Флотационный гидроциклон

Флотационный гидроциклон относится к области очистки сточных вод, содержащих загрязнители в виде взвешенных веществ, масел, нефтепродуктов и может быть использован в машиностроении, металлургической и нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Известны устройства для очистки воды от загрязняющих веществ с использованием многослойных фильтроэлементов, например по патенту №2075446 (бюл. №8 от 20.03.97.). В этом устройстве по мере эксплуатации фильтроэлементы заиливаются и их необходимо периодически или заменять или приостанавливая процесс очистки, регенерировать, что снижает производительность процесса.
Известно устройство для очистки воды, в котором осуществляется сочетание центробежной сепарации с фильтрацией через волокнистую насадку (изобретение по а.с. №1701647, бюл. №48 от 30.12.91.). В этом устройстве для регенерации волокнистой насадки процесс очистки останавливают и подают через волокнистый слой сжатый воздух, при этом производительность очистки снижается.
Известно устройство для очистки сточных вод (изобретение по а.с. №785203, бюл. №45 от 07.12.80.), в котором используется сочетание центробежной сепарации, флотации и фильтрации. Данное устройство принято нами за прототип.
Недостатки прототипа следующие. Сетчатый фильтроэлемент 10 по мере эксплуатации заиливается и его необходимо периодически регенерировать, останавливая устройство, вследствие чего производительность процесса очистки значительно уменьшается. Во-вторых, затруднен отвод пены из патрубка 5, в котором могут образовываться закупоривающие пробки.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое устройство - повышение производительности процесса очистки и увеличение надежности работы аппарата.
Техническое решение достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, камеру центробежного разделения с тангенциальным патрубком подачи очищаемой воды, камеру флотации с коллектором подачи воздуха и фильтровальной сетки на стенке камеры флотации, в верхней части камеры флотации, в горизонтальной плоскости патрубка тангенциального подвода расположено подвижное кольцо с установленным на нем лопастями, соединенными со спиральным скребком, скользящим по поверхности фильтровальной сетки. Коллектор подачи воздуха во флотационной камере выполнен в виде подвижного барабана с системой тангенциальных отверстий. Над камерой флотации расположен пеносборник с системой воздушной (пневматической) передувки и отводом пены в тангенциальный патрубок и перед патрубком отвода очищенной воды установлен наклонный отражательный козырек.
Предлагаемое устройство представлено на:
Фиг. 1. - общий вид устройства.
Фиг. 2. - схема сдува пены.
Фиг. 3. - сечение тангенциального подвода воды.
Фиг. 4. - схема камеры флотации
Фиг. 5. - схема расположения перфорационных отверстий
Здесь:
1 - корпус;
2 - фильтровальная сетка;
3 - спиральный скребок;
4 - лопасти;
5 - кольцо;
6 - верхнее днище;
7 - камера сбора пены;
8 - патрубок подвода воздуха (сдува пены);
9 - патрубок подвода исходной воды;
10 - сетчатый фильтроэлемент;
11 - камера флотации;
12 - патрубок подвода флотагента (воздуха);
13 - нижнее днище;
14 - патрубок отвода шлама;
15 - отражатель;
16 - патрубок отвода очищенной воды;
17 - патрубок отвода пены;
18 - перегородка;
19 - рассекатели.
Флотационный гидроциклон представляет собой цилиндрический корпус 1 с верхним днищем 6 и нижним днищем 13. Внутри корпуса 1 расположена центральная камера, боковые стенки которой представляют фильтровальную стенку 2. В верхней части центральной камеры находится камера сбора пены 7, а в нижней части расположена камера флотации 11. В верхней части корпуса 1 имеется патрубок подвода исходной воды 9, установленный тангенциально к корпусу. В сечении тангенциального подвода патрубка 9, на центральной камере установлено подвижное кольцо 5, на котором имеются лопасти 4. К подвижному кольцу 5 прикреплен спиральный скребок 3, прилегающий к фильтровальной сетке 2. Камера флотации 11, расположенная в нижней части центральной камеры выполнена подвижной, с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Камера флотации 11 представляет собой коническую конструкцию, на конической поверхности 10 которой выполнены перфорационные отверстия, направленные по касательной к поверхности в радиальной плоскости (см. фиг. 5).
Камера сбора пены 7, расположенная на верхнем днище 6, представляет собой цилиндрическую емкость, в которой имеется тангенциально установленный патрубок отвода пены 17 и патрубок подвода воздуха 8 для сдува пены. На входной части патрубка 8 при входе в камеру 7 имеется конфузорный участок с рассекателями 19. Для формирования сдуваемой пены в камере 7 имеется радиальная перегородка 18. Нижнее днище 13 конической формы. В центре него находится патрубок отвода шлама 14. Отвод очищенной осуществляется через патрубок 16 через нижнюю часть камеры 2, а перед заборным отверстием имеется наклонный отражатель 15. Флотационный гидроциклон работает следующим образом. Исходная загрязненная вода подается под давлением через патрубок 9 и за счет тангенциального расположения приобретает вращательные движения внутри корпуса 1. За счет возникающей центробежной силы, крупные взвешенные вещества отбрасываются к стенке корпуса 1 и в виде сгущенного слоя шлама сползают в нижнюю часть корпуса 1 к нижнему днищу 13 и удаляются через патрубок 14. Средние частицы загрязнителей задерживаются на фильтровальной сетке 2 и, по мере эксплуатации могут образовывать на стенке слой шлама, препятствующий протеканию жидкости. Непрерывное удаление слоя шлама из сетки 2 осуществляется спиральным скребком 3, который вращается вместе с подвижным кольцом 5, на котором лопасти 4 приобретают вращение от набегающего потока воды, поступающего через патрубок 9. Шлам из сетки 2 непрерывно очищается и отводится в коническое днище 13, затем через патрубок 14 сбрасывается в шламосборник. Вода, очищенная от крупных и средних частиц загрязнителей, поступает в пространство, образованное фильтровальной сеткой 2. Здесь происходит процесс флотации, которому подвергаются мелкие частицы и легкие фракции (масла, СОЖ), которые не задерживались на сетке 2. Флотацию обеспечивает камера флотации 11, в которую под давлением подается воздух через патрубок 12. Камера флотации 11 выполнена подвижной, с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Вращение возникает за счет реактивной силы, возникающей при истечении воздуха через перфорационные отверстия конуса 10, направленные по касательной в радиальной плоскости. Вращения камеры флотации 11 обеспечивает наиболее полное пронизывание потока воды всплывающими пузырьками. Пузырьки воздуха захватывают все частицы загрязнителя, масла, нефтепродукты, и в виде пены поступают в камеру сбора пены 7. В камеру 7 подается сжатый воздух через патрубок 8. Воздух поступает в камеру в виде плоской струи и проходя через ряд рассекателей 19, охватывает все пространство камеры между стенкой и перегородкой 18, затем сдувает пену в патрубок 17. Очищенная от загрязняющих веществ вода отводится через патрубок 16 потребителю. Для исключения попадания флотационных пузырьков в патрубок 16, перед ним установлена наклонная отражательная перегородка 15.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы аппарата за счет исключения заиливания фильтровальной сетки и повышает производительность процесса очистки за счет непрерывной регенерации фильтра элемента.