Результат интеллектуальной деятельности: Автоматизированное устройство для очистки промышленных стоков

Изобретение относится к устройствам очистки промышленных стоков способом электрохимической обработки воды, а именно электрокоагуляцией специально приготовленной дисперсии, и может быть использовано для очистки технических промывных вод от органических соединений, неорганических твердых взвесей, солей тяжелых металлов на предприятиях электронной, приборостроительной промышленности, а также на производствах, имеющих в своем составе гальванические цеха и участки.

Известно устройство, предназначенное для решения узкой задачи очистки сточных вод от Cr⁶⁺, включающее приемную камеру, смеситель и камеру с электрокоагулятором (а.с. №1142452, МПК C02F 1/46, БИ №8, 1985 г.).

Недостаток данного устройства состоит в отсутствии регулирования параметров работы установки в зависимости от технических характеристик, поступающих на очистку стоков и ее большие габариты.

Известно устройство, включающее последовательно соединенные приемную камеру, снабженную дозатором реагента, камеру для измерения рН с установленным над ней датчиком рН-метра, при этом эти камеры соединены между собой статическим смесителем, электрокоагулятор, снабженный электродами и лопастной мешалкой, отделенный от камеры измерения рН стенкой, выполненной переливной, фильтр-сгуститель непрерывного действия, соединенный с насосом высокого давления, и приемную емкость для влажного осадка (Пат. РФ №2051116, МПК-8 C02F 1/46, 2000 г.).

Недостаток устройства состоит в низком качестве очистки воды и неэффективности работы из-за отсутствия автоматического регулирования процесса очистки и концентрации очищенных стоков.

Наиболее близким устройством является устройство для очистки промышленных стоков, содержащее приемную камеру, камеру для измерения рН, соединенные между собой статическим смесителем, электрокоагулятор с электродами и лопастной мешалкой, камеру с насосом высокого давления, фильтр-сгуститель непрерывного действия, приемную емкость для влажного осадка, пресс-фильтр, связанный с приемной емкостью для влажного осадка, измерители концентраций примесей тяжелых металлов, насос для перекачки недоочищенной воды, резервуар-накопитель, насос для подачи воды на повторный цикл очистки, выход измерителя концентраций примесей тяжелых металлов в воде после фильтра-сгустителя соединен с входом регулирующего клапана посредством первого микропроцессорного контроллера, выход измерителя концентраций примесей тяжелых металлов в воде после механического обезвоживания влажного осадка на пресс-фильтре соединен с входом другого регулирующего клапана посредством второго микропроцессорного контроллера, выходы регулирующих клапанов соединены с насосом для перекачки недоочищенной воды, который соединен с входом резервуара-накопителя и насосом для подачи воды на повторный цикл очистки (Пат. РФ №2278824, МПК-8 C02F 1/463, БИ №18, 2006 г.).

Недостаток устройства состоит в снижении эффективности его работы и качестве очистки промышленных стоков в результате отсутствия регулирования параметров работы установки и количества подаваемых реагентов в зависимости от объема и химического состава стоков, поступающих на очистку.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение качества очистки промышленных стоков и эффективной работы устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в автоматизированное устройство для очистки промышленных стоков, содержащее последовательно соединенные приемную камеру с установленным над ней дозатором реагента, камеру для измерения рН с установленным над ней датчиком рН-метра, приемная камера и камера для измерения рН в нижней части соединены между собой статическим смесителем, электрокоагулятор с электродами и лопастной мешалкой, отделенный от камеры измерения рН переливной смежной стенкой, камеру с насосом высокого давления, фильтр-сгуститель непрерывного действия, приемную емкость для влажного осадка, пресс-фильтр, связанный с приемной емкостью для влажного осадка, измерители концентраций примесей тяжелых металлов, насос для перекачки недоочищенной воды, резервуар-накопитель, насос для подачи воды на повторный цикл очистки, выход измерителя концентраций примесей тяжелых металлов в воде после фильтра-сгустителя соединен с входом регулирующего клапана посредством первого микропроцессорного контроллера, выход измерителя концентраций примесей тяжелых металлов в воде после механического обезвоживания влажного осадка на пресс-фильтре соединен с входом другого регулирующего клапана посредством второго микропроцессорного контроллера, выходы регулирующих клапанов соединены с насосом для перекачки недоочищенной воды, который соединен с входом резервуара-накопителя и насосом для подачи воды на повторный цикл очистки, дополнительно введены последовательно соединенные ультразвуковой расходомер и датчик рН-метра на входном трубопроводе подачи стоков на очистку, регулятор дозатора, корректор подачи реагента, сумматор, первый, второй и третий масштабирующие усилители, первый и второй частотные регуляторы, блок сравнения потоков, задатчик величины входного потока, первый, второй, третий и четвертый корректирующие усилители и корректор скорости перемешивания лопастной мешалкой, причем выход ультразвукового расходомера соединен с входами первого, второго и третьего корректирующих усилителей, выход датчика рН-метра на входном трубопроводе подачи стоков на очистку соединен с входом первого масштабирующего усилителя подачи реагента, первый вход блока сравнения потоков соединен с выходом задатчика величины входного потока, второй вход блока сравнения соединен с выходом первого корректирующего усилителя, выход блока сравнения потоков через первый частотный регулятор соединен с регулируемым приводом насоса для подачи воды на повторный цикл очистки, вход второго масштабирующего усилителя соединен с выходом измерителя концентраций примесей тяжелых металлов в воде после фильтра-сгустителя непрерывного действия, вход третьего масштабирующего усилителя соединен с выходом датчика рН-метра, установленного над камерой для измерения рН, выходы первого, второго и третьего масштабирующих усилителей соединены с входами сумматора, выход сумматора соединен с первым входом корректора подачи реагента, второй вход которого соединен с выходом второго корректирующего усилителя, выход корректора подачи реагента через регулятор дозатора соединен с дозатором реагента, вход четвертого корректирующего усилителя соединен с выходом сумматора, выходы третьего и четвертого корректирующих усилителей соединены с входами корректора скорости перемешивания лопастной мешалкой, выход которого через второй частотный регулятор соединен с регулируемым приводом лопастной мешалки.

На Фиг. представлена схема предложенного автоматизированного устройства для очистки промышленных стоков.

Устройство содержит приемную камеру 1 с установленным над ней дозатором реагента 2, в приемной камере установлен статический смеситель 3 поступающей воды с реагентом, за которым расположена камера 4 для измерения рН с установленным над ней датчиком 5 рН-метра. За ней расположена камера 6, разделенная с камерой 4 для измерения рН переливной стенкой 7. В камере 6 расположен электрокоагулятор 8 с электродами и лопастной мешалкой 9. Камера 6 сообщена через переливную смежную стенку 10 с камерой 11, при этом верхняя кромка переливной стенки 7 находится выше верхней кромки переливной смежной стенки 10.

В камере 11 расположен насос высокого давления 12 для подачи воды в фильтр-сгуститель непрерывного действия 13, имеющий в нижней части устройство 14 удаления сгущенного осадка, а под ним приемную емкость для влажного осадка 15, связанную с пресс-фильтром 18.

Выход измерителя концентраций примесей тяжелых металлов 16 связан с входом первого микропроцессорного контроллера 17, выход которого связан с входом регулирующего клапана 22, который, в свою очередь, связан с резервуаром-накопителем 24 с насосом 25 через насос 23.

Выход измерителя концентраций примесей тяжелых металлов 19 связан с входом второго микропроцессорного контроллера 20, выход которого связан с входом регулирующего клапана 21, который, в свою очередь, связан с резервуаром-накопителем 24 с насосом для подачи воды на повторный цикл очистки 25 через насос для перекачки недоочищенной воды 23.

Ультразвуковой расходомер 26 и датчик 27 рН-метра на входном трубопроводе подачи стоков на очистку последовательно соединены на трубопроводе подачи промышленных стоков в устройство.

Выход ультразвукового расходомера 26 соединен с входами первого 28, второго 29 и третьего 30 корректирующих усилителей, выход датчика 27 рН-метра на входном трубопроводе подачи стоков на очистку соединен с входом первого 31 масштабирующего усилителя подачи реагента.

Первый вход блока сравнения 32 потоков соединен с выходом задатчика 33 величины входного потока, второй вход блока сравнения 32 соединен с выходом первого 28 корректирующего усилителя, выход блока сравнения 32 потоков через первый частотный регулятор 34 соединен с регулируемым приводом насоса для подачи воды на повторный цикл очистки 25.

Вход второго 35 масштабирующего усилителя соединен с выходом измерителя к онцентраций примесей тяжелых металлов 16, вход третьего 36 масштабирующего усилителя соединен с выходом датчиком 5 рН-метра, установленным над камерой для измерения рН.

Выходы первого 31, второго 35 и третьего 36 масштабирующих усилителей соединены с входами сумматора 37. Выход сумматора 37 соединен с первым входом корректора подачи реагента 38, второй вход которого соединен с выходом второго 29 корректирующего усилителя. Выход корректора подачи реагента 38 через регулятор 39 дозатора соединен с дозатором реагента 2.

Вход четвертого 40 корректирующего усилителя соединен с выходом сумматора 37. Выходы третьего 30 и четвертого 40 корректирующих усилителей соединены с входами корректора скорости перемешивания 41 лопастной мешалкой, выход которого через второй частотный регулятор 42 соединен с регулируемым приводом лопастной мешалки.

Устройство работает следующим образом.

Промышленные стоки по подающему трубопроводу, на котором установлены ультразвуковой расходомер 26 и датчик 27 рН-метра на входном трубопроводе подачи стоков на очистку, подают в приемную камеру 1 и туда же поступает с помощью дозатора реагента 2 соответствующий реагент, который смешивают с протекающей водой в статическом смесителе 3, на выходе из которого расположена камера 4 для измерения рН с установленным над ней датчиком 5 рН-метра, измеряющим рН раствора.

Приготовленный таким образом раствор попадает в камеру 6, переливаясь через верхнюю кромку переливной стенки 7.

Лопастная мешалка 9 многократно прокачивает раствор в межэлектродном пространстве электрокоагулятора 8, где происходит образование хлопьев, содержащих загрязняющие вещества.

Образовавшаяся пульпа через верхнюю кромку переливной смежной стенки 10 попадает в камеру 11, откуда она насосом высокого давления 12 попадает в фильтр-сгуститель непрерывного действия 13, где освобождается от взвеси.

Отделенный от воды осадок из фильтра-сгустителя через устройство 14 удаления сгущенного осадка выводят в приемную емкость для влажного осадка 15 и далее транспортной лентой подают на пресс-фильтр 18.

Обработанную воду из фильтра-сгустителя непрерывного действия 13 контролируют измерителем концентрации примесей тяжелых металлов 16, далее подают сигнал на первый микропроцессорный контроллер 17, который сравнивает текущее содержание с заданным и в соответствии с отклонением формируют команду исполнительному механизму регулирующего клапана 22.

Воду после механического обезвоживания влажного осадка на пресс-фильтре 18 контролируют измерителем концентрации примесей тяжелых металлов 19, далее подают сигнал на второй микропроцессорный контроллер 20, который сравнивает текущие значения концентраций примесей тяжелых металлов с заданными значениями и в соответствии с отклонением формирует команду исполнительному механизму регулирующего клапана 21.

Воду, не соответствующую заданному качеству после фильтра-сгустителя непрерывного действия 13 и пресс-фильтра 18, насосом для перекачки недоочищенной воды 23 подают в резервуар-накопитель 24 и далее насосом для подачи воды на повторный цикл очистки 25 поступает на повторный цикл очистки.

Вода, качественный и количественный состав которой соответствует заданным значениям, повторно используется в технологическом процессе.

Для повышения эффективности работы в предлагаемом устройстве обеспечивается регулирование величины входного потока, количество подаваемого реагента и скорость многократного покачивания раствора в межэлектродном пространстве электрокоагулятора лопастной мешалкой.

Величину потока воды, поступающей на очистку, измеряют ультразвуковым расходомером 26. Для равномерной загрузки устройства информацию о текущем расходе снимают с ультразвукового расходомера 26, сравнивают на блоке сравнения 32 потоков с заданным значением, устанавливаемым задатчиком 33 величины входного потока, и величина рассогласования через первый частотный регулятор 34 на регулируемый привод насоса для подачи воды на повторный цикл очистки 25. В результате режим работы насоса для подачи воды на повторный цикл очистки 25 меняется и поступающий на очистку поток стабилизируют и фиксируют ультразвуковым расходомером 26.

Для регулирования подачи реагента на сумматор 37 через первый 31, второй 35 и третий 36 масштабирующие усилители подачи реагента поступают сигналы от датчика рН-метра на входном трубопроводе подачи стоков на очистку 27, датчика 5 рН-метра, установленным над камерой 4 для измерения рН, и измерителя концентраций примесей тяжелых металлов 16 соответственно. В результате на выходе сумматора 37 формируют сигнал, отражающий процесс очистки воды на всех этапах работы устройства.

На основе сигналов с сумматора 37 и второго 29 корректирующего усилителя, связанного с ультразвуковым расходомером 26 на выходе корректора подачи реагента 38 формируется сигнал управления количеством подаваемого реагента посредством регулятора 39 дозатора реагента 2.

В результате количество подаваемого реагента в каждый момент времени зависит от прохождения процесса очистки воды на всех этапах работы устройства и величины потока воды, поступающей на очистку, измеряемой ультразвуковым расходомером 26.

На основе сигналов, поступающих от сумматора 37 и ультразвукового расходомера 26 через третий 30 и четвертый 40 корректирующие усилители, на выходе корректора скорости перемешивания 41 формируют сигнал, который через второй частотный регулятор 42 регулирует скорость перемешивания лопастной мешалкой.

Таким образом, автоматизированное устройство для очистки промышленных стоков обеспечивает повышение эффективной работы устройства и качества очистки промышленных стоков посредством регулирования параметров работы установки и количества подаваемых реагентов в зависимости от объема и химического состава стоков, поступающих на очистку.