Устройство флотационной очистки

Устройство предназначено для очистки промышленных сточных вод, загрязненных взвешенными веществами, и может быть использовано в машиностроении, двигателестроении, строительной индустрии.
Известны устройства для очистки сточных вод от взвешенных загрязняющих веществ методом флотации. Например, в кн. «Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков» (Учебное пособие Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др.) М.Высшая школа. 2003-344 с.приведены схемы флотационной очистки (Рис.6.11, 6.12, 6.13,стр.157-162). Отмеченные конструктивные решения и схемы флотации имеют общие недостатки, заключающиеся в том, что качество очистки неудовлетворительное из-за того, что флотацией охвачено только крупные частицы загрязнителя. Кроме того, удаление пенного шлама с поверхности бака транспортером значительно усложняет конструкцию устройств очистки. Известно устройство (авторское свидетельство №1414784. Бюл. №29 от 07.08.88), в котором удаление пены с поверхности бака осуществляется скребками, вращающимися от центрального вала. Данное устройство принято нами за прототип.
Недостатки прототипа следующие: во-первых, недостаточное качество очистки, обусловленное тем, что отвод очищенной воды производится через коллектор 6, расположенный ниже зоны флотации и загрязнители могут попадать в зону отвода. Другим недостатком устройства является то, что взаимодействие флотационных пузырьков с частицами загрязнителей характерно только для крупных частиц, а средние и мелкие частицы не флотируют, попадают в отводной коллектор и ухудшают качество очистки. Кроме того, отвод флотационной пены с поверхности бака не увязан с колебаниями подачи исходного расхода очищаемой воды.
Для повышения качества очистки сточных вод предложено устройство флотационной очистки с использованием коагулянтов для очистки сточных вод от взвешенных веществ, содержащее корпус с патрубком отвода очищенных вод, камеру флотации с лопастями, центральный коаксиальный вал, с приемной камерой и лопастями, камеру смешения, в которой в нижней части камеры смешения установлена камера подачи коагулянта, а под ней расположен флотатор с патрубком подачи воздуха, на наружной стенке камеры смешения имеются отверстия, расположенные в шахматном порядке и камера подачи коагулянта выполнена в виде кольцевых и радиальных магистралей, имеющих боковые отверстия (под углом 45°), центральный коаксиальный вал выполнен двойным со шлицевым соединением, и на верхней части вала, под камерой пеносборника расположены поплавки, а лопасти, установленные на валу, расположенные в камере пеносборника, выполнены с изгибом по направлению вращения и патрубок отвода пены установлен тангенциально к направлению вращения, по верхнему периметру камеры подачи коагулянта имеется кольцевой отражатель, входящий в камеру смешения, а патрубок отвода очищенной воды, установленный под камерой пеносборника, имеет козырек. Предложенное устройство представлено на фиг.1-7.
Здесь:
фиг.1 - общий вид (поперечное сечение),
фиг.2 - сечение пеносборника,
фиг.3 - сечение камеры подачи коагулянта,
фиг.4 - сечение камеры смешения,
фиг.5 - сечение элемента подачи коагулянта,
фиг.6 - шлицевое соединение верхней и нижней частей центрального вала 5.
фиг.7 - расположение отверстий 24 на поверхности камеры хлопьеобразования.
Основные элементы на фиг.1-7 являются:
1 - корпус (камера флотации), 2 - камера пеносборника, 3 - патрубок отвода флотопены, 4 - верхнее днище, 5 - вал (верхняя и нижняя части), 6 - узел вращения, 7 - лопасти пеносборника, 8 - козырек, 9 - патрубок отвода очищенной воды, 10 - поплавки, 11 - щлицы, 12 - камера смешения, 13 - кольцевой отражатель, 14 - патрубок подачи воздуха, 15 - камера подачи коагулянта, 16 - камера подачи флотоагента (воздуха), 17 - камера подачи воды, 18 - нижнее днище, 19 - патрубок отвода шлама, 20 - лопасти, 21 - патрубок подвода исходной воды, 22 - патрубок подачи раствора коагулянта, 23 - корпус конический.
Устройство представляет собой цилиндрический корпус 1, являющийся камерой флотации. К корпусу 1 в верхней части примыкает камера пеносборника 2, а в нижней части соединяет корпус конический 23. Конический корпус 23 имеет нижнее днище 18 с патрубком отвода шлама 19. Внутри корпуса 1 коаксиально расположен центральный вал 5, состоящий из двух частей - верхней и нижней, соединенные между собой шлицами 11. На верхней части вала 5, в области шлицов 11 имеется система поплавков 10, и в зоне камеры пеносборника 2 на валу расположены лопасти пеносборника 7, имеющие дугообразную форму для качественного удаления шламовой пены с поверхности жидкости. Камера пеносборника 2 имеет патрубок отвода пены 3, который расположен тангенциально к камере 2, в направлении, противоположном вращению лопастей 7. На камере пе6носборника 2 имеется верхнее днище 4, на котором в узлах вращения 6 закреплен вал 5. Под камерой пеносборника 2 на корпусе 1 имеется патрубок отвода очищенной воды 9, перед которым установлен козырек 8. В коническом корпусе 23, на нижней части вала 5 установлена камера смешения 12, которая вращается вместе с валом 5. На боковой поверхности камеры 12 имеются отверстия 24 для выхода хлопьев коагулянта, расположенные в шахматном порядке (см. фиг.7). Под камерой 12 находится камера подачи коагулянта 15, в которой раствор коагулянта заполняет кольцевые и радиальные магистрали и истекает наружу через отверстие, расположенные по бокам магистралей (°) для более полного охвата пространства поступающей воды раствором коагулянта. Ниже магистралей подачи коагулянта 15 расположен флотатор 16 с отверстиями в магистралях. В самой нижней части конического корпуса 23 находится камера подачи исходной загрязненной воды 17. В этой камере на нижней части вала 5 расположены лопасти 20 и в сечении лопастей находится тангенциальный патрубок подачи 21. На фиг.1 расположен один тангенциальный патрубок 21, но в зависимости от количества очищаемой воды и габаритов аппарата может быть два патрубка (аналогично прототипу).
Устройство работает следующим образом. Очищаемая вода по патрубку 21 подается в камеру подачи воды 17, где, воздействуя на лопасти 20, начинает закручивать вал 5. Одновременно через патрубок 22 начинает поступать раствор коагулянта в камеру 15 и через патрубок 14 воздух во флотатор 16. Коагулянт, воздействуя на частицы загрязнителей, способствует их объединению и образованию хлопьев. Процесс образования хлопьев начинается в камере 15 и продолжается в камере смешения 12. Кольцевой отражатель 13 способствует направленному поступлению коагулянта в камеру 12. Образовавшие хлопья загрязнителей вместе с поступающей водой истекают из камеры 12 через верхнее сечение и через боковые отверстия 24, что способствует более полному насыщению всего пространства корпуса 1 коагулянтом. Поступающий во флотатор 16 воздух, в виде воздушных пузырьков, за счет гидрофобности, захватывает хлопья загрязнителей и поднимает их в виде флотационной пены в камеру пеносборника 2. Пена захватывается лопастями 7 и при вращении вала 5 в узле 6 удаляется через патрубок 3. Кривизна лопастей 7 способствует более полному удалению пены из пеносборника 2. Очищенная вода удаляется из корпуса 1 через патрубок 9, а козырек 8 препятствует попаданию пузырьков флотоагента с загрязнителями в чистую воду. Определенная часть загрязняющих веществ, не охваченная флотацией, опускается к нижнему днищу 18 и удаляется через патрубок 19. Лопасти 7, удаляющие пеношлам, закрепленные на верхней части вала5 имеют возможность перемещаться по вертикали за счет поплавков 10, при изменении расхода, в определенных пределах Δ, перемещая по шлицам 11 верхнюю часть 6, не прерывая процесс вращения.
Таким образом, использование внутри предложенного аппарата процессы коагуляции, флотации и центробежное перемещения позволяет значительно повысить качество очистки, обеспечивая автоматическое регулирование удаления пены при изменении количества исходной очищаемой воды.