ФЛОТАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к устройствам для флотационной очистки сточных вод от нефтепродуктов, жиров, взвешенных частиц и других загрязнителей и может быть использована в коммунальном хозяйстве, в пищевой, нефтяной, металлургической отраслях промышленности, на предприятиях энергетики, автотранспорта и др.
Известен гидроциклон-флотатор (патент РФ №2433000, МПК C02F 1/24, опублик. 10.11.2011), содержащий цилиндрический корпус с крышкой, патрубки для подачи исходного продукта, для отвода пены и осветленной жидкости, при этом внутренняя поверхность стенки корпуса выполнена в виде винтовой поверхности синусоидального профиля, направление нарезки которой совпадает с направлением вращения потока разделяемой суспензии, расстояние между выступами которой возрастает, а амплитуда уменьшается в осевом направлении по мере удаления от патрубка для подачи исходного продукта, причем в стенке корпуса установлен теплоэлектронагреватель, витки обмотки которого расположены на оси симметрии каждого выступа винтовой поверхности корпуса.
Недостатком такого флотатора является сложность конструкции обусловленная сложной конфигурацией внутренней поверхности стенки корпуса, а также недостаточная степень очистки сточных вод, поскольку звгрязняющие компоненты не удаляются полностью из потока очищаемой воды.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является известный флотатор (патент РФ №2125970, МПК C02F 1/24, опублик. 10.02.1999), содержащий емкость с тангенциальным подводом очищаемой воды, сборник флотошлама с патрубком отвода, аэратор, патрубки отвода очищенной воды и шлама, установленный вертикально на стойках на фундаментное основание, металлический цилиндрический корпус, имеющий верхнюю часть (крышку) в форме тупоугольного конуса, переходящую вверх в цилиндрическую трубу для отвода воздуха после флотации, имеющую уширенную часть для сбора и отвода флотошлама, а в нижней части корпус флотатора имеет остроугольной конической формы отстойник для тяжелого шлама и взвешенных частиц, установленную неподвижно и концентрично во внутрь корпуса флотатора емкость для сбора очищенной воды, имеющую цилиндрическую форму, а в верхней части тупоугольной конической формы крышку, внизу переходящую в остроугольной конической формы стенку без днища, установленные в верхней части корпуса флотатора противоположно-радиально друг другу два тангенциальных патрубка для ввода неочищенной воды, два аэратора в форме трубчатых колец с перфорацией, установленных ниже уровня ввода неочищенных стоков на 0,3-0,35 высоты корпуса флотатора концентрично друг другу соответственно по внутренней стенке флотатора и по наружной стенке емкости для очищенной воды, отводящую трубу для очищенной воды, при этом забор очищенной воды производят из самой верхней части емкости для очищенной воды, а для предотвращения образования воздушной подушки, в верхнюю часть емкости для очищенной воды установлена неподвижно трубка для выхода воздуха.
Известное устройство обладает сложной конструкцией и не обеспечивает при этом достаточной степени очистки воды, поскольку из-за интенсивного закручивания потока неочищенной воды с помощью двух радиально расположенных тангенциальных патрубков возникает турбулентное движение воды во внутренней полости корпуса и происходит «занос» неочищенной воды в концентрически встроенную емкость, в результате чего в ее верхнюю часть проникает часть загрязнений в виде пены, которая далее подается на выход флотатора.
Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышении надежности и эффективности очистки, достигается в предлагаемом флотаторе для очистки сточных вод, содержащем цилиндрический корпус, установленный вертикально на стойках, флотационную камеру, закрепленную внутри корпуса соосно с ним, приемный бункер для сбора всплывшего пенного слоя, патрубки подвода сточной воды и отвода очищенной воды, трубопроводы и патрубки отвода шлама и пены, нижняя часть корпуса выполнена с конической формой для сбора тяжелого шлама и взвешенных частиц, тем, что он содержит кольцевой трубный сливной коллектор с расположенными снизу отверстиями, связанный с вертикальным отводящим трубопроводом с образованием гидрозатвора, камеру смешения, связанную с патрубком подвода сточной воды, радиальный скребковый механизм, ось которого связана через редуктор с электроприводом, причем на вертикальном отводящем трубопроводе расположена подвижная муфта, связанная с патрубком отвода очищенной воды с обеспечением возможности перемещения указанной муфты по вертикали, при этом радиальный скребковый механизм расположен в верхней части корпуса и связан с упомянутым приемным бункером, а трубный сливной коллектор расположен в нижней части корпуса с охватом флотационной камеры, а вход флотационной камеры соединен с выходом камеры смешения, имеющей патрубок для подвода насыщенной воздухом воды.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена конструкция флотатора.
Флотатор содержит цилиндрический корпус 1, установленный вертикально на стойках 2, флотационную камеру 3, закрепленную внутри корпуса 1 соосно с ним, патрубок 4 отвода очищенной воды.
Корпус 1 флотатора представляет собой металлическую обечайку диаметром 2000 мм. Флотационная камера 3 представляет собой цилиндрическую трубу внутренним диаметром 400 мм и высотой Н=1500 мм.
Флотационная камера 3 предназначена для осуществления взаимодействия пузырьков и загрязняющих частиц, т.е. для флотации - извлечения дисперсных частиц из жидкости с помощью пузырьков воздуха.
Внутренняя полость корпуса 1 служит для выделения образовавшихся флотоагрегатов из потока воды. Нижняя часть 5 корпуса 1 выполнена с конической формой для сбора тяжелого шлама и взвешенных частиц.
Внутри корпуса 1 расположен трубный сливной коллектор 6, расположенный в нижней части корпуса 1 с охватом флотационной камеры 3 и связанный с вертикальным отводящим трубопроводом 7 с образованием гидрозатвора.
В сливном коллекторе 6 снизу выполнены отверстия, предназначенные для сбора очищенной воды.
На вертикальном отводящем трубопроводе 7 расположена подвижная муфта 8, связанная с патрубком 4 отвода очищенной воды с обеспечением возможности перемещения указанной муфты по вертикали. Подвижная муфта 8 предназначена для регулирования уровня воды внутри флотатора.
Флотатор содержит также радиальный скребковый механизм 9, расположенный в верхней части корпуса и связанный с приемным бункером 10 для сбора всплывшего пенного слоя, и камеру смешения 11, имеющую входной патрубок 12 для подвода сточной воды и патрубок 13 для подвода насыщенной воздухом воды. При этом выход камеры смешения 11 соединен со входом флотационной камеры 3.
Ось радиального скребкового механизма 9 связана через редуктор 14 с электроприводом 15.
В нижней части 5 корпуса 1 расположен патрубок 16 отвода тяжелого шлама с вентилем 17. Приемный бункер 10 для сбора всплывшего пенного слоя имеет патрубок 18 для отвода пены.
Флотатор работает следующим образом.
Очищаемая вода поступает (указано стрелкой 19) через патрубок 12 в камеру 11 смешения от внешнего компрессора через регулятор давления (на чертеже не показаны).
Одновременно через патрубок 13 в камеру 11 смешения от внешнего сатуратора (не показан) подается поток насыщенной воздухом воды (стрелка 20).
Насыщенная вода дросселируется на входе во флотационную камеру, происходит выделение пузырьков воздуха. При совместном движении пузырьков воздуха и частиц загрязнений происходит их взаимодействие. Флотационная очистка сточных вод эффективна при извлечении примесей обладающих гидрофобностью (углеводородные жидкости, жиры, мыла, синтетические моющие средства и др.). При отсутствии гидрофобности у примесей сточных вод флотация осуществляется с применением специальных флотореагентов. После закрепления частичек загрязнений на пузырьках воздуха сточная вода поступает во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 1, происходит образование пенного слоя задержанных загрязнений и выпадание тяжелых примесей (шлама) в виде осадка в нижнюю часть 5 корпуса 1.
Очищенная вода удаляется (стрелка 21) через трубный сливной коллектор 6, расположенный в нижней половине флотатора, вертикальный трубопровод 7 и патрубок 4. Поскольку отверстия в коллекторе 6 выполнены снизу, то частицы тяжелого шлама и пена в него не попадают.
Регулирование уровня воды во флотаторе производится подвижной муфтой 8, установленной трубопроводе 7.
Осадок, выпавший в нижнюю часть 5 удаляется гидростатическим давлением воды через патрубок 16 при открытии вентиля 17 (стрелка 22).
Всплывший пенный слой с частицами загрязнений удаляется скребковым механизмом 9, который приводится в действие приводом 15 через редуктор 14, в приемный бункер 10 и далее через патрубок 18 (стрелка 23) в накопитель шлама (не показан).
Толщина удаляемого слоя задается при пуско-наладочных работах. Необходимо удалять пенную массу с минимальным обводнением, т.е. несколько осушенную. Наиболее обводненные слои пены находятся внизу, а менее обводненные - наверху. Рекомендуется высоту пенного слоя поддерживать не менее 50÷100 мм.
Таким образом предлагаемая полезная модель обеспечивает более эффективную работу флотатора, т.к. обогащение сточной воды пузырьками воздуха производится непосредственно на входе флотатора, удаление пенного слоя осуществляется принудительно механическим способом, а отбор очищенной воды осуществляется трубным коллектором, расположенным в зоне наилучшей очистки воды (отсутствует пена с загрязнениями, а частица тяжелого шлама не попадают в отверстия, расположенные на нижней поверхности трубчатого коллектора).
При этом конструкция предлагаемого флотатора по сравнению с прототипом является более простой, что способствует повышению надежности в эксплуатации.
Предлагаемый флотатор работает в составе установки очистки сточной воды и может быть многократно воспроизведен на машиностроительных предприятиях.
Для его изготовления не требуется дорогостоящих и дефицитных конструкционных материалов и узлов.