флотатор

Формула изобретения

Флотатор, содержащий прямоугольный в плане корпус с парными параллельными пластинами, между которыми размещены перфорированные трубопроводы с соосно установленными на их входном конце вихревыми камерами, тангенциально соединенными с подающим трубопроводом, узел вывода очищенной воды, механизм для удаления пены и пеносборник, отличающийся тем, что корпус вихревой камеры имеет форму усеченного конуса, зауженная часть которого соединена с перфорированным трубопроводом, и внутри этого корпуса на основании усеченного конуса, являющемся крышкой вихревой камеры, имеется дополнительный конус, вершина которого направлена в сторону перфорированного трубопровода.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к устройствам для обработки воды промышленных и бытовых стоков (сточных вод) 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 установленными в верхней его части парными параллельными перегородками, между которыми размещены трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, механизм для удаления пены с пеносборником и узел вывода обработанной воды с приемным карманом. Под парными параллельными перегородками флотатора размещены ромбовидные отражатели. Узел вывода снабжен параллельными перфорированными трубами, которые сообщены с приемным карманом. Над перфорированными трубами установлены перевернутые V-образные желоба.

Основной недостаток известного флотатора - невысокая эффективность очистки сточных вод, что обусловлено неравномерным распределением водовоздушной смеси по объему, образованному каждой парой параллельных перегородок. Пузырьки воздуха выделяются из отверстий трубопроводов для подвода водовоздушной смеси неравномерно. 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 отверстий, расположенных вблизи от впускного участка перфорированного трубопровода для подвода водовоздушной смеси, в большей мере насыщается пузырьками воздуха по сравнению с объемами воды, поднимающимися вблизи отверстий, расположенных на удалении от этого участка. 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 каждой парой параллельных перегородок, в итоге снижает степень очистки воды флотатором.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и совокупности существенных признаков является флотатор по патенту РФ №2093470, кл. С 02 F 1/24, опубл. в БИ №29, 1997 г., содержащий прямоугольный в плане корпус с установленными в его верхней части парными параллельными перегородками, образующими зоны смешения, между которыми расположены трубы для подачи водовоздушной смеси, сообщенные с подающим трубопроводом, ромбовидные отражатели, размещенные под перегородками, узел вывода очищенной воды, механизм для удаления пены и пеносборник. Флотатор снабжен вихревыми камерами, соосно установленными на трубах для подачи водовоздушной смеси, при этом подающий трубопровод тангенциально соединен с вихревыми камерами.

Основным недостатком известного флотатора также является невысокая эффективность очистки воды, что, в первую очередь, обусловлено коалесценцией пузырьков воздуха в вихревой камере. Вращательное движение потока водовоздушной смеси приводит к растеканию более тяжелой фазы - воды по стенкам вихревой камеры. В результате пузырьки воздуха концентрируются в центральной ее части.

В условиях турбулентного потока чрезмерная концентрация пузырьков воздуха приводит к увеличению частоты их встречи и слиянию. В центральной части вихревой камеры образуется воздушная полость, от которой периодически отрываются крупные пузыри. Потоком воды они сносятся в трубы для подачи водовоздушной смеси и затем поступают в зоны смешения. Попадание крупных пузырей в зоны смешения нарушает процесс пенообразования и флотации, так как приводит к интенсивному бурлению и разрушению пенного слоя. Не обеспечивается и равномерность выделения пузырьков из отверстий труб для подачи водовоздушной смеси. В отверстиях, расположенных вблизи от впускного участка трубы для подвода водовоздушной смеси, в первую очередь выделяются крупные пузыри. Флотоактивность таких крупных пузырей значительно меньше флотоактивности мелких пузырьков. Подготовленная в диспергаторе водовоздушная смесь, содержащая мелкие пузырьки воздуха, теряет ценное для флотации качество - высокоразвитую поверхность раздела фаз.

Существенным недостатком является также потеря части энергии вихревого движения при поступлении потока в трубу для подачи водовоздушной смеси. После тангенциального входа в вихревую камеру поток изменяет направление своего движения при поступлении в трубу для подачи водовоздушной смеси, при этом вращательная составляющая его движения частично теряется. В результате угловая скорость движения потока в трубах недостаточна для гомогенизации потока и предпочтительное выделение пузырьков, особенно крупных, в ближайших отверстиях сохраняется.

Поставлена задача - повысить эффективность очистки сточных вод за счет более равномерного насыщения всего объема обрабатываемой воды однородными по размеру пузырьками воздуха.

Решение поставленной задачи достигается тем, что во флотаторе, содержащем прямоугольный в плане корпус с парными параллельными пластинами, между которыми размещены перфорированные трубопроводы с соосно установленными на их входном конце вихревыми камерами, тангенциально соединенными с подающим трубопроводом, узел вывода очищенной воды, механизм для удаления пены и пеносборник, корпус вихревой камеры имеет форму усеченного конуса, зауженная часть которого соединена с перфорированным трубопроводом, и внутри этого корпуса на основании усеченного конуса, являющемся крышкой вихревой камеры, имеется дополнительный конус, вершина которого направлена в сторону перфорированного трубопровода.

Выполнение корпуса вихревой камеры в форме усеченного конуса, зауженная часть которого соединена с перфорированным трубопроводом, позволяет избежать резкого изменения направления движения потока водовоздушной смеси при поступлении его в перфорированный трубопровод. Энергия вращательного движения потока при этом сохраняется.

Наличие внутри корпуса вихревой камеры на основании усеченного конуса, являющемся крышкой вихревой камеры, дополнительного конуса, вершина которого направлена в сторону перфорированного трубопровода, исключает образование области повышенной концентрации пузырьков воздуха внутри вихревой камеры и предотвращает коалесценцию пузырьков. Предотвращение коалесценции пузырьков и сохранение энергии вращательного движения потока водовоздушной смеси при поступлении его в перфорированный трубопровод позволяет повысить эффективность очистки сточных вод за счет более равномерного насыщения всего объема обрабатываемой воды однородными по размеру пузырьками воздуха.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется описанием конструкции флотатора и чертежами:

на фиг.1 показан поперечный разрез флотатора;

на фиг.2 - вид А на фиг.1;

на фиг.3 - продольный разрез вихревой камеры.

Флотатор содержит прямоугольный в плане корпус 1 (фиг.1, 2) с парными параллельными пластинами 2. Каждая пара параллельных пластин 2 ограничивает определенный объем флотатора, в котором расположены перфорированные трубопроводы 3 для подвода водовоздушной смеси. На входном конце перфорированных трубопроводов 3 для подвода водовоздушной смеси соосно установлены вихревые камеры 4. Корпус вихревой камеры 4 имеет форму усеченного конуса, зауженная часть которого соединена с перфорированным трубопроводом 3 (фиг.3). Внутри корпуса вихревой камеры 4 на основании усеченного конуса, являющемся крышкой 5 вихревой камеры 4, имеется дополнительный конус 6, вершина которого направлена в сторону перфорированного трубопровода 3. Тангенциально к вихревым камерам 4 прикреплен подающий трубопровод 7. С внешней стороны корпуса 1 флотатора находятся пеносборник 8 (фиг.2) с патрубком 9 для удаления пены и узел вывода очищенной воды, включающий приемный карман 10 и трубопровод 11, сообщающийся с дренажной системой 12 флотатора. Приемный карман 10 снабжен шибером 13, служащим для поддержания постоянного уровня воды в корпусе 1 флотатора, и патрубком 14, предназначенным для удаления обработанной воды. Плоское днище корпуса 1 выполнено с наклоном в сторону приемного кармана 10. У днища корпуса 1 предусмотрен трубопровод 15 для удаления воды с несфлотированными примесями. Вверху, над корпусом 1, установлен механизм 16 для удаления пены.

Флотатор работает следующим образом. Исходную сточную воду смешивают с воздухом и первично образованную водовоздушную смесь под давлением по подающему трубопроводу 7 направляют в вихревые камеры 4. Благодаря их тангенциальному соединению с подающим трубопроводом 7 в вихревых камерах 4 поток водовоздушной смеси приобретает вращательное движение. Дополнительный конус 6, имеющийся на крышке 5, способствует формированию вращательного движения потока, препятствует концентрации пузырьков в центральной области вихревой камеры 4 и, следовательно, их коалесценции. Далее вращающийся поток водовоздушной смеси поступает в перфорированные трубопроводы 3. Движение водовоздушной смеси по спирали в перфорированных трубопроводах 3 удерживает пузырьки воздуха в объеме потока, препятствует расслоению водовоздушной смеси и выделению основной массы пузырьков из первых от вихревой камеры 4 отверстий перфорированных трубопроводов 3. Затем водовоздушная смесь выбрасывается в объем, образованный каждой парой параллельных пластин 2. Содержащаяся в указанном объеме вода равномерно насыщается пузырьками воздуха, а примеси, находящиеся в воде, закрепляются на поверхности пузырьков. Далее нагруженные пузырьки, транспортируемые восходящим потоком водовоздушной смеси, поднимаются вверх и выделяются в пенный слой. Пена механизмом 16 удаляется в пеносборник 8 и отводится через патрубок 9. Освобожденный от флотационных комплексов (нагруженных пузырьков) поток воды огибает верхние кромки парных параллельных пластин 2 и движется вниз. Часть потока обрабатываемой воды снова поступает в объем, образованный каждой парой параллельных пластин 2. Другая его часть направляется к дренажной системе 12. Очищенная вода собирается дренажной системой 12 и отводится по трубопроводу 11 в приемный карман 10. Далее она переливается через шибер 13, удерживающий постоянный уровень воды в корпусе 1, и отводится по патрубку 14. Часть воды и несфлотированные примеси выводятся из корпуса 1 флотатора по трубопроводу 15.