Устройство центробежно-флотационной очистки сточных вод

Полезная модель относится к аппаратам очистки сточных вод от взвешенных веществ и может найти применение в машиностроении, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, строительной индустрии.
Известны устройства для очистки загрязненных сточных вод от взвешенных веществ с использованием центробежных сил и процессов флотации, которые реализуются последовательно в различных аппаратах. Например, в схеме рис. 6.12, стр. 158 (кн. «Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков», учеб. пособие / Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др. / М.: Высшая школа, 2003 - 344 с.) проводится отдельно насыщение воды воздухом в сатураторе, и далее вода направляется в флотационную камеру, где вода очищается, а в пеносборнике механизм сгребания удаляет пену. В том же источнике, на рис. 6.13, стр. 162 пена из флотационной камеры вентилятором направляется в циклон, где происходит разделение жидкой и газовой фаз. Во всех этих устройствах для реализации процесса очистки требуется несколько последовательно расположенных агрегатов, что занимает много производственных площадей и вызывает значительные материальные и экономические затраты.
Известно устройство (авторское свидетельство № 789403 от 23.12.1980, Бюл. № 47) «Установка для флотационной очистки сточных вод», в которой исходная вода под напором поступает в гидроциклон, приобретает спирально-вращательное движение. За счет этого движения вдоль оси гидроциклона образуется воздушный столб, в котором давление ниже атмосферного и туда засасывается (эжектируется) атмосферный воздух. Данное устройство принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие: удаление флотационной пены их флотационной камеры осуществляется самотечно и поступает во флотационную камеру. Удаление пеношлама самотеком не обеспечивает полной очистки флотационной камеры. Кроме того, не обеспечивается равномерное насыщение воздухом жидкости внутри поднимающегося вверх потока. Для устранения отмеченных недостатков и повышения качества очистки предложено устройство центробежно-флотационной очистки сточных вод, содержащее напорный гидроциклон с воздушной трубой, цилиндроконический корпус, внутренний сливной патрубок, камеру пеносборника, в котором внутренний сливной патрубок выполнен подвижным с лопастями вдоль боковой поверхности в зоне тангенциального подвода жидкости, а в зоне камеры пеносборника имеются лопасти и тангенциальный патрубок отвода пеношлама, совпадающий по направлению с направлением вращения лопастей, при этом, вращение внутреннего сливного патрубка обеспечивается упорным подшипником в верхней части корпуса выше лопастей, а лопасти вдоль боковой поверхности сливного патрубка выполнены винтовыми с вектором вращения вверх по оси вращения, и патрубок отвода чистой воды расположен в верхней части корпуса, а перед ним имеется отражательный козырек, а нижняя часть сливного патрубка имеет фильтровальную сетку и отражательную юбку.
Для достижения поставленной цели разработано устройство, представленное на чертежах.
Фиг. 1 - установка, общий вид;
фиг. 2 - сечение пеносборника;
фиг. 3 - сечение внутреннего патрубка-флотатора;
фиг. 4 - узел I,
где 1 - корпус, 2 - козырек-отражатель, 3 - патрубок очищенной воды, 4 - патрубок отвода пеношлама, 5 - подшипник упорный, 6 - лопасти пеносборника, 7 - верхняя крышка, 8 - воздушная трубка, 9 - верхняя крышка пеносборника, 10 - корпус пеносборника, 11 - верхнее днище корпуса, 12 - патрубок подвода исходной жидкости, 13 - внутренний патрубок - флотатора, 14 - лопасти флотатора, 15 - сетка, 16 - юбка, 17 - нижнее днище, 18 - патрубок отвода шлама.
Предложенное устройство представляет собой цилиндроконический корпус 1, имеющее в верхней части корпуса пеносборника 10, над которым находится верхняя крышка пеносборника 9 и верхнее днище корпуса 11. Нижняя часть корпуса 1 имеет нижнее днище 17, оборудованное патрубком отвода шлама 18. Коаксиально корпусу 1 через верхнее днище 7 проходит воздушная трубка 8. Внутри корпуса 1 вокруг трубы 8 расположен внутренний патрубок-флотатор 13, который является подвижным и может вращаться в упорном подшипнике 5, расположенном в верхнем днище корпуса 11, на кольцевой полке. Патрубок-флотатор 13 опирается на подшипник 5 кольцевым выступом, над которым в зоне корпуса пеносборника 10 расположены лопасти пеносборника 6. Тангенциально к корпусу пеносборника 6 расположен патрубок отвода пеношлама 4, установленный по направлению совпадения с вращением лопастей 6.
Под подшипником 5, на патрубке-флотаторе 13 расположены лопасти флотатора 14, имеющие кривизну в поперечном сечении, которая совпадает с вектором подвода исходной жидкости через патрубок 12, расположенный на корпусе 1. Лопасти флотатора 14 в продольном направлении представляют собой элементы лопастей шнека, расположенных вдоль вертикальной оси флотатора 14, начиная от верхнего сечения, где расположен патрубок подвода исходной жидкости 12. При этом, тангенциальный подвод жидкости через патрубок 12 расположен так, что воздействие на лопасти 14 вызывает не только вращение патрубка 13 вокруг вертикальной оси, но и эффект ввинчивания вверх по оси. Это создает два положительных действия. Во-первых, эффект ввинчивания помогает значительно разгрузить осевые усилия, действующие на подшипник 5, а, во-вторых, отталкивание воды вних способствует более интенсивному отбрасыванию частиц загрязнителя к внутренней стенке корпуса 1 и сползанию шлака к патрубку 18. В нижней части патрубка-флотатора 13 стенки его представляют собой сетку 15, что создает дополнительную фильтрацию. Вокруг нижнего среза патрубка-флотатора 13 установлена юбка, которая препятствует попаданию частиц загрязнителя в полость флотации из сползающего шлама по нижнему днищу 17.
Для отвода очищенной воды, в верхней части корпуса 1 имеется патрубок 3, перед которым имеется защитный козырек-отражатель 2, представляющий попадание шлама и пузырьков воздуха в патрубок 3.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Исходная сточная вода, загрязненная взвешенными веществами, попадает тангенциально под давлением в патрубок 12. Скорость потока и давление подачи выбирается таким образом, чтобы в центре трубы образовало воздушный поток, в котором давление воздуха ниже атмосферного. Воздушный столб образуется в воздушной трубе 8. Затекая в корпус 1, вода закручивается по спирали и частицы загрязняющих веществ, под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней стенке корпуса 1. Одновременно, втекающая вода воздействует на лопасти 14, которые закреплены на внутреннем патрубке - флотаторе 13, приводя его во вращение в подшипниках 5. Винтовая структура лопастей 14 вызывает интенсивное сползание слоя шлама по стенке корпуса 1 к днищу 17 и удаление его через патрубок 18. Пониженное давление в воздушной трубе 8 вызывает подсасывание воздуха из атмосферы. Эжектируемый воздух попадает в восходящий поток воды в пространстве внутреннего патрубка-флотатора 13, и в виде восходящих пузырьков поднимается в верхнюю часть патрубка, увлекая с собой мелкие и средние частицы загрязняющих компонентов, которые не были вовлечены в процесс отбрасывания к стенке корпуса 1 центробежной силой. Часть мелких и средних частиц загрязнителей задерживается на фильтровальной сетке 15, откуда смывается восходящими пузырьками. Поднимающийся по патрубку-флотатору 13 флотошлам попадает в корпус пеносборника 10, где вращаются лопасти 6, закрепленные на патрубке 13. Лопасти 6 при вращении увлекают флотопену в патрубок 14, расположение которого тангенциально вращению лопастей. Расположенная в нижней части патрубка-флотатора 13 юбка 16 препятствует попаданию частиц шлама из сползающего вниз слоя загрязнителя.
Очищенная за счет действий центробежных сил, флотации и фильтрации вода поступает в патрубок отвода очищенной воды 3 и отводится потребителю. Попадание в патрубок 3 частиц шлама и пузырьков воздуха ограничивается козырьком-отражателем 2.
Таким образом, использование предложенного устройства позволяет повысить качество очистки сточных вод, существенно упрощая конструкцию оборудования.