Саморегулируемая флотационная установка
SELF-REGULATING FLOTATION PLANT

Устройство предназначено для очистки промышленных и бытовых сточных вод от загрязняющих веществ и может найти применение в машиностроении, приборостроении, предприятиях строительной индустрии.
Известны устройства для очистки сточных вод от загрязняющих веществ методом флотации. Например, в кн. « Инженерно-экологический справочник» Т. 2. - Калуга, изд. Н. Бочкаревой, 2003 г. 884 с. Приводятся схемы устройств очистки воды от загрязнителей методом флотации (рис. 2.19., стр. 522) с удаление флотационной пены при использовании ленточных транспортеров. Подобные устройства достаточно сложны в конструктивном исполнении и не обеспечивают в полной мере сбор и удаление всей пены с поверхности флотационной емкости.
Известно устройство для более полного и качественного удаления флотационной пены с поверхности емкости (а.с. №1738843, бюл. №21 от 07.06.92) в котором используется спиральная лента транспортера с вертикальной осью вращения, а пеносборник выполнен в виде конического стакана, обращенного большим основанием вверх с отверстием в центре для прохода пены и наличием сетки на поверхности конического стакана. Данное устройство принято нами за прототип. Основной недостаток прототипа состоит в том, что расположение спиральной ленты транспортера, которая сгребает флотационную пену к центру емкости и связанного с ней пеносборника в виде конического стакана всегда постоянно по вертикали. На практике, уровень жидкости и расположение на ее поверхности флотационной пены может существенно меняться в зависимости от расхода воды, поступающей в очистное устройство. Колебания расхода могут быть, как за счет нестабильности работы всей гидравлической системы подачи воды, так и изменения параметров технологического процесса, в котором образуется загрязненная вода. Если расход очищаемой воды будет меньше запланированной, то уровень воды в емкости, и вместе с ней, слой пены будет ниже спиральной ленты транспортера и не будет удаляться, а будет только увеличивать свою толщину. В дальнейшем, спиральный транспортер будет удалять только верхний слой пены, а остальная пена будет попадать в отводящий патрубок и качество очистки будет ухудшаться. В случае, если расход очищаемой воды будет больше запланированной, то слой пены будет выше отверстия конического стакана для поступления пены и пена вместе с водой будет поступать в пеносборник, а часть пены будет скапливаться под коническим стаканом и непрерывно увеличивать толщину пенного слоя, что будет способствовать попаданию пены в очищаемую воду и качество очистки будет снижаться.
Техническое решение заявляемого устройства направлено на устранение отмеченных недостатков и повышения качества очистки.
Предложено саморегулируемое флотационное устройство, в котором содержится корпус с патрубками подвода загрязненной воды, отвода очищенной воды, флотатор, ленточный транспортер в виде спирали с приводом вращения, пеносборник, в котором внутри корпуса имеется бак с наружными поплавками, Внутри бака расположен ленточный спиральный транспортер с приводом вращения и устройством удаления пены в виде усеченного конуса с меньшим основанием в центре спирального транспортера и сливного козырька в верхней части, на внутренней поверхности которого винтовые буртики, под ленточным транспортером на общем валу имеется лопасти, на боковых стенках бака имеются окна, перед которыми внутри бака расположены наклонные отражатели, в нижней части корпуса расположен флотатор, закрепленный с днищем опорным кронштейном.
Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, где
Фиг. 1 - общий вид установки, поперечное сечение,
Фиг. 2 - сечение А-А,
Фиг. 3 - сечение Б-Б
Фиг. 4 - спиральный транспортер,
Фиг. 5 - вид патрубка отвода пены,
Фиг. 6 - вид конического стакана с винтообразными лопастями.
Здесь: 1-корпус, 2-отражательный экран,3-внутренний плавучий бак. 4-вал, 5-поплавок, 6-верхняя крышка, 7-патрубок отвода газов, 8-подвижный элемент, 9-винтообразные лопасти, 10-пеносборник кольцевой, 11-стакан конический, 12-спиральный транспортер, 13-патрубок отвода чистой воды, 14-гибкий элемент, 15-отражатель, 16- отверстия, 17-лопасти. 18-флотатор, 19-патрубок подвода исходной воды, 20-опорный кронштейн, 21 -промывной патрубок, 22-патрубок подвода воздуха, 23-гибкий шланг, 24-днище, 25-фиксатор, 26-патрубок отвода пены, 27-гибкое дефорлированное уплотнение, 28- шлицы.
Саморегулируемая флотационная установка представляет собой цилиндрический корпус 1, состоящий из верхней крышки 6 и днища 24 с промывным патрубком 21. Внутри корпуса 1 коаксиально расположен внутренний плавучий бак 3. Снаружи бака 3 имеется поплавок 5 и кольцевой пеносборник 10. Для отвода пеношлама имеется патрубок отвода пены 26, проходящий через поплавок 5 и корпус 1 через овальное окно в корпусе, позволяющее перемещаться патрубку 26 вместе с положением плавучего бака 3, в диапазоне использования устройства. В нижней части корпуса 1 расположен флотатор 18, совпадающий по своим диаметральным размерам с внутренним диаметром плавучего бака 3. Флотатор 18 закреплен кронштейнами 20 к днищу 24 и имеет патрубок подвода воздуха. В центре флотатор 18 имеет отверстие для прохода вала 4 по посадке скольжения. Через центральную часть плавучего бака 3 проходит вал 4, вращающийся от внешнего привода(не показан) в верхней части которого имеются шлицы. На валу 4 закреплены и вращаются вместе с ним конический стакан 11 с винтообразными лопастями 9, спиральный транспортер 12 и нижние лопасти 17. Для исключения вращения всего плавучего бака 3, на поплавке 5 имеются пазы с входящими в них фиксаторами 25.
На боковых стенках плавучего бака 3 выполнены отверстия 16, имеющие отражательные экраны 2. Под поплавком 5 на стенке плавучего бака 3 имеется отверстие, оборудованное отражателем 15 и соединенное гибким элементом 14 с патрубком отвода чистой воды 13. Спиральный транспортер 12 представляет собой плоский диск, закрепленный на валу 4, имеющий центральное отверстие вокруг вала. В нижней части диска расположен спиральный транспортер 12 представляющий набор спиральных элементов, начинающихся от кольцевой диаметральной перегородки, скользящей по внутренней поверхности плавучего бакаЗ и заканчивающихся у центрального отверстия. К центральному отверстию прикреплен конический стакан своим меньшим основанием 11. На внутренней поверхности конического стакана имеются винтообразные лопасти 9. Верхняя часть конического стакана 11 оканчивается у верхней кромки внутреннего плавучего бака 3 и имеет подвижный контакт в виде козырька, направленного в кольцевой пеносборник 10.
Саморегулируемая флотационная установка работает следующим образом. Исходная загрязненная взвешенными веществами вода начинает поступать в пространство корпуса 1 через патрубок 19. Вода заполняет все пространство внутреннего плавучего бака 3 и кольцевую область между корпусом 1 и баком 3. Отверстие 16 в стенке плавучего бака 3 обеспечивают выравнивание давлений в обоих полостях и одинаковый уровень воды. Наличие поплавков 5 обеспечивают баку 3 вместе с внутренними конструктивными элементами (спиральный транспортер 12, конический стакан 11, лопасти 17 на валу 4) положительную плавучесть внутри корпуса 1. Одновременно с подачей исходной воды включается подача воздуха во флотатор 18 укрепленный на опорных кронштейнах 21,через патрубок 22 и гибкий шланг 23, и внешний привод(не показан) начинает вращать вал 4. Вместе с валом 4 вращаются спиральный транспортер 12, конический стакан 11 и лопасти 17. Пузырьки воздуха, выделяющиеся из отверстий флотатора 18 начинают подниматься вверх, увлекая с собой частицы загрязнителя. Вращение лопастей 17 обеспечивает вращательное движение поднимающихся пузырьков воздуха, что способствует более полному охвату процессом флотации всего объема жидкости внутри бака 3. Наличие отражательных экранов 2 перед боковыми отверстиями 16 исключает попадание пузырьков воздуха в пространство между корпусом 1 и плавучим баком 3 и под поплавком 5 пены не образуется. Пена и шлам, поднимаясь в верхнюю часть плавучего бака 3, попадают в зону вращения спирального транспортера 12 и спиральными лопастями попадают в центральную часть транспортера. Из центральной зоны транспортера 12 пена поступает в конический стакан 11. Далее, пена по винтообразным лопастям 9 вращающегося конического стакана 11 поднимается в верхнюю часть стакана 11 и по сливному козырьку попадает в кольцевой пеносборник 10, откуда удаляется через патрубок 26. Очищенная вода отводится через патрубок 13, соединенный с пространством плавучего бака 3 гибким элементом 14, а заборное отверстие зачищено отражателем 15, которое исключает попадание пены в очищенную воду. Для исключения вращения плавучего бака 3 и обеспечения только его вертикальное перемещения, в поплавке имеются пазы, а на корпусе 1 выполнены фиксаторы 25. Вертикальное перемещение вала 4 и обеспечение вращения осуществляется от внешнего привода(не показан) через шлицы 28 на валу 4, подвижный элемент 8 в верхней крышке 6. В верхней крышке 6 имеется патрубок 7 для отвода газов, которые образуются при разрушении определенный части пузырьков пены.
Некоторая часть крупных загрязнителей не подвергнувшихся процессу флотации, может оседать к нижнему днищу 24, откуда удаляется через патрубок 21 при операциях промывки. В случае изменения расхода поступающей загрязненной воды через патрубок 19, уровень воды в корпусе 1, и во внутреннем плавучем баке 3 может увеличиться (или уменьшаться). При этом, поплавки 5 будут обеспечивать подъем (или опускание) внутреннего плавучего бака 3 в соответствии с изменением расхода воды. Центральный вал или будет подниматься (или опускаться) в расчетном проектном диапазоне, шлицевое соединение в верхней части вала 4 будет обеспечивать постоянную связь с приводом (не показан), а нижняя часть вала 4 свободно передвигается по центральному отверстию флотатора 18 соответственно вверх (или вниз). При всех этих колебаниях ленточный спиральный транспортер 12 постоянно будет находиться в зоне накопления пеношлама и винтообразные лопасти 9 непрерывно будут удалять пену в кольцевой пеносборник 10.
Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет качественно очищать загрязненную производственную воду от загрязняющих веществ методом флотации, с саморегулированием при колебаниях расхода жидкости.