Способ извлечения взвешенных в жидкости частиц и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам разделения суспензий и может быть использовано для глубокой очистки бытовых и промышленных стоков. Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение концентрации извлекаемых из жидкости частиц на поверхности и сокращение времени извлечения . Способ извлечения взвесей основан на гидроударном кавитирующем эффекте. Источником извлечения взвешенных в жидкости частиц служит давление акустических волн, создаваемых колебанием мембраны, а также подъемная сила эмульсионного слоя, образующегося при кавитирующем эффекте выбрасывания жидкости из отверстий мембраны. Жидкость на очистку подается в импульсном режиме через импульсное расходное устройство, причем частота подачи жидкости совпадает с собственной частотой колебания мембраны. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕ1СКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК

"ТОВИЙ (5!)5 С 02 F 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4816557/26 (22) 24.04.90 (46) 30.07.92. Бюл. 28 (71) Инженерный центр "Экогидролизпром"

Производственого объединения "Архангельскгидролизп ром" (72) В.А,Тимофеев (53) 628,314.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t4 1421704, кл. С 02 F 1/24, 1987.

Очистка и рекуперация промышленных выбросов/Под общей редакцией В.Ф.Максимова и И,В.Вольфа. М,: Лесная промышленность, 1989, с. 214-219, (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ В ЖИДКОСТИ ЧАСТИЦ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам разделения суспензий и может быть использоИзобретение относится к способам разделения суспензий и может быть использовано для глубокой очистки бытовых и промышленных стоков от веществ, близких по плотности к плотности воды. а также в микробиологической, медицинской, химической. горной и других областях промышленности, Известно устройство для флотационной очистки сточных вод, включающее флотационную камеру. насос. эжектор, напорный бак, трубопровод. подачи водовоздушной смеси, на котором установлен быстродействующий клапан.

Известен способ извлечения взвешенных в жидкости частиц методом напорной флотации, согласно которому жидкость и воздух смешивают под давлением. Насы„„SU „1751169 А1 вано для глубокой очистки бытовых и промышленных стоков, Цель изобретения— снижение энергозатрат и повышение концентрации извлекаемых иэ жидкости частиц на поверхности и сокращение времени извлечения, Способ извлечения взвесей основан на гидроударном кавитирующем эффекте. Источником извлечения взвешенных в жидкости частиц служит давление акустических волн, создаваемых колебанием мембраны, а также подъемная сила эмульсионного слоя, образующегося при кавитирующем эффекте выбрасывания жидкости иэ отверстий мембраны, Жидкость на очистку подается в импульсном режиме через импульсное расходное устройство, причем частота подачи жидкости совпадает с собственной частотой колебания мембраны. 2 с. и. ф-лы, 1 ил. щенная воздухом вода подается в камеру, где выделившиеся иэ нее пузырьки воздуха всплывают вместе с частицами взвешенных веществ.

Известно устройство, в котором может быть осуществлен этот способ, включающее камеру, трубопровод подачи жидкости, на котором установлен редукционный клапан, и отвода отработанной жидкости.

Источником флотации — извлечения взвешенных частиц в указанном способе является подъемная сила содержащегося в жидкости газа, следствием чего является слабая концентрация флотируемых частиц на поверхности флотационной камеры, длительность процесса извлечения, большие энергоэатраты, направленные на дополнительное насыщение жидкости газом.

1751169

10

25

35

Цель изобретения — увеличение концентрации извлекаемых частиц на поверхности жидкости, сокращение времени их извлечения и снижение энергозатрат, Указанная цель достигается тем, что в способе извлечения взвешенных в жидкостй.частиц, включающем подачу жидкости в камеру и отвод фаз, жидкость в камеру подается импульсами, Частота подачи жидкости в камеру совпадает с собственной частотой колебания мембраны, Указанная цель обеспечивается также тем, что устройство, содержащее камеру, трубопроводы подачи и отвода фаз, снабжено импульсным расходным устройством, установленным в выходном отверстии трубопровода подачи жидкости и расположенной над ним перфорированной мембраной. Способ выделения взвесей основан на гидроударном кавитирующем эффекте.

Импульсное расходное устройство создает пульсирующий поток жидкости, приводящий мембрану в резонансное кблебательное движение, а за счет гидроудара в клапане — дополнительное давление, выталкивающее жидкость через отверстия мембраны в виде пульсирующих струй, создающих над мембраной под действием кавитационного эффекта эмульсион. ный слой, имеющий пенообразный вид, Источником извлечения взвешенных в жидкос;и частиц, подъема пены служит ее малая плотность по сравнению с окружающей жидкостью, а также давление акустических волн, которое гонит эмульсию на поверхность камеры, подъемная сила эмульсионного слоя, образующегося при кавитирующем эффекте выбрасывания жидкости иэ отверстий мембраны.

Сравнение изобретения с прототипом показывает, что предлагаемый способ и устройство для его осуществления отличаются наличием новых признаков: подача жидкости в импульсном режиме с частотой, равной собственной частоте колебания мембраны, которая рассчитывается по формуле: (63(— j 864(— ) "63(— ) jE

1 соб. =д

24 (1 — P )P где д — толщина;

Ь вЂ” ширина;

1 — длина; р — плотность; ,и — коэффициент поперечной деформации, Š— модуль упругости; использование гибкой перфорированной мембраны в качестве источника извлечения взвешенных в жидкости частиц.

Известно использование быстродействующего клапана в устройстве для напорной флотационной очистки сточных вод, назначение которого повысить давление в трубопроводе до требуемого технологического значения под действием гидравлического удара и увеличить степень дисперсности пузырьков воздуха за счет турбулизации потока. Однако использование быстродействующего клапана в качестве импульсного расходного устройства направлено на создание пульсирующего потока, приводящего мембрану в колебательное движение, и дополнительного давления, проталкивающего жидкость через отверстия в мембране.

На чертеже схематически изображено устройство для извлечения взвешенных в жидкости частиц, Устройство содержит корпус 1 с трубопроводами подачи жидкости 2 и отвода очи- . щенной воды 3 и пенного продукта 4. В выходном отверстии трубопровода 2 подачи жидкости установлено расходное импульсное устройство 5, выполненное в ниде быстродействующего клапана. Над выходным отверстием подачи жидкости установлена мембрана б. имеющая отверстия 7.

Устройство работает следующим образом.

Жидкость. содержащая взвешенные частицы, подается по трубопроводу 2 через быстродействующий клапан 5 в нижнюю часть камеры 1 импульсами и через отверстие 7 мембраны б поддействием давления, создаваемого за счет гидроудара в быстродействующем клапане, выбрасывается пульсирующими струйками вверх. При выбрасывании жидкости создается эмульсионный слой, имеющий пенообразный вид.

Пульсирующий поток жидкости приводит мембрану 6 в колебательное движение, создающее акустические волны. гонящие пену на поверхнос. ь камеры, где она через трубопровод 4 выводится наружу. Очищенная вода отводится по трубопроводу 3.

Режим работы определяется величиной расхода жидкости и частотными характеристиками клапана или мембраны. При этом высота подьема струи не должна превосходить уровень раствора s аппарате разделения фаз.

Пример 1 (предлагаемый способ).

Очищаемую жидкость с 1%-ным содержанием взвешенных частиц пропускают через импульсное расходное устройство. работа-щее с частотой 30 Гц, в камеру. Толщина

1751169 мембраны 0,17 мм с размером 0,5х0,4 м, что обеспечивает мембране собственную частоту колебания 30 Гц. Размер отверстий мембраны 0,3 мм, При диаметре пульсирующего расходного устройства 5,0 см количество отверстий в мембране равно 280 шт;

Относительная пропускная способность камеры 2 м !ч жидкости íà t м ее зобьема. Концентрация извлекаемых частиц на поверхности камеры равна 9 — 10 .

Пример 2 (базовый способ). Очищаемую жидкость С 1%-ным содержанием взвешенных частиц, насыщенную воздухом под давлением через редукционный клапан, подают в камеру, где происходит образование флотокомплексов. Относительная про-. з впускная способность 2 м !ч на 1 м обьема айпарата. Концентрация извлекаемых частиц на поверхности камеры равна 2,5-3,0%, Использование предлагаемого способа извлечения взвешенных частиц из жидкости позволяет увеличить степень концентрации извлекаемых частиц на поверхности камеры, уменьшить время извлечения; снизить затраты электроэнергии на 50% (так как отпадает необходимость насыщать очищаемую жидкость воздухом). Кроме того, использование в качестве источника извлечения взвешенных частиц мембраны поэволяет снизить энергетические и эксплуэ1аци онные затраты за счет отказа от традиционных источников возбуждения акустических волн.

Формула изобретения

1. Способ извлечения взвешенных в жидкости частиц, включающий подачу жидкости в камеру и отвод фаз, о т л и ч а ю щ и й10 с я тем, что, с целью увеличения концентрации извлекаемых частиц на поверхности, сокращения времени их извлечения и снижения энергозатрат, жидкость в камеры подается через перфорированную мембрану импуль15 сами с частотой, совпадающей с собственной частотой колебания мембраны.

2. Устройство для извлечения взвешенных в жидкости частиц, включающее камеру, трубопроводы подачи жидкости и отвода

20 фаз, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения концентрации извлекаемых частиц на поверхности, сокращения времени их извлечения и снижения энергозатрат, устройство снабжено перфорированной

25 мембраной, установленной в камере над выходным отверстием. трубопровода подачи жидкости, и импульсным расходным устройством, установленным в-трубопроводе подачи жидкости.