УНИВЕРСАЛЬНАЯ МОДУЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ И СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к области экологии, преимущественно к многостадийным способам очистки, обеззараживания и регенерации различных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и эмульсий, может быть использована для процессов их обезвреживания и утилизации, а так же для приготовления различных новых свежих СОЖ и эмульсий, обладающих высокими технологическими и экологическими параметрами.
Смазочно-охлаждающие жидкости широко используются в различных машиностроительных, металлургических, приборостроительных и других промышленных производствах. В процессе их использования они загрязняются различными инородными маслами и маслонефтепродуктами, твердыми крупными и мелкоразмерными металлическими магнитными и не магнитными частицами (стружкой, абразивными частицами, продуктами износа режущего инструмента), различными органическими и не органическими загрязнителями, подвергаются биологическому поражению различными бактериями, микроорганизмами и микрофлорой. В общем случае рабочие или отработанные СОЖ (эмульсии) можно представить в виде не смешивающихся разделяемых жидкостей с загрязнителями.
Известные устройства для очистки, обеззараживания, полной или частичной регенерации (восстановления) различных видов СОЖ и эмульсий имеют ограниченные технологические возможности. Чаще всего они выполняются в виде отдельных устройств, решающие только некоторые вопросы по очистке и обеззараживанию СОЖ или других жидкостей.
Для решения комплекса задач по регенерации и восстановлению СОЖ и их требуемых физико-химических и технологических свойств, известные установки и устройства чаще всего соединяются друг с другом или через промежуточные емкости в модули и требуемые системы очистки. Эти модули, как правило, энергоемкие, имеют большие габаритные размеры, требуют высоко квалифицированный обслуживающий персонал, установки достаточно дорогие и не всегда удовлетворяют требованиям технологий и экологии производства.
Еще сложнее стоят вопросы по обезвреживанию и эффективной утилизации отработанных СОЖ, эмульсий и других технологических жидкостей.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленной полезной моделью признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета полезной модели.
2
Так известно устройство для очистки нефтесодержащих вод, включающее корпус с патрубками входа нефтесодержащих вод и выхода разделенных компонентов, внутри которого размещены коалесцирующие элементы, направляющие пластины и переливные перегородки (авторское свидетельство №548295, М. Кл. В01D 17/02).
Нефтесодержащая вода поступает снизу под коалесцирующий элемент устройства, где происходит укрупнение частиц нефти, которые выносятся потоком, всплывают в верхнюю часть отсека и отводятся через патрубок из устройства. При этом уменьшающееся сечение коалесцирующего элемента способствует благоприятному распределению скоростей потока по всей его поверхности.
Наличие направляющих пластин позволяет увеличить поверхность и время контакта нефтесодержащей жидкости со слоем нефтепродукта, что повышает интенсивность отделения нефтепродуктов.
Выполнение направляющих пластин увеличивающимися в направлении патрубка входа нефтесодержащих вод позволяет производить послойное распределение и прохождение нефтесодержащей воды через всплывшую нефть, являющуюся контактной массой. Очищенная вода отводится из устройства.
Недостатком такого устройства для очистки нефтесодержащих вод являются сложность их использования из-за невозможности контроля за изменением сорбционной емкости используемых коалесцирующих элементов, отсутствие очистки воды от твердых механических частиц, органических и не органических загрязнителей, отсутствие обаззараживания воды от бактерий и микроорганизмов, необходимость периодической регенерации или замены коалесцирующих элементов, что существенно усложняет и удорожает процесс очистки.
Известен также способ разделения двух несмешивающихся жидкостей и устройство для его осуществления, которые не используют коалесцирующие элементы и фильтры (патент РФ №1805991, МПК В01D 17/02).
1
3
Данный способ разделения двух несмешивающихся жидкостей (патент РФ №1805991), преимущественно воды и нефти, включает подачу исходной смеси в разделительную емкость и выпуск из нее разделенных жидкостей, но перед подачей исходной смеси в разделительную емкость ее предварительно необходимо наполнить водой и нефтью. Исходную смесь подают в слой нефти, высоту которого поддерживают в пределах: hн=(0,1-0,25)×Р/, где Р - объем исходной смеси, поступающей в емкость за 1 час.
Способ разделения двух несмешивающихся жидкостей по патенту РФ №1805991 характеризуется тем, что перед началом работы емкость предварительно необходимо заполнить сначала водой, а потом нефтью в соотношении соответственно 1:(0,1-0,5), а так же в необходимости для этого и соответствующего времени.
3
3
3
Здесь разделение двух несмешивающихся жидкостей обусловлено их различной плотностью. Так вода в зависимости от концентрации в ней солей (морская вода) имеет плотность в пределах 1,0-1,05 г/см, а для нефтепродуктов этот показатель колеблется, например, от 0,76 г/см для бензина и до 0,99 г/см для мазута. На скорость разделения (осаждения или всплытия) капель одной жидкости в объеме другой влияет размер капель, величина которых в значительной степени зависит от поверхностного и межфазного натяжения жидкостей.
1
2
Введение исходной смеси (вода + нефть) в слой более легкой по плотности нефти обеспечивает появление капель воды значительно большего размера, чем капель нефти, а затем происходит их непрерывный рост, вследствие более высокой величины поверхностного натяжения у воды (σ=72,5 Мн/м), чем у нефти (σ=30 Мн/м). Это способствует увеличению скорости осаждения воды в объеме нефти и ассимиляции мелких капель нефти слоем нефти, постоянно находящейся над слоем воды. Такой метод очистки жидкостей известен, как метод жидкостной коалесценции (слияния и укрупнения однородных капель жидкостей).
Поступающие вместе с исходной смесью твердые тяжелые частицы песка, глины, металла по данному способу осаждаются вместе с водой и скапливаются на дне емкости устройства, откуда далее извлекаются отдельными устройствами и приемами.
Устройство для разделения двух несмешивающихся жидкостей по патенту РФ №1805991, так же как и другие устройства (авторское свидетельство №548295) выполнено в виде разделительной емкости и содержат внутренние вертикальные переливные перегородки, и патрубки для подачи исходной смеси и слива разделенных жидкостей и загрязнителей.
Недостатками способа патента РФ №1805991 является то, что для реализации метода требуется предварительная заливка в устройство достаточно большого количества воды и нефти, только после этого устройство работает и обеспечивает требуемые параметры разделения свободных и не смешиваемых жидкостей.
Метод не рассчитан на качественную очистку жидкостей, которые могут образовывать друг с другом эмульсии и на очистку жидкостей частично растворяющихся друг в друге. Известно, что 1 литр воды может растворять в себе от 10 до 20 и более мг различных маслонефтепродуктов, а горячие жидкости могут растворять в себе еще больше количество маслонефтепродуктов и образовывать с ними достаточно устойчивые и стойкие эмульсии.
Для установок с большой производительностью очистки и высокого качества разделения жидкостей, разделительная емкость устройства по патенту РФ №1805991 так же должна быть достаточно большой, и для запуска ее в работу, например, после ее чистки или выполнения в ней профилактических работ (по очистке разделительного устройства от осаждаемых на дне и стенках скоагулированных и осевших масел, грязи и нефтепродуктов), необходимо достаточно большое время, как на чистку устройства, так и на последующую подготовку пуска ее в работу, что тоже является одним из ее недостатков.
Недостатком является и то, что для перехода на другие не смешивающиеся жидкости (в том числе и варианты других не смешивающихся жидкостей), для их очистки и разделения необходимы дополнительные большие емкости в нужном их количестве, а так же необходимы площади для хранения и складирования исходных жидких разделяемых компонентов в требуемом соотношении 1:(01-0,5).
Недостатком разделительной емкости по патенту РФ №1805991 является и трудность извлечение мелкодисперсных частиц песка и глины и других загрязнителей, которые могут находиться в разделяемых жидкостях (в том числе в воде) во взвешенном состоянии. Данное устройство не обеспечит качественное их отделение, а если и обеспечит, то для мелкоразмерных загрязнителей, например, мелкодисперсной глины, при непрерывном поступлении и движении жидкости в предлагаемом устройстве, габариты данного устройства для инерционного осаждения мелкодисперсных частиц должны быть достаточно большими и протяженными по размеру.
Для очистки устройства от данных загрязнителей потребуется достаточно длительные перерывы в его работе и дорогое дополнительное устройство, для извлечения осевшей грязи и загрязнителей.
Устройство имеет ограниченную область использования, не обезвреживает очищаемые жидкости от бактерий и загниваний.
Недостатком устройства является и зависимость объема корпуса разделительной емкости от ее производительности работы и зависимость производительности работы устройства от расположения патрубков слива воды и нефти, фиксированные геометрическими размерами перегородок и их взаимным расположением друг относительно друга и дна корпуса устройства.
Известно устройство: «Электрофлотатор» - для очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов (патент РФ на полезную модель №67570, МПК C02F 1/465).
Электрофлотатор содержит корпус разделенный, по меньшей мере, одной вертикальной перегородкой на зону флотации и зону отстаивания с полочным отстойником. В каждой зоне флотации установлены электроды, выполненные в виде наклонно установленных параллельно друг другу пластин, т.е. расположенных под углом к потоку воды. Электроды размещены в кассете. Полярность пластин чередуется. Электрофлотатор снабжен патрубками для ввода и вывода воды. Электрофлотатор снабжен патрубком для отвода газа с пеной и патрубком для удаления шлама. Воду, подлежащую очистке, подают в корпус электрофлотатора по патрубку, где она проходит через зоны флотации, образованные перегородками и электродами-пластинами, расположенными под углом к потоку воды и разделяющими воду на множество слоев, в каждом из которых происходит образование пузырьков. Образовавшиеся пузырьки газа всплывают, захватывая с собой нефтепродукты и мелкодисперсные загрязнители, накапливаются под электродами-пластинами, где нефтепродукты коалесцируют и всплывают. При этом скопившиеся на поверхности воды загрязнения в виде газа с пеной нефтепродуктов удаляют под напором через патрубок, а вода проходит доочистку в зоне отстаивания в полочном отстойнике, откуда выводится по патрубку. Выпадающий на дно электрофлотатора шлам периодически удаляется через отдельный патрубок.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции, трудность удаления подаваемой под напором жидкостью образуемых электрофлотатором газов (кислорода и водовода) и нефтяной пены, высокая взрывоопасность, высокая пожара опасность устройства.
Известен электрофлотатор, содержащий корпус, в котором размещен комплект горизонтально расположенных электродов с источниками питания, над которым установлен комплект вертикально расположенных электродов с источником питания. Электрофлотатор снабжен патрубками для ввода жидкости подлежащей очистке и вывода очищенной жидкости пеносъемным устройством (авторское свидетельство №421634, М. Кл. С02с 5/12)
Недостаток этого электрофлотатора сложность конструкции, трудность эксплуатации, высокая энергозатратность и низкая эффективность работы пеносъемного устройства, повышенная пожара опасность устройства.
Известно устройство для озонирования воды в плавательных бассейнах (Орлов В.А. Озонирование воды, - М., Стройиздат, 1984, с.56-57). В известном устройстве диспергирование озона в воду осуществляется через пористые керамические пластины (распылители), а дизенфекция воды происходит в контактной камере устройства состоящей из трех отсеков. Третий отсек служит для удаления остаточного озона (дегазации).
Недостатком указанного устройства является то, что озоно-воздушная смесь не используется для целей флотационной очистки воды от мелкоразмерных механических частиц и загрязнителей, устройство имеет ограниченные возможности по использованию для промышленных технологических жидкостей (СОЖ, эмульсий, моющих растворов и других жидкостей).
Известна установка для озонирования воды (Свидетельство на полезную модель РФ №37715, МПК C02F 1/78). Установка предназначена для очистки воды от биологических и химических загрязнений в плавательных бассейнах и обеспечивает более длительный срок использования воды и улучшение ее качества. Установка содержит осушитель, озонатор, эжектор и контактную колону с выпускным клапаном.
Недостаток у эжекторных насосов подачи озона в контактную колону - низкие флотационные качества очистки сильно загрязненных жидкостей от твердых загрязнителей, сложность управлять качеством флотационной очистки жидкости, сложность в заборе требуемого количества озона или озоновоздушной смеси от озонатора.
Известны устройства типа маслосъемный барабан; стриммер; скребковый конвейер; адгезионный сепаратор для отделения преимущественно только свободных масел из СОЖ и эмульсий (Л.В.Худобин, А.П.Бабичев, Е.М.Булыжев, Г.В.Боровский и др. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник / Под общ. ред. Л.В.Худобина. - М.: Машиностроение, 2006. - 544 с.; ил.).
Здесь указывается, что подавляющую часть жидкостных примесей, содержащихся в СОЖ, составляют инородные масла, попадающие в СОЖ в результате утечек из гидравлических и смазочных систем и узлов металлообрабатывающего оборудования. В производственных условиях массовая концентрация этих масел в СОЖ может достигать 10% и более. Всплывая на поверхность жидкости, инородные масла создают условия для интенсивного размножения анаэробной микрофлоры в СОЖ. Кроме того, они связывают эмульгатор, что снижает запас эмульгирующей способности жидкости и ее стойкость. Инородные масла удаляют из СОЖ в два этапа: 1 - выведением масла на поверхность СОЖ в виде пленки; 2 - удалением масляной пленки с поверхности СОЖ.
Первый этап очистки СОЖ выполняется в емкостях (маслоловушках) для СОЖ и в эжекционных флотаторах при скоростях движения жидкости 0,1-0,01 м/с. При таком условии на поверхность выводится до 95% инородных масел.
Для реализации второго этапа емкости для СОЖ и флотаторы оснащают специальными устройствами.
Известно устройство для удаления масляной пленки с поверхности СОЖ маслосъемным барабаном. Эффективность его работы ограничена и определяется глубиной погружения барабана в жидкость (10…35 мм), окружной скоростью барабана и линейной скоростью движения жидкости вблизи барабана. Для интенсификации перемещения пеномасляного слоя к поверхности барабана используют пневматические, гидравлические, механические пеногоны. Масляную пленку удаляют с поверхности барабана с помощью скребка, с которого она стекает в лоток, а затем сбрасывается в специальную тару
Недостатком устройства с маслосъемным барабаном является его чувствительность к глубине погружения барабана в СОЖ, производительность устройства мала, механизм устройства не очищает СОЖ от металлических магнитных и не магнитных загрязнителей, а также от других загрязнителей, которые могут попасть в СОЖ. Здесь требуется хотя бы частичное погружение вращающего маслосъемного барабана в рабочую емкость, а в случае больших емкостей и наличия в них застойных и «мертвых» зон требуются дополнительные устройства в виде различных пеногонов, или других дополнительных сложных устройств, например, размещения маслосъемного барабана на плавающей платформе.
Известные устройства стриммеры представляют собой эластичную бесконечную ленту, натянутую на два расположенных друг над другом вращающихся барабана, обладают меньшей чувствительностью к изменению уровня СОЖ в баке. Масло налипает на ленту при ее погружении в СОЖ и в момент выхода на поверхность снимается с поверхности ленты с помощью скребка, аналогично тому, как это делается в устройствах с маслосъемными барабанами.
Недостатками стимеров является их низкая производительность, сильная зависимость от размеров ленты и от ее адгезионных свойств (смачивания, укрупнения и удерживания маслонефтепродуктов лентой), а так же от скорости вращения барабанов и режимов (интенсивности) работы пеногонов.
Скребковые конвейеры удаления жидкостных примесей из СОЖ представляют собой горизонтально расположенный конвейер, который выводит пеномасляный слой по наклонной поверхности в лоток.
Недостатком скребковых конвееров является потеря большого количества СОЖ с удаляемым маслом (маслонефтепродуктами), большие габариты устройства, потребление устройством большого количества электроэнергии.
Известное устройство в виде кассетного адгезионного сепаратора представляет большое число вертикально расположенных стержней малого диаметра закрепленных на траверсе, перемещающейся вертикально. При опускании в СОЖ на поверхности стержней, образующих в совокупности адгезионную поверхность большой площади, налипает масло (маслонефтепродукты). После подъема стержней в верхнее положение, маслоподъемник перемещается вниз и с помощью манжет, охватывающих стержни, очищает их от масла, сбрасываемого в подводимый лоток.
Недостатками кассетного адгезионного сепаратора является сложность его конструкции, достаточно большие габариты и энергоемкость устройства, наличие дорогостоящих механических узлов очистки, низкая надежность механических узлов и манжетов, очищающих охватывающие стержни от масла и удерживаемых ими загрязнителей, трудность совмещения конструкции сепаратора с рабочим баком станка или с требуемой технологической емкостью с СОЖ. Производительность адгезионного сепаратора не высокая, сепаратор не очищает СОЖ от металлических магнитных и не магнитных загрязнителей, а также от других загрязнителей, которые попадают в СОЖ. Здесь также требуется погружение рабочего механизма в рабочую ванну, а при наличии застойных зон и дополнительных устройств (например, тех же пеногонов). Устройство не обеспечивает обеззараживание различных видов СОЖ, например, от бактерий и микроорганизмов, имеет ограниченную область использования.
Водомасляные СОЖ и эмульсии, в наибольшей степени подверженны микробиологическому поражению, полусинтетические СОЖ преимущественно поражаются бактериальной микрофлорой, а синтетические СОЖ - плесневыми и дрожжевыми грибками.
Известно довольно много методов для подавления микроорганизмов в СОЖ - физических (ультрафиолетовое, электромагнитное и ионное облучение, термопастеризация, ультразвуковая обработка, озонирование), химических (биоцидная обработка), механических (принудительная циркуляция, фильтрование, центрифугирование, удаление инородного масла и пены) и другие (Л.В.Худобин, А.П.Бабичев, Е.М.Булыжев, Г.В.Боровский и др. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник / Под общ. ред. Л.В.Худобина. - М.: Машиностроение, 2006. - 544 с.; ил.).
Известны широко применяемые методы химического подавления микроорганизмов путем использования биоцидных и антимикробных препаратов (гексахлорофена, гротана, капотина, ортофенилфенолята натрия, химических препаратов типа «Вазин-75», «Карбамол Б», «Сульфоцид-5», «Сульфоцид-6», «Биоцид АМП») и других химических препаратов (Л.В.Худобин, А.П.Бабичев, Е.М.Булыжев, Г.В.Боровский и др. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник / Под общ. ред. Л.В.Худобина. - М.: Машиностроение, 2006. - 544 с.; ил.).
Они имеют много недостатков и не всегда эффективны. С одной стороны, это связано с адаптацией микроорганизмов к применяемым препаратам, а с другой - с потерей антимикробной активности последних вследствие их химического, термического или биологического разрушения в процессе эксплуатации СОЖ. К тому же подбор биоцидов часто затруднен ввиду их избирательного действия на микроорганизмы, что, в свою очередь, связано с необходимостью разрабатывать биоциды для каждого конкретного состава СОЖ.
Кроме того, различные биоцидные, антимикробные препараты и другие сильнодействующие химические токсические вещества имеют много других недостатков: иногда достаточно сильно меняют химический состав СОЖ; требуют частого и своевременного контроля СОЖ на биопоражение; требуют дополнительных затрат на приобретение и хранение реагентов; стоимость препаратов достаточно высокая; их использование затрудняют или практически даже делают не возможным последующее разложение и утилизацию СОЖ в местах ее эксплуатации доступными методами или затрудняют условия к сдаче ее специализированным предприятиям на обезвреживание и утилизацию.
Известен метод предотвращения микробиологического поражения некоторых СОЖ и эмульсий с использованием межвидового антагонизма аэробных и анаэробных микроорганизмов (Л.В.Худобин, А.П.Бабичев, Е.М.Булыжев, Г.В.Боровский и др. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник / Под общ. ред. Л.В.Худобина. - М.: Машиностроение, 2006. - 544 с.; ил.).
Метод предусматривает создания на разных этапах эксплуатации СОЖ и эмульсий условий, благоприятных для жизнедеятельности бактерий определенного вида и одновременно способствующих подавлению антагонистических бактерий. Например, при насыщении СОЖ (эмульсии) кислородом воздуха (аэрации) путем подачи его через эжектор, уменьшается число анаэробных бактерий, но растет число аэробных микроорганизмов. Периодически насыщая СОЖ воздухом, можно предотвращать рост численности анаэробов и общей численности бактерий.
Недостатком метода является его ограниченная область применения (метод применим только для некоторых видов СОЖ и эмульсий), метод требует высокой квалификации персонала и трудоемок - необходим постоянный контроль качества СОЖ по допустимому уровню микробиологического поражения СОЖ, требует необходимости постоянного контроля физико-химических свойств СОЖ, так как при эжекторном методе аэрации СОЖ иногда достаточно трудно обеспечить стабильности ее физико-химического состава (возможно образование новых эмульсий, в том числе и со свободными маслами и другими жидкостями, например, гидравлическими от маслоутечек различных механизмов станков).
Поверхностное ультрафиолетовое и ионное облучение СОЖ, из-за наличия на их поверхностях экранирующей масленой пленки или слоя маслонефтепродуктов, для обезвреживания всего объема жидкостей, делает эти методы малоэффективными. Для обезвреживания всего объема СОЖ зараженного микробами, микрофлорой или грибками жидкостей, эти устройства облучения требуют своего отдельного конструктивного исполнения, иногда достаточно сложного, крупногабаритного, энергоемкого и малопроизводительного.
Известен метод (технология) восстановления (регенерации) отработанной СОЖ, содержащий ряд последовательно и параллельно соединенных в модуль отдельных специализированных очистных устройств, осуществляющих требуемый порядок воздействия на отработанные СОЖ и эмульсии, и состоящий из накопительной и приемной емкости отработанной СОЖ с ее подсистемой очистки, устройства очистки СОЖ от механических примесей и инородных масел, устройства сбора и вывода маслошлама из устройства очистки СОЖ от механических примесей и инородных масел, термического устройства воздействия на микрофлору восстанавливаемой СОЖ, устройства накопления и термической паузы (выдержки) обрабатываемой СОЖ, устройства приготовления исходного продукта СОЖ и устройства коррекции состава СОЖ возвращаемой в производство (Л.В.Худобин, А.П.Бабичев, Е.М.Булыжев, Г.В.Боровский и др. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник / Под общ. ред. Л.В.Худобина. - М.: Машиностроение, 2006. стр.396-398).
Данному методу и устройству для его осуществления присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков полезной модели, в связи с чем, данное известное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
В прототипе присутствуют достаточно сложные, высоко энергоемкие, громоздкие и мало эффективные средства для периодической очистки, обеззараживания и регенерации различных СОЖ (минеральных, синтетических и полусинтетических), а так же и для непрерывной ее регенерации в процессе эксплуатации и поддержания их требуемых технологических параметров на заданном уровне.
Так в прототипе отработанная СОЖ накапливается в приемной емкости, откуда через эжектор, насыщающий ее воздухом, поступает во флотатор; во флотаторе из СОЖ удаляются инородные масла, продукты биологического разрушения, остаточные механические примеси, не удаленные в подсистеме очистки; затем СОЖ регенерируют путем термического воздействия на микрофлору; восстановленная СОЖ накапливается в емкости и после коррекции состава возвращается в производство.
В место флотационного эжекторного очистного устройства в рассматриваемом прототипе могут быть использованы и другие устройства для очистки СОЖ от механических примесей и инородных масел, например, рассмотренные нами выше (авторское свидетельство №548295, патент РФ №1805991, патент РФ на полезную модель №67570, авторское свидетельство №421634, устройства типа маслосъемный барабан; стриммер; скребковый конвейер; адгезионный сепаратор) с их ограничениями в использовании и отмеченными их недостатками.
Для бессточной индивидуальной системы использования СОЖ, прототип может включать в себя двух модульную систему ее очистки и восстановления, и циркуляцию ее по двум контурам. Первый контур станок - модуль очистки, второй контур соответственно модуль очистки-модуль восстановления СОЖ. По достижении СОЖ некоторого значения параметра кислотности рН (наиболее удобного параметра для измерения) СОЖ в нерабочее время пропускают через модуль восстановления. Затем происходит коррекция состава СОЖ и возврат ее в контур станок - модуль очистки.
Аналогично прототипом устройства решается задача восстановления СОЖ в централизованных системах ее применения.
3
3
Кроме перечисленных и отмеченных выше недостатков, прототип (метод и устройство для его осуществления) в том числе и для централизованных систем ее применения имеют следующие недостатки: здесь используются отдельные крупногабаритные, энергоемкие установки, соединенные между собой в системы с большим количеством различных трубопроводов, насосов, задвижек и тп. Кроме того, требуется отдельная приемная емкость с ее подсистемой очистки, требуется эжекторная установка, насыщающая СОЖ воздухом, флотационная установка из которой специальными устройствами удаляются инородные масла и продукты биологического разрушения, например, с помощью скребкового конвейера, требуется регенерирующая установка термического воздействия на микрофлору, дополнительная емкость с устройствами коррекции состава СОЖ (эмульсии), процессы восстановления (регенерации) достаточно длительны по времени, требуют большого количества обслуживающего персонала высокой квалификации. Метод и устройства для его осуществления восстановления (регенерации) отработанной СОЖ (прототип), трудно реализуем для установок не большой производительности (например, до 2 м/час и даже до 10 м/час и выше).
Известная технология разложения различных отработанных СОЖ и эмульсий, представляет собой еще более сложную многокомпонентную гетерогенную систему. Так при разложении СОЖ, получается дисперсная (органическая) среда, включающая грубодисперсные, коллоидные, молекулярные примеси, истинно растворенные газы, минеральные и органические вещества, и дисперсионная среда (водная фаза), количество которой составляет до 90% и более. Здесь в первую очередь известные решения предлагают возвратить на повторное использование в системы приготовления СОЖ водную фазу, а другие компоненты использовать в менее ответственных технологических процессах. Для разложения отработанных водных СОЖ в настоящее время используют флотацию, реагентную обработку (химическую коагуляцию), электрохимическую обработку (электрокоагуляцию), обратный осмос и ультрафильтрацию, термическое разложение, сорбцию, озонирование, экстракцию, а также комбинации этих методов (Л.В.Худобин, А.П.Бабичев, Е.М.Булыжев, Г.В.Боровский и др. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник / Под общ. ред. Л.В.Худобина. - М.: Машиностроение, 2006. стр.398-411).
Недостатки технологий - так же как и в прототипе, используются более сложные отдельные крупногабаритные, энергоемкие установки, соединенные между собой в сложные дорогие системы, требующие достаточно много времени и большого количества обслуживающего персонала высокой квалификации.
Для разложения отработанных водных СОЖ, в качестве озонаторных устройств могут быть использованы различные озонаторные устройства, в том числе и рассмотренные нами выше устройства и установки для озонирования воды (в плавательных бассейнах с контактной камерой устройства состоящей из трех отсеков, полезной модели РФ №37715) с их ограничениями в использовании и отмеченными их недостатками.
Задачей полезной модели является создание высокоэффективной, универсальной, недорогой и надежной промышленной модульной установки предназначенной для очистки, обеззараживания и регенерации различных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и эмульсий.
Технический результат, полученный от использования в промышленности полезной модели заключается в упрощении и удешевлении процессов очистки, обеззараживания и регенерации различных СОЖ и эмульсий, обеспечивая сокращение их потребление в промышленных производствах в 5-10 раз и более (до 20 раз), в том числе сокращая в 5-10 раз и более (до 20 раз) объемы образования их отходов, требующих обезвреживание и утилизацию.
Кроме того, полезная модель может быть использована для процессов обезвреживания и утилизации различных СОЖ и эмульсий, а так же для приготовления высокоэффективных свежих СОЖ и эмульсий, например, на основе обработанной и обеззараженной воды озоном или с помощью других физических и электрофизических устройств.
Сущность заявленной полезной модели как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.
Универсальная модульная установка для очистки, обеззараживания и регенерации СОЖ выполнена в виде емкости с внутренними горизонтальными и вертикальными перегородками и патрубками для подачи исходной СОЖ и слива разделенных, очищенных и обеззараженных СОЖ, загрязнителей и газов, характеризующаяся тем, что емкость содержит не менее трех последовательно соединенных дуг с другом горизонтальных отсеков, каждый из которых конструируется или выполняется с необходимыми встроенными, вставными или съемными устройствами (модулями), осуществляющими обработку проходящей через них СОЖ в требуемой последовательности так, что в первом отсеке осуществляется автоматическая жидкостная коалесцирующаяся очистка СОЖ с регулируемыми гравитационно-флотационными процессами ее очистки от загрязнителей и обеззараживания от микробов и микроорганизмов озоно-воздушной смесью, во втором отсеке осуществляется твердотельная коалесцирующая очистка СОЖ не расходуемыми фильтрами с гравитационно флотационными процессами очистки и обеззараживания СОЖ и регулируемой автоматической очисткой коалесцирующего не расходуемого фильтра озоно-воздушной смесью, подаваемой в коалесцирующий фильтр от напорного озонатора, в третьем отсеке осуществляется завершение гравитационно-флотационных процессов, очистки СОЖ, осуществляется магнитная очистка и магнитное воздействие на очищаемую СОЖ, осуществляется непрерывный вывод отделенных загрязненных жидкостей и загрязнителей через патрубок с регулируемый воронкой, а вывод чистой СОЖи не прореагировавших газов осуществляется через сообщающийся сосуд, являющийся завершающим концом отсека и модуля установки.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии условию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема заявленной универсальной модульной установки.
Установка содержит емкость, разделенную на отсеки горизонтальными перегородками и последовательно соединенных дуг с другом. В первом отсеке монтируется и размещается 1 - патрубок подачи исходной (загрязненной) СОЖ на очистку, 2 - вертикальная перегородка для автоматического формирования требуемого жидкостного коалесцирующего слоя разделяемых жидкостей, 3 - жидкостной коалесцирующий слой извлекаемых маслонефтепродуктов, 4 - разделенный слой маслонефтепродуктов и мелкодисперсные загрязнители первого отсека модульной установки; 5 - наклонное дно отсека модульной установки для сбора крупноразмерных частиц и загрязнителей; 6 - патрубок периодического сброса крупных твердых частиц и металлических загрязнителей; 7 - шаровой кран периодического сброса загрязнителей улавливаемых установкой и ее первым отсеком; 8 - импеллерные пластины гравитационно-инерционного разделения не смешиваемых компонентов очищаемых СОЖ, твердых частиц и загрязнителей; 9 - флотационный распылитель озоно-воздушной смеси; 10 - регулируемый напорный озонатор; 11 - канал выход жидкости из первого отсека установки; 12 - канал входа (перетекания) жидкости во второй горизонтальный отсек установки; 13 - блок очистки с не расходуемыми коалесцирующими фильтрами; 14 - не расходуемые пластины (коалесцирующие фильтры) с возможным креплением на них электрофлотационных и электрокоагуляционных электродов (А-аноды, К-катоды); 15 - флотационный распылитель озоно-воздушной смеси; 16 - регулируемый напорный озонатор; 17 - слой маслонефтепродуктов и мелкодисперсных загрязнителей, извлекаемых из очищаемой СОЖ во втором отсеке модульной установки; 18 - канал выхода жидкости из второго отсека установки; 19 - канал входа (перетекания) жидкости в третий горизонтальный отсек установки; 20 - патрубок непрерывного сброса маслонефтепродуктов, мелкоразмерных загрязнителей и шлама, извлекаемых из очищаемых СОЖ; 21 - регулируемая воронка масло-нефте-шламоприемника; 22 - металлические пластины (площадки)установленные на патрубке для крепления постоянных магнитов; 23 - мощные плоские постоянные магниты; 24 - слой непрерывно удаляемых из очищаемых СОЖ маслонефтепродуктов и загрязнителей; 25 - первая перегородка сообщающего сосуда:26 - вторая перегородка сообщающегося сосуда; 27 - патрубок непрерывного выхода очищенной и обеззараженной СОЖ; 28 - разделительная перегородка сообщающегося сосуда; 29 - воздушный патрубок сообщающего сосуда и сброса не прореагировавшего озона и газов в окружающую среду; 30 - вертикальная поперечная перегородка шламоуловителя; 31 - патрубок сброса шлама; 32 - шаровой кран периодического сброса шлама и полного слива жидкостей из модульной установки; 33 - шаровой кран подачи исходной СОЖ в установку и регулирования ее производительности и качеством очистки СОЖ.
Универсальная модульная установка работает следующим образом.
Исходная загрязненная СОЖ подается на очистку, обеззараживание и регенерацию через патрубок 1 в первый отсек модульной установки. На некотором расстоянии от торцевой стенки патрубка 1 располагается вертикальная перегородка 2, которая по мере заполнения установки рабочей СОЖ со свободными маслами и нефтепродуктами, автоматически формирует в ней требуемый жидкостной коалесцирующий слой маслонефтепродуктов 3. Перегородка 2 служит упором для удержания слоя маслонефтепродуктов 3 требуемой высоты в данном месте отсека, а так же для подавления турбулентности при подачи СОЖ на очистку или ее разбивки на капли при подаче ее от насоса под повышенном давлении. По мере заполнения установки и отсека рабочей СОЖ с маслонефтепродуктами от маслоутечек, автоматически формируется требуемый коалесцирующий слой 3 с требуемыми маслонефтепродуктами.
Минимально необходимая высота начального формирования жидкостного коалесцирующего слоя требуемых маслонефтепродуктов 3 между торцевой стенкой патрубка 1 и перегородкой 2, может образоваться и при кратковременном прекращении подачи СОЖ на очистку и естественного всплытия свободных маслонефтепродуктов в данном месте установки. Какая либо предварительная заливка требуемых разделяемых несмешивающихся жидкостей здесь не требуется.
Вертикальная перегородка 2 может быть выполнена профильной, с отогнутым концом во внутрь торцевой стенки патрубка, для лучшего удерживания маслонефтяного коалесцирующего слоя жидкости и дальнейшего перевода движения жидкостей (СОЖ и масел) из турбулентного движения в ламинарное.
По мере накопления маслонефтепродуктов в коалесцирующем слое и поступления новых порций СОЖ, маслонефтепродукты перетекают из нижней части перегородки 2 и всплывают на поверхности первого отсека очистки модульной установки формируя в нем слой маслонефтепродуктов 4.
Крупные и мелкие частицы и загрязнители поступающие в месте с СОЖ (стружка металлов, абразивные материалы, продукты износа инструментов и другие), оседают на наклонное дно 5 отсека установки и по мере поступления СОЖ движутся по нему в направлении патрубка 6 для их периодического сброса (выпуска) с помощью шарового крана 7.
Угол наклона α дна отсека 5 к дну емкости модульной установки может составлять от 10° до 25°, что приемлемо для модульных установок различной производительности и механических насосов, используемых для перекачки загрязненных СОЖ с механическими твердыми частицами размерами в поперечнике до 4-5 мм.
Наклонное дно 1 первого отсека установки так же способствует дальнейшему улавливанию (инерционному осаждению) установкой более мелких механических частиц за счет увеличения проходного сечения отсека и уменьшения скорости движения в ней СОЖ. Это же относится и к отделению от СОЖ свободных маслонефтепродуктов.
На боковых стенках первого отсека модульной установки устанавливаются импеллерные пластины 8, представляющие собой не широкие вертикальные перегородки, укрепленные на боковых стенках отсека под углом 45° к потоку поступающей на очистку СОЖ. Импеллеры выполняют роль инерционной стенки для потери скорости твердых загрязнителей и для удлинения пути прохождения жидкостей по отсеку установки.
За счет такого движения - изменения направлений движения жидкости по длине отсека установленными в нем импеллерами 8 и уменьшения скорости движения жидкости за счет наклонного дна 5 отсека установки, усиливаются гравитационно-инерционное отделение от загрязненной СОЖ твердых механических частиц и усиливается разделение не смешивающихся жидкостей (СОЖ - свободные масла и маслонефтепродукты). Количество импеллерных пластин 8 в отсеке установки не менее двух штук.
Для интенсификации процессов очистки СОЖ от свободных маслонефтепродутов, органических и не органических загрязнителей, очистки СОЖ от мелкоразмерных и мелкодисперсных загрязнителей, которые в ней могут находиться во взвешенном состоянии (например; в пылевидном состоянии в виде алюминиевой пыли - неизбежный компонент прокатки алюминиевых листов на прокатном стане, или абразивных частиц - неизбежный компонент обработки металлов шлифованием), а так же обеззараживания СОЖ от бактерий и различных микроорганизмов, в отсек модульной установки устанавливается флотационный распылитель озоно-воздушной смеси 9.
Озоно-воздушная смесь (озон) вырабатывается из атмосферы окружающего воздуха напорным озонаторным устройством 10, химических реагентов при этом не требуется.
Озон выходя под давлением от напорного озонатора 10 подается через керамический распылитель 9 в камеру между торцевой стенкой патрубка 1 и перегородкой 2, в противоток поступающей на очистку СОЖ. Это позволяет наиболее полно и эффективно использовать вырабатываемый озонатором озон для очистки и обеззараживания различных СОЖ и эмульсий.
Озон достаточно хорошо растворяется в водных средах СОЖ, не прореагировавший озон скапливается в верхней части камеры отсека, где так же хорошо реагирует с поступающей на очистку и обеззараживание СОЖ.
Не прореагировавший озон, или увлекаемая потоком поступающей из патрубка 1 жидкостью озоно-воздушная смесь, так же эффективно участвует во фолотационных процессах очистки СОЖ от свободных масел, маслонефтепродуктов, крупных и мелко размерных органических и не органических загрязнителей, поднимая и связывая их в слое маслонефтепродуктов и загрязнителей 4.
Не растворившийся озон и другие газы озоно-воздушной смеси находящиеся в жидкости при ее движении вдоль отсека отделяются от жидкостей и так же обеспечивают дополнительную эффективную мелко пузырьковую флотационную очистку и обеззараживание СОЖ.
Напорный озонатор 10 позволяет эффективно осуществлять флотационные процессы очистки и обеззараживания СОЖ не только озоном, но и очищенным атмосферным воздухом. Для этого электрическая часть напорной камеры озонатора отключается от электрической сети, а воздух под давлением при этом продолжает поступать в озонаторную камеру напорного озонатора, из которого подается в распылитель 9.
Производительность озонаторных установок выработки озона из атмосферного воздуха окружающей среды регулируется в широких пределах, озонатор может комплектоваться программируемыми процессорами режимами работы и реле времени.
При обработке СОЖ напорным озонатором обеспечивается более экономичные режимы обработки различных СОЖ и эмульсий, исключается разрушение СОЖ, исключаются образование не желательных эмульсий с маслами от маслоутечек и с гидравлическими жидкостями.
Озон в 5-10 раз эффективнее различных биоцидных и антимикробных препаратов - гексахлорофена, гротана, капотина, ортофенилфенолята натрия, химических препаратов типа «Вазин-75», «Карбамол Б», «Сульфоцид-5», «Сульфоцид-6», «Биоцид АМП» и других химических препаратов.
Наши эксперименты и опыт применения озона показывают, что озон определенной (требуемой) концентрации обеспечивает гибель не только спорообразующих микробов, но и различных других микроорганизмов, плесени и грибков и практически может быть использован в наших универсальных модульных установках для всех видов СОЖ и эмульсий.
Озон эффективен для обеззараживания от бактерий и микроорганизмов различных моющих растворов, сточных вод и других технологических жидкостей, предотвращает их загнивание, устраняет гнилостный запах, улучшает санитарно-гигиенические условия труда работы с ними.
Напорный озонатор при больших концентрациях озона может быть использован и для процессов обезвреживания и утилизации различных СОЖ и эмульсий.
Из первого отсека установки СОЖ по каналу 11 перетекает во второй параллельный горизонтальный отсек модульной установки по каналу 12.
Канал 12 входа (перетекания) жидкости во второй горизонтальный отсек установки обеспечивает резкий поворот движения жидкости на 90° из первого отсека установки во второй отсек модульной установки. Это достигается установкой параллельной горизонтальной перегородки отсека от торцевой стенки установки, расположенной противоположно торцевой стенке с патрубком 1.
Такое резкое изменение направление движения СОЖ на противоположное направление движения усиливает гравитационно-инерционное отделение от СОЖ различных загрязнителей свободных масел и маслонефтепродуктов. Загрязнители осаждаются у патрубка 6, а всплывшие маслонефтепродукты скапливаются в слое 4 установки и вместе со всей жидкостью продолжают движение по второму отсеку модульной установки.
Во втором отсеке модульной установки устанавливается блок очистки с не расходуемыми коалесцирующими фильтрами 13. Блок очистки с не расходуемыми коалесцирующими фильтрами представляет собой не расходуемые коалесцирующие пластины собранные в блок (отдельный модуль) и устанавливается в непосредственной близости от дна модульной установки. Высота блока и коалесцирующих пластин не превышает высоту уровня входного патрубка 1 установки и не касается слоя 4 извлекаемых маслонефтепродуктов и загрязнителей.
Не расходуемые плоско-параллельные пластины коалесцирующего фильтра 13 выполняются из материалов обладающих высокой смачиваемостью маслами и маслонефтепродуктами. Могут быть изготовлены из углеродных и углеводородных материалов, фторопласта, винипласта, органического стекла, полиэтилена, полипропилена и других материалов.
Наилучшими смачивающими свойствами к маслам и маслонефтепродуктам обладают углеродные материалы и материалы с углеродными покрытиями. В нашем случае, как более дешевые, достаточно эффективные и технологичные, используются не расходуемые пластины из материала фторопласт-4.
Выполнение не расходуемых пластин или блока очистки с не расходуемыми коалесцирующими фильтрами из диэлектрических материалов (фторопласт 4 и других), позволяет закреплять на них электрофлотационные (и электрокоагуляционные) электроды (А-аноды, К-катоды) 14, которые существенно расширяют технологические возможности модульной установки.
Здесь во втором отсеке модульной установки также осуществляется эффективная очистка проходящей через нее СОЖ.
СОЖ протекает вдоль специальных плоско-параллельных коалесцирующих пластин 13. Коалесцирующие пластины из фторопласта 4, обеспечивают укрупнение (слияние) капель дисперсной фазы эмульсии с потерей разделяющей межфазной поверхности. Стабилизированные эмульсии в основном не коалесцируют. Коалесцируют свободные масла, маслонефтепродукты и другие загрязнители. Слияние, укрупнение и подъем свободных масел, маслонефтепродуктов и других загрязнителей, в основном зависит от материалов, применяемых для изготовления коалесцирующих пластин, их формы и геометрии, количества пластин и их расположения друг относительно друга, характера движения жидкости вдоль пластин, их смачивающими и адгезионными свойствами и других. Все это дополнительно обеспечивает широкие возможности управления качеством очистки СОЖ, а так же различных других технологических жидкостей.
При протекании процессов коалесценции происходят и процессы агломерации - укрупнения твердых загрязнителей. Взвешенная фаза загрязнений в СОЖ в основном монодисперсна. Гладкие коалесцирующие фторопластовые пластины достаточно хорошо обеспечивают коагуляцию мелкодисперсных загрязнителей со свободными маслонефтепродуктами и другими загрязнителями, обеспечивают транспортировку их из объема жидкости на поверхность отсека и не препятствуют их последующей транспортировки для удаления из установки.
Подача озоно-воздушной смеси или воздуха в нижней части коалесцирующих пластин осуществляемая из распылителей 15 с помощь регулируемого напорного озонатора 16 обеспечивает автоматическую эффективную очистку коалесцирующих пластин, а так же обеспечивает обеззараживание и очистку СОЖ от взвешенных загрязнителей и маслонефтепродуктов. Количество подаваемой озоно-воздушной смеси или воздуха регулируется напорной озонаторной установкой 16 и их регуляторами.
Коалесцирующие пластины устанавливаются в кассете в виде модуля, могут быть легко извлечены из отсека установки и заменены на требуемые другие. Может быть извлечена и заменена полностью вся кассета на другую, с новыми материалами, необходимыми для очистки других жидкостей, моющих растворов или сточных вод.
В место пластинчатых коалесцирующих материалов в кассету могут быть установлены волокнистые коалесцирующие материалы, имеющие большую разветвленную реакционную поверхность, различные сорбционные и фильтрирующие материалы. Периодическая продувка их озоном или воздухом так же обеспечивает их автоматическую очистку и регенерацию от собранных загрязнителей. Это значительно упрощает их эксплуатацию, не требует дополнительных моющих устройств и химических реагентов для их очистки, не требует сложной автоматизации и механизации процессов их очистки.
В качестве не расходуемых коалесцирующих фильтров с разветвленной поверхностью могут быть использованы материалы типа «Сентипон», «Вератекс», «Мегасорб» и другие.
Коалесцирующие пластины или материалы, устанавливаемые в кассете модульной установки, могут быть гидрофобными или гидрофильными. Материалы с гидрофобными поверхностями смачиваются маслами и нефтепродуктами и не смачиваются водой. Материалы, поверхность которых смачивается водой и не смачивается маслами и нефтепродуктами, относятся к материалам с гидрофильными поверхностями. Степень гидрофобности у разных материалов разная. Поэтому для каждого случая он может выбираться индивидуально, учитывая также его доступность, стоимость и эффективность.
Различные материалы коалесцирующих пластин и их комбинации, могут быть использованы в очистных устройствах как для эффективной очистки прямых эмульсий типа «масло в воде», так и для обратных эмульсий типа «вода в масле». Вопросы очистки обратных эмульсий также могут быть решены с применением универсальной модульной установки.
Для интенсификации процессов коагуляции маслонефтепродуктов и загрязнителей, эффективной коагуляции металлических взвешенных мелкодисперсных частиц различных цветных металлов и сталей, и удаления их из жидкостей, коалесцирующие пластины могут выполняться комбинированными, совмещенными с устройствами электрофлотации и электрокоагуляции очищаемых жидкостей.
Конструктивное исполнение электрофлотаторов и электрокоагуляторов, применительно к универсальной модульной установке, имеет важное значение.
Высота пластин и закрепленных на них электрофлотационных и электрокоагуляционных электродов (А-аноды, К-катоды) 14, не должна превышать уровень входного патрубка 1 установки и не касается слоя 4 извлекаемых маслонефтепродуктов и загрязнителей и не препятствовать их последующему перемещению вдоль отсека и удаления их из установки.
Такое исполнение закрепленных электрофлотационных и электрокоагуляционных электродов обеспечивает эффективную очистку СОЖ от мелкодисперсных металлических магнитных и не магнитных частиц, и их окислов, обеспечивает высокое качество очистки, удобство обслуживания электрофлотатора или электрокоагулятора, обеспечивает экономию электроэнергии, безопасность процесса.
Для удаления образующихся газов (кислорода и водорода) от электрофлотации (электрокоагуляции) над установкой устанавливается вытяжной зонд, или перед электрофлотатором (электрокоагулятором) устанавливается устройство бортового отсоса газов, их транспортировки и выброса их за пределы цеха в окружающее пространство.
Процессы электрофлотации и электрокоагуляции регулируются в широких пределах изменением электрического режима источника питания электрофлотатора и электрокоагулятора, установкой требуемого межэлектродного расстояния между электрическими пластинами электрофлотатора и электрокоагулятора, количеством пластин, материалами из которых выполнены пластины, их расположением в модуле установке. Это так же является дополнительным эффективным средством управления качеством очистки жидкостей в универсальной модульной установке, особенно для процессов обезвреживания и утилизации отработанных СОЖ не нуждающихся в регенерации.
По мере движения СОЖ вдоль второго отсека установки, высота слоя и количество загрязнителей 17 в нем увеличивается.
Из второго отсека установки СОЖ по каналу 18 перетекает в третий параллельный горизонтальный отсек модульной установки по каналу 19.
Канал 19 входа (перетекания) жидкости в третий горизонтальный отсек установки обеспечивает резкий поворот движения жидкости на 90° из второго отсека установки в третий отсек модульной установки. Это так же достигается установкой параллельной горизонтальной перегородки отсека от торцевой стенки с патрубком 1 установки к противоположной торцевой стенке установки.
Такое резкое изменение направление движения СОЖ на противоположное направление движения также усиливает гравитационно-инерционное отделение от СОЖ различных твердых загрязнителей и свободных масел и маслонефтепродуктов.
В третьем отсеке установки осуществляется завершение гравитационно-флотационных процессов очистки и обеззараживания СОЖ, осуществляется магнитная очистка и магнитное воздействие - активация и стабилизация физико-химических свойств очищенных СОЖ, осуществляется непрерывный вывод отделенных загрязненных жидкостей и загрязнителей через патрубок с регулируемый воронкой, а вывод чистой и обеззараженной СОЖ и не прореагировавших газов осуществляется через сообщающийся сосуд, являющийся завершающим концом отсека и модульной установки.
В третьем отсеке модульной установки устанавливается патрубок 20, для непрерывного вывода и сброса верхнего слоя маслонефтепродуктов и загрязнителей, извлекаемых из очищаемой и регенерируемой СОЖ.
В верхней части патрубка располагается регулируемая воронка 21 масло-нефте-шламоприемника, которая может перемещаться вдоль патрубка 20 по винтовой резьбе. На этом же патрубке крепятся металлические пластины (площадки) 22, на которых устанавливаются мощные плоские постоянные магниты 23.
Количество магнитов устанавливаемых в третьем отсеке может быть 2, 4, 6 или 8 штук, в зависимости от производительности и требуемых условий работы модульных установок.
Магниты могут быть съемными комплектоваться и устанавливаться в отсек установки в виде отдельных магнитов, отдельного блока или модуля. По различной полярности располагаясь друг относительно друга, могут создавать между собой сильное однородное или сильное не однородное магнитное поле в определенной зоне.
Практически установлено, что съемный магнитный блок с достаточно мощными магнитами обеспечивает дополнительную очистку СОЖ от немагнитных органических и не органических загрязнителей (в том числе от свободных маслонефтепродуктов) обеспечивая последующее их удаление из СОЖ, выталкиванием свободных загрязнителей в сторону меньшей напряженности сильного неоднородного магнитного поля магнитного блока (модуля). Это дополнительно повышает эффективность и качество очистки СОЖ от загрязненных масел и маслонефтепродуктов.
Поступающие в третий отсек и отделяемые магнитным блоком маслонефтепродукты и загрязнители 24, всплывают из СОЖ на верх, увеличивая в объеме отсека слой маслонефтепродуктов со всеми другими загрязнителями переваливаясь через край регулировочной гайки 21 по патрубку 20 сбрасываются и отделяются от чистой СОЖ в отдельную емкость
Практически установлено, что прохождение очищаемой СОЖ через сильное однородное магнитное поле магнитного блока (модуля), активирует диполи различных стабилизирующих добавок и поверхностно активных веществ (ПАВ), входящих в состав различных СОЖ и эмульсий, а так же повышает их электрический заряд (потенциал). Этим обеспечиваются более сильные связи между молекулами жидкостей входящих в состав эмульсий и более сильные связи эмульгированных масел с водой и другими добавками, предохраняя их от преждевременного износа и расслоения. Такое прохождение некоторых очищенных СОЖ через магнитный блок (модуль) стабилизирует и улучшает физико-химические свойства некоторых СОЖ и эмульсий.
Износ, расслоение, ослабление связей и ухудшение физико-химические свойства СОЖ и эмульсий, например, в процессах резания обуславливается высокой температурой, которая в зоне резания может достигать до 900°С и выше. Охлаждение смазочно-охлаждающей жидкостью зоны резания, обрабатываемой детали, режущего инструмента (режущей твердосплавной пластины), сходящей с детали стружки и попадание СОЖ в зону трения между обрабатываемой деталью и инструментом, все это приводит к ее деформации и разрушению. Испарение компонентов СОЖ также нарушает ее химический состав и физико-химические свойства. В результате достаточно быстро меняются и ухудшаются смазывающие, охлаждающие, моющие и другие важные технологические свойства СОЖ.
Постоянная активация СОЖ имеющих ионногенный, не ионногенный или смешанный характер, за счет прохождения ее через сильные магнитные поля модульных модулей, позволяют повысить их эксплуатационные свойства в 1,2-1,5 раза.
Использование магнитного модуля и прохождение через него очищенной СОЖ или эмульсии обеспечивает и дополнительную магнитную очистку жидкостей от мелкодисперсных магнитных частиц. Использование съемного магнитного блока в модульной установке, иногда упрощает требования к используемым станкам - необходимости установки на станках специальных магнитных фильтров или широко применяемых магнитных сепараторов различных других конструкций.
Периодическая очистка съемного магнитного блока (модуля) от улавливаемых им магнитных частиц, больших затруднений не составляет.
Блок магнитного модуля установки устанавливается в нижней части модульной установки, в непосредственной близости перед первой перегородкой 25 сообщающего сосуда, предназначенного для выдачи очищенной и обеззараженной СОЖ потребителю и выноса не прореагировавших газов за пределы установки.
Сообщающийся сосуд выполняется с помощью разделительных перегородок 25, 26, 28. Выдача очищенной СОЖ из третьего отсека модульной установки методом сообщающихся сосудов осуществляется с нижней части установки, зоны, где отсутствуют практически все загрязнители исходной СОЖ.
Необходимым и обязательным условием стабильной и качественной работы открытого сообщающегося сосуда, собранного с разделительными перегородками 25, 26 и 28, является потребность связи его внутренних отсеков с внешней окружающей средой и со всеми тремя его горизонтальными модульными отсеками установки. Это обеспечивается наличием постоянно открытого воздушного патрубка 29, расположенного в нутрии сосуда. В место патрубка 29 в данном месте сосуда может быть просверлено отверстие.
Перегородка 28 служит упором для полного слива СОЖ из отсека сообщающегося сосуда. Установка ее на требуемой высоте определяет величину давления жидкости, с каким чистая и регенерированная СОЖ будет самотеком выходить из модульной установки.
Связь всех трех горизонтальных отсеков модульной установки с окружающей средой и сообщающимся сосудом конструктивно может быть выполнена различными методами. Характерный уровень жидкостей во всех трех отсеках установки, по которым протекает СОЖ к сообщающему сосуду ограничен высотой его вертикальной перегородки 28.
Связь всех трех горизонтальных отсеков с окружающей средой так же может быть выполнена в виде просверленного отверстия в крышке над одним из трех горизонтальных отсеков. Все это делает конструкцию модульной установки безопасной, при использовании озона достаточно больших концентраций.
В место отверстий, для связи отсеков с окружающей средой и установки в них требуемых модулей, над отсеками в соответствующих местах могут устанавливаться съемные или поворотные крышки, где могут устанавливаться и различные другие требуемые технологические модули.
Регулируемая воронка 21 может перемешается вдоль верхней части патрубка 20 по винтовой резьбе и устанавливаться на уровне не ниже уровня перегородки 26 сообщающегося сосуда.
Воздушный патрубок сообщающего сосуда 29 может быть использован и для и сброса не прореагировавшего озона и газов в окружающую среду (или возврат его в озонатор или в первый горизонтальный отсек установки, например через патрубок 1 установки.
Установленная в третьем отсеке вертикальная поперечная перегородка шламоуловителя 30 задерживает осаждаемые частицы и шлам, образующийся при работе электрофлотатора или электрокоагулятора 14 установки. Периодический сброс осаждаемые частиц и шлама осуществляется через патрубок 31, с помощью шарового крана 32. Шаровой кран 32 используется и для полного слива жидкостей из модульной установки.
Производительность модульной установки регулируется шаровым краном 33.
Регулировкой краном 33 подачи СОЖ на очистку в модульную установку и регулировкой расположением верхнего уровня масло-нефе-шламоприемника 21 обеспечиваем высокое качество очистки и регенерации СОЖ в широком диапазоне регулируемой производительности работы модульной установки.
При отклонении физико-химических свойств регенерированных СОЖ от требуемых, ее параметры корректируют путем добавления к очищенной и обеззараженной СОЖ свежей СОЖ требуемой концентрации. Наиболее удобным параметром для измерения и оценки качества состояния СОЖ, является параметр кислотности рН. При пониженных значениях концентраций рН в станок или в отдельные рабочий бак добавляют свежую СОЖ, повышенной концентрации и доводят общий состав СОЖ до требуемого.
Результаты лабораторных исследований физико-химических свойств очистки, обеззараживания и регенерации различных СОЖ (марки СП-3, Акватек Стандарт и других) показали высокое качество и надежность восстановления СОЖ подвергшейся на заявленной лабораторной установке, исследования подтверждают, что она позволяет обеспечить высококачественную глубокую очистку и регенерацию СОЖ, удовлетворяющих всем требованиям промышленного производства.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, поскольку предложенная установка может быть изготовлена промышленным способом из простейших известных материалов с использованием известных технологий и технических средств (листовое железо, резка, сварка, трубопроводы, краны и т.п.), что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие условию «промышленная применимость».
Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает возможность получение универсальной, компактной, недорогой, надежной, удобной и экономичной установки, обеспечивающей сокращение потребления СОЖ в промышленных производствах в 5-10 раз и более (до 20 раз), в том числе сокращая в 5-10 раз и более (до 20 раз) объемы образования их отходов, требующих обезвреживание и утилизацию.