УСТАНОВКА ДЛЯ ФЛОТАЦИОННО-ФИЛЬТРАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к технике очистки сточных вод от нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, органических соединений и т.д. и может быть использовано в цехах ремонтных предприятий подвижных единиц.
Известна установка очистки воды фильтрованием, содержащая группу напорных фильтров с зернистой загрузкой и трубной обвязкой с трубопроводами подачи воды на очистку, отвода очищенной воды, подачи промывной воды с запорной арматурой с приводом, отвода промывной воды и первого фильтрата, коллекторы подвода исходной воды на очистку, отвода очищенной воды, подвода и отвода промывной воды и отвода первого фильтрата и систему автоматического управления. (Патент РФ №2264248 «Установка очистки воды фильтрованием», МПК С02F 1/24, автор Гладкий А.И., опубл.20.11.2005 г. БИ №32).
Недостатком установки является то, что не достаточно осуществляется очистка нефтесодержащих сточных вод, так как отсутствует флотационная очистка.
Известна установка для флотационно-фильтрационной очистки воды, содержащая в верхней части технологический блок, включающий флотационную камеру и фильтр, размещенные в едином корпусе установки, в нижний части расположена емкость для накопления очищенной воды и отдельно установленные насосный агрегат, эжектор с патрубком подвода атмосферного воздуха, сатуратор, и систему трубопроводов, флотационная и фильтрационная камера технологического блока расположены в горизонтальной плоскости, представляют собой отдельные емкости, конструктивно образованные путем
последовательного размещения по оси симметрии единого корпуса в направлении от стенки последнего к центру нескольких конструктивных элементов, разделительной перегородки, выполненной в виде кольца с вырезанным по всей высоте кольца элементом, обеспечивающей образование зонной конструкции флотационной камеры, ограничительного цилиндра, образующего совместно с секционными стенками, установленными между наружной поверхностью последнего и поверхностью корпуса, полость зон флотации и полость для сбора пенного продукта, изготовленного с возможностью обеспечения перетока сфлотированной воды из второй зоны флотационной камеры в переходную технологическую зону, за счет наличия отверстий в нижней части ограничительного цилиндра, разделительно-переливной перегородки, разделяющей флотационную камеру от фильтрационной камеры и выполненной в виде цилиндрической трубы с полуотверстиями на верхнем торце, и имеющей внутри вертикально установленную пластину, высота которой меньше высоты цилиндрической трубы, разделяющую полость трубы на малую и большие зоны, емкость для накопления очищенной воды размещена в едином корпусе установки и посредством входного трубопровода соединена с технологическим блоком. (Патент РФ №2254297 «Установка для флотационно-фильтрационной очистки воды», МПК С02F 1/24, авторы Луговкин А.Н. и др., опубл. 20.06.2005 г. БИ №17).
Недостатком данной установки является отсутствие системы регенерации адсорбента, что существенно увеличивает эксплуатационные расходы.
Техническим результатом является повышение степени очистки сточных вод, за счет двухслойной загрузки адсорбентом, снижение эксплуатационных затрат, за счет регенерации адсорбента.
Технический результат достигается тем, что дополнительно введены два насоса, девять электроуправляемых клапанов, расходомер, рН-метр, емкость химического реагента для очищенной воды, электромешалка, блок программного управления и два одинаковых по конструкции фильтра, которые подключены параллельно и соединены с флотатором, на их соединениях установлены первый и второй электроуправляемые клапаны, а каждый фильтр выполнен из верхней, средней и нижней частей, причем верхняя часть фильтров выполнена с крышкой, с воздушным клапаном и жестко соединена со средней частью, а дно верхней части фильтров выполнено под углом не менее 30 градусов и соединено через третий и четвертый электроуправляемые клапаны и первый насос с флотатором, средняя и нижняя части фильтров выполнены разъемными, причем средняя часть фильтров выполнена с верхней и нижней металлическими сетками, одна из которых установлена в разъемной части между металлическими сетками в средней части фильтров расположен адсорбент, нижняя часть фильтров выполнена конусом, в котором размещен вытянутый перфорированный спиралеобразный змеевик, который соединен с компрессором, нижняя часть фильтров также соединена через пятый и шестой электроуправляемые клапаны и расходомер с емкостью для сбора очищенной воды, а вершины нижних конусных частей фильтров соединены через второй насос, седьмой и восьмой электроуправляемые клапаны с емкостью для сбора очищенной, в которой установлены рН-метр и электромешалка, и соединена через девятый электроуправляемый клапан с емкостью химического реагента для очищенной воды, причем все электроуправляемые клапаны, рН-метр и расходомер соединены с блоком программного управления.
Введение в установку флотационно-фильтрационной очистки воды двух параллельно соединенных фильтров обеспечивает непрерывность
технологического процесса водоподготовки, состоящего из очистки воды и регенерации адсорбента, и как следствие сокращение времени очистки в два раза, а наличие контроля за процессом очистки воды по объему и рН-уровню позволит повысить качество очистки и снизить эксплуатационные затраты до 30%.
Разработка конструкции фильтра с верхней частью обеспечивает: седиментацию крупнодисперсной примеси, препятствуя загрязнению поверхности и пор адсорбента, тем самым, увеличивая ресурс работы фильтра и улучшая качество очистки; создание пониженного давления входящего потока воды, в результате чего существенно увеличивается время контакта примеси с поверхностью адсорбента, что повышает эффективность очистки воды; наклонное дно под углом не менее 30 градусов и закругленные углы верхней части фильтра локализуют осажденную крупнодисперсную примесь около отвода регенерационной воды, что также положительно сказывается на качестве очистки воды. Выполнение средней и нижней части фильтра разъемными обеспечивает удобство при замене адсорбента. Благоприятные условия для фильтрации создаются за счет барботажа адсорбента, конструктивно обеспеченного наличием трубы подвода воздуха, выполненной в виде вытянутого перфорированного, спиралеобразного змеевика осуществляющего равномерное распределение воздуха по всему поперечному сечению фильтра, тем самым, повышая эффективность очистки воды за счет увеличения площади контакта адсорбента с водой. Выполнение средней части с металлическими сетками, позволяет частично разбивать пенную эмульсию воды, препятствует выбросу адсорбента в верхнюю часть при регенерации и удерживает адсорбент от выброса потоками воды в конус при фильтровании, что повышает качество очистки воды.
Выполнение емкости для сбора очищенной воды с рН-метром, электромешалкой, соединенной с емкостью подачи химического реагента,
на соединении которых установлен электроуправляемый клапан, причем электроуправляемый клапан, рН-метр и электромешалка соединены с блоком программного управления, что позволяет автоматизировать процесс нейтрализации очищенной воды и снизить трудозатраты.
Введение в установку блока программного управления, который соединен с девятью электроуправляемыми клапанами, позволяет автоматизировать управление технологическим процессом водоподготовки и сократить трудозатраты.
Использование керамзита различной фракции с размером зерен не более 10 мм с направлением уменьшения зерна сверху вниз и диатомита, фракции 1-2 мм, модифицированного 0.3-0.5 процентным раствором сульфата алюминия в соотношении Т:Ж=1:10, осажденного аммиаком до установления рН=7, с последующей термообработкой при температуре 200°С в течение 2 часов, позволяет достигать степень очистки стоков, содержащих нефтепродукты, до 99%.
На фиг.1 представлена установка для флотационно-фильтрационной очистки воды.
Установка состоит из флотатора 1, двух фильтров 2, 3, емкости для сбора очищенной воды 4, блока программного управления 5. Каждый фильтр выполнен из трех частей: верхней 6, 7, жестко скрепленной со средней частью 8, 9, нижней части, представленной в виде конуса 10, 11, металлические сетки 12, 13, 14, 15, крышка фильтра 16, 17, воздушный клапан фильтра 18, 19, вытянутый, перфорированный, спиралеобразный змеевик конусной части фильтра 20, 21, компрессор 22, 23, емкость химического реагента для флотатора 24, рН-метр 25, отстойник 26, емкость химического реагента для очищенной воды 27, электромешалка 28, емкость для сбора пенного продукта 29, первый и второй насосы соответственно 30, 31, расходомер 32, электроуправляемые клапаны 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41.
Установка работает следующим образом:
Очищаемая вода, загрязненная нефтепродуктами из отстойника 26 подается во флотатор 1. Затем загрязненный сток смешивается с химическим реагентом из емкости 24, происходит образование мелкодисперсных пузырьков воздуха, которые захватывают частицы загрязнений и выносят их на поверхность очищаемой воды, где образуется слой пенного продукта. Образующийся на поверхности очищаемой воды пенный продукт удаляется в емкость для сбора пенного продукта 29. Далее, очищаемая вода, прошедшая эффективную флотационную очистку, перетекает в верхнюю часть фильтра 6, имеющую крышку 16 с клапаном отвода воздуха 18, стекает по наклонному дну до упора с боковой поверхностью, наполняет верхнюю часть фильтра 6 до тех пор, пока уровень воды не достигнет верхней удерживающей сетки 12, размещенной вверху средней части фильтра 8, которая частично разбивает пенную эмульсию, и перетекая ее, проникает в среднюю часть фильтра 8, заполненную двухслойно адсорбентом (керамзит, модифицированный диатомит).
В качестве фильтрующего материала верхнего слоя использован материал керамзит двух фракций 6-10 мм и 3-5 мм, с направлением уменьшения размеров зерен сверху вниз, нижнего слоя - диатомит, диатомит фракции 1-2 мм, модифицированный 0.3-0.5 процентным раствором сульфата алюминия в соотношении Т:Ж=1:10, осажденный аммиаком до установления рН=7, с последующей термообработкой при температуре 200°С в течение 2 часов. Проходя через слои адсорбента нисходящим потоком, очищаемая вода встречается с противотоком мелкодисперсных пузырьков воздуха, который подается компрессором 22 в нижнюю конусную часть фильтра 10, через вытянутый, перфорированный, спиралеобразный змеевик конусной части фильтра 20. Отфильтрованная вода, проходя через опорную сетку 14, удерживающую
адсорбент от выброса потоками воды в конус 10, стекает в конусную часть фильтра 10, в вершине которой происходит осаждение мелкодисперсной сорбционной загрузки, вымытой потоками воды в процессе фильтрации, затем вода, проходя через расходомер 32, который измеряет объем очищенной воды и передает информацию в блок программного управления 5, регулирующий начало регенерации адсорбента, затем вода самотеком поступает в емкость для сбора очищенной воды 4, в которой контролируется рН-уровень, через блок управления 5, который регулирует подачу химического реагента из емкости 27, через электроуправляемый клапан 41 и момент включения электромешалки 28.
В период регенерации, вода из емкости для сбора очищенной воды 4 подается вторым насосом 31 в конусную часть первого фильтра 10, пройдя слои сорбционной загрузки, промывная вода перетекает в верхнюю часть фильтра 6, смывая потоком, осажденную в процессе фильтрования крупнодисперсную примесь, а металлическая сетка 12 препятствует выбросу пористого адсорбента, удаляется вода через отвод регенерационной воды 35 первым насосом 30 во флотатор 1.
Блок программного управления 5 управляет процессами очистки воды и регенерации фильтра, на основании измерений объема очищенной воды, прошедшей через первый или второй фильтр, оба процесса являются непрерывными, поскольку в установке выполнены два параллельно установленных идентичных фильтра.
При подаче воды на очистку в первый фильтр 2, и одновременной регенерации второго фильтра 3, блок программного управления 5, открывает электроуправляемые клапаны 33, 36, 37, 40, а электроуправляемые клапаны 34, 35, 38, 39 закрывает; при подаче воды на очистку во второй фильтр 3 и одновременной регенерации первого фильтра 2 управление 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 электроуправляемыми клапанами происходит в обратном порядке.
Предполагаемая полезная модель позволяет повысить качество очистки воды до 99%, за счет применения адсорбента модифицированного диатомита для нефтесодержащих сточных вод, улучшить технологический процесс очистки, за счет автоматизации установки, и сократить эксплуатационные затраты до 30%.