ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Область техники
Полезная модель относится к устройствам и аппаратам для очистки производственных сточных вод.
Уровень техники
Известна флотационная машина для очистки сточных вод, включающая корпус, разделенный внутри перегородками на камеры и блоки тонкослойного осветления в выходной камере, а с внешней стороны корпуса расположены патрубки для подачи грязной воды и реагентов, отвода чистой воды (Патент РФ 2184705, пр. от 07.09.2000, МПК, C02F 1/24, C02F 103:04).
Существенным недостатком такой флотационной машины для очистки сточных вод является невысокая степень очистки и большой расход реагентов.
Наиболее близким техническим решением является флотационная машина для очистки сточных вод, включающая корпус, внутри которого установлены перегородки, разделяющие рабочее пространство на камеры с блоком тонкослойного осветления в выходной камере, а с внешней стороны корпуса расположены патрубки для подачи грязной воды и реагентов, отвода чистой воды и пены (Патент РФ 2130897, пр. от 21.10.1997, МПК, C02F 1/24, B03D 1/14).
Недостатками известной флотационной машины для очистки сточных вод является невысокая степень очистки сточных вод, большой расход реагентов, а также большие габариты флотационной машины.
Раскрытие полезной модели
Целью полезной модели является повышение степени очистки, снижение расхода реагентов, уменьшение габаритов флотационной машины.
Указанная цель достигается тем, что предложена флотационная машина для очистки сточных вод, включающая корпус, внутри которого установлены перегородки, разделяющие рабочее пространство на камеры  с
блоком тонкослойного осветления в выходной камере, а с внешней стороны корпуса расположены патрубки для подачи грязной воды и реагентов, отвода чистой воды и пены, причем в корпусе дополнительно расположена кондиционирующая камера, внутри которой установлена мешалка с обсадной трубой, имеющей от 2 до 4 окон с диаметром, составляющим от 0,1 до 0,5 диаметра обсадной трубы, и при этом обсадная труба может быть выполнена в виде конического диффузора с углом α, равным от 5 до 45°, причем мешалка имеет от 2 до 6 лопастей с углом наклона лопастей β, равным от  15 до 75°.
Перечень чертежей
На фиг. 1 изображена флотационная машина для очистки сточных вод с обсадной трубой в виде цилиндра.
На фиг. 2 изображена флотационная машина для очистки сточных вод с обсадной трубой в виде конического диффузора.
На фиг. 3 изображена цилиндрическая обсадная труба.
На фиг. 4 изображена мешалка пропеллерного типа.
Осуществление полезной модели
Предложенная флотационная машина для очистки сточных вод (фиг. 1) состоит из корпуса 1, разделенного перегородками 9 на камеры с блоком тонкослойного осветления 10 в выходной камере. Внутри корпуса 1 дополнительно расположена кондиционирующая камера, внутри которой установлена мешалка 12, имеющая от 2 до 6 лопастей, с приводом 5 и обсадной трубой 6 диаметром D, имеющей окна 7 диаметром d (фиг. 3). В верхней части корпуса 1 расположен пенный желоб 4 с патрубком 8 для отвода пены. В выходной камере корпуса 1 расположен блок тонкослойного осветления 10. С внешней стороны корпуса 1 расположены патрубки подачи исходной (грязной) воды 2, реагентов 3 и патрубки отвода пены 8, очищенной воды 11, а также патрубок ввода рабочей жидкости 13.
Для очистки сточных вод с устойчивыми хлопьями (например, сточная вода, загрязненная нефтепродуктами) обсадная труба может быть выполнена
в виде цилиндра (фиг. 1), а для очистки сточных вод с неустойчивыми хлопьями (например, очистка воды от активного ила) в виде конического диффузора с углом α (фиг. 2). При этом устанавливается мешалка пропеллерного типа с углом наклона лопастей β (фиг. 4). Указанные приемы позволяют сохранять структуру образующихся хлопьев.
Принцип работы предложенной флотационной машины для очистки сточных вод заключается в следующем. Исходная (грязная) вода через патрубок 2 поступает в корпус 1 флотационной машины, куда через патрубок 3 подается раствор реагентов и рабочая жидкость (газовоздушная смесь) через патрубок 13.
Смешение этих потоков происходит за счет вращения мешалки 12 с помощью привода 5. Эффективность действия мешалки 12 зависит от количества лопастей и их углов наклона к горизонту β, а также от угла конического диффузора α и площади окон 7 в обсадной трубе. Оптимальные параметры угла α составляют от 5 до 45°, а диаметр окон в обсадной трубе - от 0,1 до 0,5 диаметра обсадной трубы, а количество окон - от 2 до 4. При этом угол наклона лопастей мешалки составляет от 15 до 75°.
В результате смешения этих потоков происходит образование флотокомплексов загрязнения - газовые пузырьки. Образовавшиеся флотокомплексы всплывают, образуя пенный слой, который периодически сливается в пенный желоб, откуда удаляется через патрубок 8. Очищенная вода проходит через систему полок блока тонкослойного осветления 10 и далее через патрубок 11 выводится из корпуса 1 флотационной машины.
Увеличение площади окон в обсадной трубе способствует повышению расхода прокачиваемой через них жидкости, что влечет к увеличению захватываемого из воронки, образующейся в обсадной трубе, воздуха, а также его более тонкому диспергированию. Это подтверждается проведенными нами многочисленными экспериментами. Увеличение количества подсасываемого воздуха и повышение его степени дисперсности
Способствует более высокой вероятности захвата частиц загрязнений пузырьками воздуха. Получаемый при этом спектр воздушных пузырьков при оптимальных параметрах кондиционирующей камеры способствует уменьшению времени флотации и, соответственно, уменьшению габаритов флотационной машины. Проявление указанных явлений в целом способствует повышению эффективности очистки флотационным способом.
Выбранные интервалы значений площадей окон обоснованы путем проведения экспериментальных исследований. При этом выбор площадей окон, оцениваемых по диаметрам, меньше минимального значения не дает повышения эффективности очистки, а при использовании окон больше максимального значения достигнутый эффект не увеличивается.
о
о
В зависимости от вида сточных вод и используемых реагентов обсадная труба может быть выполнена в виде цилиндра или конического диффузора с углом α в интервале от 5 до 45, и при этом выбирается количество лопастей от 2 до6 и оптимальный угол наклона лопастей мешалки из интервала от 15 до 75, полученного экспериментально.
Указанные приемы позволяют сохранять структуру образующихся хлопьев, тем самым повышая степень очистки. Кроме того, введение реагента в этом случае оказывается наиболее эффективным, так как он равномерно распределяется по всему объему камеры, что способствует лучшему образованию и последующему сохранению хлопьев из частиц загрязнений.
В результате проведенной серии экспериментов было выяснено, что эффективность очистки грязной (сточной) воды в предложенной флотационной машине для очистки сточных вод составляет от 95 до 99% по гидрофобным загрязнениям, а при использовании установки - прототипа степень очистки не превышает 80,0%.
Таким образом, предлагаемая флотационная машина для очистки сточных вод позволяет повысить эффективность очистки воды примерно на
10…20%, снизить расход реагентов за счет улучшения перемешивания на 20…25%, а также уменьшить габариты, занимаемые флотационной машиной, на 25…35%.