Установка для сепарации масловодяной эмульсии коагуляцией и флотацией

 

Изобретение относится к очистке сточных вод, в частности к устройствам для сепарации масло-водяных эмульсий. Установка для очистки воды содержит последовательно соединенные устройство для подачи реагента, приспособление для перемешивания, отстойник, выполненный в виде цилиндра и установленный под острым углом к вертикали, в нижний части цилиндра размещен вход, а в верхней части размещена горизонтальная герметичная камера, на крышке которой установлен клапан для выпуска масляной фазы, в днище камеры размещен вывод водной фазы и клапан соединен рычагом с поплавком, размещенный внутри камеры, отстойник соединен с электролизером, выполненным в виде вертикального цилиндра с коаксиальными цилиндрическими электродами, причем перед электролизером находится устройство для подачи реагента, а электролизер соединен с дополнительным устройством для перемешивания и пеноотделителем, выполненным в виде цилиндрической емкости, установленной под острым углом к вертикали с входом в нижней и выходом в верхней частях емкости, кроме того, в верхней части емкости установлена горизонтальная камера, соединенная с емкостью щелью, на крышке камеры установлен клапан для выпуска шлама, соединенный рычагом с поплавком внутри камеры, приспособления для перемешивания выполнены в виде змеевиков, установленных вертикально. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к коллоидной химии и может быть использовано для очистки маслосодержащих промышленных и бытовых стоков, нейтрализации отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей, в химической промышленности.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является установка, включающая в себя последовательно соединенные по ходу обрабатываемой воды устройство для подачи реагента, перемешивающее устройство, отстойник, электролизер, в котором могут использоваться нерастворимые электроды для очистки электрофлотацией и пеноотделитель. Данное устройство может быть использовано для локальной очистки воды.

Недостатком данного устройства является невысокая производительность, увеличить которую можно лишь, увеличивая объем аппаратов, что ведет к увеличению металлоемкости установки. Кроме того, недостатком известного решения является низкая эффективность пеноотделителя, необходимость наличия зеркала свободной поверхности, устройств перелива и пневмоустройств для удаления пены, что снижает степень очистки воды.

Целью изобретения является повышение удельной производительности установки при сепарации масло-водяной эмульсии коагуляцией и флотацией при высокой степени сепарации.

Это достигается тем, что установка для сепарации масло-водяных эмульсий коагуляцией и флотацией содержит последовательно соединенные устройство для подачи реагента, приспособление для перемешивания, отстойник, электролизер, дополнительное приспособление для перемешивания, пеноотделитель, а также пеноразбиватель, системы прокачки эмульсии, ввода реагентов, регулировки давления, питания электролизера, контроля режима обработки и управления, сбора масляной фазы и пеноконцентрата, согласно изобретению, причем в качестве отстойника содержит полый цилиндр, установленный под острым углом к вертикали и соединенный своим верхним концом с герметичной горизонтально расположенной камерой, в верхней стенке которой установлен клапан для выпуска масляной фазы, а в нижней стенке выход для водной фазы, причем вход в отстойник для обрабатываемой эмульсии расположен в нижней части цилиндра, а управление клапаном осуществляется рычагом, соединенным с поплавком, который плавает внутри камеры на границе раздела масляной и водной фаз, в качестве пеноотделителя содержит второй полый цилиндр, расположенный под острым углом к вертикали и имеющий вход для обрабатываемой эмульсии в нижней части, а выход в верхней части, причем над верхним концом второго цилиндра выполнена вторая герметичная горизонтально расположенная камера, сообщающаяся с полостью цилиндра с помощью щели, выполненной в его верхней стенке, и имеющая в своей верхней стенке клапан для выпуска пеноконцентрата, который управляется рычагом, соединенным с плавающим внутри камеры поплавком, в качестве основного и дополнительного перемешивающих устройств содержат набор вертикально расположенных змеевиков, а электролизер выполнен вертикальным цилиндрическим с коаксиальными электродами, один из которых (анод) является корпусом.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 схематически показано устройство, на фиг.2 общий вид устройства.

Устройство для сепарации масло-водяных эмульсий коагуляцией и флотацией содержит последовательно соединенные питающий насос 1, насос для подачи коагулянта 2, основное перемешивающее устройство 3, выполненное в виде набора последовательно соединенных вертикально расположенных сегментов трубопровода (на фиг. 1 показано только два), отстойник 4, выполненный в виде наклонного полого цилиндра, верхний конец которого соединен с горизонтально расположенной герметичной камерой, в верхней стенке которой имеется клапан 5, управляемый рычагом, на конце которого укреплен поплавок 6, емкость для сбора масла 7, насос для подачи щелочи 8, электролизер 9, состоящий из коаксиальных вертикально расположенных цилиндров, самый большой из которых служит одновременно электродом и корпусом, дополнительное перемешивающее устройство 10, аналогичное первому, пеноотделитель 11, представляющий собой второй наклоненный полый цилиндр, на верхнем конце которого выполнена вторая горизонтально расположенная герметичная камера 12, в верхней стенке которой имеется клапан 14, управляемый рычагом с установленным на его конце поплавком 13. Устройство также содержит сообщающийся с клапаном 14 дисковый пеноразбиватель 15, а также емкости для сбора масла 7 и флотошлама 16. Камера 12 сообщается с цилиндром 11 через выполненную в его стенке щель 17. Поплавки 6 и 12 выполнены таким образом, чтобы первый из них мог плавать на поверхности раздела масляной и водной фаз, а второй на поверхности раздела пеноконцентрата и воды.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемая эмульсия, проходя по перемешивающему устройству статическому миксеру 3, подвергается перемешиванию, в результате чего первоначально мелкие капли масла, дестабилизированные коагулянтом, интенсивно коагулируют и сливаются в значительно более крупные, быстро всплывающие капли. В отстойнике 4 эти капли отделяются от воды и формируют у верхней стенки цилиндрической части отстойника гомогенную масляную пленку, которая под действием сил тяжести поднимается в горизонтальную камеру. Когда уровень поверхности раздела масляной и водной фаз в камере снижается, поплавок 6, плавающий на этой поверхности, опускается и приоткрывает клапан 5, через который масляная фаза выдавливается небольшим избыточным давлением, создаваемым питающим насосом 1, в приемную емкость 7. На этом этапе от воды отделяется 99,9% масляной фазы, а в воде остается лишь небольшое количество очень мелких капель масла и растворенной органики, для удаления которых с помощью насоса 8 в эмульсию подается щелочь, которая приводит к обильному выпадению гидроксида металла, входящего в состав используемого коагулянта. При этом рН среды заводится в нейтральную область. Гидроксиды металлов являются не только хорошими собирателями микрочастичек масла, но и прекрасными сорбентами растворенной органики.

Для удаления гидроксидов раствор подается в проточный электролизер 9, где он насыщается микропузырьками газа, образующимися за счет электролитического разложения части воды, и далее в перемешивающее устройство-статический миксер 10. Вследствие интенсивного турбулентного перемешивания в миксеpе 10 микропузырьки и хлопья гидроксидов с сорбированными на них органикой образуют довольно плавучие агрегаты, которые отделяются от воды в пеноотделителе 11, и в виде пеноконцентрата поднимаются по его верхней стенке через щель 17 в камеру 12. Когда уровень воды в последней опускается, поплавок 13 приоткрывает клапан 14, и флотоконцентрат за счет избыточного давления подается на дисковый пеноразбиватель 15. Дегазированный таким образом шлам собирается в шламоприемнике 16, где происходит дополнительное обезвоживание шлама за счет эффекта отстаивания. С целью повышения степени очистки водной фазы описанное устройство может быть снабжено дополнительными ступенями флотационной обработки, состоящими из электролизера, статического миксера и пеноотделителя, последовательно подключенными к выходу первого пеноотделителя.

Кроме того, следует отметить, что конструктивное выполнение отстойника и пеноотделителя имеют существенное значение. Пеноотделитель и отстойник цилиндрические, их наклон положительный, т.е. жидкость в них течет не сверху вниз, а снизу вверх. Это очень существенно. При ином движении пены происходит ее разрушение и выпадение сфлотированных частиц в раствор. В данных аппаратах пена движется вместе с потоком, причем угол наклона выбирается так, чтобы скорость перемещения пены была равна средней скорости жидкости, что исключает разрушение пенного слоя и выпадения сфлотированных частиц в раствор. Кроме того, цилиндрическая форма аппаратов позволяет сконцентрировать пену в верхней части их поверхности и направить к выпускному каналу, через который может выходить только пена. При этом существенно сокращается поверхность раздела между слоем пены и потоком воды, что снижает вероятность разрушения пены и выпадение частиц из пеноконцентрата в раствор.

Если бы патрубок для вывода пенопродукта располагался не в высшей точке аппарата, то он неизбежно заполнялся водой до определенного уровня. Многочисленные наблюдения показали, что при такой конструкции пеновывода происходит сильное разрушение пены и выпадение частиц в раствор, когда она соскакивает с наклонной плоскости в вертикальный канал, заполненный водой. В предлагаемой же конструкции канал пеновода заполнен только пеной, которая плавно выходит из устройства.

Описанное выше устройство, представленное на фиг.2, а также прототип использовались для сепарации эмульсии "Укренола-1" (разновидность смазочно-охлаждающей жидкости). В качестве коагулянта и щелочи были взяты соответственно сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃˙18H₂O (3 г/л) и едкий натр, NaOH (1,2 г/л).

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице, откуда видно, что предлагаемое устройство более, чем в 10 раз превосходит прототип по удельной производительности в области средних концентраций и более, чем в 100 раз в области больших концентраций масляной фазы. При этом обводненность масляной фазы и замасленность водной фазы на выходе предлагаемого устройства значительно ниже, чем у прототипа, что свидетельствует о более высокой степени сепарации, достигаемой с помощью устройства по изобретению.

Предлагаемое устройство для сепарации водо-масляной эмульсии коагуляцией и флотацией помимо описанных выше преимуществ, по сравнению с прототипом обладает компактностью и низкой металлоемкостью, что позволяет экономить материалы и производственные площади при его размещении.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ СЕПАРАЦИИ МАСЛОВОДЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ КОАГУЛЯЦИЕЙ И ФЛОТАЦИЕЙ, содержащая последовательно соединенные по ходу обрабатываемой эмульсии устройство для подачи реагента и устройство для перемешивания, отстойник, электролизер с нерастворимыми электродами, пеноотделитель, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена устройством для перемешивания, размещенным между электролизером и пеноотделителем, и устройством для подачи реагента, размещенным перед электролизером, при этом основное и дополнительное устройства для перемешивания выполнены в виде змеевиков, расположенных вертикально или под малым углом к вертикали, корпус и электроды электролизера выполнены в виде вертикальных коаксиально установленных цилиндров, при этом корпус выполнен в виде анода, отстойник и пеноотделитель выполнены в виде цилиндрических емкостей, установленных под острым углом к вертикали, снабженных в нижней части элементом ввода воды и соединенных в верхней части с горизонтальными камерами с размещенными в них рычагами и поплавками, снабженными крышками, на крышках камер отстойника и пеноотделителя размещены клапаны вывода соответственно масла и шлама, соединенные с рычагами, камера отстойника в нижней части и цилиндрическая емкость пеноотделителя в верхней части снабжены элементами вывода воды, камера и цилиндрическая емкость пеноотделителя соединены между собой щелью.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройства для подачи реагента выполнены в виде патрубков, снабженных вентилями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3