Флотатор патент

Изобретение относится к обработке воды флотацией и может быть использовано для удаления взвешенных примесей из сточных вод в различных отраслях промышленности, где нужны компактные установки. В флотатор, содержащий подводящую трубу, флотационную ванну, сборник осветленной воды, карман для осветленной воды, введены флотационная труба и разделительный конус, причем флотационная труба расположена вертикально между подводящей трубой и флотационной ванной, а подводящая труба установлена с возможностью тангенциального подвода жидкости в флотационную трубу, которая введена внутрь флотационной ванны и к концу которой прикреплен разделительный конус расширяющейся частью вниз, сборник осветленной воды выполнен в виде кольцевой камеры, установлен под флотационной ванной и соединен трубопроводом с карманом для осветленной воды. Технический результат от использования изобретения заключается в уменьшении габаритов установки за счет гидродинамической организации движения потока жидкости и повышения качества очистки сточных вод. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2129528

Изобретение относится к обработке воды флотацией и может быть использовано для удаления взвешенных примесей из сточных вод в различных отраслях промышленности, где нужны компактные установки.

Известен флотатор (Пат. РФ N 1836294, кл. C 02 F 1/24, опубл. 23.08.93), содержащий резервуар с бункерным дном, узел сатурации рабочей жидкости, механизм сбора и отвода пены, сборный лоток очищенной воды, трубопроводы подачи исходной воды и сатурированной жидкости и отвода пены и осадка. Флотатор снабжен установленной по вертикальной оси резервуара рабочей камерой с насадкой и отражательным конусом, размещенным над бункерным дном, насадка состоит из камеры смешения и усеченных конусов, расположенных друг над другом с образованием кольцевых зазор между ними и имеющих диаметры, увеличивающиеся под ходу потока, при этом трубопроводы подачи исходной жидкости и сатурированной жидкости соединены с рабочей камерой, снабженной рециркуляционным трубопроводом, один конец которого размещен под отражательным конусом, а трубопровод подачи сатурированной воды снабжен соплом, установленным в рабочей камере соосно с камерой смешения.

Недостатком известного флотатора является его сложность из-за наличия большого количества элементов, в частности усеченных конусов, что усложняет процесс очистки флотатора, увеличивает вероятность его забивания и, как следствие, снижает его производительность.

Наиболее близкой к заявленному флотатору является флотационная установка Свен-Педерсена (Копылов В.А. Очистка сточных вод и уплотнение осадков целлюлозно-бумажного производства. — М.: Лесная промышленность, 1983, с. 144-145). Установка представляет собой открытый бетонный бассейн, состоящий из трех отделений: приемной камеры, в которой происходит выделение пузырьков воздуха из воды и ее обработка клеем, флотационной ванны и кармана для отвода скопа. Во всасывающий патрубок насоса при помощи эжектора подается воздух, который смешивается с водой и растворяется под давлением 0.15 — 0.20 МПа в напорном трубопроводе. В ванне взвешенные частицы под действием мельчайших пузырьков воздуха всплывают и отводятся скребковым конвейером в карман для скопа. Осветленная вода отводится из нижней части ванны через систему труб в карман осветленной воды. Производительность установки от 30 до 180 м 3 /ч при общем объеме ванны от 15 до 48 м 3 .

К недостаткам установки относится ее громоздкость из-за отсутствия организованного движения потока, хаотичной турбулизации и плохого перемешивания с флокулянтом, и, как следствие, недостаточно высокая степень очистки.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, — создание компактного флотатора, обеспечивающего высокую степень очистки сточных вод от взвешенных частиц.

Технический результат от использования изобретения заключается в уменьшении габаритов установки за счет гидродинамической организации движения потока жидкости и повышении качества очистки сточных вод.

Указанный результат достигается тем, что во флотатор, содержащий подводящую трубу, флотационную ванну, сборник воды и карман для осветленной воды, введены цилиндрическая флотационная труба и разделительный конус, причем флотационная труба расположена вертикально между подводящей трубой и флотационной ванной, а подводящая труба установлена с возможностью тангенциального подвода жидкости к флотационной трубе, которая кроме того введена внутрь флотационной ванны и к ее концу прикреплен разделительный конус расширяющейся частью вниз, сборник осветленной воды выполнен в виде кольцевой камеры, установлен под флотационной ванной и соединен трубопроводом с карманом для осветленной воды.

На чертеже изображен флотатор, вид спереди в разрезе.

Флотатор включает подводящую трубу 1, в которой установлен редукционный клапан 2 в виде дроссельной шайбы, и соединенную с ней флотационную трубу 3, установленную с возможностью тангенциальной подачи в нее водовоздушной смеси.

Флотационная труба 3 расположена вертикально между проводящей трубой 1 и флотационной ванной 4 и введена внутрь нее. К концу флотационной трубы 3 прикреплен разделительный конус 5 расширяющейся частью вниз.

Под флотационной ванной 4 установлен сборник 6 осветленной воды, выполненный в виде кольцевой камеры, и соединен трубопроводом 7 с карманом 8 для осветленной воды.

К подводящей трубе 1 может быть подсоединена трубка 9 подачи флокулянта. Перед флотационной трубой 3 в подводящей трубе 1 могут быть установлены турбулизаторы 10.

Флотатор работает следующим образом. Сточная вода, насыщенная растворенным воздухом, пропускается через редукционный клапан 2, вследствие чего происходит выделение воздуха в виде мелких пузырьков в воде. Насыщенная пузырьками вода подается в подводящую трубу 1. При подаче флокулянта через трубку 9 подачи флокулянта происходит перемешивание его с водой, насыщенной пузырьками воздуха. Полученную смесь тангенциально подают во флотационную трубу 3. Поднимаясь по спирали вверх, смесь далее поступает во флотационную ванну 4. Длину и диаметр флотационной трубы 3 выбирают такими, чтобы произошло полное взаимодействие флокулянта с загрязнителями и пузырьками. Во флотационной ванне 4 пузырьки воздуха вместе с присоединившимися к ним загрязнителями поднимаются к поверхности воды, образуя пенный слой. Новые непрерывно поднимающиеся пузырьки воздуха прилипают к нижней поверхности пенного слоя. Верхняя часть пенного слоя удаляется, например, скребковым конвейером (не показан). Вода, отделенная от взвешенных веществ (осветленная вода), движется по поверхности разделительного конуса 5 и поступает в сборник 6 осветленной воды, а затем по трубопроводу 7 в карман 8 осветленной воды, обеспечивающий поддерживание постоянного уровня воды во флотационной ванне 4. Турбулизаторы 10 позволяют интенсифицировать процесс растворения флокулянта в воде.

Тангенциальный подвод жидкости в флотационную трубу 3 приводит к общему вращательному движению жидкости и стабилизации его турбулентной структуры. При движении жидкости по трубе 3 происходит торможение вращательного движения жидкости за счет силы трения воды о стенки трубы. Возникающее сдвиговое напряжение улучшает процесс флокуляции за счет увеличения вероятности захвата загрязнителя (взвешенных частиц) пузырьками воздуха. Вследствие этого повышается степень очистки воды.

Таким образом, предлагаемый флотатор компактен, обладает высокой производительностью, обеспечивает высокую степень очистки сточных вод.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Флотатор, содержащий подводящую трубу, установленную с возможностью тангенциального подвода жидкости, флотационную ванну, сборник осветленной воды, выполненный в виде кольцевой камеры, установленный под флотационной ванной и соединенный трубопроводом с карманом для осветленной воды, и разделительный конус, установленный расширяющейся частью вниз, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен флотационной трубой для подвода жидкости, расположенной вертикально между подводящей трубой и флотационной ванной, причем флотационная труба введена внутрь флотационной ванны и к ее концу прикреплен разделительный конус.

Изобретение предназначено для использования на станциях аэрации биологической очистки сточных вод. Результат изобретения: повышение качества осветления и производительности. Флотатор содержит резервуар с центральной подводящей трубой, снабженной радиальными перфорированными трубами, пеносборный лоток, сборный лоток для осветленной воды, перфорированные трубы для подачи воздуха. Отверстия перфорации труб выполнены с одной стороны по боковой образующей. Целесообразно, чтобы периферийная часть резервуара была снабжена камерой осветления, образуемой наружной и внутренней коническими перегородками. Внутренняя перегородка образует зазор с днищем резервуара. Наружная перегородка снабжена перепускными окнами и образует со стенкой резервуара камеру для сбора уплотненного ила. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2129095

Предполагаемое изобретение относится к очистке бытовых и производственных сточных вод и может быть использовано на станциях аэрации биологической очистки сточных вод в качестве вторичных отстойников с одновременным осветлением.

Известен осветлитель для очистки сточных вод от взвешенных веществ, включающий две рабочие камеры, осадкоуплотнитель с осадкоприемными окнами, трубопроводы подвода и распределения сточной воды в рабочих камерах, сборные лотки отвода осветленной воды в осадкоуплотнителе и рабочих камерах (см. А. св. N 1011537, кл. CO 2 F 1/00,1986).

Недостатком устройства является то, что отстаивание и осветление во взвешенном слое происходит при минимальном содержании растворенного кислорода, что приводит к нарушению дыхательного процесса ила, снижению его окислительной способности и как следствие к малой эффективности работы устройства.

Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности и достигаемому результату является флотатор, содержащий цилиндрический резервуар с центральной подводящей трубой, снабженной водораспределителем в виде радиальных перфорированных труб, пеносборный лоток с патрубком, сборный лоток для осветленной воды, укрепленный в периферийной части резервуара (см. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий, под ред. В.Н. Самохина, М., Стройиздат, 1981 г. с. 141, рис. 14.4). (прототипы).

В известном устройстве обеспечивается возможность сбора и удаления не только биологически активного (молодого) ила, но и насыщение воды кислородом, что благоприятно сказывается на поддержании активности ила и окислении органических веществ, сорбированных илом.

Однако интенсивность насыщения воды кислородом из-за низкой степени перемешивания остается все же недостаточной.

В известном устройстве пеносборный лоток установлен неподвижно, поэтому при отсутствии вращения воды интенсивность отбора пены невелика, что приводит к выносу части пены с молодым илом в лоток для осветленной воды.

Из-за наличия застойных зон в периферийной части не обеспечивается возможность активного осаждения в этих зонах, что снижает производительность и качество осветления.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение качества осветления и качества подготовки ила для использования в аэротенке.

Для достижения этого технического результата флотатор, содержащий цилиндрический резервуар с центральной подводящей трубой, сообщенной с водораспределителем в виде радиальных перфорированных труб, пеносборный лоток с патрубком, сборный лоток для осветленной воды, укрепленный в периферийной части резервуара, и размещенные у днища резервуара перфорированные трубы для подачи сжатого воздуха, отличительными от прототипа признаками которого является то, что он снабжен размещенными в периферийной зоне резервуара камерами осветления с плавающей загрузкой в верхней части и сбора уплотненного ила, а также установленным в центральной подводящей трубе смесителем в виде сообщенной с патрубком для подачи сжатого воздуха перфорированной трубы с винтообразной лопастью, при этом отверстия перфорации радиальных труб водораспределителя выполнены с одной стороны каждой трубы по ее боковой образующей.

Целесообразно камеру осветления и сбора уплотненного ила выполнить в виде концентрично установленных в периферийной зоне резервуара внутренней и наружной конических перегородок с обратной конусностью, при этом наружная перегородка, выполненная с перепускными окнами и соединенная своими краями со стенкой и днищем резервуара, образует совместно с ним камеру сбора уплотненного ила, а внутренняя, установленная с зазором относительно днища образует совместно с наружной перегородкой камеру осветления.

Снабжение периферийной части резервуара камерой осветления, образуемой наружной и внутренней коническими перегородками, образование внутренней перегородкой зазора с днищем резервуара, снабжение наружной перегородки перепускными окнами, образование наружной перегородкой со стенкой резервуара камеры для сбора уплотненного ила позволяет исключить застойные зоны, повысить интенсивность осветления и обеспечить сбор и уплотнение минерализованного (старого) ила.

Читайте так же:  Требования к планам эвакуации в 2019 году

Снабжение камеры осветления плавающей зернистой загрузкой позволяет дополнительно повысить качество осветления.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «новизна».

Сопоставительный анализ не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволили выявить в них признаки, сходные с отличительными признаками предложенного устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Анализ взаимодействия основных признаков предложенного устройства позволяет сделать вывод о возможности его эффективного промышленного применения.

На фиг. 1 изображена схема заявляемого устройства, общий вид.

На фиг. 2 — вид устройства сверху, по сеч. 1-1.

На фиг. 3 — вид по сеч. 2-2.

На фиг. 4 — вид по сеч. 3-3.

Флотатор содержит цилиндрический резервуар 1 с центральной подводящей трубой 2, снабженной водораспределителем в виде радиальных перфорированных труб 3, пеносборный лоток 4 с патрубком 5, сборный лоток 6 для осветления воды, укрепленный в периферийной части резервуара и снабженный патрубком 7, и размещенные у днища резервуара перфорированные трубы 8 для подачи сжатого воздуха, снабженные патрубком 9.

Труба 2 снабжена смесителем в виде перфорированной трубы 10 с винтообразной лопастью 11 и патрубком 12 для подачи сжатого воздуха.

Отверстия 13 перфорации труб 3 водораспределителя выполнены с одной стороны каждой трубы по боковой образующей.

Периферийная часть резервуара снабжена камерой 14 осветления, образуемой наружной и внутренней коническими перегородками 15 и 16 с обратной конусностью. Перегородка 16 образует зазор 17 с днищем резервуара, а перегородка 15 снабжена перепускными окнами 18 с козырьком 19 и образует со стенкой резервуара камеру 20 для сбора уплотненного ила со сборным коллектором в виде перфорированной трубы 21 с патрубком 22.

Верхняя часть камеры 14 осветления снабжена плавающей зернистой загрузкой 23, размещенной под решеткой 24.

Сборный лоток 6 установлен в камере 14.

Флотатор работает следующим образом.

Сточная вода по подводящей трубе 2 подается в смеситель, где закручивается лопастью 11 и интенсивно перемешивается со сжатым воздухом, подаваемым через патрубок 12 и отверстия перфорации трубки 10. Далее газожидкостная смесь подается в радиальные трубы 3, где через отверстия 13 выходит в центральную отстойную зону.

Так как газовоздушная смесь выходит только в одну сторону из труб 3, создается медленное вращение верхних слоев воды. Пузырьки воздуха подхватывают ил, насыщают его кислородом и в виде пены собираются на поверхности воды, где слой пены движется навстречу неподвижному лотку 4, переливается в него и через патрубок 5 «молодой» насыщенный кислородом ил направляется на рециркуляцию в аэротенк.

Пузырьки воздуха, выходящие из перфорации труб 8, насыщают воду кислородом и подхватывают часть ила с одновременным его насыщением кислородом и подъемом вверх с последующим направлением в лоток 4.

Осветленная вода из центральной зоны направляется в лоток 6 и через патрубок 7 направляется на дальнейшую обработку.

В случае установки камеры 14 осветления вода через зазор 17 поднимается вверх в камеру 14, проходит через слой взвешенного ила и осветленная направляется в лоток 6. При этом минерализованный ил из центральной камеры подсасывается так же в зазор 17.

Избыток взвешенного ила через окна 18 направляется в камеру 20 сбора уплотненного минерализованного ила, откуда через перфорированную трубу 21 и патрубок 22 направляется на переработку.

При использовании плавающей зернистой загрузки 23 обеспечивается дополнительная очистка воды.

Технико-экономическая эффективность предложенного флотатора по сравнению с прототипом заключается в повышении качества осветления до 15 — 20 % за счет увеличения интенсивности отвода пены с молодым илом в лоток для его сбора, благодаря вращению верхних слоев воды в резервуаре из-за подачи исходной воды с одной стороны распределительных труб.

При этом одновременно повышается время подъема пузырьков воздуха, что увеличивает окисление воды с илом, приводит к повышению качества осветления и улучшению качества подготовки ила.

Установка камеры осветления воды во взвешенном слое осадка дополнительно повышает осветление воды и сбор уплотненного минерализованного ила.

Использование плавающей загрузки приводит к дальнейшему повышению качества осветления.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Флотатор, содержащий цилиндрический резервуар с центральной подводящей трубой, сообщенной с водораспределителем в виде радиальных перфорированных труб, пеносборный лоток с патрубком, сборный лоток для осветленной воды, укрепленный в периферийной части резервуара, и размещенные у днища резервуара перфорированные трубы для подачи сжатого воздуха, отличающийся тем, что он снабжен размещенными в периферийной зоне резервуара камерами осветления с плавающей загрузкой в верхней части и сбора уплотненного ила, а также установленным в центральной подводящей трубе смесителем в виде сообщенной с патрубком для подачи сжатого воздуха перфорированной трубы с винтообразной лопастью, при этом отверстия перфорации радиальных труб водораспределителя выполнены с одной стороны и направлены в одну сторону по боковой образующей каждой трубы.

2. Флотатор по п.1, отличающийся тем, что камеры осветления и сбора уплотненного ила выполнены в виде концентрично установленных в периферийной зоне резервуара внутренней и наружной конических перегородок с обратной конусностью, при этом наружная перегородка, выполненная с перепускными окнами и соединенная своими краями со стенкой и днищем резервуара, образует совместно с ним камеру сбора уплотненного ила, а внутренняя, установленная с зазором относительно днища, образует совместно с наружной перегородкой камеру осветления.

Флотатор для обработки воды промышленных и бытовых стоков, для удаления белков, жиров, нефтепродуктов, ПАВ, СПАВ и т.п. примесей. Флотатор содержит прямоугольный в плане корпус (1) с парными параллельными пластинами (2), между которыми размещены перфорированные трубопроводы (3) для подвода водовоздушной смеси, начальные участки которых сообщены со средствами образования водовоздушной смеси, механизм (4) для удаления пены с пеносборником (5) и патрубком (6) для удаления пены, узел вывода обработанной воды с приемным карманом (7) и расположенным в нем шибером (8), патрубок (9) для удаления обработанной воды, дренажную систему (10) и трубопровод (11) для удаления несфлотированных примесей. Перфорированные трубопроводы (3) размещены наклонно и попарно, причем начальные участки их заглублены относительно заглушенных конечных. Отверстия в этих трубопроводах (3) расположены в один ряд на нижней части их цилиндрической поверхности со смещением отверстий одного перфорированного трубопровода (3) пары относительно отверстий другого на расстояние, равное половине расстояния между соседними отверстиями перфорированного трубопровода (3). Отверстия перфорированных трубопроводов (3) пары обращены навстречу друг другу с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30°. Технический результат — повышение эффективности очистки воды за счет более равномерного насыщения всего объема обрабатываемой воды пузырьками воздуха. 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2301775

Техническое решение относится к устройствам для обработки воды промышленных и бытовых стоков и предназначено для удаления белков, жиров, нефтепродуктов, ПАВ, СПАВ и других аналогичных примесей.

Известно устройство для очистки сточных вод по а.с. СССР №429030, кл. С 02 С 1/26, опубл. в БИ №19, 1974 г. Данное устройство включает корпус, разделенный парными перегородками на камеры и снабженный трубами для подвода водовоздушной смеси, приспособлением для рециркуляции очищенной воды, дозатором коагулянта, скребковым механизмом. В одной из камер установлен закрытый сверху цилиндрический сосуд с тангенциальным подводящим патрубком вверху и раструбом внизу.

К недостаткам известного устройства следует отнести невысокую эффективность очистки воды и большие габариты. Недостатки обусловлены тем, что транспортирующим агентом растворенного воздуха, доставляющим его в корпус устройства для очистки сточных вод, является часть очищенной и вновь возвращаемой на обработку воды. Количество воздуха в единице объема воды ограничено его растворимостью. Поэтому при смешении циркуляционной воды с обрабатываемой величина поверхности раздела фаз «вода-воздух» в единице объема уменьшается, становится недостаточной для полного извлечения загрязняющих компонентов, что в итоге приводит к снижению эффекта очистки воды. Требуется увеличение объемов возвращаемой воды с целью увеличения поверхности раздела фаз «вода-воздух» и повышения концентрации пузырьков воздуха после смешения циркуляционной воды с обрабатываемой. Увеличение объемов находящейся в корпусе устройства обрабатываемой воды за счет циркуляционной, при сохранении времени обработки, приводит к необходимости увеличения габаритов корпуса устройства. Смешение потоков, поступающих из камер в объемы между парными перегородками и вытекающих из труб для подвода водовоздушной смеси, не позволяет добиться равномерного распределения пузырьков, что снижает эффект очистки воды. Для требуемого насыщения пузырьками воздуха всех объемов обрабатываемой воды также необходимо увеличение времени обработки. Таким образом, для качественного смешения необходимо длительное время обработки исходной воды и повышение концентрации воздушных пузырьков, связанные с необходимостью увеличения габаритов корпуса устройства.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является флотатор по а.с. СССР №1212962, кл. С02F 1/24, опубл. в БИ №7, 1986 г., содержащий прямоугольный в плане корпус с парными параллельными перегородками, между которыми размещены трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, механизм для удаления пены с пеносборником и узел вывода отработанной воды с приемным карманом. Парные параллельные перегородки установлены в верхней части корпуса и снабжены расположенными под ними ромбовидными отражателями. Узел вывода снабжен параллельными перфорированными трубами с установленными над ними перевернутыми V-образными желобами, сообщенными с приемным карманом.

Основной недостаток известного флотатора — невысокий эффект очистки, что обусловлено неравномерным распределением водовоздушной смеси по объему, заключенному между параллельными перегородками каждой пары. Пузырьки воздуха выделяются из отверстий трубопроводов для подвода водовоздушной смеси неравномерно. За счет разницы давлений, статического в корпусе флотатора и создаваемого насосом в трубопроводах для подвода водовоздушной смеси, у каждого отверстия возникает перепад давления. Под действием силы, обусловленной перепадом давления, водовоздушная смесь в области отверстий ускоряется и выбрасывается в объем, заключенный между параллельными перегородками каждой пары. Пузырьки воздуха, обладая малой присоединенной массой и, следовательно, незначительной силой инерции, обгоняют окружающий их объем воды и покидают трубопроводы для подвода водовоздушной смеси в первую очередь. Этому процессу способствует расслоение водовоздушной смеси под действием сил гравитации. Пузырьки концентрируются в верхней части внутреннего объема трубопроводов для подвода водовоздушной смеси, то есть в области расположения отверстий. В результате основная их масса выбрасывается из отверстий, расположенных вблизи от впускного участка трубопровода для подвода водовоздушной смеси, что приводит к неравномерному насыщению обрабатываемой воды пузырьками воздуха. Объем воды, циркулирующий в области этих отверстий, в большей мере насыщается пузырьками воздуха по сравнению с объемами воды, поднимающимися вблизи отверстий, расположенных на удалении от впускного участка трубопроводов для подвода водовоздушной смеси. Практически один и тот же выделенный объем воды циркулирует у своего отверстия. Высокое насыщение воздухом одного объема воды и благодаря этому высокое качество его очистки от примесей не может компенсировать низкое качество очистки другого объема воды с малым количеством пузырьков воздуха. Неравномерное насыщение пузырьками воздуха потока воды, поступающего снизу в объем, ограниченный параллельными перегородками каждой пары, снижает степень очистки воды флотатором.

Читайте так же:  Договор безвозмездного использования квартиры

Поставлена задача — повысить эффективность очистки воды за счет более равномерного насыщения всего объема обрабатываемой воды пузырьками воздуха.

Решение поставленной задачи достигается тем, что во флотаторе, содержащем прямоугольный в плане корпус с парными параллельными пластинами, между которыми размещены перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, начальные участки которых сообщены со средством/средствами образования водовоздушной смеси, механизм для удаления пены с пеносборником и узел вывода отработанной воды с приемным карманом, согласно техническому решению перфорированные трубопроводы размещены попарно, начальные участки их заглублены относительно заглушенных конечных, отверстия на перфорированных трубопроводах расположены в один ряд на нижней части его цилиндрической поверхности со смещением отверстий одного перфорированного трубопровода пары относительно отверстий другого на расстояние, равное половине расстояния между соседними отверстиями перфорированного трубопровода. Отверстия перфорированных трубопроводов пары обращены навстречу друг другу с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30°.

Наклонное расположение перфорированных трубопроводов, при котором начальные их участки расположены ниже заглушенных конечных, позволяет использовать эффект гравитационного расслоения водовоздушной смеси для более равномерного выделения пузырьков из отверстий. Пузырьки перемещаются относительно водной среды (всплывают) вдоль перфорированных трубопроводов от заглубленных начальных участков к заглушенным конечным участкам. Всплытие пузырьков приводит также к их концентрации в верхней части потока, движущегося в перфорированных трубопроводах. Поэтому расположение отверстий на нижней части цилиндрической поверхности перфорированного трубопровода способствует перемещению большего количества пузырьков вдоль этих трубопроводов и выделению их из отверстий, расположенных на удалении от впускного участка перфорированных трубопроводов. В результате большее их количество достигает отдаленных отверстий. Смещение отверстий одного перфорированного трубопровода пары относительно отверстий другого на расстояние, равное половине расстояния между соседними отверстиями перфорированного трубопровода, позволяет равномерно распределить выбрасываемые из отверстий перфорированных трубопроводов пузырьки воздуха по объему корпуса флотатора. Этому же эффекту способствуют парное размещение перфорированных трубопроводов, расположение отверстий в один ряд и выполнение отверстий одного перфорированного трубопровода пары навстречу отверстиям другого перфорированного трубопровода с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30°. Дополнительно, парное размещение перфорированных трубопроводов и встречное выполнение отверстий в них препятствуют возникновению вращательного движения обрабатываемой воды в объеме, ограниченном парными параллельными пластинами. Увеличение угла наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости более 30° приведет к усилению перемешивания нижних слоев воды в корпусе флотатора и попаданию необработанной, содержащей примеси воды в дренажную систему. Наоборот, выполнение угла наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости до 5° приведет к сокращению количества пузырьков, транспортируемых вдоль перфорированных трубопроводов к отверстиям, расположенным на удалении от впускного участка.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется примером исполнения и чертежами, где на:

фиг.1 показана схема общего вида флотатора (продольный разрез);

фиг.2 — сечение А-А на фиг.1;

фиг.3 — вид Б на фиг.1.

Флотатор содержит прямоугольный в плане корпус 1 (фиг.1), внутри которого размещены парные параллельные пластины 2 (далее — пластины 2, на фиг.1 показана одна пара пластин 2). Пластины 2 ограничивают определенный объем флотатора, в котором расположены перфорированные трубопроводы 3 для подвода водовоздушной смеси (далее — перфорированные трубопроводы 3). Перфорированные трубопроводы 3 установлены попарно под углом к горизонтальной плоскости. Начальные участки перфорированных трубопроводов 3 расположены ниже заглушенных конечных участков и сообщены со средством/средствами образования водовоздушной смеси (на фиг.1 не показаны). В качестве средства/средств образования водовоздушной смеси может служить один общий эжектор, питающий перфорированные трубопроводы 3 пары (фиг.1) или несколько по числу перфорированных трубопроводов 3. На нижней части цилиндрической поверхности каждого перфорированного трубопровода 3 расположен один ряд отверстий (фиг.1, 3). Отверстия одного перфорированного трубопровода 3 пары смещены относительно отверстий другого перфорированного трубопровода 3 пары на расстояние, равное половине расстояния между его соседними отверстиями. Отверстия перфорированных трубопроводов 3 пары обращены навстречу друг другу с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30° (фиг.2).

Вверху, над корпусом 1, установлен механизм 4 для удаления пены с пеносборником 5, имеющим патрубок 6 для удаления пены, которые размещены на внешней стороне корпуса 1 флотатора. Также на внешней стороне корпуса 1 находится узел вывода обработанной воды, состоящий из приемного кармана 7, расположенного в нем шибера 8, служащего для поддержания постоянного уровня воды в корпусе 1, и патрубка 9 для удаления обработанной воды (фиг.1). Дренажной системой 10 полость корпуса 1 сообщена с приемным карманом 7. Плоское днище корпуса 1 выполнено с наклоном в сторону приемного кармана 7. У днища корпуса 1 предусмотрен трубопровод 11 для удаления несфлотированных примесей.

Флотатор работает следующим образом. Средство/средства образования водовоздушной смеси смешивают исходную воду с воздухом и образованную водовоздушную смесь под давлением по подающему трубопроводу (на фиг.1 и 3 не показан) направляют в перфорированные трубопроводы 3. По ходу движения водовоздушной смеси по перфорированным трубопроводам 3 происходит ее выброс из отверстий в объем, ограниченный пластинами 2 (фиг.2, 3). За счет подъема заглушенных конечных участков перфорированных трубопроводов 3 относительно начальных происходит расслоение водовоздушной смеси и дополнительное перемещение пузырьков воздуха вдоль перфорированных трубопроводов 3. Расположение отверстий на нижней части цилиндрической поверхности перфорированных трубопроводов 3 позволяет избежать подавляющего выделения пузырьков воздуха в первых по ходу движения водовоздушной смеси отверстиях. За счет указанных эффектов пузырьки воздуха равномерно выделяются из всех отверстий перфорированных трубопроводов 3. Расположение отверстий одного перфорированного трубопровода 3 пары со смещением относительно отверстий другого перфорированного трубопровода 3 пары на расстояние, равное половине расстояния между его соседними отверстиями, позволяет струям воды с мелкими пузырьками воздуха охватить весь объем, ограниченный пластинами 2. Этому же эффекту способствует выполнение отверстий одного перфорированного трубопровода 3 пары навстречу отверстиям другого перфорированного трубопровода 3 и с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30°. Концентрация пузырьков вблизи начального участка перфорированного трубопровода 3 будет равна концентрации пузырьков в объеме воды, находящемся у его заглушенного конечного участка. Далее поток, за счет разности плотностей водовоздушной смеси между пластинами 2 и воды между пластинами 2 и корпусом 1, практически не содержащей воздушных пузырьков, поднимается вверх и изливается под уровень воды над верхними кромками пластин 2. Во время движения потока происходит образование флотационных комплексов «пузырек — извлекаемая частица». При выходе из объема, ограниченного пластинами 2, поток делится на две части и изменяет направление движения на противоположное. Движение смеси в непосредственной близости от уровня ее во флотаторе создает благоприятные условия для выделения несущих нагрузку пузырьков на поверхность. В результате образуется слой пены. Механизмом 4 для удаления пены она транспортируется в пеносборник 5 и самотеком удаляется через патрубок 6. Освобожденный от основной массы пузырьков поток движется вниз по каналам, образованным пластинами 2 и корпусом 1. При достижении потоком нижних кромок пластин 2 часть его снова увлекается в пространство между указанными пластинами 2. Поступившая снизу в пространство между пластинами 2 эта часть потока проходит повторный цикл насыщения пузырьками воздуха. Другая часть потока достигает дренажной системы 10 и по ее вертикальному трубопроводу поступает в приемный карман 7, где переливается через шибер 8. Подъемом и опусканием шибера 8 уровень воды в корпусе 1 выводится на требуемую высоту. После перелива через шибер 8 очищенная вода удаляется по трубопроводу (на фиг.1 не показан), присоединенному к патрубку 9 приемного кармана 7. Другая часть воды с несфлотированными примесями удаляется по трубопроводу 11 дренажной системы 10.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Флотатор, содержащий прямоугольный в плане корпус с парными параллельными пластинами, между которыми размещены перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, начальные участки которых сообщены со средствами образования водовоздушной смеси, механизм для удаления пены с пеносборником и узел вывода обработанной воды с приемным карманом, отличающийся тем, что перфорированные трубопроводы расположены наклонно и попарно, причем начальные участки их заглублены относительно заглушенных конечных, отверстия в перфорированных трубопроводах расположены в один ряд на нижней части их цилиндрической поверхности со смещением отверстий одного перфорированного трубопровода пары относительно отверстий другого на расстояние, равное половине расстояния между соседними отверстиями перфорированного трубопровода, при этом отверстия перфорированных трубопроводов пары обращены навстречу друг другу с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5÷30°.

Владельцы патента RU 2301775:

Флотатор для обработки воды промышленных и бытовых стоков, для удаления белков, жиров, нефтепродуктов, ПАВ, СПАВ и т.п. примесей. Флотатор содержит прямоугольный в плане корпус (1) с парными параллельными пластинами (2), между которыми размещены перфорированные трубопроводы (3) для подвода водовоздушной смеси, начальные участки которых сообщены со средствами образования водовоздушной смеси, механизм (4) для удаления пены с пеносборником (5) и патрубком (6) для удаления пены, узел вывода обработанной воды с приемным карманом (7) и расположенным в нем шибером (8), патрубок (9) для удаления обработанной воды, дренажную систему (10) и трубопровод (11) для удаления несфлотированных примесей. Перфорированные трубопроводы (3) размещены наклонно и попарно, причем начальные участки их заглублены относительно заглушенных конечных. Отверстия в этих трубопроводах (3) расположены в один ряд на нижней части их цилиндрической поверхности со смещением отверстий одного перфорированного трубопровода (3) пары относительно отверстий другого на расстояние, равное половине расстояния между соседними отверстиями перфорированного трубопровода (3). Отверстия перфорированных трубопроводов (3) пары обращены навстречу друг другу с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30°. Технический результат — повышение эффективности очистки воды за счет более равномерного насыщения всего объема обрабатываемой воды пузырьками воздуха. 3 ил.

Техническое решение относится к устройствам для обработки воды промышленных и бытовых стоков и предназначено для удаления белков, жиров, нефтепродуктов, ПАВ, СПАВ и других аналогичных примесей.

Известно устройство для очистки сточных вод по а.с. СССР №429030, кл. С 02 С 1/26, опубл. в БИ №19, 1974 г. Данное устройство включает корпус, разделенный парными перегородками на камеры и снабженный трубами для подвода водовоздушной смеси, приспособлением для рециркуляции очищенной воды, дозатором коагулянта, скребковым механизмом. В одной из камер установлен закрытый сверху цилиндрический сосуд с тангенциальным подводящим патрубком вверху и раструбом внизу.

К недостаткам известного устройства следует отнести невысокую эффективность очистки воды и большие габариты. Недостатки обусловлены тем, что транспортирующим агентом растворенного воздуха, доставляющим его в корпус устройства для очистки сточных вод, является часть очищенной и вновь возвращаемой на обработку воды. Количество воздуха в единице объема воды ограничено его растворимостью. Поэтому при смешении циркуляционной воды с обрабатываемой величина поверхности раздела фаз «вода-воздух» в единице объема уменьшается, становится недостаточной для полного извлечения загрязняющих компонентов, что в итоге приводит к снижению эффекта очистки воды. Требуется увеличение объемов возвращаемой воды с целью увеличения поверхности раздела фаз «вода-воздух» и повышения концентрации пузырьков воздуха после смешения циркуляционной воды с обрабатываемой. Увеличение объемов находящейся в корпусе устройства обрабатываемой воды за счет циркуляционной, при сохранении времени обработки, приводит к необходимости увеличения габаритов корпуса устройства. Смешение потоков, поступающих из камер в объемы между парными перегородками и вытекающих из труб для подвода водовоздушной смеси, не позволяет добиться равномерного распределения пузырьков, что снижает эффект очистки воды. Для требуемого насыщения пузырьками воздуха всех объемов обрабатываемой воды также необходимо увеличение времени обработки. Таким образом, для качественного смешения необходимо длительное время обработки исходной воды и повышение концентрации воздушных пузырьков, связанные с необходимостью увеличения габаритов корпуса устройства.

Читайте так же:  Образец приказа об учетной политики на 2019 год

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является флотатор по а.с. СССР №1212962, кл. С02F 1/24, опубл. в БИ №7, 1986 г., содержащий прямоугольный в плане корпус с парными параллельными перегородками, между которыми размещены трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, механизм для удаления пены с пеносборником и узел вывода отработанной воды с приемным карманом. Парные параллельные перегородки установлены в верхней части корпуса и снабжены расположенными под ними ромбовидными отражателями. Узел вывода снабжен параллельными перфорированными трубами с установленными над ними перевернутыми V-образными желобами, сообщенными с приемным карманом.

Основной недостаток известного флотатора — невысокий эффект очистки, что обусловлено неравномерным распределением водовоздушной смеси по объему, заключенному между параллельными перегородками каждой пары. Пузырьки воздуха выделяются из отверстий трубопроводов для подвода водовоздушной смеси неравномерно. За счет разницы давлений, статического в корпусе флотатора и создаваемого насосом в трубопроводах для подвода водовоздушной смеси, у каждого отверстия возникает перепад давления. Под действием силы, обусловленной перепадом давления, водовоздушная смесь в области отверстий ускоряется и выбрасывается в объем, заключенный между параллельными перегородками каждой пары. Пузырьки воздуха, обладая малой присоединенной массой и, следовательно, незначительной силой инерции, обгоняют окружающий их объем воды и покидают трубопроводы для подвода водовоздушной смеси в первую очередь. Этому процессу способствует расслоение водовоздушной смеси под действием сил гравитации. Пузырьки концентрируются в верхней части внутреннего объема трубопроводов для подвода водовоздушной смеси, то есть в области расположения отверстий. В результате основная их масса выбрасывается из отверстий, расположенных вблизи от впускного участка трубопровода для подвода водовоздушной смеси, что приводит к неравномерному насыщению обрабатываемой воды пузырьками воздуха. Объем воды, циркулирующий в области этих отверстий, в большей мере насыщается пузырьками воздуха по сравнению с объемами воды, поднимающимися вблизи отверстий, расположенных на удалении от впускного участка трубопроводов для подвода водовоздушной смеси. Практически один и тот же выделенный объем воды циркулирует у своего отверстия. Высокое насыщение воздухом одного объема воды и благодаря этому высокое качество его очистки от примесей не может компенсировать низкое качество очистки другого объема воды с малым количеством пузырьков воздуха. Неравномерное насыщение пузырьками воздуха потока воды, поступающего снизу в объем, ограниченный параллельными перегородками каждой пары, снижает степень очистки воды флотатором.

Поставлена задача — повысить эффективность очистки воды за счет более равномерного насыщения всего объема обрабатываемой воды пузырьками воздуха.

Решение поставленной задачи достигается тем, что во флотаторе, содержащем прямоугольный в плане корпус с парными параллельными пластинами, между которыми размещены перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, начальные участки которых сообщены со средством/средствами образования водовоздушной смеси, механизм для удаления пены с пеносборником и узел вывода отработанной воды с приемным карманом, согласно техническому решению перфорированные трубопроводы размещены попарно, начальные участки их заглублены относительно заглушенных конечных, отверстия на перфорированных трубопроводах расположены в один ряд на нижней части его цилиндрической поверхности со смещением отверстий одного перфорированного трубопровода пары относительно отверстий другого на расстояние, равное половине расстояния между соседними отверстиями перфорированного трубопровода. Отверстия перфорированных трубопроводов пары обращены навстречу друг другу с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30°.

Наклонное расположение перфорированных трубопроводов, при котором начальные их участки расположены ниже заглушенных конечных, позволяет использовать эффект гравитационного расслоения водовоздушной смеси для более равномерного выделения пузырьков из отверстий. Пузырьки перемещаются относительно водной среды (всплывают) вдоль перфорированных трубопроводов от заглубленных начальных участков к заглушенным конечным участкам. Всплытие пузырьков приводит также к их концентрации в верхней части потока, движущегося в перфорированных трубопроводах. Поэтому расположение отверстий на нижней части цилиндрической поверхности перфорированного трубопровода способствует перемещению большего количества пузырьков вдоль этих трубопроводов и выделению их из отверстий, расположенных на удалении от впускного участка перфорированных трубопроводов. В результате большее их количество достигает отдаленных отверстий. Смещение отверстий одного перфорированного трубопровода пары относительно отверстий другого на расстояние, равное половине расстояния между соседними отверстиями перфорированного трубопровода, позволяет равномерно распределить выбрасываемые из отверстий перфорированных трубопроводов пузырьки воздуха по объему корпуса флотатора. Этому же эффекту способствуют парное размещение перфорированных трубопроводов, расположение отверстий в один ряд и выполнение отверстий одного перфорированного трубопровода пары навстречу отверстиям другого перфорированного трубопровода с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30°. Дополнительно, парное размещение перфорированных трубопроводов и встречное выполнение отверстий в них препятствуют возникновению вращательного движения обрабатываемой воды в объеме, ограниченном парными параллельными пластинами. Увеличение угла наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости более 30° приведет к усилению перемешивания нижних слоев воды в корпусе флотатора и попаданию необработанной, содержащей примеси воды в дренажную систему. Наоборот, выполнение угла наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости до 5° приведет к сокращению количества пузырьков, транспортируемых вдоль перфорированных трубопроводов к отверстиям, расположенным на удалении от впускного участка.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется примером исполнения и чертежами, где на:

фиг.1 показана схема общего вида флотатора (продольный разрез);

фиг.2 — сечение А-А на фиг.1;

фиг.3 — вид Б на фиг.1.

Флотатор содержит прямоугольный в плане корпус 1 (фиг.1), внутри которого размещены парные параллельные пластины 2 (далее — пластины 2, на фиг.1 показана одна пара пластин 2). Пластины 2 ограничивают определенный объем флотатора, в котором расположены перфорированные трубопроводы 3 для подвода водовоздушной смеси (далее — перфорированные трубопроводы 3). Перфорированные трубопроводы 3 установлены попарно под углом к горизонтальной плоскости. Начальные участки перфорированных трубопроводов 3 расположены ниже заглушенных конечных участков и сообщены со средством/средствами образования водовоздушной смеси (на фиг.1 не показаны). В качестве средства/средств образования водовоздушной смеси может служить один общий эжектор, питающий перфорированные трубопроводы 3 пары (фиг.1) или несколько по числу перфорированных трубопроводов 3. На нижней части цилиндрической поверхности каждого перфорированного трубопровода 3 расположен один ряд отверстий (фиг.1, 3). Отверстия одного перфорированного трубопровода 3 пары смещены относительно отверстий другого перфорированного трубопровода 3 пары на расстояние, равное половине расстояния между его соседними отверстиями. Отверстия перфорированных трубопроводов 3 пары обращены навстречу друг другу с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30° (фиг.2).

Вверху, над корпусом 1, установлен механизм 4 для удаления пены с пеносборником 5, имеющим патрубок 6 для удаления пены, которые размещены на внешней стороне корпуса 1 флотатора. Также на внешней стороне корпуса 1 находится узел вывода обработанной воды, состоящий из приемного кармана 7, расположенного в нем шибера 8, служащего для поддержания постоянного уровня воды в корпусе 1, и патрубка 9 для удаления обработанной воды (фиг.1). Дренажной системой 10 полость корпуса 1 сообщена с приемным карманом 7. Плоское днище корпуса 1 выполнено с наклоном в сторону приемного кармана 7. У днища корпуса 1 предусмотрен трубопровод 11 для удаления несфлотированных примесей.

Флотатор работает следующим образом. Средство/средства образования водовоздушной смеси смешивают исходную воду с воздухом и образованную водовоздушную смесь под давлением по подающему трубопроводу (на фиг.1 и 3 не показан) направляют в перфорированные трубопроводы 3. По ходу движения водовоздушной смеси по перфорированным трубопроводам 3 происходит ее выброс из отверстий в объем, ограниченный пластинами 2 (фиг.2, 3). За счет подъема заглушенных конечных участков перфорированных трубопроводов 3 относительно начальных происходит расслоение водовоздушной смеси и дополнительное перемещение пузырьков воздуха вдоль перфорированных трубопроводов 3. Расположение отверстий на нижней части цилиндрической поверхности перфорированных трубопроводов 3 позволяет избежать подавляющего выделения пузырьков воздуха в первых по ходу движения водовоздушной смеси отверстиях. За счет указанных эффектов пузырьки воздуха равномерно выделяются из всех отверстий перфорированных трубопроводов 3. Расположение отверстий одного перфорированного трубопровода 3 пары со смещением относительно отверстий другого перфорированного трубопровода 3 пары на расстояние, равное половине расстояния между его соседними отверстиями, позволяет струям воды с мелкими пузырьками воздуха охватить весь объем, ограниченный пластинами 2. Этому же эффекту способствует выполнение отверстий одного перфорированного трубопровода 3 пары навстречу отверстиям другого перфорированного трубопровода 3 и с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5°÷30°. Концентрация пузырьков вблизи начального участка перфорированного трубопровода 3 будет равна концентрации пузырьков в объеме воды, находящемся у его заглушенного конечного участка. Далее поток, за счет разности плотностей водовоздушной смеси между пластинами 2 и воды между пластинами 2 и корпусом 1, практически не содержащей воздушных пузырьков, поднимается вверх и изливается под уровень воды над верхними кромками пластин 2. Во время движения потока происходит образование флотационных комплексов «пузырек — извлекаемая частица». При выходе из объема, ограниченного пластинами 2, поток делится на две части и изменяет направление движения на противоположное. Движение смеси в непосредственной близости от уровня ее во флотаторе создает благоприятные условия для выделения несущих нагрузку пузырьков на поверхность. В результате образуется слой пены. Механизмом 4 для удаления пены она транспортируется в пеносборник 5 и самотеком удаляется через патрубок 6. Освобожденный от основной массы пузырьков поток движется вниз по каналам, образованным пластинами 2 и корпусом 1. При достижении потоком нижних кромок пластин 2 часть его снова увлекается в пространство между указанными пластинами 2. Поступившая снизу в пространство между пластинами 2 эта часть потока проходит повторный цикл насыщения пузырьками воздуха. Другая часть потока достигает дренажной системы 10 и по ее вертикальному трубопроводу поступает в приемный карман 7, где переливается через шибер 8. Подъемом и опусканием шибера 8 уровень воды в корпусе 1 выводится на требуемую высоту. После перелива через шибер 8 очищенная вода удаляется по трубопроводу (на фиг.1 не показан), присоединенному к патрубку 9 приемного кармана 7. Другая часть воды с несфлотированными примесями удаляется по трубопроводу 11 дренажной системы 10.

Флотатор, содержащий прямоугольный в плане корпус с парными параллельными пластинами, между которыми размещены перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, начальные участки которых сообщены со средствами образования водовоздушной смеси, механизм для удаления пены с пеносборником и узел вывода обработанной воды с приемным карманом, отличающийся тем, что перфорированные трубопроводы расположены наклонно и попарно, причем начальные участки их заглублены относительно заглушенных конечных, отверстия в перфорированных трубопроводах расположены в один ряд на нижней части их цилиндрической поверхности со смещением отверстий одного перфорированного трубопровода пары относительно отверстий другого на расстояние, равное половине расстояния между соседними отверстиями перфорированного трубопровода, при этом отверстия перфорированных трубопроводов пары обращены навстречу друг другу с углом наклона осей отверстий к горизонтальной плоскости 5÷30°.