Устройство для очистки жидкости

Полезная модель относится к очистке сточных вод и может быть использована для выделения из них различных примесей, например нефтепродуктов.
Известно устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод пневматической флотацией, содержащий вертикальную емкость с патрубками слива очищенной воды и принудительной подачи воздуха в ее нижней части, распределитель потока воздуха в виде перфорированной горизонтальной трубы, узел сбора отделенного нефтепродукта и модификатор флотации. Узел сбора отделенного нефтепродукта размещен с наружной стороны вертикальной емкости и выполнен в виде лотка, прикрепленного к ней по периметру. Модификатор флотации выполнен в виде коаксиально установленных цилиндрических обечаек, связанных между собой с образованием кольцевых полостей равновеликих объемов. Высота h образующей цилиндрических обечаек равна 0,75 Н высоты вертикальной емкости. Центральный осевой канал модификатора флотации имеет диаметр, равный 0,2 D диаметра вертикальной емкости. На перфорированной горизонтальной трубе размещен полимерный материал с диаметром пор 0,005-0,1 мкм (см. RU № 2584532, МПК C02F 1/24, 2016).
Сжатый воздух, проходя через перфорированный материал, диспергируется на отдельные пузырьки, которые, всплывая, захватывают содержащиеся в жидкости частицы загрязнений.
Недостатком данного решения является относительно крупный средний объемно-поверхностный диаметр пузырьков воздуха, которые образуются, проходя через пористый элемент, что не позволяет извлекать мельчайшие частицы загрязнений.
Известно устройство для очистки жидкости, включающее корпус, содержащий флотационную камеру с излучателем ультразвука, расположенным параллельно днищу в центре, патрубки подвода загрязненной и отвода обработанной жидкости (см. SU 1100237, МПК C02F1/36, 1984). Ультразвуковой излучатель создает в объеме очищаемой жидкости «стоячую волну», которая способствует коалесценции нефтепродуктов.
Недостатком данного решения является то, что частицы нефтепродуктов, переходя из области пониженного давления в область повышенного давления, могут дополнительно диспергироваться, что снизит эффективность очистки.
Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в повышении эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей за счет снижения размеров формируемых пузырьков и увеличения их количества.
Поставленная задача решается тем, что устройство для очистки жидкости, включающее корпус, содержащий флотационную камеру с излучателем ультразвука, расположенным параллельно днищу в центре, патрубки подвода загрязненной и отвода обработанной жидкости, отличающееся тем, что дополнительно содержит сообщенные между собой, камеры отстоя загрязненной жидкости, для чего в полости корпуса выполнены две дополнительные вертикальные перегородки, первая из которых отделяет флотационную камеру от первой камеры отстоя, а вторая отделяет первую камеру отстоя от второй камеры отстоя, при этом, нижняя кромка первой перегородки расположена с зазором над днищем корпуса, а верхняя кромка второй перегородки размещена ниже зеркала жидкости, причем патрубок подвода загрязненной жидкости сообщен с верхней частью флотационной камеры, а патрубок отвода обработанной жидкости сообщен с донной частью второй камеры отстоя, на удалении от второй перегородки и сообщен и с клапаном отвода очищенной жидкости, патрубок подачи сжатого воздуха размещен в центре днища флотационной камеры в полости излучателя ультразвука, и отделен пористым элементом от пространства флотационной камеры, при этом, флотационная камера снабжена скребковым уборщиком сфлотированных загрязнений и приемником сфлотированного продукта.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
При этом совокупность признаков отличительной части формулы полезной модели обеспечивает снижение размеров формируемых пузырьков и увеличение их количества, что приводит к повышению эффективности очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей.
Признак, указывающий, что устройство «дополнительно содержит сообщенные между собой камеры отстоя загрязненной жидкости» позволяет уменьшить загрязнение вод, прошедших флотацию, за счет выделения тонкодисперсных примесей.
Признаки, указывающие, что «две дополнительные вертикальные перегородки, первая из которых отделяет флотационную камеру от первой камеры отстоя, а вторая отделяет первую камеру отстоя от второй камеры отстоя, при этом, нижняя кромка первой перегородки расположена с зазором над днищем корпуса, а верхняя кромка второй перегородки размещена ниже зеркала жидкости» позволяют обеспечить гидродинамический режим движения очищаемой жидкости, при котором будет происходить беспрепятственное отделение всплывающих флотокомплексов.
Признак «…патрубок подвода загрязненной жидкости сообщен с верхней частью флотационного камеры …» позволяет обеспечить встречный режим движения пузырьков и частиц загрязнений, и препятствует диспергированию частиц загрязнений ультразвуковой кавитацией.
Признак «…патрубок отвода обработанной жидкости сообщен с донной частью второй камеры отстоя, на удалении от второй перегородки…» препятствует уносу флотокомплексов и загрязняющих веществ вместе с очищаемой жидкостью.
Признак «…патрубок подачи сжатого воздуха размещен в центре днища флотационной камеры в полости излучателя ультразвука, и отделен пористым элементом от пространства флотационной камеры …» позволяет, обеспечить диспергирование сжатого воздуха, проходящего через пористый элемент, на отдельные пузырьки, которые, всплывая, попадают в область ультразвуковой кавитации, создаваемой излучателем ультразвука, и дополнительно дробятся кавитационными пузырьками, в результате чего снижается их средний объемно-поверхностный диаметр и увеличивается количество.
Признак «…флотационная камера снабжена скребковым уборщиком сфлотированных загрязнений и приемником сфлотированного продукта…» позволяет обеспечить удаление сфлотированного продукта.
На фиг.1 показан продольный разрез устройства, на фиг. 2 поперечный разрез устройства.
На чертежах показаны корпус 1, флотационная камера 2, излучатель ультразвука 3, патрубки 4 подвода загрязненной и 5 отвода обработанной жидкости, камеры 6 и 7 отстоя загрязненной жидкости, вертикальные перегородки 8 и 9, клапан 10 отвода очищенной жидкости, патрубок 11 подачи сжатого воздуха на котором установлен клапан 12, пористый элемент 13, скребковый уборщик 14, приемник 15 сфлотированного продукта, клапан 16.
Устройство для очистки жидкости включает корпус 1, содержащий флотационную камеру 2 с излучателем ультразвука 3, расположенным параллельно днищу в центре, патрубки 4 и 5, соответственно подвода загрязненной и отвода обработанной жидкости. Устройство дополнительно содержит сообщенные между собой камеры 6 и 7 отстоя загрязненной жидкости, для чего в полости корпуса выполнены две дополнительные вертикальные перегородки 8 и 9. Первая перегородка 8 отделяет флотационную камеру 2 от первой камеры 6 отстоя, а вторая перегородка 9 отделяет первую камеру 6 отстоя от второй камеры 7 отстоя. Нижняя кромка первой перегородки 8 расположена с зазором над днищем корпуса 1, а верхняя кромка второй перегородки 8 размещена ниже зеркала жидкости. Патрубок 4 подвода загрязненной жидкости сообщен с верхней частью флотационной камеры 2, а патрубок 5 отвода обработанной жидкости сообщен с донной частью второй камеры 7 отстоя, на удалении от второй перегородки 9 и сообщен и с клапаном 10 отвода очищенной жидкости. Патрубок подачи сжатого воздуха 11, расположенный в центре днища флотационной камеры 2, сообщен с источником сжатого воздуха (на чертежах не показан) через клапан 12, и отделен пористым элементом 13 от флотационной камеры 2. В качестве пористого элемента могут быть использованы, например, керамические мембраны, полимерные материалы или синтетические ткани, с диаметром пор 1-500 мкм. При этом флотационная камера 2 снабжена скребковым уборщиком 14 сфлотированных загрязнений и приемником 15 сфлотированного продукта. Патрубок 4 подвода загрязненной жидкости снабжен клапаном 16.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Загрязненную жидкость подводят на очистку через патрубок 4, при этом расход загрязненной жидкости регулируют клапаном 16. Через патрубок 11 во флотационную камеру 2 подают сжатый воздух, расход которого регулируют клапаном 12. Проходя через пористый элемент 13 воздух диспергируется на отдельные пузырьки, которые всплывая, попадают в кавитационную область, создаваемую излучателем ультразвука 3, при этом кавитационные пузырьки дополнительно дробят пузырьки воздуха, снижая их средний объемно-поверхностный диаметр и увеличивая их количество. Всплывая, мельчайшие пузырьки воздуха извлекают из воды присутствующие частицы загрязнений, при этом на поверхности будет образовываться слой сфлотированного продукта. Сфлотированный продукт скребковым уборщиком 14 отводят в направлении перпендикулярном движению воды в приемник 15. Очищенная жидкость проходит под перегородкой 8 в камеру 6, а затем над перегородкой 9 в камеру 7, при этом из жидкости выделяются флотокомплексы, вынесенные потоком жидкости из флотационной камеры 2 в камеру 6. Очищенную жидкость отводят через патрубок 5 отвода обработанной жидкости.