флотатор

Формула изобретения

Флотатор, содержащий прямоугольный в плане корпус с парными параллельными пластинами, между которыми размещены перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, уступы-отражатели, расположенные над перфорированными трубопроводами и примыкающие к парным параллельным пластинам, механизм для удаления пены с пеносборником, узел вывода отработанной воды с приемным карманом и поперечные перегородки, отличающийся тем, что поперечные перегородки установлены с наклоном, при котором длина их горизонтальной проекции в направлении наклона равна или более расстояния между отверстиями на перфорированных трубопроводах, верхние кромки поперечных перегородок находятся на одном уровне с верхними кромками парных параллельных пластин, а нижние смещены вниз относительно нижних кромок парных параллельных пластин, при этом наклон поперечных перегородок, расположенных в объеме между двумя парными параллельными пластинами, выполнен в одном направлении, а в объеме, образованном боковыми стенками корпуса флотатора и ближайшими к стенкам корпуса флотатора парными параллельными пластинами, - в противоположном направлении.

Описание изобретения к патенту

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

Известен флотатор по а.с. №1212962, кл. С 02 F 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. В трубопроводах для подвода водовоздушной смеси у каждого отверстия возникает перепад давления. Под действием силы, обусловленной перепадом давления, водовоздушная смесь выбрасывается из отверстий трубопроводов для подвода водовоздушной смеси 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. 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. Продольное перемещение объемов воды вдоль указанных трубопроводов в процессе их циркуляции и принудительное перемешивание в конструкции флотатора не предусмотрено. 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.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является флотатор по а. с. №1784584, кл. С 02 F 1/24, опубл. в БИ №48, 1992 г., содержащий прямоугольный в плане корпус с вертикальными парными перегородками в верхней его части, образующими зоны смешения и осветления, трубы для подачи водовоздушной смеси, узел вывода очищенной воды, механизм для удаления пены и пеносборник. Флотатор имеет направленные вершинами навстречу друг другу отбойные уголки, которые примыкают к вертикальным парным перегородкам в зонах смешения, а также дополнительные перегородки, размещенные в зонах осветления перпендикулярно парным перегородкам с вертикальным смещением вниз.

Основной недостаток известного флотатора - неравномерность насыщения обрабатываемой воды пузырьками воздуха в результате недостаточного ее перемешивания. Размещение дополнительных перегородок в зоне осветления препятствует перемещению объемов воды в указанной зоне вдоль вертикальных парных перегородок в процессе циркуляции указанных объемов. Неравномерное насыщение пузырьками воздуха потока воды, поступающего снизу в объем, ограниченный вертикальными перегородками каждой пары, снижает степень очистки воды.

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, уступы-отражатели, расположенные над перфорированными трубопроводами и примыкающие к парным параллельным пластинам, механизм для удаления пены с пеносборником, узел вывода отработанной воды с приемным карманом и поперечные перегородки, согласно изобретению последние установлены с наклоном, при котором длина их горизонтальной проекции в направлении наклона равна или более расстояния между отверстиями на перфорированных трубопроводах. Верхние кромки поперечных перегородок находятся на одном уровне с верхними кромками парных параллельных пластин, а нижние смещены вниз относительно нижних кромок парных параллельных пластин. Наклон поперечных перегородок, расположенных в объеме между двумя парами параллельных пластин, выполнен в одном направлении, а в объеме, образованном боковыми стенками корпуса флотатора и ближайшими к стенкам корпуса флотатора параллельными пластинами, - в противоположном направлении.

Наклонное расположение поперечных перегородок позволяет осуществлять перемещение объемов обрабатываемой воды вдоль парных параллельных пластин с наружной их стороны. При циркуляционном движении воды и многократном попадании ее в область, ограниченную параллельными пластинами каждой пары, выделенный объем обрабатываемой воды принудительно смещается вдоль перфорированных трубопроводов. В результате происходит продольное перемешивание всего объема воды и более равномерное ее насыщение пузырьками воздуха. Установка поперечных перегородок с наклоном, при котором длина их горизонтальной проекции в направлении наклона равна или более расстояния между отверстиями на перфорированных трубопроводах, позволяет перемещать выделенный объем воды на расстояние, равное или большее расстояния между отверстиями перфорированных трубопроводов. Каждый раз, попадая в область, заключенную между параллельными пластинами каждой пары, объем воды насыщается пузырьками воздуха, поступающими из соседнего отверстия перфорированного трубопровода. Установка поперечных перегородок, расположенных в объеме между двумя парными параллельными пластинами, с наклоном в одном направлении, а в объеме, образованном боковыми стенками корпуса флотатора и ближайшими к стенкам корпуса флотатора парными параллельными пластинами, в противоположном направлении улучшает процесс перемешивания. Такая установка поперечных перегородок позволяет принудительно перемещать одну часть выделенного объема воды по направлению к впускному участку перфорированного трубопровода, а другую часть - в обратном направлении. Размещение верхних кромок поперечных перегородок на одном уровне с верхними кромками парных параллельных пластин и смещение нижних кромок поперечных перегородок вниз относительно нижних кромок парных параллельных пластин обеспечивает необходимую длину горизонтальной проекции в направлении наклона поперечных перегородок при минимальном угле их наклона. Отсутствие резких изменений направления потока воды при поступлении его в пространство между поперечными перегородками обеспечивает ламинарный, без турбулизации, режим движения. В результате достигается более равномерное насыщение пузырьками воздуха всего объема обрабатываемой воды, а в итоге эффективность очистки воды повышается.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:

фиг.1 - продольный разрез флотатора (схема);

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (схема).

Флотатор содержит прямоугольный в плане корпус 1 (фиг.1), внутри которого размещены парные параллельные пластины 2 (далее пластины 2). Каждая пара пластин 2 ограничивает определенный объем флотатора, в котором расположены перфорированные трубопроводы 3 для подвода водовоздушной смеси. Над перфорированными трубопроводами 3 между пластинами 2 расположены уступы-отражатели 4, примыкающие к плоскости пластин 2. С внешней стороны пластин 2 с наклоном установлены поперечные перегородки 5 и 6. Угол наклона поперечных перегородок 5 и 6 выбирается таким, при котором длина их горизонтальной проекции в направлении наклона равна или более расстояния между отверстиями на перфорированных трубопроводах 3. Наклон поперечных перегородок 5 и 6 в объеме между парами пластин 2 выполнен в одном направлении, а в объеме, образованном боковыми стенками корпуса флотатора и ближайшими к стенкам корпуса 1 флотатора пластинами 2, - в противоположном направлении. Верхние кромки поперечных перегородок 5 и 6 находятся на одном уровне с верхними кромками пластин 2 каждой пары, а нижние смещены вниз относительно нижних кромок этих пластин 2. С внешней стороны корпуса 1 флотатора находятся пеносборник 7 с патрубком 8 для удаления пенного продукта и приемный карман 9, сообщающийся с дренажной системой 10 флотатора. Приемный карман 9 снабжен шибером 11, служащим для поддержания постоянного уровня воды в корпусе 1, и трубопроводом 12, предназначенным для удаления обработанной воды. Плоское днище корпуса 1 выполнено с наклоном в сторону приемного кармана 9. У днища корпуса 1 предусмотрен трубопровод 13 для удаления несфлотированных примесей. Вверху, над корпусом 1, установлен механизм 14 удаления пены.

Флотатор работает следующим образом. Исходную воду смешивают с воздухом и первично образованную водовоздушную смесь под давлением по подающему трубопроводу (не показан) направляют в перфорированные трубопроводы 3 (фиг.1). Водовоздушная смесь с большой скоростью вытекает из отверстий перфорированных трубопроводов 3 в направлении уступов-отражателей 4. Большая часть воздушных пузырьков при этом выделяется из отверстий, расположенных вблизи входного участка перфорированных трубопроводов 3. За счет удара водовоздушной смеси о плоскости уступов-отражателей 4 происходит дробление воздушных пузырьков. После удара струи вода с мелкими пузырьками распределяется по объему, ограниченному пластинами 2 каждой пары. Концентрация пузырьков вблизи начального участка перфорированного трубопровода 3 будет превышать концентрацию пузырьков в объеме воды, находящемся у его концевого участка. Далее поток за счет энергии струи и разности плотностей водовоздушной смеси между пластинами 2 каждой пары и воды, находящейся между парами пластин 2 и 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 каждой пары, поток делится на две части и изменяет направление движения на противоположное. Движение воды в непосредственной близости от уровня ее во флотаторе создает благоприятные условия для выделения несущих нагрузку пузырьков в пенный слой. Механизмом 14 удаления пены она транспортируется в пеносборник 7 и самотеком удаляется через патрубок 8.

Освобожденный от основной массы пузырьков поток движется вниз между парами пластин 2. Установленными с наклоном поперечными перегородками 5 и 6 поток смещается вдоль пластин 2 каждой пары (фиг.2). Одна его часть, движущаяся между поперечными перегородками 5, имеет составляющую вектора скорости по направлению к впускному участку перфорированного трубопровода 3, а другая часть, движущаяся между поперечными перегородками 6, - в обратном направлении. При достижении потоком нижних кромок пластин 2 каждой пары часть его снова увлекается в пространство между указанными пластинами 2 (фиг.1). Поступившая снизу в пространство между пластинами 2 каждой пары эта часть потока проходит повторный цикл насыщения пузырьками воздуха. За счет продольного перемещения указанной части потока насыщение его пузырьками воздуха на данном цикле обработки будет отличаться от предыдущего. Другая часть потока достигает дренажной системы 10, а затем по вертикальному трубопроводу 15 поступает в приемный карман 9, где переливается через шибер 11. Подъемом и опусканием шибера 11 уровень воды в корпусе 1 выводится на требуемую высоту. После перелива через шибер 11 очищенная вода удаляется по трубопроводу 12. Другая часть жидкости с несфлотированными примесями удаляется по трубопроводу 13 дренажной системы 10.