Флотационное устройство для очистки сточных вод

 

Использование: Изобретение относится к области очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей и может быть использовано для очистки сточных вод на предприятиях хранения и транспорта нефтепродуктов. Сущность: флотационное устройство дополнительно содержит датчик содержания нефтепродуктов, датчик температуры, блок управления и исполнительные механизмы , при этом датчик содержания нефтепродуктов расположен на подводящем трубопроводе и через блок управления соединен с исполнительным механизмом изменения углов наклона наклонной перегородки и с исполнительным механизмом подачи коагулянта. Кроме того, на подводящем трубопроводе расположены смесительные камеры с тангенциальным подводом воздуха и коагулянта, а флотационные камеры выполнены в виде частично замкнутого пространства, образованного наклонными перегородками с переломами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, углы наклона которых зависят от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах . 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

E V V

О

4 ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4901908/26 (22) 11.01.91 (46) 30.11.92. Бюл. f+ 44 (72) Б.А.Ногин, А.В.Попов, А.И.Ушаков и

А.Б,Клинков (56) Авторское свидетельство СССР

hb 887467, кл. С 02 F 1/24, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 996333, кл. С 02 F 1/24, 1981. (54) ФЛОТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД (57) Использование: Изобретение относится к области очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей и может быть использовано для очистки сточных вод на предприятиях- хранения и транспорта нефтепродуктов. Сущность: флотационное устройство дополнительно содержит датчик содержаИзобретение относится к области очистки производственных сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей и может быть использовано для очистки сточных вод на предприятиях хранения и транспорта нефтепродуктов, Известен флотатор для очистки сточных вод, содержащий камеру-флотации с вертикальными стенками, наклонное перекрытие, систему для диспергирования газа, сборник пены с верхней кромкой и устройства для ввода и вывода очищаемой воды, расположенные на противоположных торцах камеры флотации.

Недостатком данного устройства является то, что при прохождении очищаемой водой системы диспергирования в воду га. за, образуются сравнительно крупные пузырьки воздуха /220-300 мкм/, в

„„ Ж,, 1778074 А1 (я)л С 02 F 1/24, 1/40, J 05 0 27/00 ния нефтепродуктов, датчик температуры, блок управления и исполнительные механизмы, при этом датчик содержания нефтепродуктов расположен на подводящем . трубопроводе и через блок управления соединен с исполнительным механизмом изменения углов наклона наклонной перегородки и с исполнительным механиэмом подачи коагулянта. Кроме того, на подводящем трубопроводе расположены смесительные камеры с тангенциальным подводом воздуха и коагулянта, а флотационные камеры выполнены в. виде частично замкнутого .пространства, образованного наклонными перегородками с переломами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, углы наклона которых зависят от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах. 1- з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл. результате чего вероятность прилипания эмульгированных частиц нефтепродуктов и их закрепление на воздушных пузырьках будет весьма незначительным. Кроме того, на процесс флотации будут оказывать существенное влияние и осаждающиеся механические примеси в результате противотока слоев очищаемой воды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигнутому результату является устройство для флотационной очистки воды, включающее корпус флотатора, разделенный парными перегородками на четыре флотационные камеры, в которых вода обрабатывается последовательно, трубопроводы подвода коагулян1а, воздухораспределительные трубопроводы, аэраторы, наклонные перекрытия.

1778074

30

Недостатками данного устройства являются низкая пропускная способность /производительность/ установки, вызванная многократным повторением цикла очистки одного и того же объема сточных вод; низкая степень очистки /очистка производится без учета температурного режима процесса коагуляции и флотации/; довольно сложная технологическая схема установки, включающая в себя большое количество трубопроводных коммуникаций; не учитывается соотношение исходного содержания нефтепродуктов в сточных вода и подаваемого коагулянта, Целью изобретения является повышение степени очистки и экономия коагулята.

Поставленная цель достигается тем, что флотационное устройство дополнительно содержит датчик содержания нефтепродуктов, датчик температуры, блок управления и исполнительные механизмы, при этом датчик содержания нефтепродуктов расположен на подводящем трубопроводе и через блок управления соединен с исполнительным механизмом изменения углов наклона наклонной перегородки и с исполнительным механизмом подачи коагулянта. Кроме того, на подводящем трубопроводе расположены смесительные камеры с тангенциальным подводом воздуха и коагулянта, а флотационные камеры выполнены в виде частично замкнутого пространства, образованного наклонными перегородками с переломами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, углы наклоны которых зависят от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах.

Повышение степени очистки.

Указанная цель достигается за счет наличия в устройстве: флотационных камер указанной конструкции; датчика содержания нефтепродуктов в сточных водах и бло ка управления; системы терморегуляции процессов флотэции и коагуляции; смесительных насадок. конструктивно выполненных с направляющими раструбами и с . тангенциальным подводом воздуха и коагулянта.

Флотационные камеры выполнены в виде частично замкнутого пространства, образованного наклонной перегородкой с переломами в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Наличие наклонной перегородки с переломами позволяет в зависимости от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах регулировать процесс очистки. При. этом учи гывается подбор оптимальных угflов Iàклонных перегородок и их взаимосвязь со г.тепень|о о истки и подачей коагуляч э пес оянной концентрации. Влияние углов наклона на процесс очистки проявляется в следующем. Водновоздушная смесь из смесительной насадки, направляемая специальным раструбом, устремляется вдоль наклонной перегородки, имеющей переломы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в ходе движения смеси продолжается процесс разрушения нефтяной эмульсии и образование флотоагрегатов, происходит расслоение жидкости, Флотоагрегаты, как более легкие /практически, пена/, поднимаются по внешней стороне потока, достигают перелома наклонной перегородки и устремляются в камеру сбора и вывода пены. Причем, экспериментально установлено, что на длину пути внешней части потока вдоль наклонной перегородки существенное влияние оказывает угол наклона наклонной перегородки /угол перегиба/. Чем меньше угол наклона, тем больший путь проходит внешний слой, тем большее время коагулянт взаимодействует с воднонефтяной эмульсией и наоборот. Кроме того, установлено, что при последовательном соединении в одном устройстве флотационных камер, углы наклона наклонных перегородок в этих флотационных камерах являются вэаимозависимыми.

Оптимальное соотношение углов наклона наклонных перегородок и исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах позволяет учитывать в процессе очистки следующие факторы: наиболее эффективное использование подъемной силы пузырьков воздуха при относительно большом гидростатическом давлении жидкости в флотационной камере, рациональное использование рабочего объема флотационной камеры и достигаемый эффект очистки.

Датчик содержания нефтепродуктов и блок управления позволяет в зависимости от содержания нефтепродуктов в сточных водах задавать установленный режим работы устройства с.заданной степенью очистки, Датчик содержания нефтепродуктов определяет содержание нефтепродуктов в воде и выдает сигнал на блок управления. который обрабатывает его и выдает команду на исполнительный механизм, устанавливающий углы наклона наклонных перегородок, и на исполнительный механизм, регулирующий через дозатор подачу коагулянта постоянной концентрации в смесительную насадку.

В флотационной камере установлен датчик контроля температуры, который через блок управления соединен с устройсгвом для поддержания оптимальной температуры процессов флотации и коа уляции. Влияние гемпературы на протекание

1778074

10

30

50 данных процессов черезвычайно существенно. Поддержание оптимальной температуры в камере флотации в зависимости от исходного содержания нефтепродуктов в сточных водах позволяет значительно увеличить скорость флотации, уменьшить ее время, с максимальной эффективностью использовать коагулянт для разрушения воднонефтяной эмульсии. Экспериментально установлена зависимость степени очистки сточных вод от температурного режима

/фиг. 1/.

Смесительные насадки выполнены конструктивно с направляющими раструбами.

Подвод в насадки коагулянта и воздуха осуществляется по тангенциально расположенным трубопроводам. Применение смесительных насадок, установленных на подводящем трубопроводе, позволяет осуществить интенсивное перемешивание очищаемой воды с коагулянтом и насыщением ее воздухом. Тангенциальный подвод воздуха и коагулянта позволяет создать благоприятные условия для перемешивания компонентов и их лучшего реагирования. В частично замкнутом пространстве насадки начинается процесс разрушения эмульсии.

Размещение смесительных насадок по периметру подводящего трубопровода позволяет равномерно распределить очищаемые воды по объему флотационной камеры.

Экономия коагулянта достигается за счет использования оптимального соотношения коагулянта и содержания нефтепродуктов в очищаемой жидкости, что существенно снижает расход коагулянта; за счет применения флотационных камер в виде частично замкнутого пространства, образованного наклонной перегородкой, имеющей переломы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, в результате чего увеличивается путь движения очищаемой жидкости в флотационной камере при сравнительно небольших размерах самой камеры; применением одностадийной схемы, последовательным прохождением очищаемой жидкости флотационных камер; применением системы терморегуляции, позволяющей рационально и с высокой эффективностью использовать коагулянт для разрушения воднонефтяной эмульсии.

Принципиальная схема предлагаемого устройства показана на фиг. 2, 3.

Устройство включает датчик содержания нефтепродуктов 1, подводяший трубопровод 2, первую флотационную камеру 3, смесительные насадки 4, направляющие раструбы 5, блок управления G, исполнительный механизм, регулирующий подачу коагулянта 7, исполнительный механизм иэменения углов наклона наклонной перегородки 8, дозатор 9, датчик температуры 10, устройство для поддержания оптимальной температуры в флотационной камере 11, наклонные перегородки 12, камеры сбора и вывода пены 13, переломы наклонной перегородки 14, нефтесборник 15, шламонакопители 16, вертикальную стенку 17, подводящие трубопроводы 18, вторую флотационную камеру 19, перегородку 20, отстой ную камеру 21, вертикальную перегородку 22, сорбционный фильтр 23, выводящие трубопроводы 24.

Устройство работает следующим образом. Очищаемэя жидкость, пройдя через датчик содержания нефтепродуктов 1, по подводящему трубопроводу 2 поступает в нижнюю часть первой флотационной камеры 3 через смесительную насадку 4 и направляющий раструб 5. Одновременно с поступлением сточных вод по подводящему трубопроводу 2, датчик содержания нефтепродуктов 1 определяет содержание нефтепродуктов в поступающих сточных водах и передают информацию в блок управления 6, который дает команду на исполнительный механизм 7, регулирующий подачу коагулянта через дозатор 9. Подача в смесительную насадку 4 коагулянта постоянной концентрации осуществляется в соответствии с исходным содержаНием нефтепродуктов в сточных водах и требуемой степенью очистки. Одновременно с этим, с блока управления 6 подается команда на исполнительный механизм изменения углов наклона наклонной перегородки 8, который устанавливает необходимые углы наклона соответственно в первой и второй флотационных камерах.

В флотационной камере 3 установлен датчик температуры 10, который соединен через блок управления 6 с устройством для поддержания оптимальной температуры в флотационной камере 11. Одновремснно с подачей сточных вод в смесительную насадку 4 по специальным трубопроводам тангенциально осуществляется подача воздуха и коагулянта. В насадке 4 происходит интенсивное перемешивание очищаемой воды с коагулянтом и насыщение ее воздухом, начинается образование флотоагрегатов в виде устойчивой пены, Образовавшаяся водовоздушнэя смесь под давлением выходит иэ насадки через направляющий раструб 5, изменяющий направление движения потока и направляющий его вдоль наклонной перегородки 12.

Камера флотации 3 представляет собой частично замкнутое пространство, ограниченное наклонной перегородкой 12 и имеющей

1778074

8 переломы по периметру под определенными углами в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В верхней части камеры флотации 3 имеется камера сбора и вывода пены

13, ограниченная с боков плоскостями наклонной перегородки 12, в нижней части— уровнем жидкости. Уровень жидкости в флотационной камере 3 установлен таким образом, что образовавшаяся пена периодически, по мере образования, сбрасывается в нефтесборник 15.

При выходе из насадка 4 через раструб

5 в потоке жидкости продолжается процесс разрушения эмульсии и образования флотоагрегатов, происходит расслоение жидкости. Образовавшиеся флотоагрегаты, как более легкие, поднимаются по внешней стороне потока, достигают переломов 14 наклонной перегородки 12 и устремляются в камеру сбора и вывода пены. В процессе движения внешней части потока, важную раль играют углы наклона наклонной перегородки, Чем меньше угол, тем больший путь проходит внешняя, наиболее насыщенная нефтепродуктами, часть потока, тем длительнее время взаимодействия коагулянта с очищаемой жидкостью, Механические примеси под действием гравитационных сил постепенно, по мере продвижения жидкости вдоль наклонной перегородки 12, оседают на дно флотационной камеры 3 и собираются в шламонакопители 16, откуда затем выводятся за пределы устройства.

Очищаемая жидкость, достигнув противоположной стенки камеры флотации, установленной вертикально, огибает ее и, под действием гидростатического давления подаваемой в флотационную камеру 3 новой партии очищаемой жидкости, выдавливается s. пространство над наклонной перегородкой 12 и вдоль вертикальной стенки 17 .по подводящему трубопроводу 18 подается во вторую флотационную камеру 19, где процесс флотации и коагуляции проходит аналогично.

Из флотационной камеры 19 осветленйая жидкость перетекает через отверстия в перегородке 20 в отстойную камеру 21, где происходит дополнительное отстаивание, движение жидкости приобретает ламинарный характер, при этом выделившиеся механические примеси собираются в шламонакопитель и затем выводятся. Огибая вертикальную перегородку 22,.жидкость 10 шенном состоянии. В качестве коагулянта

l5 применялся. сернокислый аюминий/глинозем/, Загрузку сорбционного фильтра со20

55 попадает в сорбционный фильтр 23 и затем выводится из устройства по выводящим трубопроводам 24, Пример. Данное техническое решение было проверено в лабораторных условиях на опытной установке, подтверждена его работоспособность и эффективность. Для испытания брали смесь, содержащую нефтепродукты /автобенэин Аи-93-20%, масло

М6310в-80, -20%; механические примеси

/мел, песок/ — 20 ; вода техническая 607ь.

Нефтепродукты и мехпримеси.находились в растворе в мелкодисперсном и взвеставлял активированный уголь, Очистку проводили по технологии, указанной выше. Результаты эксперимента приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемоеустройство позволяет быстро и с достаточно высокои эффективностью производить очистку нефтесодержащих сточных вод.

Формула изобретения

i. Флотационное устройство для очистки сточных вод, содер>кащее корпус, флотационные камеры, подводящле и отводящие трубопроводы, вepòèêàëüíûå и наклонные перегородки, установленные во флотационных камерах, от л и ча ю щ ее с я тем, что, с целью повышения степени очистки и экономии коагулянта, оНО дополнительно содержит датчик содержания нефтепродуктов, установленный на подводящем трубопроводе, датчик температуры,. установленный в первой флотационной камере, блок управления и исполнительные механизмы иэменения углов наклона наклонных перегородок и подачи коагулянта, при этом датчики содержания нефтепродуктов и температуры соединены с информационными входами блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами исполнительных механизмов изменения угла наклона наклонных перегородок и подачи коагулянта, 2.Устройство по n. I, о тл ича ю щеес я тем, что на подводящем трубопроводе в каждой флотационной камере установлена смесительная насацка и направляющий раструб для тангенциального подвода воздуха и коагулянта, наклонные перегородки установлены с переломами в горизонтальной и вертикальной плоскостях, 1778074

)cJ

50

30

10

10 20 30 40 50 60 70 80 90

СТОНОНЪ ОЧКСТЕИ, 1778074

Составитель Б,Ногин

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4160 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5