ЭЛЕКТРОФЛОТАТОР
ELECTRICALLY DRIVEN FLOTATOR

Изобретение относится к физико-химической очистке сточных вод, в частности от эмульгированных жировых загрязнений, нефтепродуктов, и может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, машиностроительной и пищевой промышленности, а также предприятий АПК.
Известен аппарат, содержащий камеру флотации с размещенным в ее нижней части блоком электродов, камеру отстаивания, скребковое устройство, устройство для подачи и отвода воды (патент RU 2051117 С1, МПК C02F 1/24, C02F 1/465 опубл. 21.12.1995 г).
Известен электрофлотатор, содержащий корпус с размещенными в нем электродами в виде стальной проволочной сетки, камеру сбора флотационного шлама (патент RU 2102330 С1, МПК C02F 1/465 опубл. 20.01.1993 г.).
Недостатком указанных аналогов (электрофлотаторы) является недостаточная степень очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений и нефтепродуктов.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является электрофлотатор, содержащий корпус с патрубками для подвода суспензии и отвода чистой воды, лоток для шлама, размещенные в нижней части корпуса электроды в виде анода и катода, с возможностью перемещения в вертикальном направлении (патент RU 107147 U1, 1/465 (2006/01), опубл. 09.03 2011 г.), который принят за прототип.
Задача заявленного изобретения заключается в повышении степени очистки сточных вод от эмульгированных жировых загрязнений и нефтепродуктов.
Технический результат достигается благодаря тому, что электрофлотатор, содержащий корпус с патрубками для подвода сточной воды и отвода чистой воды, патрубок для отвода пены и размещенные в нижней части корпуса анод и катод, при этом катод выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении, в отличие от прототипа для перемещения катода установлен механизм его перемещения и система управления, включающая датчик фактической величины концентрации загрязнений, задатчик номинальной величины концентрации загрязнений, блок вычитания, усилитель, ограничительный блок, задатчик допустимого расстояния между электродами, масштабный преобразователь, блок зоны нечувствительности, задатчик зоны нечувствительности, а для регулирования плотности тока, подаваемого на электроды, установлен выпрямитель, соединенный с автотрансформатором, причем первый вход блока вычитания соединен с датчиком фактической величины концентрации загрязнений, расположенным в корпусе электрофлотатора, второй вход блока вычитания соединен с задатчиком номинальной величины концентрации загрязнений, выход блока вычитания через усилитель соединен с первым входом ограничительного блока, второй вход которого соединен с выходом задатчика допустимого расстояния между электродами, выход ограничительного блока через масштабный преобразователь соединен с механизмом перемещения катода; при этом первый вход блока зоны нечувствительности соединен с усилителем, второй вход блока нечувствительности соединен с задатчиком зоны нечувствительности, выход блока зоны нечувствительности соединен с автотрансформатором.
Процесс флотационной очистки сточных вод заключается в прилипании пузырьков газа, образующихся в результате электролиза воды на электродах, к частицам от органических соединений (жира, белка, нефтепродуктов), находящихся в сточных водах во взвешенном состоянии и флотировании их на поверхность жидкости с образованием пены. Процесс электролиза, то есть образование пузырьков газа на электродах, зависит от расстояния между электродами и плотности тока. С увеличением расстояния между электродами для получения одной и той же плотности тока величина подводимого напряжения должна увеличиваться.
С увеличением плотности тока увеличивается количество пузырьков газа, выделяющегося на электродах и участвующего в процессе флотации частиц органических соединений. С увеличением плотности тока в результате бурного выделения пузырьков газа, процесс флотации замедляется. Оптимальным является плотность тока 10-15 мА\см2. Плотность тока регулируется путем изменения величины напряжения на входе выпрямителя при помощи автотрансформатора.
Новая совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения не известна и не следует явным образом из установленного в патентной и научно-технической литературе уровня техники. Таким образом, можно говорить о соответствии его критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
На фиг. представлен электрофлотатор.
Электрофлотатор содержит корпус 1 с патрубками для подвода сточной воды 2 и отвода очищенной воды 3, патрубок для отвода пены 4, размещенные в нижней части корпуса - анод 5 и катод 6, механизм 7 перемещения катода в вертикальном направлении, выпрямитель 8, автотрансформатор 9, датчик фактической величины концентрации загрязнений 10, задатчик номинальной величины концентрации загрязнений 11, блок вычитания 12, усилитель 13, ограничительный блок 14, задатчик допустимого расстояния между электродами 15, масштабный преобразователь 16, блок зоны нечувствительности 17, задатчик зоны нечувствительности 18.
На фиг. обозначены: k - сигнал, пропорциональный фактической
величине концентрации загрязнений;
k* - сигнал, пропорциональный номинальной величине концентрации загрязнений;
dk - сигнал, пропорциональный отклонению.
<mrow><mo>+</mo><mo stretchy="false">(</mo><mo>−</mo><mo stretchy="false">)</mo><mi>d</mi><mi>k</mi><mo>=</mo><mi>k</mi><mo>−</mo><mi>k</mi><mo>*</mo><mtext>        (1)</mtext></mrow>
Сигнал отклонения рассчитывается по формуле:
В качестве выпрямителя используется ВСА-МБ-К, в качестве автотрансформатора - ЛАТР-1. Механизм перемещения катода в вертикальном направлении выполнен в виде реечной передачи.
Электрофлотатор работает следующим образом.
Сточные воды, насыщенные частицами органических соединений, через патрубок 2 поступают в нижнюю часть корпуса 1, где они насыщаются пузырьками газа, выделяющегося в результате электролиза на аноде 5 и катоде 6. Пузырьки газа прилипают к частицам органических соединений и флотируют их на поверхность жидкости, где образуется пена, которая выводится из корпуса через патрубок 4. Очищенная вода выводится из корпуса через патрубок 3.
Сигнал от датчика фактической величины концентрации загрязнений 10 поступает в блок вычитания 12, где сравнивается с сигналом задатчика номинальной величины концентрации загрязнений 11. Сигнал отклонения усиливается по мощности в усилителе 13 и поступает на первый вход ограничительного блока 14, на второй вход которого поступает сигнал от задатчика допустимого расстояния между электродами 15, пропорциональный допустимому расстоянию между электродами. Если результирующий сигнал не превышает допустимого значения, то с ограничительного блока 14 снимается сигнал, который преобразуется в масштабном преобразователе 16, а затем поступает на вход механизма 7 перемещения катода в вертикальном направлении, с помощью которого производится изменение расстояния между электродами.
В блоке зоны нечувствительности 17, сигнал, поступающий с усилителя 13 сравнивается с сигналом, пропорциональным зоне нечувствительности, поступающим от задатчика зоны нечувствительности 18. Если результирующий сигнал превышает допустимое значение, то с блока зоны нечувствительности снимается сигнал, который поступает на вход автотрансформатора 9, регулирующего напряжение на входе выпрямителя 8.
Исследования показали, что при использовании электрофлотатора на хлебокомбинате, степень очистки сточных вод от частиц жира составляет 98,3%.