ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОР-ФЛОТАТОР

Полезная модель относится к устройствам для очистки нефтесодержащих и сточных вод от эмульсий и растворенных углеводородов, взвешенных частиц и бактерий и может быть использована, например, на судах и береговых очистных установках.
Известна установка для очистки сточных вод (Авт. свид. СССр №808376, кл. C02F 1/46, опубл. 28.02.1981), содержащая последовательно соединенные фильтр и диафрагменный электролизер, катодная и анодная камеры которого соединены с фильтром автономными трубопроводами. Установка содержит также соединенные последовательно электрокоагулятор и флотатор, установленные перед фильтром, причем катодная камера диафрагменного электролизера соединена с флотатором. Недостатком известного устройства является сложность конструкции и недостаточная производительность и эффективность обработки.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус, в котором размещены функциональные камеры, одна из которых является приемной камерой, включающей трубопровод с турбулизатором на входном патрубке для подачи сточных вод и электрокоагулятор, размещенная в сосуде с нижним отверстием и в другой камере-осветлителе, выполняющей функцию раздела воды и скоагулированных загрязнений путем их естественного осаждения на дно камеры.
При этом камера-осветлитель сообщена трубопроводом с камерой дополнительной очистки воды, снабженной фильтром и патрубком (трубопроводом) для отвода чистой воды. (Патент РФ на изобретение №2186037 МПК C02F 1/463, опубликовано 27.07.2002).
Недостатком данного устройства является его низкая производительность, что обусловлено движением жидкости самотеком благодаря разнице ее уровней в камере-осветлителе (разделителе) и в камере дополнительной очистки, а также длительностью процесса осаждения загрязнений. При этом скорость ее движения дополнительно тормозится фильтром, который представляет для воды значительное сопротивление.
Другой недостаток - технологическая сложность удаления осадка из камеры-осветлителя и автоматизации процесса очистки и удаления загрязнений.
Задачи полезной модели - повышение производительности и эффективности устройства, обеспечение возможности автоматизации и контроля процессов путем устранения указанных недостатков.
Поставленные задачи достигаются за счет того, что в предлагаемом электрокоагуляторе-флотаторе, содержащем корпус, в котором размещены сообщающиеся между собой приемная камера с электрокоагулятором и патрубком подачи загрязненной воды, камера разделения скоагулированных загрязнений и воды, имеющая выходной патрубок, соединенный трубопроводом с входным патрубком камеры дополнительной очистки, снабженной фильтром и выходным патрубком вывода чистой воды. В соответствии с предлагаемым решением, корпус включает в том числе три цилиндрические обечайки, средняя из которых имеет больший диаметр, соединенные коническими обечайками. При этом в нижней обечайке, закрепленной на основании, размещена приемная камера, дополнительно снабженная коллектором подачи воды, аэрированной озоно-кислородной смесью газов, а ее электрокоагулятор частично пропущен через герметичную перегородку в камеру разделения путем флотации, образованную средней обечайкой (далее флотационная камера). Последняя дополнительно снабжена коллектором подачи воды, аэрированной озоно-кислородной смесью газов, расположенным ниже верхней кромки коагулятора. В верхней обечайке размещена камера сбора и удаления загрязнений, оснащенная обратной кольцевой воронкой с патрубком отвода загрязнений и установленными на ее крышке датчиком уровня и раздела сред, чувствительный элемент которого расположен на уровне верхней кромки обратной воронки и вне ее и предохранительным клапаном, а также вторым датчиком уровня и раздела сред, установленным ниже на обечайке камеры, причем датчики, запорные устройства патрубков и коллекторов, снабженные электроприводом, и насосы связаны с автоматической системой управления.
Электроды электрокоагулятора могут иметь цилиндрическую форму, причем анод каждой пары электродов выполнен из алюминиевого стержня, вставлен в трубку катода из нержавеющей стали, имеющей отверстия на верхнем и нижнем конце, и зафиксирована на концах пробками с образованием межэлектродного зазора, при этом трубки пропущены герметично через отверстия перегородки, разделяющей приемную и флотационную камеры.
Обратная воронка может быть образована незамкнутой цилиндрической обечайкой, боковые и нижняя кромки которой герметично соединены со стенкой обечайки верхней камеры плоскими пластинами.
Камера флотации может быть оснащена датчиком аварийного уровня жидкости, установленного на ее боковой стенке.
Камера флотации может быть оснащена мановакуумметром, установленным на ее боковой стенке.
Камера флотации и камера сбора и удаления загрязнений могут быть снабжены смотровыми окнами, установленными на их боковых стенках.
Вышеприведенные новые существенные признаки предлагаемой полезной модели интенсифицируют и ускоряют процессы очистки воды и удаления загрязнений, что позволяет увеличить производительность и эффективность электрокоагулятора-флотатора и осуществить его автоматизацию, в том числе:
2
3
- благодаря наличию коллектора в приемной камере, выделяющееся из аэрированной воды большое количество пузырьков газов O и O активно перемешивают (турбулизируют) потоки загрязненной жидкости, возбуждают реакции окисления и обеззараживают биологические загрязнения;
- благодаря цилиндрической форме электродов электрокоагулятора наружная площадь внутреннего алюминиевого электрода меньше и, соответственно, плотность тока на его поверхности больше, что обеспечивает без увеличения силы тока увеличение количества ионов алюминия, являющихся наилучшим коагулянтом, активно коагулирующим в том числе и нефтесодержащие загрязнения. При этом нейтрализация зарядов в межэлектронном пространстве существенно снижает пассивацию электродов;
2
3
- наличие коллектора подачи воды, аэрированной озоно-кислородной смесью в флотационной камере, интенсифицирует процесс разделения воды и скоагулированных загрязнений путем флотации. Из аэрированной воды, попадающей в зону меньшего давления, вследствие большого объема флотационной камеры, выделяется огромное количество мельчайших пузырьков газов O и O, которые абсорбируют скоагулированные загрязнения и выносят их вверх в камеру сбора и удаления загрязнений в виде пены, а вода уходит вниз через патрубок и трубопровод в камеру дополнительной очистки. При этом продолжается обеззараживание воды;
- благодаря наличию камеры сбора и удаления загрязнений, снабженной обратной воронкой с патрубком и датчиком уровня и раздела сред, связанными с автоматической системой управления, накопляющиеся загрязнения по сигналу датчиков периодически и сколь угодно часто выводятся за пределы камеры. Это также способствует повышению производительности электрокоагулятора-флотатора.
В конструкции электрокоагулятора-флотатора предусмотрено максимальное количество стандартных заготовок, датчиков, запорных устройств и т.п., что упрощает и удешевляет технологию изготовления и сборки и в совокупности с другими полезными свойствами повышает его эффективность.
Наличие смотровых окон, мановакуумметра позволяет в дополнение к системе управления периодически визуально контролировать процессы в электрокоагуляторе-флотаторе.
Благодаря наличию предохранительного клапана и датчика аварийного уровня жидкости исключаются аварийные ситуации. При понижении уровня жидкости до уровня этого датчика последний дает сигнал системе управления на закрытие всех запорных устройств и выключение насосов, что также повышает надежность электрокоагулятора-флотатора.
Исходя из выше изложенного можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели является новой и позволяет решить поставленные задачи.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
на фиг. 1 изображен электрокоагулятор-флотатор в разрезе;
на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1.
Электрокоагулятор-флотатор содержит корпус 1, выполненный из цилиндрических обечаек, в том числе средняя обечайка 2 большего диаметра соединена с нижней 3 и верхней 4 коническими обечайками 5.
В нижней обечайке 3, закрепленной на основании, размещена приемная камера 6 с коллектором 7 подачи воды, аэрированной (насыщенной) озоно-кислородной смесью газов и электрокоагулятором 8, верхняя часть которого пропущена в среднюю флотационную камеру 9, размещенную в обечайке 2. Приемная камера 6 отделена от флотационной камеры 9 герметичной перегородкой из оргстекла. В нижней части приемной камеры имеются патрубки 11 подачи загрязненной воды. Электрокоагулятор 8 включает несколько электродов в виде алюминиевых стержней 12 круглого сечения, каждый из которых вставлен в другой электрод в виде трубки 13 из нержавеющей стали, зафиксированных на концах с образованием межэлектродного зазора пробками 14 в виде шайб. В нижней и верхней части трубок 13 выполнены отверстия 15.
Флотационная камера 9 включает коллектор 16 подачи аэрированной (насыщенной озоно-кислородной смесью газов) воды, аварийный датчик уровня 17 и мановакуумметр (не показан). В верхней части флотационной камеры на конической обечайке 5 установлены смотровые окна 18, через которые выполнен подвод питания к электродам 12 и 13, а в нижней ее части имеется патрубок 19, соединенный трубопроводом с камерой 20 дополнительной очистки, образованной закрытой крышками цилиндрической обечайкой 21 и снабженной фильтром 22 и патрубками входа и выхода воды 23 и 24.
В верхней цилиндрической обечайке 4 размещена камера 25 сбора и удаления загрязнений (газошламовой смеси), снабженная обратной воронкой 26 с патрубком 27 для удаления загрязнений и закрепленными на ее крышке датчиком уровня и раздела сред 28 (РОС 101) и предохранительным клапаном 29.
На обечайке 4 камеры 25 в верхней ее части установлено смотровое окно 30, а в нижней ее части - второй датчик уровня и раздела сред 31.
Воронка 26 образована незамкнутой обечайкой 32 (фиг.2), расположенной на небольшом расстоянии от обечайки 4 камеры 25, а также боковыми и нижней пластинами, герметично соединяющими обечайку 32 с обечайкой 4.
Датчики 17, 28, 31, запорные устройства с электроприводами (не показаны) патрубков 11, 19, 23, 24, 27, коллекторов 7, 16, насосы (не показаны) связаны с автоматической системой управления (не показана).
Электрокоагулятор-флотатор работает следующим образом:
Перед началом функционирования корпус 1 заполняется чистой водой до уровня верхней кромки обратной воронки 26.
2
3
Далее через патрубок 11 и через коллекторы 7 и 16 подаются соответственно загрязненная вода и вода, аэрированная смесью озоно-кислородных газов. Одновременно приводится в действие электрокоагулятор 8. Выделяющиеся из аэрированной воды в приемной камере пузырьки газов O и O активно перемешивают (турбулизируют) потоки воды и возбуждают реакции окисления. Далее через нижние отверстия 15 в трубах 13 вода попадает в межэлектродные зазоры электродов 12 и 13, где положительные ионы алюминия, нейтрализуя отрицательные заряды частиц загрязнений, способствуют процессу коагуляции и обеззараживания.
Далее вода и скоагулированные частицы загрязнений через верхние отверстия 15 в трубказ 13 поступают в камеру флотации 9, где выделившиеся из воды пузырьки озоно-кислородной смеси абсорбируют укрупненные загрязнения и выносят их в виде пены в камеру 25 сбора и удаления загрязнений. Основной поток воды движется в нижнюю часть камеры и через трубопровод, соединенный с патрубками 19 и 23, подается в камеру 20 дополнительной очистки, где пропускается через фильтр 22 и выводится через патрубок 24.
В процессе флотации в камере сбора и удаления загрязнений накапливается слой загрязнений. При опускании нижней границы сред (воды и загрязнений) до уровня нижнего датчика 31 последний подает сигнал и система управления (не показана) посредством электропривода (не показан) открывает запорное устройство (не показано) на патрубке 27 обратной воронки 26, через который насыщенные газом загрязнения выводятся через газоотделитель в танк (не показаны). При подъеме границы сред до уровня чувствительного элемента верхнего датчика 28 последний подает сигнал системе управления, которая закрывает запорное устройство на патрубке 27.
Далее процесс накопления и выпуска загрязнений повторяется сколь угодно часто.
Смотровые окна 18, 30 и мановакуумметр (не показан) используются при настройке электрокоагулятора-флотатора в начальной стадии и периодическом визуальном контроле его работы.
Если по каким-либо причинам уровень жидкости в корпусе электрокоагулятора-флотатора опускается до уровня аварийного датчика 17, последний подает сигная системе управления на перекрытие запорных устройств и остановку насосов (не показаны).