УСТАНОВКА АКУСТИКО-РЕАГЕНТНОЙ ФЛОТАЦИИ

УСТАНОВКА АКУСТИКО-РЕАГЕНТНОЙ ФЛОТАЦИИ 


RU (11) 2213708 (13) C1

(51) 7 C02F9/08, C02F9/08, C02F1:24, C02F1:36, C02F1:52, C02F101:00, C02F103:04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002104611/15 
(22) Дата подачи заявки: 2002.02.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.02.20 
(45) Опубликовано: 2003.10.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: JP 58-45307 A, 08.10.1983. RU 2116264 С1, 27.07.1998. RU 1673538 А1, 30.08.1991. 
(71) Заявитель(и): Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет 
(72) Автор(ы): Алексеев В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет 
Адрес для переписки: 603950, г.Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, ННГАСУ, ОИС 

(54) УСТАНОВКА АКУСТИКО-РЕАГЕНТНОЙ ФЛОТАЦИИ 

Изобретение относится к установкам для очистки сточных и природных вод. Установка акустико-реагентной флотации содержит устройство ввода реагента, флокулятор, ультразвуковое устройство, установленное перед флокулятором и соединенное трубопроводами с центробежным насосом и флокулятором, камеру флотации, рециркуляционный насос, абсорбер и устройство для обезвоживания шлама, при этом трубопроводы центробежного и рециркуляционного насосов выполнены с регулирующими задвижками. Ультразвуковое устройство выполнено в виде двух цилиндрических полостей, соединенных между собой через герметизирующую прокладку, внутри которых в месте их соединения и соосно им расположен в посадочном гнезде на держателях ультразвуковой генератор, причем держатели закреплены с одной стороны к посадочному гнезду под углом 45o, а с другой стороны - в месте соединения цилиндрических полостей под углом 90o. Технический результат: повышение эффективности очистки воды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к установкам для очистки природных и сточных вод.

Известна флотационная установка типа ЦНИИ-5, включающая усреднитель-отстойник, низконапорный насос, затворно-дозирующий бак, флотатор, рециркуляционный насос, напорный бак, работающий под давлением 0,35-0,4 МПа, воздушный эжектор, распределительные трубопроводы (см. Опыт применения флотаторов типа ЦНИИ для очистки сточных вод./Караваев И.И., Резник Н.Ф. - М.: Транспорт, 1972, - 36 с., фиг. 1).

Данная установка обладает следующими недостатками:

- высокая остаточная концентрация загрязнений в очищаемой воде (нефтепродуктов 15-20 мг/л, взвешенных веществ 20-25 мг/л), в связи с неустойчивой работой реагентного хозяйства и невозможностью создания оптимальных условий для проведения процесса реагентной флотации;

- низкая эффективность очистки природных и сточных вод при концентрациях загрязнений менее 50 мг/л в связи с наличием в воде в больших количествах мелкодиспергированных и эмульгированных частиц загрязнений, требующих для извлечения из мелкодиспергированной газовой фазы интенсификации процесса столкновения для образования флотоагрегатов "частица-пузырек";

- наличие эжекторного оборудования, установленного на рециркуляционном трубопроводе приводит к частому сбою в подаче воздуха в напорный бак, что в свою очередь приводит к частым остановкам очистных сооружений и увеличению эксплуатационных затрат, причем система "центробежный насос-эжектор" имеет узкие границы регулирования процесса, вызывает кавитацию и осевое давление на рабочие колеса насоса, имеет ограниченные возможности по количеству вводимого в воду воздуха не более 10% от расхода рециркуляционного насоса, что затрудняет стабильную работу флотационной установки;

- наличие в конструкции флотатора только вихревого смесителя не создает условий для оптимального процесса реагентного созревания хлопьев, обеспечивающих эффективное протекание процесса флотации, а это приводит к выносу загрязнений с потоком очищаемой жидкости и снижению эффективности очистки;

- неоптимальные условия введения и подготовки воздуха и реагентов в процессе флотации снижают не только его эффективность и производительность, но и увеличивают продолжительность прибывания жидкости во флотаторе, увеличивая тем самым конструктивные размеры установки и капитальные затраты на ее реализацию, что в целом затрудняет внедрение этих установок в природоохранных мероприятиях.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является установка флотационного разделения, включающая устройство ввода реагента, ультразвуковое устройство, камеру флотации. Обрабатываемую воду вместе с коагулянтом и воздухом подают в устройство для ультразвукового диспергирования, после которого вода направляется в устройство флотационного разделения (см. Заявка Япония 58-45307, С 02 F 1/24, 1/36, опубл. 83.10.08. "Способ флотационного разделения", Кубота тэкко КК).

Предлагаемая установка флотационного разделения обладает следующими недостатками:

- ультразвуковой диспергатор установлен после устройства ввода реагента, что создает благоприятные условия только для перемешивания вводимого реагента и не создает условий для формирования крупных устойчивых хлопьев гидроокисей, поскольку частично разрушает их ультразвуковым полем, а это в свою очередь снижает эффективность проведения процесса флотации;

- ультразвуковой диспергатор находится перед камерой флотации, что также не создает благоприятных условий для протекания реакции гидратации вводимого реагента и последующего созревания крупных хлопьев, используемых в процессе флотации, т.к. прохождение через распределительные устройства флотатора подготовленной в диспергаторе жидкости вызывает дополнительную турбулизацию потока и разрушение формирующихся гидроокисных хлопьев, что также снижает эффективность процесса флотации;

- процесс гидратации реагента реализуется неполностью, поскольку в данном способе исключена стадия формирования крупных хлопьев реагента, способствующая агломерации извлекаемых частиц, а это в свою очередь ухудшает проведение процесса флотации;

- ультразвуковой диспергатор с открытым зеркалом воды создает условия для выпуска образующихся газовых пузырьков в атмосферу из обрабатываемого потока, что снижает количество газовой фазы, способной участвовать в процессе флотации, снижая тем самым эффективность последней;

- отвод пены во флотационной камере выполнен со стороны осветленного потока жидкости, что при ее осыпании приводит к вторичному загрязнению осветленного потока и увеличению концентрации извлекаемых веществ в нем, снижая эффективность процесса флотации;

- использование ультразвукового диспергатора с открытым зеркалом воды ограничивает область его применения в помещениях при обработке токсичных сред или усложняет систему вентиляции, удорожая стоимость установки;

- в предлагаемой технологии отсутствует решение по обработке образующегося в процессе флотации и снятого скребками флотопродукта.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки воды за счет улучшения гидродинамических и физико-химических условий протекания процесса реагентной флотации.

Поставленная цель достигается тем, что установка акустико-реагентной флотации, содержащая устройство ввода реагента, ультразвуковое устройство, камеру флотации, дополнительно снабжена флокулятором, рециркуляционным насосом, а также устройством для обезвоживания шлама, причем камера флотации соединена с абсорбером, а ультразвуковое устройство установлено перед флокулятором и соединено трубопроводами с центробежным насосом и последним, при этом трубопроводы центробежного и рециркуляционного насосов выполнены с регулирующими задвижками. Ультразвуковое устройство выполнено в виде двух цилиндрических полостей, соединенных между собой через герметизирующую прокладку, внутри которых в месте их соединения и соосно им расположен в посадочном гнезде на держателях ультразвуковой генератор, причем держатели закреплены с одной стороны к посадочному гнезду под углом 45o, а с другой стороны - в месте соединения цилиндрических полостей под углом 90o.

При проведении поиска по патентной и научно-технической литературе не обнаружены установки акустико-реагентной флотации с аналогичными конструктивными элементами. Следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна".

В заявляемой установке ультразвуковое устройство является генератором процесса эффективной реагентной флотации, что приводит к техническому результату, не вытекающему с очевидностью из конструктивных решений, а именно: в результате обработки ультразвуком и завихрения ранее обработанной реагентом воды в камере флокуляции при меньших дозах реагента происходит не оседание, а всплывание гидроокисных хлопьев на поверхность воды. При этом начинают всплывать мелкие хлопья с загрязнениями, которые коагулируют и увлекают за собой крупные хлопья гидроокисей, что приводит к повышению эффективности процесса флотации и улучшению качественных показателей очищаемой воды.

Таким образом, заявляемое решение обладает "изобретательским уровнем".

На фиг. 1 представлена технологическая схема установки акустико-реагентной флотации; на фиг.2 - ультразвуковое устройство.

Установка включает резервуар-усреднитель 1, центробежный насос 2, ультразвуковое устройство 3, флокулятор 4, камеру флотации 5, рециркуляционный насос 6, абсорбер 7, устройство для обезвоживания шлама 8, трубопроводы 9 и 10, регулирующие задвижки 11.

Ультразвуковое устройство 3 выполнено в виде двух цилиндрических полостей 12 и 13, причем цилиндрическая полость 12 установлена на трубопроводе 9, а цилиндрическая полость 13 - на трубопроводе 10. Цилиндрические полости соединены между собой болтами 14 и гайками 15 через герметизирующую прокладку 16. Между цилиндрическими полостями 12 и 13 и соосно им в гнезде 17 установлен ультразвуковой генератор 19, закрепленный на держателях 18, присоединенных к гнезду под углом 45o и развернутых к оси потока на 90o, питающийся от сети переменного тока через преобразователь 20 по соединительному проводу 21.

Установка работает следующим образом.

Очищаемая жидкость поступает в резервуар-усреднитель 1, где происходит усреднение состава и расхода очищаемой жидкости, и затем центробежным насосом 2 по трубопроводу 9 подается в ультразвуковое устройство 3, где при работающем ультразвуковом генераторе 19 происходит обработка воды ультразвуком на субкавитационном уровне, что приводит к изменению не только структурно-ингредиентного состава присутствующих в воде загрязнений, но и выделению газовых пузырьков в завихренном потоке жидкости, что создает оптимальные условия для проведения процессов флокуляции и флотации. При обтекании жидкостью ультразвукового генератора происходит не только турбулизация двигающегося потока, но и его закручивание держателями 18, а также отрыв с поверхности генератора мелких пузырьков газа в поток жидкости. Очищаемая жидкость, прошедшая ультразвуковую обработку, поступает по трубопроводу 10 во флокулятор 4, куда вводят реагенты, при этом обеспечиваются оптимальные условия для протекания процесса флокуляции. Далее очищаемая жидкость и насыщенная воздухом под давлением 0,3-0,5 МПа газоводяная смесь поступают в камеру флотации 5, где происходит очистка жидкости от загрязнений, закрепляющихся на пузырьках газа и всплывающих на поверхность жидкости в виде пены, своевременно снимаемой с зеркала воды как флотопродукт, который подается на обезвоживание в аппарат 8 и затем подвергается утилизации, а очищенная вода направляется на последующее использование.

Предлагаемая установка обеспечивает более эффективную очистку, при которой концентрация извлекаемых загрязнений (нефтепродуктов, жиров, взвешенных веществ) снижается в 2-2,5 раза, что достигается за счет наличия ультразвукового устройства, установленного между резервуаром-усреднителем и флокулятором, гарантирующего постоянное выделение из очищаемой жидкости загрязнений, тем самым увеличивая производительность и энергосбережение флотационного процесса.

Предлагаемая установка при создании оптимальных условий проведения процесса флотации путем управления задвижками, корректирующими подачу газоводяной смеси и количество обработанной ультразвуком жидкости, позволяет не только интенсифицировать реагентную флотацию, но и уменьшить расход применяемого реагента.

Использование ультразвукового устройства, выполненного в виде двух цилиндрических полостей, соединенных между собой герметизирующей прокладкой, внутри которых в месте соединения в посадочном гнезде на держателях расположен соосно им ультразвуковой генератор, что позволяет не только интенсифицировать процесс флотации за счет ультразвукового воздействия на очищаемую жидкость, но и повысить эффект очистки на 15-25%, а также ускорить процесс флотации при введении дополнительной газовой фазы в обрабатываемую жидкость.

Использование ультразвукового устройства, внутри которого в посадочном гнезде расположен ультразвуковой генератор на держателях, закрепленных с одной стороны под углом 45o, с другой стороны - в месте соединения цилиндрических полостей под углом 90o, позволяет за счет турбулизации-закручивания очищаемого потока создавать благоприятные условия для протекания процесса флотации и сокращения потребляемых реагентов в процессе флотации в 1,5-2,0 раза, что позволяет рекомендовать предлагаемую установку для комплексного решения проблемы охраны окружающей среды. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Установка акустико-реагентной флотации, содержащая устройство ввода реагента, ультразвуковое устройство, камеру флотации, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена флокулятором, рециркуляционным насосом, а также устройством для обезвоживания шлама, причем камера флотации соединена с абсорбером, а ультразвуковое устройство установлено перед флокулятором и соединено трубопроводами с центробежным насосом и последним, при этом трубопроводы центробежного и рециркуляционного насосов снабжены регулирующими задвижками.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что ультразвуковое устройство выполнено в виде двух цилиндрических полостей, соединенных между собой через герметизирующую прокладку, внутри которых в месте их соединения и соосно им расположен в посадочном гнезде на держателях ультразвуковой генератор, причем держатели закреплены с одной стороны к посадочному гнезду под углом 45o, с другой стороны - в месте соединения цилиндрических полостей под углом 90o.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru