САТУРАТОР

Полезная модель относится к области водоочистки, а именно, к устройствам для очистки промышленных или сточных вод с использованием напорной флотации.
Из существующих методов физико-химической очистки производственных сточных вод: коагуляции, сорбции, экстракции, ионного обмена - метод флотации является наиболее дешевым и эффективным и не сопряжен с введением в обрабатываемую воду дополнительных веществ. Рабочим инструментом в этом методе
являются газовые пузырьки, чаще воздушные, вводимые в обрабатываемую воду или создаваемые в объеме, и вынос этими пузырьками прилипших к ним частиц загрязняющих примесей на поверхность воды в виде пены с последующим удалении ем этой пены скребковыми механизмами (RU 110368, 2011).
Известно большое число установок для очистки воды с помощью флотации. Такая установка, как правило, содержит замкнутую гидравлическую магистраль с последовательно включенными флотационной камерой или камерами, насосом и сатуратором (SU 814878, 1981; RU 94027775, 1994). При использовании нескольких флотационных камер они соединяются между собой трубопроводами или эжекторами типа «жидкость-жидкость» Однако для таких установок характерна недостаточно эффективная смешиваемость воды, отбираемой из флотационной камеры, с рециркуляционной, следствием чего является низкая степень очистки. Эффективность флотации в основном зависит от размеров поверхностей контакта фаз, что во многом определяется режимом работы сатуратора.
В качестве сатураторов в настоящее время используются различные конструкции периодического и непрерывного действия. (http://chem21.info/info/1625207/).
Основной их отличительный признак - верхняя или нижняя подача в них воды (Дерягин Б.В. и др. Микрофлотация, М., Химия, 1986, стр. 79). Сатураторы с верхней подачей воды и с нижним его отбором при подаче воздуха снизу позволяют исключить попадание крупных пузырьков воздуха во флотатор, (что может нарушить его нормальную работу). Однако, коэффициент использования воздуха в известных сатураторах низкий, т.к. крупные пузыри воздуха сразу же поднимаются вверх, не растворяясь в воде, а накопление большого количества воздуха в верхней части сатуратора снижает его эффективный объем. При этом избыток воздуха приходится стравливать. В сатураторах с нижней подачей воды для увеличения скорости растворения, как правило, требуется применение мешалок или внутренних перегородок, что снижает надежность сатуратора, ведет к забиванию его илом и снижению эффективности его работы. При этом многие из указанных выше недостатков не устраняются.
В частности, известно использование в качестве сатуратора насоса роторного типа, согласованного с параметрами перекачивающего насоса, соединенного через регулятор давления с открытой флотационной камерой (RU 2155716, 2000). Недостатком устройства является образование достаточно крупных пузырьков воздуха, снижающих эффективность процесса.
Известен сатуратор, состоящий из напорного бака, подводящего верхнего и отводящего нижнего трубопроводов, трубопроводов подачи воздуха, эжектора, сигнализатора уровня воды и управляемого клапана (RU 2118294, 1998). Недостатком устройства является конструкционная сложность.
Наиболее близким к заявляемому устройству является сатуратор, выполненный в виде цилиндрического корпуса, снабженного пористым элементом, разделяющим его внутреннее пространство на две соосные продольные полости, сообщающиеся между собой через поры элемента. Газ в сатуратор подают под давлением по одну сторону пористого элемента, а воду под давлением подают тангенциально к поверхности корпуса по другую сторону пористого элемента, причем давление газа выше давления воды (RU 2386590, 2010). Недостатком устройства является недостаточная эффективность обусловленная небольшой поверхность контакта фаз.
Технической задачей, решаемой авторами являлось повышение эффективности устройства за счет увеличения контактной поверхности.
Технический результат достигается за счет выполнения пористого элемента в виде трубки, расположенной соосно в центре корпуса.
В качестве пористого элемента используется мембрана, изготовленная из полимерного, предпочтительно гидрофобного, материала. В частности, но не исключительно, материалом мембраны может выступать полиэтилен, полипропилен, политетрафторэтилен, поливинилиденфторид, гидрофобизованное пористое стекло.
Общий вид предлагаемого сатуратора представлен на фиг. 1, где используются следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - пористый элемент, 3 - трубопровод подачи очищаемой воды, 4 - трубопровод отведения очищенной воды, 5 - трубопровод подачи воздуха, 6 - трубопровод отведения излишнего воздуха.
Устройство работает следующим образом. В корпус 1 по трубопроводу 3 подается очищаемая вода, а по трубопроводу 5 воздух. Воздух, проходя через поры пористого элемента 2, поступает во входящий в сатуратор поток воды, направляемый перпендикулярно оси сатуратора. При этом в результате вихревого обтекания трубчатого пористого элемента 2 создается турбулентность в струе и увеличивается эффективность массобмена в системе вода-воздух. Обработанная вода с микропузырьками воздуха выводится по трубопроводу 4, излишек воздуха - по трубопроводу 6.
За счет увеличения поверхности контакта воды с воздухом и турбулентного движения потока воды удается интенсифицировать процесс флотации и повысить производительность сатуратора до 2,5 раз по сравнению с флотацией, использующей сатураторы стандартной конструкции.