УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к технике очистки воды от жидких и твердых примесей и может быть использована в нефтегазодобывающей, нефтехимической, химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для очистки воды, содержащее корпус, горизонтальную перегородку с центральным отверстием, разделяющую корпус на верхнюю камеру с тангенциальным патрубком входа исходной воды и патрубком входа газа и нижнюю камеру с патрубками выхода осветленной воды, выхода пенного продукта и выгрузки шлама, установленную в нижней камере продольную трубу, верхний торец которой вмонтирован в центральное отверстие горизонтальной перегородки, а нижний торец не доходит до днища корпуса и под ним установлена распределительная тарелка с возможностью ограниченного перемещения вниз-вверх (см. Свидетельство РФ на полезную модель №24996, МКИ C 02 F 1/00, Б.И. №25 2002 г.).
Увеличение нагрузки по жидкости приводит к периодическому переполнению продольной трубы водой и повышению ее уровня в верхней камере, исчезновению вращающей «воронки» над продольной трубой и исключению попадания воздуха из верхней камеры в продольную трубу. При малых нагрузках по жидкости скорость жидкостного потока в подтопленном участке продольной трубы будет недостаточной для транспортирования газа в нижнюю камеру.
Ближайшим заявляемой полезной модели по технической сущности является устройство для очистки воды, содержащее вертикальную емкость с патрубками входа исходной и выхода осветленной воды, входа и выхода газа, выгрузки шлама и патрубком выхода пены с пеносъемником и продольные
трубы с подтопленными нижними концами, расположенные по окружности на равном расстоянии друг от друга (см. Патент РФ на изобретение №2222495, МКИ C 02 F 1/00, Б.И. №3, 2004 г.).
Выполнение верхнего торца каждой продольной трубы в виде конфузора и размещение в этой трубе под конфузором винтовой лопасти обеспечивает эффективную работу указанного устройства при колебаниях нагрузки по жидкости.
Резкое повышение расхода жидкости приводит к резкому повышению уровня жидкости в верхней камере. Вращающая над продольной трубой «воронка» в этом случае не исчезает благодаря усилению вращения газожидкостного потока винтовой лопастью.
При малом расходе жидкости конфузор остается заполненным этой жидкостью, что обеспечивает сохранение вращающей «воронки» в верхней части конфузора и подсос газа из верхней камеры в продольную трубу.
Общими недостатками указанных выше устройств для очистки воды является низкая эффективность из-за нестабильной работы при малых и больших нагрузках по жидкости и низкая степень очистки воды.
Задачей полезной модели является разработка такой конструкции устройства для очистки воды, которая обеспечила бы высокую степень очистки и стабильность работы в широком диапазоне изменения нагрузки по жидкости.
Поставленная задача решается разработкой устройства для очистки воды, содержащего вертикальную емкость с патрубками входа исходной и выхода осветленной воды, входа и выхода газа, выгрузки шлама и патрубком выхода пены с пеносъемником и продольные трубы с подтопленными нижними концами, расположенными по окружности на равном расстоянии друг от друга. В отличие от известного, в предлагаемом устройстве продольные трубы расположены по образующим конуса, обращенного вершиной вверх, при этом их верхние торцы соединены друг с другом и с патрубком
входа газа, патрубок входа исходной воды размещен на вертикальной емкости сбоку в нижней ее части, над патрубком входа газа установлен расположенный соосно и с зазором поршневой нагнетатель газа с поршнем в верхней части.
В предлагаемом устройстве снаружи продольных труб установлен соосно стакан с центральным отверстием в его донышке, в которое снизу вмонтирована трубка, соединенная с патрубком входа исходной воды.
Новым является также и то, что верхняя кромка стакана расположена ниже патрубка выхода осветленной воды.
Кроме того, в стакане над его центральным отверстием установлена распределительная тарелка.
Новое и то, что поршневой нагнетатель газа укреплен на патрубке входа газа посредством распорных втулок и болтового соединения.
На чертеже изображено предлагаемое устройство для очистки воды.
Устройство содержит вертикальную емкость 1 с патрубками 2 входа исходной и 3 выхода осветленной воды, патрубками 4 и 5 входа и выхода газа, патрубком 6 выгрузки шлама и патрубком 7 выхода пены с пеносъемником 8. Патрубок 2 расположен на емкости 1 сбоку в нижней ее части. Верхнее днище емкости 1 выполнено в виде съемной крышки 9.
В емкости 1 установлены продольные трубы 10, причем они расположены по образующим конуса, обращенного вершиной вверх. Верхние торцы продольных труб 10 соединены друг с другом и с патрубком 4. Нижние торцы труб 10 расположены по окружности на равном расстоянии друг от друга.
Над патрубком 4 установлен соосно и с зазором поршневой нагнетатель газа 11 с поршнем 12 в верхней части. Нагнетатель 11 укреплен на патрубке 4 посредством распорных втулок 13 и болтового соединения 14.
На крышке 9 установлен дополнительный патрубок 15 выхода газа.
В емкости 1 снаружи труб 10 установлен соосно стакан 16 с центральным отверстием 17 в его донышке 18, в которое снизу вмонтирована трубка 19, соединенная посредством муфты 20 с патрубком 2. Верхняя кромка 21 стакана 16 расположена ниже патрубка 3. В стакане 16 над отверстием 17 установлена распределительная тарелка 22.
К патрубку 3 присоединена размещенная в емкости 1 вертикальная труба 23. Днище емкости 1 выполнено в виде съемной крышки 24.
Устройство для очистки воды работает следующим образом.
Исходная вода поступает через патрубок 2 и трубку 19 в стакан 16, в котором при выходе из зазора между донышком 18 стакана и тарелкой 22распределяется равномерно по сечению стакана. Уровень воды в емкости 1 одинаковый с уровнем воды в трубе 23.
При движении поршня 12 вниз газ выбрасывается из нагнетателя 11 через патрубок 4 в трубы 10. При выходе из труб 10 в стакан 16 газ из сплошной фазы переходит в дисперсную и в виде пузырьков всплывает в обрабатываемом объеме воды вверх, захватывая жидкие и твердые примеси и создавая на поверхности жидкости пену. Пенный продукт удаляется из емкости 1 через патрубок 7. Количество удаляемого пенного продукта регулируется пеносъемником 8. Очищенная от примесей вода поднимается по трубе 23 вверх и выходит через патрубок 3. Выносимые из стакана крупные твердые частички оседают на крышку 24 и периодически удаляются через патрубок 6. Отработанный газ выходит из емкости 1 через патрубки 5 и 15.
При возвратно-поступательном перемещении поршня 12 с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний газа, вследствие явления резонанса в газе возникают периодические ударные волны.
Движение поршня 12 вниз соответствует моменту выброса огромного количества газа из нагнетателя 11 в патрубок 4 и далее в трубы 10. Движение поршня 12 вверх соответствует моменту всасывания огромного количества
газа из окружающего пространства через зазор шириной В между патрубком 4 и нагнетателем 11 в полость нагнетателя.
Обычно частота колебаний поршня 12 составляет 10-15 Гц, а выбрасываемый из нагнетателя 11 в трубы 10 газ обладает огромной кинетической энергией, поэтому вода в трубах будет отсутствовать. Отсутствие воды в трубах 10 обеспечивает беспрепятственное поступление газа из труб в нижние слои обрабатываемого объема воды в стакане 16.
Независимо от расхода и колебаний нагрузки по исходной воде процесс обработки жидкой фазы газом в стакане 16 происходит непрерывно. Таким образом, предлагаемое устройство для очистки воды не реагирует на изменение нагрузки по жидкости.
Обычно ход S поршня 12 составляет 100-150 мм, диаметр нагнетателя D=150 мм, тогда как длина L нагнетателя может достигать несколько десятков метров. Поэтому предлагаемое устройство для очистки воды способно стабильно и эффективно работать как при больших, так и при малых нагрузках по жидкости. Огромное количество газа, выбрасываемого поршневым нагнетателем в очищаемую воду, обеспечивает эффективную очистку загрязненной воды при больших ее расходах.
Высокая степень очистки воды в предлагаемом устройстве достигнута благодаря непрерывному поступлению газа в очищаемую воду независимо от нагрузки по жидкости.
Расположение продольных труб 10 в емкости 1 по образующим конуса и соединение их с патрубком 4 обеспечивает плавный вход газа из патрубка в эти трубы.
Выполнение верхнего днища емкости 1 в виде съемной крышки 9, нижнего днища - в виде съемной крышки 24 и разъемное соединение трубки 19 с патрубком 2 обеспечивают легкую сборку и разборку аппарата.
Расположение верхней кромки 21 стакана 16 ниже патрубка 3 позволяет регулировать количеством сбрасываемого из аппарата пенного продукта.
Крепление поршневого нагнетателя 11 к патрубку 4 посредством распорных втулок 13 и болтового соединения 14 позволяет изменять величину зазора между нагнетателем и патрубком.
Наличие в стакане 16 над центральным отверстием 17 распределительной тарелки 22 обеспечивает равномерное распределение потока исходной воды по сечению стакана и плавный вход этого потока в зону контакта с пузырьками газа, что обуславливает ослабление конвективных токов в обрабатываемом объеме воды.