Змішувач-реактор

1. Змішувач-реактор, який включає лоток, розділений поперечними глухими перегородками на камери реакції, трубопроводи подачі вихідної та відводу обробленої води, патрубки введення реагентів, який відрізняється тим, що суміжні камери реакції сполучені між собою z-подібними трубопроводами, патрубки введення реагентів підключені до верхніх горизонтальнх ділянок z-подібних трубопроводів, трубопровід подачі вихідної води 3 собою z-подібними трубопроводами. При цьому zподібні трубопроводи у суміжних камерах реакції розміщені протилежно один одному вздовж повздовжніх стінок лотка змішувача. Патрубки введення реагентів підключені до верхніх горизонтальних ділянок z-подібних трубопроводів, трубопровід подачі вихідної води підключений до верхньої горизонтальної ділянки першого zподібного трубопроводу, а трубопровід відводу обробленої води підключений до нижньої горизонтальної ділянки останнього z-подібного трубопроводу. Горизонтальні ділянки z-подібних трубопроводів, які розміщені у камерах реакції, виконані перфорованими, при цьому їх верхні ділянки перфоровані зверху, а нижні - перфоровані знизу. Завдяки тому, що суміжні камери реакції сполучені між собою z-подібними трубопроводами, до верхніх горизонтальних ділянок яких підключені патрубки введення реагентів, забезпечується перемішування води з реагентами безпосередньо у трубопроводі, що є найбільш ефективним. Оскільки z-подібні трубопроводи у суміжних камерах реакції розміщені протилежно один одному вздовж повздовжніх стінок лотка змішувача, трубопровід подачі вихідної води підключений до верхньої горизонтальної ділянки першого z-подібного трубопроводу, трубопровід відводу обробленої води підключений до нижньої горизонтальної ділянки останнього z-подібного трубопроводу, то забезпечується поперечний рух воду у камерах реакції і необхідна тривалість протікання хімічної реакції домішок води з реагентами. Виконання верхніх горизонтальних ділянок z-подібних трубопроводів, які розміщені у камерах реакції, перфорованими зверху, а нижніх ділянок перфорованими знизу дозволяє попередити відкладання осаду на дні камер реакції та накопичення плаваючих домішок на поверхні води. В комплексі таке конструктивне виконання реактора-змішувача надає можливість забезпечити високу ефективність змішування та протікання хімічної реакції домішок води з декількома реагентами. На фіг.1 показано план, а на фіг.2 - поперечний повздовжній переріз реактора-змішувача. Він включає лоток 1, розділений поперечними глухими перегородками 2 на камери реакції 3, трубопроводи подачі вихідної 4 та відводу обробленої води 5, патрубки введення реагентів 6. Суміжні камери реакції 3 сполучені між собою z-подібними трубопроводами 7. Патрубки введення реагентів 8 підключені до верхніх горизонтальних ділянок zподібних трубопроводів 7, трубопровід подачі вихідної води 9 підключений до верхньої горизонтальної ділянки першого z-подібного трубопроводу, а трубопровід відводу обробленої води 10 підключений до нижньої горизонтальної ділянки останнього z-подібного трубопроводу. Z-подібні трубопроводи 7 у суміжних камерах реакції 3 розміщені протилежно один одному вздовж повздовжніх стінок лотка 1. Горизонтальні ділянки z-подібних трубопроводів 7, які розміщені у камерах реакції 3, виконані перфорованими, при цьому їх верхні горизонтальні ділянки перфоровані зверху, а нижні горизонтальні ділянки перфоровані знизу. 44246 4 При дозуванні декількох реагентів, наприклад для очищення багатокомпонентних стічних вод з важкими металами, реактор-змішувач працює наступним чином. Вихідна вода по трубопроводу 9 подається у першу камеру реакції 3. По патрубку 8 у перший z-подібний трубопровід 7 дозується сульфід натрію для осадження важких металів, чим забезпечується висока ефективність процесу змішування води з реагентом безпосередньо у цьому трубопроводі. Стічна вода виходить з нижньої перфорованої горизонтальної ділянки першого zподібного трубопроводу 7, рухається впоперек камери реакції знизу-вверх і збирається верхньою перфорованою горизонтальною ділянкою другого z-подібного трубопроводу 7. У процесі руху води відбувається протікання хімічної реакції між реагентом і домішками води з утворенням осаду малорозчинних сульфідів важких металів. Завдяки тому, що стічна вода виходить з нижньої перфорованої горизонтальної ділянки z-подібного трубопроводу 7 попереджується відкладання осаду на дні першої камери реакції 3. Оскільки стічна збирається верхньою перфорованою горизонтальною ділянкою другого z-подібного трубопроводу 7, то забезпечується відведення плаваючих домішок, зокрема нафтопродуктів, масел та інших органічних забруднень, які можуть накопичуватись на поверхні стічної води у камері реакції 3. Далі стічна вода по другому z-подібному трубопроводу 7 перетікає у наступну камеру реакції 3. По патрубку 8 у цей трубопровід дозується другий реагент коагулянт, гідроліз якого протікає у цій камері реакції 3. Далі стічна вода по третьому z-подібному трубопроводу 7 перетікає у третю камеру реакції 3. По патрубку 8 у цей трубопровід дозується третій реагент - луг для підлужування стічної води з метою протікання у третій камері 3 хімічної реакції повного осадження важких металів у вигляді малорозчинних гідроксидів металів, завершення процесу гідролізу коагулянту, пластівці якого сорбують органічні домішки і сприяють ефективній коагуляції сульфідів і гідроксидів металів. Оброблена реагентами стічна вода по трубопроводу 5 відводиться на подальші споруди для відділення утвореної зависі від стічної води. При необхідності дозування флокулянту з метою отримання особливо крупних пластівців малорозчинних сполук важких металів можливе застосування четвертої камери реакції з відповідним z-подібним трубопроводом і патрубком введення розчину флокулянту. Проводились промислові дослідження запропонованої конструкції реактора-змішувача на ряді промислових підприємств для очистки багатокомпонентних металомістких стічних вод з використанням декількох реагентів, зокрема двоступеневе введення лугу, дозування сульфіду натрію, коагулянту, флокулянту та інших реагентів у різних комбінаціях. Результати досліджень показали значну перевагу запропонованої конструкції реакторазмішувача перед відомими конструкціями при його використанні для змішування води з декількома реагентами. Запропонований реактор-змішувач забезпечував як більш високу ефективність змішування, так і необхідну тривалість протікання хімічної реакції домішок води з реагентом перед вве 5 44246 денням наступного реагенту. Це дозволило досягти більш високої стабільності очищення стічної води від важких металів в умовах коливань вихідних концентрацій домішок, рН та буферності водної фази. Таким чином, запропоноване технічне рішення мас суттєві відмінності від відомих конструкцій змішувачів-реакторів. Так, у запропонованій конструкції реактора-змішувача суміжні камери реакції сполучені між собою z-подібними трубопроводами, патрубки введення реагентів підключені до верхніх горизонтальних ділянок z-подібних трубопроводів, що дозволяє забезпечити високу ефективність змішування реагенту з водою і утворення мікрочастинок малорозчинних сполук домішок на ортокінетичній стадії коагуляції. Оскільки z-подібні трубопроводи у суміжних камерах реакції розміщені протилежно один одному вздовж повздовжніх стінок лотка, а їх горизонтальні ділянки виконані перфорованими, то забезпечується розподілення та поперечний рух потоку воду у камері реакції. Тим самим підтримується необхідна тривалість протікання хімічної реакції домішок води з реагентом та утворення крупних частинок малорозчинних сполук домішок на перікінетичній стадії коагуляції частинок. Тобто, можливість забезпечення змішування води з одним реагентом та завершення хімічної реакції між реагентом та домішками в одній Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 камері реакції дозволяє підвищити ефективність подальшого використання іншого реагенту в наступній камері реакції. Завдяки тому, що верхні горизонтальні ділянки z-подібних трубопроводів перфоровані зверху, а нижні горизонтальні ділянки перфоровані знизу, попереджається відкладання осаду на дні камер реакції і накопичення плаваючих домішок на поверхні стічної води у камерах реакції. У сукупності наявність таких відмінних ознак у запропонованому реакторі-змішувачі надає можливість одержати якісно новий результат підвищення ефективності змішування та протікання хімічної реакції домішок води з декількома реагентами. Крім того, використання запропонованого реактора-змішувача дозволяє забезпечити більш високу стабільність очистки при коливанні концентрацій домішок у вихідній воді, запобігти перевитраті хімічних реагентів, організувати більш якісну систему автоматичного керування процесом їх дозування у стічну воду. Джерела інформації 1. Патент RU 2261755, кл. В 01 F 5/06, опубл. 10.10.2005, бюл. №28. 2. Фрог Б.Н., Шевченко А.П. Водоподготовка. М.: Изд. МГУ, 1996. - 680 с 3. Тугай A.M., Орлов В.О. Водопостачання. Київ: Знання, 2009. - 735 с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601