Результат интеллектуальной деятельности: ФЛОТАЦИОННО-ФИЛЬТРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к очистным сооружениям, используемым на различных объектах, в частности на моечных станциях автотранспорта.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является флотационно-фильтрационная установка по патенту РФ № 2357926, F02С 7/24, содержащая заборный фильтр, всасывающий трубопровод, обратный клапан, насосный агрегат, эжектор, соединенный с байпасным трубопроводом и установленный на входе насосного агрегата, камеру флотации с фильтром и слоем фильтрующей загрузки, а на входе в эжектор установлена защитная сетка, служащая для предотвращения засорения сопла эжектора, при этом эжектор имеет два штуцера, один из которых служит для ввода раствора реагента и соединяется трубкой с насосом-дозатором, а другой служит для подсоса атмосферного воздуха, при этом в обоих штуцерах встроены обратные клапана, при этом эжектор связан с двухступенчатым сатуратором, вторая ступень которого содержит манометр и выходную магистраль, соединенную с единым трубопроводом, при этом вторая ступень сатуратора через обратный клапан связана с распределительным коллектором через сопла, расположенные в нижней части камеры флотации, содержащей скребковый механизм, лоток и переливную трубку, связанную с верхней частью фильтра, имеющего слой адсорбирующей фильтрующей загрузки, которая удерживается поддерживающей и прижимной рамками (прототип).

Недостатком известного очистного сооружения является то, что оно не обеспечивает высокой степени очистки сточных вод.

Технический результат - повышение эффективности очистки сточных вод до степени, позволяющей многократное её использование.

Это достигается тем, что во флотационно-фильтрационной установке, содержащей заборный фильтр, всасывающий трубопровод, обратный клапан, насосный агрегат, эжектор, соединенный с байпасным трубопроводом и установленный на входе насосного агрегата, камеру флотации с фильтром и слоем фильтрующей загрузки, а на входе в эжектор установлена защитная сетка, служащая для предотвращения засорения сопла эжектора, при этом эжектор имеет два штуцера, один из которых служит для ввода раствора реагента и соединяется трубкой с насосом-дозатором, а другой служит для подсоса атмосферного воздуха, при этом в обоих штуцерах встроены обратные клапана, при этом эжектор связан с двухступенчатым сатуратором, вторая ступень которого содержит манометр и выходную магистраль, соединенную с единым трубопроводом, при этом вторая ступень сатуратора через обратный клапан связана с распределительным коллектором через сопла, расположенные в нижней части камеры флотации, содержащей скребковый механизм, лоток и переливную трубку, связанную с верхней частью фильтра, имеющего слой адсорбирующей фильтрующей загрузки, которая удерживается поддерживающей и прижимной рамками, каждое из сопел распределительного коллектора состоит из корпуса сопла со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса сопла, и расположенный в верхней части корпуса штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, шнек запрессован в корпус с образованием цилиндрической камеры, расположенной над шнеком, соосно диффузору, и соединенной с ним последовательно, причем шнек выполнен с центральным дроссельным отверстием, а внешняя поверхность шнека представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку и расположена внутри корпуса, причем выход винтовой канавки соединен с выходной конической камерой, к торцу которой прикреплен пластинчатый распылитель, который состоит из перпендикулярных оси шнека и параллельных между собой, по крайней мере, двух пластин, одна из которых, первая пластина, имеет центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру большего из отверстий выходной конической камеры, а вторая пластина выполнена сплошной и крепится к первой посредством, по крайней мере, трех крепежных элементов, включающих в себя винт, гайку и простановочную калиброванную шайбу, устанавливаемую между пластинами и выполняющую функцию регулирующего звена, управляющего зазором.

На фиг. 1 изображен общий вид флотационно-фильтрационной установки, на фиг. 2 - адсорбент адсорбирующей фильтрующей загрузки фильтра, выполненный в форме полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 3 - адсорбент адсорбирующей фильтрующей загрузки фильтра, выполненный в форме цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, на фиг. 4 - разрез Б-Б фиг. 3, где прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс», на фиг. 5 - схема сопла распределительного коллектора, на фиг. 6 - схема элемента насадки шарообразной формы, на фиг. 7 - схема элемента насадки шарообразной формы, на внешней поверхности которой имеются дополнительные элементы в виде сферических поверхностей.

Флотационно-фильтрационная установка (фиг. 1) содержит заборный фильтр 1, всасывающий трубопровод 2, обратный клапан 8, соединенный через тройник 41 с краном 9 для за-пуска насосного агрегата 3, эжектор 4, соединенный с байпасным трубопроводом 5 и установленный на входе насосного агрегата 3, смонтированного на основании 14. Для первоначального запуска насосного агрегата 3 предусмотрен кран 9. На входе в эжектор 4 установлена защитная сетка, служащая для предотвращения засорения сопла эжектора. Эжектор 4 имеет 2 штуцера 11 и 12. Штуцер 11 служит для ввода раствора реагента и соединяется трубкой 42 с насосом-дозатором 6. Насос-дозатор 6 соединен трубкой с канистрой 13. Штуцер 12 служит для подсоса атмосферного воздуха и имеет регулировочный винт 7. В обоих штуцерах встроены обратные клапана.

Смешение сточной воды с раствором реагента и воздухом осуществляется в насосе 3, после чего смесь поступает по трубопроводу 10 в двухступенчатый сатуратор 15, 16, где под давлением 0,50-5,5 МПа происходит растворение воздуха в воде и смешение с реагентом. Вторая ступень сатуратора 16 содержит манометр 17 и выходную магистраль 18, соединенную с единым трубопроводом 38. Кроме того, вторая ступень сатуратора 16 предназначена для подвода очищаемой воды по трубопроводу 19 через обратный клапан 40, которая затем поступает в распределительный коллектор 21 через сопла 20, расположенные в нижней части камеры флотации 22.

Каждое из сопел 20 (фиг. 5) распределительного коллектора 21 содержит корпус 47 со шнеком 53, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенный в верхней части корпуса штуцер 48 с цилиндрическим отверстием 49 для подвода жидкости, соединенным с диффузором 50, осесимметричным корпусу 47 и штуцеру 48. Для герметичного соединения корпуса 47 со штуцером 48 предусмотрена уплотняющая прокладка 51. Шнек 53 запрессован в корпус с образованием цилиндрической камеры 52, расположенной над шнеком 53, соосно диффузору 50, которая соединена с ним последовательно. Шнек 53 выполнен с центральным дроссельный отверстием 55, причем внешняя поверхность шнека 53 представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 54 с правой или левой нарезкой и расположена внутри корпуса 47, причем выход винтовой канавки 54 соединен с выходной конической камерой 56, к торцу которой прикреплен пластинчатый распылитель. Шнек 53 форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.

Пластинчатый распылитель состоит из перпендикулярных оси шнека 53 и параллельных между собой, по крайней мере, двух пластин, одна из которых, первая пластина 57, имеет центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру большего из отверстий выходной конической камеры 56, а вторая пластина 58 выполнена сплошной и крепится к первой посредством, по крайней мере, трех крепежных элементов 60, включающих в себя винт, гайку и простановочную калиброванную шайбу 59, устанавливаемую между пластинами 57 и 58 и выполняющую функцию регулирующего звена, управляющего зазором.

Пена снимается скребковым механизмом (шламоудалителем) 25 и сбрасывается в лоток 26 и далее через патрубок 43 поступает в шламовую емкость (на чертеже не показана) для отстаивания. Для нормальной работы скребковым механизмом используется переливная трубка 39, связанная с верхней частью фильтра 29.

В фильтре 29 вода поступает в нижнюю часть, проходит через слой адсорбирующей фильтрующей загрузки 30, а очищенная вода сбрасывается через переливной карман 33 и патрубок 45, при этом загрузка фильтра 29 удерживается поддерживающей 31 и прижимной 32 рамками. Промывные воды сбрасываются через кран 34 в накопитель. В качестве адсорбента применяют активные угли марок БАУ, АР-Α, СКТ-3 и др.

Если нет необходимости в глубокой очистке, то очищенная вода после флотации сбрасывается через кран 27 и патрубок 44. Все емкости установки имеют сливные краны 34, 35, 36, 37, объединенные единым трубопроводом 38, оканчивающимся патрубком 46. Вода, очищенная флотационным способом, поступает через переливную трубу 24 в оголовок 23 и далее через кран 28 - на глубокую очистку в засыпной встроенный фильтр 29.

Адсорбент 30 выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм.

Адсорбент 30 может быть выполнен шарообразной формы (фиг. 6), в которой имеются несквозные радиальные выемки, причем выемки имеют форму цилиндрической, конической, сферической поверхностей или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид.

Адсорбент 30 может быть выполнен полой шарообразной формы, на внешней поверхности которой имеются дополнительные элементы в виде сферических, конических поверхностей, или любой поверхности тел вращения, например параболоид, эллипсоид (фиг. 7), а внутренняя шарообразная поверхность насадки соединена с внешней посредством, по крайней мере, трех каналов.

Чтобы повысить степень очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом, адсорбент 30 по форме может быть выполнен в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг. 2), или в виде полых шаров, на сферической поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг. 4). Адсорбент 30 может быть выполнен в виде цилиндриче-ских колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка (фиг. 3). Адсорбент может быть выполнен в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых прорезана винтовая канавка, имеющая в сечении, перпендикулярном винтовой линии, профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (фиг. 4). Адсорбент может быть выполнен в виде тороидальных колец (на чертеже не показано). Адсорбент может быть выполнен в виде тороидальных колец, имеющих профиль типа «седла Берля» или седла «Италлокс» (на чертеже не показано).

Флотационно-фильтрационная установка работает следующим образом.

Загрязненная вода после предварительной очистки в отстойнике через заборный фильтр 1 по всасывающему трубопроводу 2, через обратный клапан 8 поступает в эжектор 4, установленный на входе насосного агрегата 3. Для первоначального запуска установки корпус насосного агрегата 3 необходимо заполнить водой через кран 9. Рабочий поток жидкости на эжектор поступает по байпасному трубопроводу 5 . На входе в эжектор 4 установлена защитная сетка, служащая для предотвращения засорения сопла эжектора. Эжектор 4 имеет 2 штуцера 11 и 12. Штуцер 11 служит для ввода раствора реагента и соединяется трубкой 42 с насосом-дозатором 6. Насос-дозатор 6 соединен трубкой с канистрой 13. Штуцер 12 служит для подсоса атмосферного воздуха и имеет регулировочный винт 7. В обоих штуцерах встроены обратные клапаны.

В насосе 3 происходит смешение сточной воды с раствором реагента и воздухом, после чего смесь поступает по трубопроводу 10 в двухступенчатый сатуратор 15, 16. Здесь под давлением 0,50-5,5 МПа происходит растворение воздуха в воде и смешение с реагентом. Из 2-й ступени сатуратора 16 очищаемая вода по трубопроводу 19 через обратный клапан 40 поступает в распределительный коллектор 21 через сопла 20 .

Сопло 20 (фиг. 5) распределительного коллектора 21 работает следующим образом.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 49 в диффузор 50, а из него - в коническую камеру 52, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 53 и через дроссельное отверстие 55 - в коническую камеру 56, а из нее - в распылитель. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости.

В нижней части камеры флотации 22 происходит сброс давления и из воды выделяется растворенный воздух в виде мельчайших пузырьков, к которым прилипают частицы загрязнений. Шлам собирается на поверхности флотационной камеры в виде пены, которая снимается скребковым механизмом (шламоудалителем) 25 и сбрасывается в лоток 26 и далее через патрубок 43 поступает в шламовую емкость (не входящую в комплект поставки) для отстаивания. Шлам может быть сдан на переработку как целиком (если имеется такая возможность), так и отдельными фракциями после отстоя и слива сверху нефтепродуктов и воды из средней части. Нефтепродукты следует сдать на переработку или использовать в качестве жидкого топлива. Вода возвращается на очистку в отстойник. Отстоявшиеся в шламовой емкости взвешенные вещества могут быть вывезены и захоронены на полигоне или использованы в качестве добавки в дорожные покрытия на асфальтобетонных заводах.

В фильтре 29 вода поступает в нижнюю часть, проходит через слой адсорбирующей фильтрующей загрузки 30 . Очищенная вода сбрасывается через переливной карман 33 и патрубок 45 . загрузка фильтра удерживается поддерживающей 31 и прижимной 32 рамками. Загрузка фильтров выбирается в зависимости от технологии очистки сточных вод. Стандартная загрузка фильтра для очистки сточных вод автомоек - пенополиуретановый нефтесорбент (крошка 10-20 мм). При засорении пенополиуретановой крошки фильтр 29 извлекается из установки и промывается сверху струей воды. Промывные воды сбрасываются через кран 34 в накопитель.

Если нет необходимости в глубокой очистке, то очищенная вода после флотации сбрасывается через кран 27 и патрубок 44 . Все емкости установки имеют сливные краны 34, 35, 36, 37, объединенные единым трубопроводом 38, оканчивающимся патрубком 46. Электрическая и гидравлическая схемы установки обеспечивают ее работу в автоматическом режиме в соответствии с потреблением оборотной воды для мойки автомобилей либо по мере поступления сточных вод с помощью датчиков минимального и максимального уровней воды в емкости. Вода, очищенная флотационным способом, поступает через переливную трубу 24 в оголовок 23 и далее через кран 28 - на глубокую очистку в засыпной встроенный фильтр 29 .

Реагентная обработка применяется при повышенных требованиях к очищаемым стокам от автомойки либо при повышенных концентрациях загрязнений сточной воды. Тип, доза и рабочая концентрация реагента принимаются согласно технологии очистки сточных вод. Предлагаемое устройство может работать с реагентной обработкой сточных вод. В связи с тем, что основную часть растворенных загрязнений составляют анионные ПАВ, в качестве реагентов применяются катионные флокулянты, например поливинилпиридин.

Предлагаемое устройство предназначено для использования именно замкнутой системы водопотребления. Характерные уровни дозирования флокулянтов при их использовании в процессах осветления находятся в пределах 0,05-0,2 г/м³, в зависимости от качества неочищенной воды.