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, F02C 7/24, содержащая заборный фильтр, всасывающий трубопровод, обратный клапан, насосный агрегат, эжектор, соединенный с байпасным трубопроводом и установленный на влоде 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 клапаны, 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 ее 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 клапаны, 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 со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенного в верхней части корпуса штуцера с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, шнек запрессован в корпус с образованием конической камеры, расположенной над шнеком, соосно диффузору, и соединенной с ним последовательно, причем шнек выполнен сплошным, а внешняя поверхность шнека представляет собой две последовательно соединенные поверхности, одна их которых представляет собой по крайней мере однозаходную винтовую канавку с правой или левой нарезкой, и расположена внутри корпуса, а вторая поверхность выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного с распылительным диском, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность, может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, а поверхность распылительного диска, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса, и имеет на периферийной части радиальные вырезы, чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска.

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.

Флотационно-фильтрационная установка (фиг. 1) содержит заборный фильтр 1, всасывающий трубопровод 2, обратный клапан 8, соединенный через тройник 41 с краном 9 для запуска 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 клапаны.

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 конической камеры 52, расположенной над шнеком 53, соосно диффузору 50, которая соединена с ним последовательно. Шнек 53 выполнен сплошным, причем внешняя поверхность шнека 53 представляет собой две последовательно соединенные поверхности, одна их которых представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 54 с правой или левой нарезкой и расположена внутри корпуса 47, а вторая поверхность 56 выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного с распылительным диском 57, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность, может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, например сферическая, эллиптическая, параболическая и др. (на чертеже не показано). Шнек 53 в этом случае может фиксироваться в корпусе дополнительно посредством винтов 55. Шнек 53 сопла выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.

Поверхность распылительного диска 57, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса 47, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса и имеет на периферийной части радиальные вырезы (на чертеже не показаны), чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска 57.

Распылительный диск 57 смещен по оси сопла вниз от гладкой поверхности тела вращения 56 шнека 53, соединенного с винтовой поверхностью 54 шнека, на величину h, зависящую от вязкости распыляемой жидкости, и соединен со шнеком 53 посредством стержня 58, осесимметрично расположенного шнеку 53.

Возможен вариант, когда к торцевой нижней части корпуса 47 сопла присоединен диффузор 59, охватывающий распылительный диск 57, при этом в верхней части диффузора выполнены, по крайней мере, три эжекционных отверстия 60.

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-А, 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.

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 цилиндрических 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. 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 (раствора) и встречает на своем пути поверхность распылительного диска 57, у которой на периферийной части, отогнутой в сторону нижней части корпуса, выполнены радиальные вырезы, чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска 57, что позволяет увеличить поверхность распыливания жидкости с одновременным дополнительным дроблением капель 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.