Способ очистки жидкостей от взвешенных частиц и устройство очистки жидкостей от взвешенных частиц

Изобретения относятся к способам и устройствам для очистки сточных вод от взвешенных частиц и могут быть использованы в машиностроительной, химической и других отраслях. Для осуществления способа проводят флокуляцию шлама высокодисперсным ферромагнитным материалом и закисление. В качестве флокулянта используют водную магнитную жидкость следующего состава, мас.%: сульфат железа Fe (II) - FeSO₄ - 3-3,5; сульфат железа Fe (III) - Fе₂(SO₄)₃ - 6-6,5; гидрооксид аммония NH₄OH - 18-22; олеат натрия C₁₈H₃₃O₂₂Na - 1,2-1,7; остальное - вода. Закисление раствора проводят до рН 7,5-8,5. Устройство для осуществления способа содержит бак, патрубки подвода загрязненной жидкости и отвода осветленной жидкости. Внутри бака расположен фильтровальный сетчатый барабан, внутри которого установлен неподвижный цилиндрический каркас, вдоль образующих которого закреплены постоянные магниты с образованием зоны, свободной от этих постоянных магнитов и представляющей собой сектор с углом α≈30°-60°. К барабану в зоне, свободной от постоянных магнитов, прижат ножевой скребок, другой конец которого связан с бункером сбора шлама. Внутри барабана в зоне, свободной от постоянных магнитов, после ножевого скребка расположен трубопровод промывной жидкости с форсунками. Перед патрубком подвода жидкости установлен отражатель. Способ обеспечивает упрощение получения магнитного флокулянта, а устройство, реализующее способ, позволяет осуществлять непрерывную очистку жидкости с одновременной регенерацией фильтроэлемента. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области охраны гидросферы, в частности к способам и устройствам очистки сточных вод от взвешенных частиц, и может быть использовано в машиностроительной, химической, строительной и других отраслях.

Известны способы очистки сточных вод от механических загрязнений в магнитных фильтрах, снабженных постоянным магнитом или электромагнитом, которые используют для удаления мелких ферромагнитных частиц с размерами 0,5-5 мкм. В качестве фильтрующих элементов используют загрузку из ферромагнитных гранул крупностью (1-3) мм (Д.А.Кривошеин, П.П.Кукин, В.Л.Лакин и др. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков. Учебное пособие. М.: Высшая школа. 2003-344 с., стр.109-110) - [1]. Этот способ магнитной очистки пригоден только для очистки от ферромагнитных загрязнителей.

Известен способ очистки электролита от шлама при размерной электрохимической обработке (Авторское свидетельство №1399032, опубл. Бюл. №20 от 30.05.88) - [2], по которому проводят флокуляцию шлама добавлением в электролит высокодисперсного ферромагнитного материала и закисление электролита до рН 3-4 добавлением соляной, серной или азотной кислоты.

Устройство для реализации способа представляет собой бак с подводящим и отводящим патрубками. Извлечение сфлокулированного шлама производят электромагнитом, заключенным в оболочку из нержавеющей стали, погружением его в емкость.

При осуществлении способа в качестве ферромагнитного материала используют окись железа, ферриты бария и стронция, а в качестве флокулянтов используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, натриевую соль полиметакриловой кислоты, карбоксиметилцеллюлозы, метилцеллюлозы, поливиниловый спирт, козеин. Готовят водный раствор флокулянта, замачивая его в воде, при перемешивании вводят высокодисперсный ферромагнитный материал, и потом закисляют этот состав кислотой до рН 3-4.

Приведенная технология сложная и многоступенчатая. Другой недостаток состоит в технологии извлечения сфлокулированных загрязнителей погружением в раствор электромагнитного устройства. За счет этого устройство является устройством периодического действия, кроме того, при больших объемах очищаемой жидкости и значительной массе извлекаемого шлама необходимо иметь специальный механизм для погружения, извлечения и транспортировки электромагнитного устройства в другую емкость.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении технологии очистки и расширении диапазона использования при непрерывной очистке жидкостей с регенерацией фильтроэлемента.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки жидкостей от взвешенных частиц, по которому проводят флокуляцию шлама высокодисперсным ферромагнитным материалом и закисление, новым является то, что в качестве флокулянта используют водную магнитную жидкость, приготовленную на основе сульфатов железа Fe(II) и Fe(III) в водном растворе с добавлением гидроксида аммония и олеата натрия, при этом компоненты взяты в следующем составе, мас.%:

сульфат железа Fe (II) - FeSO4	3-3,5
сульфат железа Fe (III) - Fe2(SO4)3	6-6,5
гидрооксид аммония NH4ОН	18-22
олеат натрия C18H33O22Na	1,2-1,7

остальное вода.

Закисление раствора проводят до достижения рН 7,5-8,5.

В устройстве очистки жидкостей от взвешенных частиц, содержащем бак, патрубок подвода загрязненной жидкости и патрубок отвода осветленной жидкости, новым является то, что внутри бака расположен фильтровальный сетчатый барабан с возможностью вращения, внутри которого установлен неподвижный цилиндрический каркас, вдоль образующих которого закреплены постоянные магниты с образованием зоны, свободной от этих постоянных магнитов.

Зона, свободная от постоянных магнитов, представляет собой сектор с углом α≈30°÷60°.

К фильтровальному сетчатому барабану в зоне, свободной от постоянных магнитов, прижат ножевой скребок, другой конец которого связан с бункером сбора шлама.

Внутри барабана в зоне, свободной от постоянных магнитов, по направлению вращения барабана расположен трубопровод промывной жидкости с форсунками.

Перед патрубком подвода загрязненной жидкости внутри бака установлен отражатель.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1, фиг.2, где:

фиг.1 - устройство очистки жидкостей от взвешенных частиц.

фиг.2 - устройство очистки жидкостей от взвешенных частиц.

Здесь: 1 - бак; 2 - патрубок подвода загрязненной жидкости; 3 - отражатель; 4 - фильтровальный сетчатый барабан; 5 - постоянные магниты; 6 - ножевой скребок; 7 - бункер сбора шлама; 8 - трубопровод промывной жидкости с форсунками; 9 - патрубок отвода осветленной жидкости; 10 - узлы вращения.

Устройство очистки жидкостей от взвешенных частиц представляет собой прямоугольный бак 1 с патрубком подвода загрязненной жидкости (подводящим патрубком) 2, перед которым внутри бака 1 установлен отражатель 3. В баке 1 установлен фильтровальный сетчатый барабан 4 с возможностью вращения, внутри которого расположен неподвижный каркас, по образующим которого расположены постоянные магниты 5 в виде пластин. Магнитные пластины 5 установлены с образованием зоны, свободной от магнитных пластин, в виде сектора с углом α≈30÷60. В зоне сектора α к фильтровальному барабану 4 прижимается ножевой скребок 6, другой конец которого связан с бункером сбора шлама 7. В этой же зоне сектора α с внутренней стороны барабана 4 установлен трубопровод 8 с форсуночными отверстиями. Фильтровальный барабан 4 установлен в узлах вращения 10 и приводится во вращение от внешнего привода (не показан).

Устройство работает следующим образом.

Очищаемую жидкость предварительно смешивают с флокулянтом, приготовленным на основе магнитной жидкости, и подают в бак 1 через патрубок подвода загрязненной жидкости 2. Порядок приготовления водной магнитной жидкости: в дистиллированной воде готовят раствор сульфата железа Fe(II) - FeSO₄ в концентрации мас.% - 3-3,5%, сульфата железа Fe(III) - 6-6,5%. Полученный раствор смешивают с гидроксидом аммония NH₄OH - 18-22% при интенсивном перемешивании. Образующуюся суспензию черного цвета промывают несколько раз, удерживая осадок до достижения рН раствора 7,5-8,5. Полученную смесь подвергают магнитной обработке для получения магнитных флокул. После этого полученную смесь отфильтровывают и образовавшуюся сгущенную суспензию смешивают с 1,2-1,7% олеата натрия C₁₈H₃₃O₂₂Na при нагреве не выше 80°С. Полученный магнитный флокулянт смешивают со сточной водой в соотношении 10-20% (мас.), в зависимости от вида и концентрации взвешенных загрязняющих веществ.

Поток воды из патрубка подвода загрязненной жидкости 2 попадает на отражатель 3, который препятствует прямому попаданию жидкости на фильтровальный сетчатый барабан 4. Жидкость заполняет бак 1 до уровня, не доходящего до трубопровода 8 с форсунками. Фильтровальный сетчатый барабан 4 начинает вращаться в узлах вращения 10 от внешнего привода (не показан). Направление вращения барабана 4 выбирают таким, чтобы налипший слой шлама на барабане наползал на ножевой скребок 6. Под действием перепада давлений перед сетчатым барабаном и внутри барабана 4 очищаемая жидкость из бака 1 начинает проходить через сетку внутрь барабана. Сфлокулированный шлам задерживается на сетке 5 за счет действия магнитных сил, создаваемых магнитными пластинами 5. За счет вращения сетчатого барабана 4 слой налипшего шлама выходит из жидкости и, набегая на ножевой скребок 6, собирается в бункер сбора шлама 7. Одновременно с началом процесса очистки и вращением фильтровального сетчатого барабана 4 в трубопровод промывной жидкости 8 начинает подаваться промывная жидкость, которая, истекая через форсунки, очищает фильтровальную сетку барабана 5, которая, погружаясь в жидкость при вращении барабана, снова включается в процесс очистки. Очищенная жидкость непрерывно отводится через патрубок отвода осветленной жидкости 9.

Таким образом, предложенные способ и устройство позволяют упростить технологию очистки, расширить диапазон использования и осуществлять непрерывную очистку жидкости с регенерацией фильтроэлемента.

1. Способ очистки жидкостей от взвешенных частиц, по которому проводят флокуляцию шлама высокодисперсным ферромагнитным материалом и закисление, отличающийся тем, что в качестве флокулянта используют водную магнитную жидкость, приготовленную на основе сульфатов железа Fe(II) и Fe(III) в водном растворе с добавлением гидроксида аммония и олеата натрия, при этом компоненты взяты в следующем составе, мас.%:

сульфат железа Fe (II) - FeSO4	3-3,5
сульфат железа Fe (III) - Fе2(SO4)3	6-6,5
гидрооксид аммония NH4OH	18-22
олеат натрия C18H33O22Na	1,2-1,7
остальное	вода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закисление раствора проводят до достижения рН 7,5-8,5.

3. Устройство очистки жидкостей от взвешенных частиц, содержащее бак, патрубок подвода загрязненной жидкости и патрубок отвода осветленной жидкости, отличающееся тем, что внутри бака расположен фильтровальный сетчатый барабан с возможностью вращения, внутри которого установлен неподвижный цилиндрический каркас, вдоль образующих которого закреплены постоянные магниты с образованием зоны, свободной от этих постоянных магнитов.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что зона, свободная от постоянных магнитов, представляет собой сектор с углом α≈30 - 60°.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что к фильтровальному сетчатому барабану в зоне, свободной от постоянных магнитов, прижат ножевой скребок, другой конец которого связан с бункером сбора шлама.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что внутри барабана в зоне, свободной от постоянных магнитов, после ножевого скребка по направлению вращения барабана расположен трубопровод промывной жидкости с форсунками.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что перед патрубком подвода загрязненной жидкости внутри бака установлен отражатель.