КОАГУЛЯТОР-ФЛОТАТОР

Полезная модель относится к устройствам обработки воды коагуляцией и флотацией и предназначена для удаления примесей из сточных вод в различных отраслях промышленности и транспорта, где требуются компактные установки.
Установка предназначена для очистки следующих видов вод: сточные воды (фекальные и бытовые), нефтесодержащие воды, природные воды из открытых и подземных источников для технических целей.
Коагулятор-флотатор содержит корпус, состоящий из трех концентрически расположенных круглых в плане обечаек, внутренняя из которых является камерой коагуляции, куда через тангенциальный ввод подается обрабатываемая вода, внутренняя и средняя образуют камеру флотации, средняя и внешняя - емкость сбора, отстоя и накопления очищенной воды; блок подачи водо-газовой смеси; систему стабилизации уровня. Конической перегородкой в верхней части аппарата между наружной и средней обечайками организована камера сбора и удаления пены. В конструкции полностью отсутствуют подвижные детали, удаление пены и отвод обработанной воды осуществляются самотеком.
Схема коагулятора-флотатора представлена на фигуре 1.
Известны устройства агрегатов аналогичного назначения, используемые составе станций и систем очистки воды, описанные в источниках [1], [2], [3], [4], [5].
Наиболее близкой по технической сущности является полезная модель RU 92656 «Установка для подготовки питьевой воды», имеющая в своем составе единое устройство для обработки воды коагуляцией и флотацией.
Признаки аналогов, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели:
- аналогичная последовательность технологических этапов обработки воды - коагуляцией и флотацией;
- объединение в едином агрегате (конструктивном узле) устройств, отвечающих за реализацию обоих этапов заявленной технологии обработки;
- наличие системы подачи водо-газовой смеси;
- концентрическое расположение камер коагуляции и флотации. Общими недостатками объектов-аналогов являются следующие:
- неудовлетворительные массо-габаритные показатели установок и комплексов;
- высокое энергопотребление;
- наличие дополнительных (кроме коагулянта) расходных материалов (растворимых электродов, пористых элементов сатураторов и т.п.);
- длительность процесса переработки, обусловленная низкой скоростью протекания рабочих процессов;
- колебания уровня воды и пены в рабочей камере, унос пены, что вызывает вторичное загрязнение обработанной воды;
- сложность конструкции;
- наличие приводимых движущихся частей (транспортер для пены).
Задачей полезной модели является повышение эффективности очистки сточных и природных вод коагуляцией и флотацией при снижении энергопотребления и упрощение конструкции аппарата.
Технический результат полезной модели состоится в разработке коагулятора-флотатора, содержащего корпус, состоящий из трех концентрически расположенных круглых в плане обечаек, отличающегося тем, что внутренняя обечайка образует камеру коагуляции, снабженнную тангенциальным вводом для подачи обрабатываемой воды, внутренняя и средняя образуют камеру флотации, средняя и внешняя - емкость сбора, отстоя и накопления очищенной воды; коагулятор-флотатор также содержит блок подачи водо-газовой смеси; систему стабилизации уровня и коническую перегородку в верхней части корпуса между наружной и средней обечайками, которая образует камеру сбора и удаления пены, что обеспечит повышение эффективности очистки сточных и природных вод коагуляцией и флотацией за счет рациональной организации гидродинамических потоков при снижении энергопотребления и упростит конструкцию аппарата путем исключения из нее движущихся деталей и расходных элементов.
Число, назначение и работа функциональных единиц установки обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.
Подобный агрегат может быть использован в составе установок для комплексной очистки загрязненных сточных и природных вод в целях водоснабжения технической (оборотной) водой отдельных производств, предприятий, организаций, судов, малых муниципальных образований и т.д.
Предлагаемая полезная модель позволит обеспечить полную комплексную очистку сточных и природных вод с использованием коагуляции и флотации в целях их применения для водоснабжения (в том числе оборотного), а также улучшит экологическую обстановку, снизит энергопотребление, массогабаритные показатели, упростит конструкцию и повысит надежность установки в целом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 представляет собой схему коагулятора-флотатора. Схема выполнена в виде графических условных обозначений элементов, связанных функционально линиями перемещения жидкости, шлама и газовой смеси.
Блок подачи водо-газовой смеси состоит из перфорированных трубопроводов подачи аэрированной водо-газовой смеси (поз.5).
Коагулятор-флотатор составляют: тангенциальный ввод очищаемой воды (поз.8), реакционная емкость (коагулятор) (поз.9), камера флотации (поз.6), камера сбора и удаления пены (поз.1), коническая перегородка (поз.2), отверстия для перелива воды (поз.3), емкость сбора, отстоя и накопления очищенной воды (поз.4).
Систему стабилизации уровня образует переливной трубопровод с регулировочным краном (поз.7).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Результат достигается тем, что поступающие на переработку воды, проходят комплексную обработку в соответствии со схемой коагулятора-флотатора, представленной на фигуре 1, следующим образом.
Исходная загрязненная (природная) вода забирается на обработку шламовым насосом и подается через эжектор, где смешивается с коагулянтом в реакционную емкость (поз.9). (Насос и эжектор не входят в состав коагулятора-флотатора.) На данном этапе происходит коагулирование примесей воды. Объем реакционной емкости должен быть таким, чтобы процесс коагуляции осуществлялся бы наиболее полно, но при этом выделение шлама из обрабатываемой воды еще не происходило.
Вытесняясь через нижнюю кромку реакционной емкости (поз.9) вода поступает в камеру флотации (поз.6), куда одновременно подается насыщенная воздухом водо-газовая смесь через перфорированные трубопроводы (поз.5).
Обрабатываемая вода флотируется пузырьками воздуха вверх, после чего через отверстия (поз.3), расположенные вдоль кромки конической перегородки (поз.2), поступает во внешнюю обечайку, образующую емкость сбора, отстоя и накопления очищенной воды (поз.4).
Выделяющаяся в процессе флотации пена вытесняется вновь поступающей на обработку водой в камеру сбора и удаления пены (поз.1), откуда отводится в шламовую емкость.
Частично обработанная вода, увлекаемая пеной через коническую. перегородку (поз.2), периодически отводится из нижней части пенной камеры в емкость исходной воды.
Не флотируемые примеси, оседающие в камере флотации (поз.6) и емкости сбора, отстоя и накопления очищенной воды (поз.4), также периодически удаляются в шламовую емкость.
Для обеспечения минимизации колебаний уровня воды и пены в рабочей камере флотатора, уноса пены в емкость очищенной воды и предотвращения вторичного загрязнения обработанной воды предусмотрена система стабилизации уровня. Избыточная вода из камеры флотации (поз.6) отводится в емкость исходной воды через безнапорный переливной трубопровод (поз.7) состоящий из вертикального и горизонтального участков. Трубопровод снабжен регулировочным краном.
Водо-газовая смесь, необходимая для осуществления процесса флотации, генерируется в водо-воздушном эжекторе с использованием атмосферного воздуха.
Очищенная вода сливается в водоем, канализацию или направляется потребителям для технических нужд или последующей очистки.
По сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, коагулятор-флотатор обладает следующими преимуществами:
1. Обеспечивается реагентная очистка воды по показателям цветности и мутности до качества, позволяющего сбрасывать сточные воды в окружающую среду после скоростного фильтрования.
2. Расширяются возможности использования устройства за счет снижения массогабаритных показателей (вертикальное расположение рабочих камер, отсутствие емкостей для сатурации, подвижных элементов для удаления шлама).
3. Уменьшаются строительные и эксплуатационные затраты за счет отказа от расходных материалов (растворимых электродов, пористых элементов сатураторов и т.п.) и снижения энергопотребления (за счет отказа от электрокоагуляции, компрессоров подачи сжатого воздуха, сатураторов - в блоке подачи водо-газовой смеси применяется струйный насос).
4. Повышается надежность работы установки за счет полной автоматизации рабочего процесса (управляемое дозирование реагентов и воздуха; система перелива, предотвращающая унос пены и повторное загрязнение очищенной воды) и отсутствия подвижных элементов.
Таким образом, число, назначение и работа функциональных единиц обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.
Подобный агрегат может быть использован в составе установок для комплексной очистки загрязненных сточных и природных вод в целях водоснабжения технической (оборотной) водой отдельных производств, предприятий, организаций, судов, малых муниципальных образований и т.д.
Предлагаемая полезная модель позволит обеспечить полную комплексную очистку сточных и природных вод с использованием коагуляции и флотации в целях их использования для водоснабжения (в том числе оборотного), а также улучшит экологическую обстановку, снизит энергопотребление, массогабаритные показатели, упростит конструкцию и повысит надежность установки в целом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент Российской Федерации RU 2386590 на изобретение. «Способ очистки сточных вод напорной флотацией».
2. Патент Российской Федерации RU 2453659 на изобретение. «Установка для забора и очистки воды из поверхностных водоисточников».
3. Патент Российской Федерации RU 110368 на полезную модель. «Установка для очистки воды с помощью напорной флотации»..
4. Патент Российской Федерации RU 92656 на полезную модель. «Установка для подготовки питьевой воды»
5. Бродач М.М., Шилкин. Н.В. Установка очистки сточных вод Living Machine // Сантехника. - 2002. - №6.