородкой, наружный диаметр которой меньше диаметра емкости, образуя по периметру зазор, вертикальную трубу отвода очищенной жидкости, расположенную соосно с емкостью, нижний конец которой проходит через перегородку с выходом в пространство между днищем емкости и перегородкой, а верхний конец входит в емкость сбора очищенной воды, водораспределитель, расположенный вокруг вертикальной трубы и состоящий из коаксиально расположенных кольцевых водораспределительных труб с козырьками, установленный на камере закрутки исходной загрязненной сточной воды, расположенной вокруг нижней части вертикальной трубы с патрубком подвода загрязненной сточной воды, расположенным тангенциально к камере закрутки, новым является то, что в нижней части емкости, вокруг камеры закрутки установлена флотационная камера с системой отверстий на верхней поверхности, диаметр основания которой совпадает с диаметром перегородки и трубопроводом подачи воздуха, в зоне накопления пены, над поверхностью жидкости имеется патрубок отвода этой пены, расположенный тангенциально к стенке емкости, а перед входом в патрубок имеется отражательная перегородка с плоским щелевым отверстием с тыльной стороны для подвода воздуха.
В устройстве для центробежно-флотационной очистки в кольцевых водораспределительных трубах установлены закручивающие лопатки, обеспечивающие вращение потока, совпадающее с вращением исходной загрязненной сточной воды в камере закрутки.
В устройстве для центробежно-флотационной очистки в верхней части вертикальной трубы отвода осветленной воды выполнено расширение.
В устройстве для центробежно-флотационной очистки в днище корпуса имеется промывной патрубок.
Сущность полезной модели представлена на Фиг.  1- Фиг. 4, где
Фиг. 1 - общий вид устройства, продольной разрез; Фиг. 2 - разрез А-А; Фиг. 3. - лопатки в выходном сечении кольцевых распределительных труб; Фиг. 4. - схема сдува и удаления пены.
Здесь:
1 - емкость;
2 - водораспределитель;
3 - труба подъема очищенной воды;
4 - емкость сбора очищенной воды;
5 - патрубок отвода очищенной воды;
6 - водораспределительные кольцевые трубы;
7 - закручивающие лопатки;
8 - камера закрутки
9 - патрубок подвода исходной загрязненной сточной воды;
10 - флотационная камера;
11 - верхняя поверхность флотационной камеры;
12 - отражательная перегородка с плоским щелевым отверстием;
13 - патрубок отвода пены;
14 - промывной патрубок;
15 - перегородка над днищем корпуса;
16 - патрубок подвода воздуха.
Устройство представляет собой цилиндрическую емкость 1, в центре которой находится вертикальная труба подъема очищенной воды 3. В верхней части трубы 3 имеется емкость сбора очищенной воды 4 и патрубок 5 отвода очищенной воды, причем перед входом трубы 3 в емкость 4 имеется расширение. Вокруг вертикальной трубы подъема очищенной воды 3 расположен водораспределитель 2, состоящий из коаксиально водораспределительных труб с козырьками 6, имеющих различную высоту с убыванием от вертикальной трубы 3. В выходном сечении каждой водораспределительной трубы установлены закручивающие лопатки 7, обеспечивающие вращение потока, совпадающее с вращением исходной загрязненной сточной воды в камере закрутки 8. В нижней части водораспределительные трубы 6 соединяются с камерой закрутки 8, к которой организован патрубок с тангенциальным подводом исходной загрязненной сточной воды 9. Вокруг камеры закрутки 8 расположена флотационная камера 10 в виде усеченного конуса, верхняя поверхность которой 11 выполнена перфорированной. В верхней части емкости 1, в зоне сбора накопления пены, над поверхностью жидкости имеется патрубок отвода пены 13, расположенный тангенциально к стенке емкости 1 в горизонтальном сечении. Перед патрубком отвода пены 13 установлена отражательная перегородка 12 между стенкой емкости 4 и стенкой емкости 1, под острым углом к патрубку отвода пены 13. Отражательная перегородка 12 представляет собой плоскую, полую пластину, установленную вертикально, одна сторона которой, примыкающая к патрубку 13 глухая, а другая сторона представляет собой щелевое отверстие. В нижней части емкости 1 имеется общая перегородка 15 над днищем емкости 1 в виде горизонтального диска, диаметр которой не совпадает с диаметром емкости 1 и образует кольцевой зазор. В днище емкости 1 имеется промывной патрубок 14.
Предложенное устройство работает следующим образом. Исходная загрязненная сточная вода, содержащая масла, нефтепродукты и взвешенные вещества, через патрубок подвода исходной загрязненной сточной воды 9 подается в камеру закрутки 8, где за счет тангенциального подвода приобретает вращательное движение и поступает в водораспределительные кольцевые трубы 6. По мере движения жидкости в водораспределительных кольцевых трубах происходит сепарация различных фаз в жидкости. Масла и нефтепродукты, как более легкие фракции, собираются в центральных областях, а вода и взвешенные вещества концентрируются в периферийных зонах. При движении в водораспределительных кольцевых трубах 6 интенсивность вращения жидкости уменьшается, поэтому в выходных сечениях установлены закручивающие лопатки 7, проходя через которые, вода приобретает дополнительную подкрутку и выходит в пространство емкости 1 с интенсивным вращением.
Расположение водораспределительных кольцевых труб 6 и козырьков обеспечивает достаточно полное распределение всплывающих частиц масел и нефтепродуктов в зоне накопления пены, находящейся в верхней части емкости 1. Имеющиеся в сточной воде загрязняющие вещества с удельным весом больше воды отбрасываются за счет центробежных сил дальше от трубы подъема очищенной воды 3.
В этой зоне частицы загрязнителей подвергаются процессу флотации пузырьками воздуха, подаваемыми во флотационную камеру 10 вместе с началом работы устройства. Пузырьки воздуха выделяются из верхней поверхности флотационной камеры 10 и, захватывая частицы загрязнителя, поднимаются в зону накопления пены в виде флотационного шлама. Удаление шлама в виде уплотненной пены, масел, нефтепродуктов с поверхности жидкости осуществляется через патрубок отвода пены 13, куда пена направляется принудительно воздушным потоком, исходящим из отражательной перегородки 12. Отражательная перегородка 12 расположена между стенкой емкости сбора очищенной воды 4 и патрубком отводом пены 13 так, что образует острый угол к направлению оси патрубка 13. Отражательная перегородка 12 представляет собой плоскую, полую пластину, глухую со стороны патрубка 13 и перфорированную с тыльной стороны (Фиг. 2, 4). В полость отражательной перегородки подается сжатый воздух и сдувает пену с поверхности, принудительно направляя ее в патрубок отвода пены 13. Очищенная от масел, нефтепродуктов и взвешенных веществ вода поступает по кольцевому пространству между стеной емкости 1 под перегородку 15 и между перегородкой и днищем емкости 1 проходит по трубе подъема очищенной воды 3, поступает в емкость сбора очищенной воды 4 и через патрубок отвода очищенной воды 5 отводится потребителям.
В верхней части трубы подъема очищенной воды 3 имеется расширение, за счет которого падает скорость воды и с малой скоростью она поступает в емкость 4. В нижней части корпуса имеется промывной патрубок 14 для профилактических работ.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить качество очистки, расширить диапазон использования для очистки не только от нефтепродуктов, но и от взвешенных веществ, снижает материалоемкость и энергозатраты.