Установка для очищення води флотацією

1 Установка для очищення води флотацією, що містить ємність, аератор і вертикально встановлений екстрактор, оснащений унизу розтрубом для уловлювання бульбашок повітря, генерованих аератором, а вгорі - приймачем піни, яка відрізняється тим, що додатково містить насос з усмоктувальним і нагнітальним патрубками, привід насоса і колону, встановлену в ємності під екстрактором, а аератор виконаний у вигляді водоповітряного ежектора із сопловим вхідним патрубком, сполученим з нагнітальним патрубком насоса, повітрозабірним патрубком, сполученим з атмосферою, і вихідним патрубком, сполученим з колоною, при цьому усмоктувальний патрубок насоса сполучений з ємністю 2 Установка для очищення води флотацією за п 1, яка відрізняється тим, що в нижній частині колони встановлена заглушка, розтруб екстрактора розташований усередині колони з кільцевим зазором, а у верхній частині колони встановлений дренажний патрубок, що розташований вище площини зрізу розтруба екстрактора і сполучений з ємністю 3 Установка для очищення води флотацією за п 1, яка відрізняється тим, що екстрактор виконаний у вигляді пучка екстракційних трубок, закріплених у приймачі піни за допомогою трубних ґрат 4 Установка для очищення води флотацією за п 1, яка відрізняється тим, що додатково містить сполучені між собою зворотний клапан, ресивер з контактним датчиком тиску і вихідний запірний клапан, при цьому вхід зворотного клапана сполучений з напірним патрубком насоса, а контактний датчик тиску комутований із приводом таким чином, що при зниженні тиску в ресивері до номінального він включає привід, а при підвищенні тиску в ресивері вище номінального він виключає привід (О Винахід відноситься до області обробки води, зокрема до пристроїв для циркуляційної обробки води флотацією, і може бути використаний для очищення питних вод у побуті і харчовій промисловості, а також для доочищення технічних і стічних вод промислових підприємств, що містять поверхнево-активні речовини Відома установка для очищення води флотацією, що містить ємність, аератор і вертикально встановлений екстрактор, постачений унизу розтрубом для уловлювання пузирчиків повітря, генерованих аератором, а вгорі приймачем піни (UA, патент №25068, СІ, МПК-6 C02F 1/24, C02F 1/40, заявл12 07 96, опубл25 12 98, бюл №6, RU, патент-аналог №2119891, СІ, МПК-6 C02F 1/24, C02F 1/40, заявл 12 07 96, опубл 10 10 98, бюл №28) Аератор являє собою голівку, що містить розпилювач, виконаний з пористого матеріалу Голівка аератора за допомогою повітроводу з єднана з компресором для нагнітання повітря Недоліком відомої установки є недосконалість конструкції аератора Пояснюється це тим, що пористий матеріал швидко засмічується і виходить з ладу, а компресор має малий ресурс роботи У результаті, для підтримки установки в працездатному стані необхідно часто робити заміну пористого матеріалу і компресора, що підвищує витрати на обслуговування установки Крім того, відома установка має низьку продуктивність і ефективність очищення води Викликано це тим, що масообмін очищеної і неочищеної води в ємності, і, отже, очищення всієї маси води відбувається повільно і, переважно, за рахунок природної конвекції Задачею винаходу є створення установки для очищення води флотацією, у якій шляхом застосування механічних засобів примусової конвекції і о 00 ю 58076 установці, за рахунок чого забезпечується підвициркуляції води в ємності, а також удосконалення щення продуктивності й ефективності очищення конструкції аератора, забезпечують підвищення води інтенсивності масообміну води в ємності і виклюКрім того, установка для очищення води флочити засмічення аератора, що підвищує продуктитацією має й ІНШІ ВІДМІТНІ ознаки, що доповнюють вність, поліпшує ефективність очищення води, винахід і використовуються для поліпшення його збільшує ресурс роботи установки і знижує витратехнічних властивостей ти на и обслуговування Поставлена задача вирішується наступним Так, в установці для очищення води флотацічином єю, ВІДПОВІДНО до винаходу, у нижній частині колони встановлена заглушка, розтруб екстрактора Установка для очищення води флотацією, що розташований усередині колони з кільцевим зазомістить ємність, аератор і вертикально встановлером, а у верхній частині колони встановлений дрений екстрактор, постачений унизу розтрубом для нажний патрубок, що розташований вище площиуловлювання пузирчиків повітря, генерованих аени зрізу розтруба екстрактора і сполучений з ратором, а вгорі приймачем піни, ВІДПОВІДНО ДО ємністю винаходу, додатково містить насос з усмоктувальним і нагнітальним патрубками, привод насоса і Установлення заглушки в нижній частині колоколону, встановлену в ємності під екстрактором, а ни ізолює обсяг води в колоні від обсягу води в аератор виконаний у вигляді водоповітряного ежеємності і забезпечує інтенсивну циркуляцію в ній ктора із сопловим вхідним патрубком, сполученим води і пузирчиків повітря, що надходять з водопоs нагнітальним патрубком насоса, повітрозабірним вітряного ежектора, за рахунок чого підвищується патрубком, сполученим з атмосферою, і вихідним продуктивність і ефективність очищення води патрубком, сполученим з колоною, при цьому Розташування розтруба екстрактора усередині усмоктувальний патрубок насоса сполучений з колони з кільцевим зазором забезпечує під дією ємністю динамічного напору водоповітряної суміші ежектора підйом очищеної води в колоні через згаданий Приведені ознаки, що характеризують винахід, кільцевий зазор вище площини зрізу розтруба ексє істотними, тому що в сукупності достатні для трактора для повернення її в ємність забезпечення працездатності, рішення поставленої задачі й ідентифікації установки, що заявляУстановка дренажного патрубка вище площиється ни зрізу розтруба екстрактора і його зв'язок з ємністю забезпечують переливання очищеної води з Приведена сукупність загальних /відомих/ і колони у ємність Це сприяє підвищенню інтенсивВІДМІТНИХ /нових/ від прототипу істотних ознак, ності масообміну очищеної і неочищеної води в якими характеризується удосконалена установка, ємності при оборотній її циркуляції є достатньою у всіх випадках, на які поширюється обсяг правового захисту, тому що вирішує поставВ установці для очищення води флотацією, лену задачу ВІДПОВІДНО до винаходу, екстрактор виконаний у вигляді пучка екстракційних трубок, закріплених у Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю приймачі піни за допомогою трубних ґрат істотних ознак винаходу, у тому числі ВІДМІТНИХ /нових/ при їхній взаємодії з загальними /відомими/ Таке удосконалення конструкції екстрактора ознаками, у забезпеченні нових технічних властистворює касетне розташування екстракційних трувостей об'єкта винаходу, обумовлених розв'язувабок, що, при збереженні високої екстракційної зданою задачею, полягає в наступному тності окремих трубок, забезпечує збільшення сумарного прохідного перетину і пропускної За рахунок того, що установка додатково місздатності екстрактора тить насос з усмоктувальним і нагнітальним патрубками, привод насоса і колону, тобто механічні За рахунок цього підвищується продуктивність засоби примусової конвекції і циркуляції води в і ефективність очищення води, як екстрактора, так ємності, забезпечується підвищення інтенсивності і установки в цілому масообміну води в ємності У результаті цього підКрім того, установка для очищення води фловищується продуктивність і ефективність очищентацією, ВІДПОВІДНО до винаходу, додатково містить ня води в установці сполучені між собою зворотний клапан, ресивер з контактним датчиком тиску і вихідний запірний У зв'язку з тим, що аератор виконаний у виклапан, при цьому вхід зворотного клапана сполугляді водоповітряного ежектора, тобто струминночений з напірним патрубком насоса, а контактний го апарата, забезпечується активна ежекція повітдатчик тиску комутований із приводом таким чиря з атмосфери через повітрозабірний патрубок ном, що, при зниженні тиску в ресивері до номінашвидкісним струменем води, що проходить через льного, він включає привод, а, при підвищенні тиссопловий вхідний патрубок, інтенсивне генеруванку в ресивері вище номінального, він виключає ня пузирчиків повітря і подача водоповітряної супривод міші з вихідного патрубка в колону При цьому водоповітряний ежектор не засміТаке удосконалення установки дозволяє авчується і не вимагає періодичної заміни томатично включати чи виключати привод і насос, що знижує енергоспоживання і підвищує економічЗа рахунок цього підвищується продуктивність ність установки і ефективність очищення води, збільшується ресурс роботи установки і знижуються витрати на и Відкриття вихідного запірного клапана виклиобслуговування кає зниження тиску в ресивері до номінального, забезпечує автоматичне включення насоса контаУ зв'язку з тим, що усмоктувальний патрубок ктним датчиком тиску, запуск насоса і подачу очинасоса сполучений з ємністю, досягається забір щеної води з ємності до споживача води з ємності насосом і її оборотна циркуляція в Закриття вихідного запірного клапана викликає підвищення тиску в ресивері вище номінального, забезпечує автоматичне вимикання насоса контактним датчиком тиску, зупинку насоса і припинення подачі очищеної води з ємності до споживача Надалі винахід пояснюється кресленням, на якому зображена схема установки для очищення води флотацією, і докладним описом його здійснення Установка для очищення води флотацією містить ємність 1, аератор 2 і вертикально встановлений екстрактор 3, постачений унизу розтрубом 4 для уловлювання пузирчиків повітря, генерованих аератором 2, а вгорі приймачем 5 піни Установка додатково містить насос 6 з усмоктувальним і нагнітальним патрубками 7, 8, привод 9 насоса 6 і колону 10, встановлену в ємності 1 під екстрактором З Аератор 2 виконаний у вигляді водоповітряного ежектора 11 із сопловим вхідним патрубком 12, сполученим з нагнітальним патрубком 8 насоса 6, повітрозабірним патрубком 13, сполученим з атмосферою, і вихідним патрубком 14, сполученим з колоною 10 Усмоктувальний патрубок 7 насоса 6 сполучений з ємністю 1 У нижній частині колони 10 установлена заглушка 15 Розтруб 4 екстрактора 3 розташований усередині колони 10 з кільцевим зазором S У верхній частині колони 10 установлений дренажний патрубок 16, що розташований вище площини зрізу розтруба 4 екстрактора 3 і сполучений з ємністю 1 Екстрактор 3 виконаний у вигляді пучка екстракційних трубок 17, закріплених у приймачі 5 піни за допомогою трубних ґрат 18 Трубні ґрати 18 герметично закріплені усередині приймача 5 піни і служать одночасно елементом кріплення екстракційних трубок 17 і дном приймача 5 піни екстрактора З Установка додатково містить сполучені між собою зворотний клапан 19, ресивер 20 з контактним датчиком 21 тиску і вихідний запірний клапан 22 Вхід зворотного клапана 19 сполучений з напірним патрубком 8 насоса 6 Контактний датчик 21 тиску комутований із приводом 9 таким чином, що, при зниженні тиску в ресивері 20 до номінального, він включає привод 9, а, при підвищенні тиску в ресивері 20 вище номінального, він виключає привод 9 Насос 6 виконаний у вигляді відцентрового насоса, а привод 9 виконаний у вигляді електродвигуна Привод 9 з'єднаний з насосом 6 муфтою 23 Усмоктувальний патрубок 7 насоса 6 сполучений з ємністю 1 усмоктувальною магістраллю 24 Нагнітальний патрубок 8 насоса б сполучений із сопловим вхідним патрубком 12 ежектора 11 із входом зворотного клапана 19 нагнітальною магістраллю 25 Зворотний клапан 19, ресивер 20 з контактним датчиком 21 тиску і вихідний запірний клапан 22 сполучені між собою вихідною магістраллю 26 Вихідний патрубок 14 ежектора 11 сполучений 58076 з колоною 10 циркуляційною магістраллю 27 Дренажний патрубок 16 сполучений з ємністю 1 дренажною магістраллю 28 Для заправлення ємності 1 водою з водопровідної мережі установка містить заправну магістраль 29 із вхідним запірним клапаном ЗО Для видалення екстракту приймач 5 піни екстрактора 3 містить зливальний патрубок 31, сполучений з каналізацією /на кресленні не показано/ зливальною магістраллю 32, постаченою зливальним запірним клапаном 33 Зливальний патрубок 31 установлений вище трубних ґрат 18 екстрактора З Для комутації привода 9 пристрій містить вимикачі 34, 35 Вимикач 34 забезпечує пряме підключення привода 9 до електричної мережі в режимі очищення води Вимикач 35 забезпечує підключення привода 9 до електричної мережі через контактний датчик 21 тиску в режимі споживання очищеної води Установка для очищення води флотацією працює таким чином У початковому положенні вихідний запірний клапан 22 закритий, а вимикачі 34, 35 знаходяться в розімкнутому положенні Потім відкривають вхідний запірний клапан ЗО і через заправну магістраль 29 ємність 1 заповнюють водою з водопровідної мережі до проектного рівня Вимикачем 34 включають привод 9, який через муфту 23 передає обертаючий момент насосу 6 Насос 6 робить забір води з ємності 1 через усмоктувальну магістраль 24 і усмоктувальний патрубок 7 а також подачу води під тиском через нагнітальний патрубок 8 і нагнітальну магістраль 25 у сопловий вхідний патрубок 12 ежектора 11 При цьому в зв'язку з тим, що вихідний запірний клапан 22 закритий, тиск у ресивері 20, контрольований контактним датчиком 21, зростає вище номінального й електричне коло між контактами згаданого датчика 21 розмикається В ежекторі 11 струмінь води створює розрідження, у результаті чого через повітрозабірний патрубок 13 відбувається ежекція /підсмоктування/ повітря з атмосфери і його змішування з водою Вода, насичена пузирчиками повітря, з вихідного патрубка 14 ежектора 11 у вигляді водоповітряної суміші надходить у колону 10 під тиском через циркуляційну магістраль 27 У колоні 10 вода з пузирчиками повітря висхідним потоком піднімається нагору При цьому поверхнево-активні речовини (ПАР), що знаходяться у воді, адсорбуються на пузирчиках повітря Пузирчики повітря з ПАР уловлюються розтрубом 4 і висхідним потоком піднімаються по екстракційним трубкам 17 екстрактора 3 у вигляді пузирково-рідинного стовпа, який трансформується в серію рідинних плівок піни, що компланарно переміщаються нагору і складаються з концентрованих розчинів ПАР Плівки піднімаються нагору і звільняються від надлишку води, що стікає по стінках екстракційних трубок 17 екстрактора 3 униз На виході з екстрактора 3 плівки лопаються 58076 Витягнутий з води концентрат ПАР у вигляді піни акумулюється в приймачі 5 Піна з приймача 5 самопливом безупинно, при постійно відкритому зливальному запірному клапані 33, чи періодично, при тимчасово відкритому зливальному запірному клапані 33, віддаляється через зливальний патрубок 31 і зливальну магістраль 32 у каналізацію При цьому частково очищена вода під дією гідродинамічного напору піднімається через кільцевий зазор S між розтрубом 4 екстрактора 3 і колоною 10 до рівня розташування дренажного патрубка 16 Надлишок води з колони 10 через дренажний патрубок 16 і дренажну магістраль 28 переливається в ємність 1, де частково очищена і неочищена вода переміщуються, а рівень концентрації ПАР зменшується й усереднюється При ПОСТІЙНІЙ роботі привода 9 і насоса 6 відбувається циркуляційний оборотний безупинний процес очищення води від ПАР, що включає наступну ПОСЛІДОВНІСТЬ операцій Забір води з ємності 1 насосом 6 через усмоктувальну магістраль 24 і усмоктувальний патрубок 7 Подачу води насосом 6 під тиском через нагнітальний патрубок 8 і нагнітальну магістраль 25 у сопловий вхідний патрубок 12 ежектора 11 Насичення води пузирчиками повітря в ежекторі 11 Подачу води, насиченої пузирчиками повітря, з вихідного патрубка 14 ежектора 11 у колону 10 під тиском через циркуляційну магістраль 27 Очищення води в колоні 10 флотацією Переливання очищеної води через дренажний патрубок 16 і дренажну магістраль 28 у ємність 1 Перемішування очищеної і неочищеної води в ємності 1, супроводжуване поступовим зниженням концентрації ПАР води в ємності 1 По досягненні нижнього критичного рівня концентрації ПАР в обсязі води, що очищається, у ємності 1 пузирково-рідинний стовп утрачає здатність утворювати рідинні плівки в екстракційних трубках 17 і екстрактор 3 припиняє роботу 8 Це свідчить про те, що в ємності 1 очищення води від ПАР довершена Наприклад, в експериментальній установці з ємністю 1 обсягом 200 літрів період очищення склав приблизно 2 години Очищену воду з ємності 1 подають до споживача Для цього вимикач 34 розмикають, відкривають вихідний запірний клапан 22 і замикають вимикач 35 Тиск у ресивері 20 падає до номінального, зворотний клапан 19 відкривається, контакти датчика 21 замикають електричне коло і включають привод 9, що через муфту 23 передає обертаючий момент насосу 6 Насос 6 робить забір води з ємності 1 через усмоктувальну магістраль 24 і усмоктувальний патрубок 7 і подачу води через нагнітальний патрубок 8 і нагнітальну магістраль 25 Надалі вода по шляху найменшого гідравлічного опору через зворотний клапан 19, ресивер 20, вихідний запірний клапан 22 і вихідну магістраль 26 надходить до споживача Після часткового чи повного спорожнювання ємності 1 вихідний запірний клапан 22 закривають, вимикач 35 розмикають і відключають привод 9 від електричної мережі Цей процес багаторазово повторюють У цій установці для очищення води флотацією за рахунок, застосування механічних засобів примусової конвекції і циркуляції води в ємності, а також удосконалення конструкції аератора, забезпечується підвищення інтенсивності масообміну води в ємності і виключається можливість засмічення аератора Таке удосконалення дозволяє підвищити продуктивність, поліпшити ефективність очищення води, збільшити ресурс роботи установки і знизити витрати на и обслуговування Винахід може бути багаторазово здійснений в умовах промислового виробництва з використанням стандартного устаткування, звичайних комплектуючих елементів, відомих матеріалів і технологи, як на малих, так і на великих підприємствах 58076 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва 10 Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вулАртема, 77, м Київ, 04050, Україна