Установка для обработки сточных вод

 

Изобретение относится к установкам для обработки жидкостей газовыми реагентами и может быть использовано при обработке бытовых, природных и промышленных сточных вод окислителями. Установка для обработки сточных вод включает вертикальную трубу с сепарационной частью. Вертикальная труба в нижней части соединена с емкостью, а в верхней части трубы размещен насадок с закрепленной над ним обечайкой меньшего диаметра. Трубопровод, подводящий воздух, подключен к кольцевому зазору между поверхностями насадка и трубы. Нижняя часть вертикальной трубы выполнена в виде конуса с обращенным вниз меньшим основанием и соединена с емкостью с образованием между конусом и стенками емкости полости. На нагнетательном трубопроводе размещен эжектор. Контур циркуляции обрабатываемой воды содержит насос, всасывающий трубопровод, нагнетательный трубопровод. Технический результат: повышение качества очистки за счет реализации интенсивного режима массообмена и снижения энергозатрат в 1,5-2 раза. 1 ил.

Изобретение относится к установкам для обработки жидкостей газовыми реагентами и может быть использовано при обработке бытовых, природных и промышленных сточных вод окислителями (техническим кислородом или кислородом воздуха).

Известна установка для насыщения жидкости газом под давлением /1/, содержащая трубопровод нисходящего потока с установленными на нем эжекторами, трубопроводы двух восходящих потоков и трубопровод рециркуляции газа.

Недостаток известной установки /1/ состоит в том, что в нисходящем потоке реализуется малоинтенсивный режим массообмена с низким газосодержанием.

Наиболее близким техническим решением к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является установка для обработки воды, очистки природных и сточных вод /2/, включающая вертикальную трубу с сепарационной частью, соединенную в нижней части с емкостью, контур циркуляции обрабатываемой воды, содержащий насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, размещенный на нагнетательном трубопроводе эжектор и трубопровод подачи воздуха.

Недостаток известной установки /2/ состоит в том, что обработка воды осуществляется в восходящем потоке, менее интенсивном по массообмену по сравнению с нисходящим газожидкостным прямотоком, и в связи с этим не обеспечивающим полное окисление примесей.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении качества очистки за счет реализации интенсивного режима массообмена и снижения энергозатрат в 1,5 - 2 раза.

Данный технический результат достигается тем, что в установке для обработки сточных вод, включающей вертикальную трубу с сепарационной частью, соединенную в нижней части с емкостью, контур циркуляции обрабатываемой воды, содержащий насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, размещенный на нагнетательном трубопроводе эжектор и подводящий трубопровод, согласно изобретению в верхней части вертикальной трубы размещен насадок с закрепленной над ним обечайкой меньшего диаметра, подводящий трубопровод подключен к кольцевому зазору между поверхностями насадка и трубы, при этом нижняя часть трубы выполнена в виде конуса с обращенным вниз меньшим основанием и соединена с емкостью с образованием между конусом и стенками емкости полости, к которой подключен эжектор, причем конус снабжен цилиндрическим манжетом.

На чертеже приведена схема установки для обработки сточных вод.

Установка для обработки сточных вод включает вертикальную трубу 1 с сепарационной камерой 2, емкость 3, контур циркуляции обрабатываемой воды, содержащий насос 4, всасывающий трубопровод 5, нагнетательный трубопровод 6, на котором размещен эжектор 7, подводящий трубопровод 8. В верхней части вертикальной трубы 1 размещен насадок 9 с закрепленной над ним обечайкой 10 меньшего диаметра. Подводящий трубопровод 8 подключен к кольцевому зазору 11 между поверхностями насадка 9 и трубы 1. Нижняя часть трубы 1 выполнена в виде конуса 12 с обращенным вниз меньшим основанием и соединена с емкостью 3 с образованием между конусом и стенками емкости полости 13, к которой подключен эжектор 7. Конус 12 снабжен цилиндрическим манжетом 14.

Установка работает следующим образом.

Воздух из атмосферы (технический кислород или газовые реагенты) по подводящему трубопроводу 8 поступает в кольцевой зазор 11 между поверхностями насадка 9 и трубы 1. Благодаря локальному увеличению скорости жидкости, создаваемому насадком 9, пузырьки воздуха увлекаются жидкостью в нисходящее прямоточное движение со скоростью, превышающей скорость свободного всплытия пузырька (0,4 м/с), образуя однородный по структуре барботажный слой с высоким газосодержанием, равным 0,45 - 0,5. Размещение обечайки 10 меньшего диаметра над насадком 9 создает напор жидкости, препятствующий образованию воронки и попаданию воздуха в насадок. При движении нисходящего газожидкостного потока по вертикальной трубе 1 осуществляется интенсивный массообмен и окисление примесей кислородом воздуха. В нижней части вертикальной трубы 1 в конусе 12, который заканчивается цилиндрическим манжетом 14, происходит ускорение газожидкостного потока для предотвращения обратных потоков и его разделение в верхней части емкости 3 на поток воздуха и жидкость. Выделенный таким образом воздух скапливается в воздушной полости 13, откуда воздух подается эжектором 7 для повторного использования и насыщения обрабатываемой воды в восходящем потоке. Вода подается из нижней части емкости 3 насосом 4 по нагнетательному трубопроводу 6 и смешивается с эжектируемым воздухом. Таким образом осуществляется многократная циркуляция газожидкостного потока с высоким газосодержанием в замкнутом контуре, при которой происходит полное окисление примесных компонентов. Обработанный воздух выводится из установки через сепарационную часть 2. Подача исходной воды и вывод очищенной осуществляется насосом 4.

Реализация режима нисходящего барботажного прямотока, который характеризуется высокими значениями объемного коэффициента массоотдачи β^нисх._LV, в несколько раз превышающими β^восх._LV для восходящего потока, позволяет повысить степень насыщения воды кислородом воздуха, а следовательно, достигнуть более глубокого окисления примесных компонентов и повысить качество очистки.

Размещение в верхней части вертикальной трубы насадка с закрепленной над ним обечайкой меньшего диаметра позволяет осуществить ввод воздуха под малый гидростатический слой жидкости в верхней части нисходящего потока и тем самым снизить затраты энергии на растворение и транспорт кислорода в циркуляционном контуре.

Подключение подводящего трубопровода к кольцевому зазору между поверхностями насадка и трубы при одновременном локальном увеличении скорости жидкости позволяет диспергировать воздух на пузырьки одинакового диаметра (4 - 5 мм) и организовать барботажный слой однородной структуры с плоским профилем скорости жидкости.

Выполнение вертикальной трубы с конусом в нижней части, обращенным меньшим основанием вниз, и снабжение конуса цилиндрическим манжетом способствует устойчивости нисходящего газожидкостного потока.

Соединение вертикальной трубы с емкостью с образованием между конусом и стенками емкости полости, к которой подключен эжектор, позволяет повторно рециркулировать кислород воздуха, повысить степень его использования.

Конструктивные особенности установки для обработки сточных вод, сопоставление ее с известными установками, использующими эжекторы в циркуляционных контурах, взаимное расположение узла ввода и дегазации воздуха, а также насыщение обрабатываемой воды кислородом воздуха при наиболее интенсивном режиме массообмена в нисходящем газожидкостном прямотоке позволяют повысить качество очистки сточных вод при снижении энергозатрат в 1,5 - 2 раза.

Источники информации 1. Патент РФ N 2046759, C 02 F 1/24, 1995.

2. Патент РФ N 2006486, C 02 F 1/78, 1994 (прототип).

Формула изобретения

Установка для обработки сточных вод, включающая вертикальную трубу с сепарационной частью, соединенную в нижней части с емкостью, контур циркуляции обрабатываемой воды, содержащий насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, размещенный на нагнетательном трубопроводе эжектор, и подводящий трубопровод, отличающаяся тем, что в верхней части вертикальной трубы размещен насадок с закрепленной над ним обечайкой меньшего диаметра, подводящий трубопровод подключен к кольцевому зазору между поверхностями насадка и трубы, при этом нижняя часть трубы выполнена в виде конуса, с обращенным вниз меньшим основанием, и соединена с емкостью с образованием между конусом и стенками емкости полости, к которой подключен эжектор, причем конус снабжен цилиндрическим манжетом.

РИСУНКИ

Рисунок 1