Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ОЧИСТКИ СТОКОВ И СУСПЕНЗИЙ

Устройство относится к области очистки стоков и обезвоживания органических веществ, минеральных растворов и суспензий. Может быть использовано в горнодобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве.

Известно устройство [Инженерная экология и экологический менеджмент / Под. ред. Н.И. Иванова, И.М. Фадина. М.: - Логос, 2004 г., 518 с.], в котором очистка осуществляется за счет подачи коагулянта или флокулянта под давлением с последующим барботажом стоков и коагулянта (фигура 1).

Устройство содержит:

Трубу (1) для подачи самотеком неочищенных стоков;

Сетку (2) для фильтрации крупнодисперсных частиц;

Емкость (3) для хранения коагулянта или флокулянта;

Компрессор (7) для подачи коагулянта или флокулянта под давлением;

Распылительную фурсунку (8);

Барботажную камеру (4);

Сетку с коагулировавшими мелкодисперсными частицами (5);

Трубу для отвода очищенных стоков (6).

Устройство работает следующим образом.

Неочищенные стоки подаются в барботажную камеру, куда под давлением через распылительную форсунку подается коагулянт или флокулянт. Неочищенные стоки и коагулянт за счет турбулентности потока перемешиваются в барботажной камере. Размеры частиц за счет коагуляции увеличиваются и выпадают в осадок на сетку 7. Через малые отверстия в сетке очищенная вода уходит. После накопления коагулировавших частиц сетка вынимается и осадок подвергается химической обработке для извлечения полезных компонентов. Очищаются частицы с радиусом до 1 мкм. Эффективность очистки до 95%.

Недостаток способа

Затраты электрической энергии на работу нагнетающего коагулянт компрессора. На 1 кг стоков, поступающих на барботаж за 1 сек, необходимо подать 1 кг раствора коагулянта (флокулянта). На этот процесс компрессор требует 11 Вт, а за 1 час - 40000 Вт/час или 40 кВт, т.е. за 1 час работы устройства расходуется 40 кВт/час электроэнергии стоимостью порядка 120 рублей. Кроме того, в общие затраты необходимо учесть стоимость компрессора и работы по подводке линии электропередач или стоимость дизельной электрической станции и топлива.

Предлагаемое устройство показано на фигуре 2.

Устройство для очистки сточных вод и суспензий состоит из:

1. Трубы (1) сечением s₁ для подачи самотеком неочищенных стоков;

2. Сетки (2) для фильтрации крупнодисперсных частиц;

3. Емкости (3) для хранения коагулянта или флокулянта;

4. Барботажной камеры (4) с резким сужением сечения трубы до величины s₂;

5. Профильной сетки (5) для дополнительного барботажа и осаждения коагулированных мелкодисперсных частиц;

6. Трубы (6) для отвода очищенных стоков.

Устройство для очистки стоков и суспензий работает следующим образом.

Неочищенные стоки подаются по трубе (1) сечением s₁. Крупнодисперсные частицы фильтруются сеткой (2). Коагулянт или флокулянт самотеком подается в барботажную камеру (4) из емкости (3). В барботажной камере в месте подачи коагулянта или флокулянта сделано резкое сужение сечения трубы до величины S₂<S₁. Пусть давление стоков в подводящей трубе (1) P₁=1 aт, а скорость потока υ₁. Из уравнения непрерывности следует, что в месте сужения трубы и подачи коагулянта или флокулянта скорость потока возрастает до величины υ₂=(S₁/S₂) υ₁. Из уравнения Бернули следует, что в данном месте уменьшается давление до величины . Например, для плотности стока ρ=1050 кг/м³, υ₁=2 м/с и в месте сужения трубы образуется вакуум с давлением Р₂=0,24 ат. То есть коагулянт или флокулянт подается самотеком. Здесь ламинарное течение стоков переходит в турбулентное, и происходит интенсивный барботаж с коагуляцией загрязняющих сток мелкодисперсных частиц. Затем барботажная камера расширяется до первоначального сечения S₁ с понижением скорости потока до υ₁, и на профильной сетке (5) реализуется дополнительный барботаж и гравитационное осаждение коагулированных частиц.

Задача, на решение которой направлено данное устройство - это повышение экономической эффективности очистки стоков и их обезвоживания за счет исключения из устройства компрессора и затрат энергии на его работу.

Отличия и особенности устройства заключаются в том, что подача коагулянта или флокулянта осуществляется без энергетических затрат, без затрат на дополнительное оборудование (компрессор), а только лишь за счет разницы давления при сужении участка трубы, что приводит при турбулентном движении неочищенных стоков к увеличению поверхности контакта стоков коагулянта или флокулянта. Увеличение поверхности контакта стоков коагулянта и флокулянта позволяет быстрее дестабилизировать химическую структуру стоков, что приводит к более быстрому их обезвоживанию. Увеличение времени взаимодействия стоков и коагулянта на задерживающем профиле приводит к более эффективной очистке стоков.

Технический результат достигается путем сужения проводящей трубы для неочищенных стоков и подсоса коагулянта или флокулянта самотеком за счет падения давления в суженной части трубы, в связи с чем упрощается и ускоряется процесс обезвоживания, повышается экономическая эффективность технологического процесса.