Патент на изобретение №2155716

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НАПОРНОЙ ФЛОТАЦИЕЙ

(57) Реферат:

Устройство относится к области технологии обработки сточных вод, загрязненных примесями органических веществ, и может быть использовано для интенсификации процесса обогащения природных руд. Воду насыщают воздухом в сатураторе при интенсивном перемешивании под давлением. Количество вводимого воздуха не более его растворимости при заданных давлении и температуре. В качестве сатуратора использован насос роторного типа, согласованный с параметрами перекачивающего насоса, всасывающая труба насоса-сатуратора соединена с напорной трубой перекачивающего насоса, а напорная труба насоса-сатуратора соединена через регулятор давления с открытой флотационной камерой. В данном насосе-сатураторе происходит ускоренный процесс растворения воздуха в воде за счет многократного увеличения площади соприкосновения газовой фазы воздуха с жидкой фазой воды. 4 з.п.ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области технологии обработки сточных вод, загрязненных примесями органических веществ, преимущественно нефтью, ее продуктами, жирами, поверхностно-активными веществами (ПАВ), волокнистыми механическими примесями, и может быть использовано для очистки сточных вод автохозяйств, бензоколонок, автомоек, предприятий мясомолочной, кожевенно-меховой, целлюлозно-бумажной промышленности, а также балластных и сточных вод нефтеналивного, водного и железнодорожного транспорта. Кроме того, предлагаемое изобретение может быть использовано и для интенсификации процесса обогащения природных руд, особенно при извлечении из них мягких, легко шламующихся минералов (сфалерит, молибденит, иттропаризит и т.п.) в сочетании с известными способами флотации или самостоятельно.

Из существующих методов физико-химической очистки производственных сточных вод: коагуляции, сорбции, экстракции, ионного обмена – метод флотации является наиболее дешевым и эффективным и не сопряжен с введением в обрабатываемую воду дополнительных веществ. Рабочим инструментом в этом методе являются газовые пузырьки, чаще воздушные, вводимые в обрабатываемую воду или создаваемые в ее объеме, и вынос этими пузырьками прилипших к ним частиц загрязняющих примесей на поверхность воды в виде пены с последующим удалением этой пены скребковыми механизмами.

Основой процесса флотации является способность прилипания частиц загрязняющих примесей к поверхности газовых пузырьков с образованием более или менее прочных агрегатов “частица-пузырек”, которые благодаря малой плотности всплывают из объема воды на ее поверхность.

В основе явления прилипания взвешенных в объеме сточной воды частиц примесей к поверхности газовых пузырьков лежат: свободная энергия поверхности раздела фаз в пузырьке – газовой и водной, силы поверхностного натяжения и, наконец, явление гидрофобности – степени несмачиваемости взвешенных частиц примесей водой.

Свободная энергия поверхности возникает за счет нескомпенсированной части вандерваальсовых сил межмолекулярного сцепления у молекул, лежащих на этой поверхности. Чем больше величина этой поверхности, точнее удельной поверхности, т. е. чем мельче газовые пузырьки и чем равномернее они распределены в объеме обрабатываемой воды, тем больше вероятность прилипания к ним частиц загрязняющих примесей и вынос их на поверхность воды флотационной камеры, т.е. тем выше эффект флотационной очистки сточных вод. Поэтому, чем мельче газовые пузырьки, тем лучше они прилипают к мелким частицам примесей. Оптимальный размер газовых пузырьков составляет 15-30 мкм. Чем больше таких газовых пузырьков и чем равномернее они распределены в объеме воды, тем выше степень очистки сточных вод флотацией.

На эффект прилипания частиц взвеси к газовым пузырькам влияет также, как отмечено выше, величина поверхностного натяжения жидкой фазы, в данном случае воды. Чем меньше эта величина, тем легче слипание пузырьков с частицами взвеси, а следовательно, тем выше эффект флотационной очистки. Оптимальное значение этого показателя для флотации составляет менее 60-65 мН/м. Возрастание этой величины снижает эффект флотации. Величина поверхностного натяжения чистой воды больше этой величины и составляет 70-72 мН/м. Поэтому для улучшения флотации труднофлотируемых веществ в воду добавляют небольшие количества дешевых, легко разрушаемых в природных условиях ПАВ – побочных продуктов – отходов производства синтетических спиртов, которые снижают этот показатель до оптимальной величины.

Третьим фактором, влияющим на слипание взвешенных частиц с газовыми пузырьками, является степень гидрофобности – несмачиваемости частиц водой. Чем хуже частица примеси смачивается водой, тем лучше она прилипает к газовым пузырькам и тем эффективнее очистка сточных вод от таких частиц методом флотации. Так, частицы маслянистых примесей, имеющих высокую гидрофобность (нефть и ее продукты, масла, жиры), легко флотируются из воды даже без добавки ПАВ, снижающих ее поверхностное натяжение.

Таким образом, благодаря совместному действию указанных сил частицы загрязняющих примесей, взвешенные в объеме воды, прилипают к поверхности имеющихся газовых пузырьков и образовавшийся легкий агрегат “частица-пузырек” самопроизвольно всплывает на поверхность воды в форме пены, которую непрерывно удаляют. Чем меньше размер газовых пузырьков, чем их больше и чем равномернее они распределены в объеме воды, тем выше степень очистки сточных вод флотацией. Продолжительность всплывания этих агрегатов – “частица-пузырек” определяет время флотации. При обычной глубине флотационных камер 1-1,5 м, продолжительность флотации в них составляет 15-20 минут.

Известно устройство для очистки сточных вод напорной флотацией, содержащее трубопровод сточной воды, соединенный с приемным колодцем, питающим через всасывающую трубу с фильтром перекачивающий центробежный насос, имеющий на всасывающей трубе эжектор, соединенный трубой с атмосферным воздухом, а напорная труба этого насоса соединена с сатуратором для растворения вводимого в воду воздуха, выходная труба сатуратора соединена с открытой флотационной камерой, снабженной скребковым механизмам и пеносборником для удаления всплывшей пены флотируемых частиц и донным выпуском очищенной воды, гидростатически уравновешенным столбом воды (КАРАВАЕВ И.И., РЕЗНИК Н.Ф., Флотационная очистка сточных вод промывочно-пропарочных станций и депо, Москва, Всесоюзное издательско-полиграфическое объединение Министерства путей сообщения, 1961, с. 4-12).

Недостатком данного устройства является сравнительная длительность растворения воздуха в воде и обусловленная этим необходимость введения в цепь аппаратов по обработке сточных вод специального напорного резервуара, работающего под давлением.

Задачей изобретения является создание устройства для очистки сточных вод напорной флотацией, обеспечивающего технический результат, состоящий в совершенствовании технологии очистки сточных вод, более полном удалении вредных примесей как из слабо-, так и из сильно загрязненных сточных вод, в ускорении процесса растворения воздуха в воде за счет многократного увеличения площади соприкосновения газовой фазы воздуха с жидкой фазой воды и за счет повышения давления, при котором происходит это растворение.

Этот технический результат в устройстве для очистки сточных вод напорной флотацией, содержащем трубопровод сточной воды, соединенный с приемным колодцем, питающим через всасывающую трубу с фильтром перекачивающий центробежный насос, имеющий на всасывающей трубе эжектор, соединенный трубой с атмосферным воздухом, а напорная труба этого насоса соединена с сатуратором для растворения вводимого в воду воздуха, выходная труба сатуратора соединена с открытой флотационной камерой, снабженной скребковым механизмом и пеносборником для удаления всплывшей пены флотируемых частиц и донным выпуском очищенной воды, гидростатически уравновешенным столбом воды, достигается тем, что в качестве сатуратора использован насос роторного типа, согласованный с параметрами перекачивающего насоса, всасывающая труба насоса-сатуратора соединена с напорной трубой перекачивающего насоса, а напорная труба насоса-сатуратора соединена через регулятор давления с открытой флотационной камерой.

Кроме того, для предотвращения гидравлических ударов от срабатывания регулятора давления напорная труба насоса-сатуратора на входе регулятора давления снабжена демпфером, представляющим собой полый цилиндр с закрепленным в нем герметичным воздушным баллоном из эластичного материала, например резины, с зазором между баллоном и внутренней поверхностью цилиндра, достаточным для прохождения воды.

Напорная труба перекачивающего насоса соединена через обратный клапан с трубой сжатого воздуха для его подачи в обрабатываемую воду в количестве сверх 70,5 об.%.

Для контроля и регулирования процесса флотационной обработки сточных вод трубы, по которым в устройство поступает сточная вода и воздух, снабжены расходомерами и регуляторами расхода воды и воздуха.

Для снижения скорости потока воды, насыщенной воздухом, поступающей в открытую флотационную камеру и для равномерного ее распределения в объеме камеры открытая флотационная камера имеет донный перфорированный коллектор, соединенный через регулятор давления с напорной трубой насоса-сатуратора.

Использование центробежного насоса в качестве сатуратора позволяет с высокой интенсивностью перемешивать смесь газовой фазы воздуха с жидкой фазой воды, что резко ускоряет процесс растворения воздуха в воде за счет многократного увеличения площади соприкосновения газовой фазы воздуха с жидкой фазой воды. Обусловлено это увеличением удельной поверхности воздушных пузырьков пропорционально степени диспергирования – уменьшению их размеров в результате дробления лопастями центробежного насоса. Кроме того, предлагаемый сатуратор в форме насоса, установленный последовательно с перекачивающим насосом, позволяет наряду с ускорением процесса растворения воздуха в воде повышать также и давление, при котором происходит это растворение, а это увеличивает растворимость воздуха, которая согласно закону Генри прямо пропорциональна давлению. Повышение растворимости воздуха в свою очередь также способствует ускорению растворения газовой фазы воздуха в воде.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства для очистки сточных вод напорной флотацией, на фиг. 2 изображен график зависимости растворимости воздуха в воде от приложенного давления и температуры.

Устройство для очистки сточных вод напорной флотацией схематически изображено на фиг. 1. Данное устройство включает трубопровод сточной воды 1, соединенный с приемным колодцем 2, питающим через всасывающую трубу 3 с фильтром 4 перекачивающий центробежный насос 5, имеющий на всасывающей трубе 3 эжектор 6, соединенный трубой 7 с атмосферным воздухом, а напорная труба 8 насоса 5 соединена с всасывающей трубой второго центробежного насоса-сатуратора 9, параметры которого согласованы с параметрами перекачивающего насоса 5. Напорная труба 10 насоса-сатуратора 9 соединена через регулятор давления 11 с донным перфорированным коллектором 12 открытой флотационной камеры 13, имеющей скребковый механизм 14 для съема флотируемой пены в пеносборник 15 со сбросной трубой 16 и донный выпуск чистой воды 17, гидростатически уравновешенный столбом воды для осуществления самоизлива без изменения уровня воды во флотационной камере. Кроме того, перед регулятором давления 11 флотационной камеры 13 установлен демпфер 18, представляющий собой полый цилиндр с закрепленным в нем герметичным воздушным баллоном из эластичного материала (например, резины) с зазором между баллоном и внутренней стенкой цилиндра, достаточным для прохождения обрабатываемой воды. Вход цилиндра соединен с напорной трубой 10 насоса-сатуратора 9, а выход – с регулятором давления 11. Кроме того, всасывающая труба 8 насоса-сатуратора 9 имеет патрубок с обратным клапаном 19, соединенный с трубой 20 сжатого воздуха. Для контроля и регулирования процесса обработки сточных вод на всасывающей трубе 3 перекачивающего насоса 5 перед эжектором 6 установлен жидкостной расходомер 21, а на воздушной трубе 7 эжектора 6 установлен газовый расходомер 22, и такой же расходомер 23 установлен на трубе сжатого воздуха 20 перед обратным клапаном 19. На трубе сжатого воздуха 20 и на напорной трубе 10 насоса-сатуратора 9 установлены манометры 24 для контроля давления сжатого воздуха и воды с растворенным в ней воздухом. Для регулирования процесса на напорной трубе 10 насоса-сатуратора 9 установлен запорный клапан 25, на воздушной трубе 7 перед расходомером 22 также установлен запорный клапан 26, и такой же клапан 27 установлен на трубе сжатого воздуха 20 перед расходомером 23 для регулирования подачи воды во флотационную камеру 13 и атмосферного воздуха в обрабатываемую воду через расходомер 22 и эжектор 6 и сжатого воздуха через расходомер 23.

Устройство работает следующим образом.

Сточная вода поступает по трубопроводу 1 в приемный колодец 2, который выполняет роль буферного резервуара. Из этого колодца через сетчатый фильтр 4 вода поступает во всасывающую трубу 3 насоса 5. Здесь она проходит через расходомер 21, эжектор 6 и попадает в центробежный перекачивающий насос 5. В качестве расходомера 21 может быть использован реометр. В эжектор 6 за счет разрежения во всасывающей трубе 3 и дополнительно создаваемого разрежения самим эжектором по воздушной трубе 7 поступает атмосферный воздух, расход которого регулирует запорный клапан (вентиль) 26, а измеряет газовый расходомер 22, в качестве которого может быть использован ротаметр. В соответствии с показаниями расходомеров 21 и 22 запорный клапан 26 регулирует заданное соотношение между расходом воды и вводимого в нее воздуха.

Далее из насоса 5 по напорной трубе 8 вода с введенным в нее воздухом под давлением поступает во всасывающий патрубок последовательно соединенного насоса-сатуратора 9. При необходимости во всасывающую трубу этого насоса 9 (она же напорная труба перекачивающего насоса 5) подается дополнительное количество воздуха сверх 7 об.% в форме сжатого воздуха из трубы 20. Расход этого воздуха регулирует запорный клапан 27 в соответствии с показаниями расходомера 23 и манометра 24 и заданного количества воздуха. В качестве расходомера сжатого воздуха также может быть использован ротаметр, аналогичный ротаметру 22, но откалиброванный с учетом имеющегося здесь избыточного давления, пропорционально величине которого уменьшается объем одного и того же количества воздуха. Далее сжатый воздух поступает через обратный клапан 19 во всасывающую трубу 8 насоса-сатуратора 9, что увеличивает количество воздуха в сточной воде, поступающей в сатуратор, до заданной величины. Обратный клапан 19 предотвращает попадание воды в трубу сжатого воздуха 20. Смесь воды с отмеренным количеством воздуха, вводимого, как указывалось, через трубу атмосферного воздуха 7 и трубу сжатого воздуха 20, поступает под давлением, созданным перекачивающим насосом 5, во всасывающую трубу насоса-сатуратора 9. Именно здесь, во внутренней полости насоса-сатуратора 9, происходит переход воздуха из газовой фазы в водный раствор под действием весьма интенсивного перемешивания смеси воды с воздухом лопастями центробежного насоса при одновременном увеличении давления во внутренней полости работающего насоса.

Механизм процесса растворения воздуха в воде, протекающего в насосе, можно представить следующим образом.

Известно, что растворимость малорастворимых газов в жидкостях, в том числе и воздуха в воде, повышается при постоянной температуре прямо пропорционально приложенному давлению, что отражает закон Генри, выражаемый формулой I
C = K P, (I)
где C – растворимость газа в жидкости,
P – парциальное давление газа в газовой фазе над жидкостью,
K – коэффициент пропорциональности Генри, который является также и мерой растворимости газа, что можно выразить формулой II, выведенной из формулы II:
K = C / P, (II)
(Краткая химическая энциклопедия, Москва, Советская энциклопедия, 1965, т. 4, с. 506).

Величина коэффициента Генри для системы воздух – вода, вычислена нами по уравнению (II), где общее давление P выражено через сумму атмосферного давления, приравненному к 0,1 МПа, избыточного (сверх атмосферного) P_изб. В расчетах использованы справочные данные по растворимости воздуха в воде при разных температурах и атмосферном давлении. Величина этих коэффициентов, рассчитанных по уравнению (II), где P выражено через сумму (P_атм + P_изб) МПа, составляет: для температуры для температуры для температуры и для температуры
С помощью этих коэффициентов по формуле (I), где P, как указано выше, равнялось сумме атмосферного и избыточного давления, нами рассчитана предельная растворимость воздуха в воде при указанных температурах в диапазоне избыточных давлений от 0 (общее давление в этом случае равнялось атмосферному – 0,1 МПа) до 1,0 МПа (общее давление в этом случае равнялось – 1,1 МПа). Результаты вычислений представлены в таблице 1 и для наглядности представлены графически на фиг. 2, где прямые с индексом соответствующей температуры показывают прямолинейную зависимость растворимости воздуха в воде, выраженную в объемных процентах, от приложенного избыточного (сверх атмосферного) давления, выраженного в мегапаскалях – МПа.

Эта таблица и график, представленный на фиг. 2, могут служить пособием для проведения ориентировочных расчетов по созданию требуемой концентрации раствора воздуха в сточной воде перед подачей ее во флотационную камеру для очистки флотацией от загрязняющих примесей.

Однако достижение предельной растворимости воздуха в воде сопряжено со скоростью этого процесса. В статических условиях, как видно из данных прототипа, время протекания процесса перехода воздуха из газовой фазы в фазу гомогенного водного раствора довольно значительно, что требует введения в технологическую схему специального напорного резервуара – сатуратора, где смесь газообразного воздуха с водой должна находиться в течение этого времени при заданном давлении.

Однако скорость перехода газовой фазы в водный раствор зависит не только и не столько от разности концентраций между насыщенным и рабочим раствором, но также от площади соприкосновения газовой и жидкой фаз, на которой, происходит переход газа в раствор.

Скорость растворения воздуха в воде количественно может быть выражена формулой (III), предложенной в свое время А.Н. Шукаревым:
(III)
где – скорость изменения концентрации воздуха в воде,
S – величина площади соприкосновения газовой фазы воздуха с жидкой фазой воды,
K – коэффициент растворения,
C_нас, C – концентрация воздуха в насыщенном и рабочем растворах соответственно.

Коэффициент растворения K в свою очередь зависит от коэффициента диффузии и толщины диффузионного слоя, возникающего на границе соприкосновения фаз, будучи прямо пропорционален первому и обратно пропорционален второму показателю

где D – коэффициент диффузии, выражающий количество вещества, диффундирующего через 1 см² поверхности соприкосновения фаз в 1 с,
– толщина диффузионного слоя, возникающего на границе соприкосновения фаз.

Подставляя это значение коэффициента в формулу (III) получаем конечную формулу V
(V)
(КИРЕЕВ В.А., Курс физической химии – Учебник для вузов, Москва, Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1955, с. 688-691).

Согласно формуле (V), скорость растворения воздуха в воде определяется разностью между предельной растворимостью воздуха C_нас в воде при заданных давлении и температуре и его концентрацией C в обрабатываемой воде. Чем больше эта разность, тем выше скорость растворения. На скорость растворения существенное воздействие оказывает также и площадь соприкосновения S газообразной фазы воздуха с жидкой фазой воды. Чем больше эта площадь, тем интенсивнее протекает процесс растворения. На скорость растворения воздуха в воде оказывает влияние также и толщина диффузионного слоя , возникающего на границе раздела фаз воздуха и воды. Через этот слой происходит переход молекул воздуха из газовой фазы в водный раствор. Чем тоньше этот слой, тем легче молекулам воздуха диффундировать через этот слой в водный раствор. Поэтому утоньшение диффузионного слоя облегчает переход молекул из газовой в водную фазу, увеличивая тем самым скорость растворения воздуха в воде. При поступлении смеси газообразного воздуха с водой во внутреннюю полость центробежного насоса, она подвергается высокоинтенсивному механическому воздействию лопастей ротора. В результате такого интенсивного воздействия имеющиеся в воде воздушные пузырьки диспергируют – дробятся на более мелкие. При этом удельная поверхность пузырьков диспергированного воздуха резко возрастает пропорционально уменьшению их размеров. А эта поверхность и является поверхностью соприкосновения фаз S, на которой происходит переход воздуха в раствор. Следовательно, этот фактор увеличивает скорость растворения воздуха пропорционально степени дробления его пузырьков. По мере сложного движения смеси воздуха с водой к выходной напорной трубе насоса возрастает давление в этой смеси, результатом чего является возрастание предельной растворимости воздуха C_нас, а значит и разности между этой величиной и имеющейся концентрацией C воздуха в воде. Следствием этого согласно формуле (V) является возрастание скорости растворения воздуха в воде. И, наконец, интенсивное перемешивание смеси воздуха с водой утоньшает диффузионный слой , а это, как указывалось выше, также ускоряет растворение воздуха. Кроме того, при растворении малорастворимых газов в жидкостях, к которым относится система воздух-вода, как описано выше, в водной фазе на границе ее диффузионного слоя возникает слой концентрированного раствора воздуха в воде, этот слой противодействует прохождению через него новых порций воздуха. Интенсивное перемешивание водной фазы способствует разрушению данного барьера за счет перемещения этого слоя концентрированного раствора вглубь водной фазы и, следовательно, способствует увеличению скорости растворения воздуха в воде. Именно такие процессы протекают в смеси воздуха с водой при ее прохождении через внутреннюю полость работающего центробежного насоса.

Таким образом, в результате однонаправленного воздействия всех перечисленных факторов скорость растворения введенного в воду воздуха резко возрастает при прохождении воды через объем насоса-сатуратора 9, и время нахождения в нем смеси воздуха с водой при работе насоса оказывается достаточным для перехода в раствор воздуха, вводимого в сточную воду. Водный раствор воздуха, образовавшийся в насосе-сатураторе при заданном избыточном давлении, поддерживаемом регулятором давления 11, поступает по напорной трубе 10 в донный перфорированный коллектор 12 флотационной камеры 13. Здесь давление резко снижается до атмосферного, что согласно закону Генри приводит к такому же резкому снижению предельной растворимости воздуха пропорционально снижению давления. В результате часть воздуха, превышающая его концентрацию при атмосферном давлении, переходит в газовую фазу в форме мельчайших воздушных пузырьков, самопроизвольно возникающих равномерно во всем объеме обрабатываемой сточной воды. Для поддержания заданного давления смеси воздуха с водой, контролируемого манометром 24, до сброса ее в перфорированный коллектор 12 флотационной камеры 13, служит регулятор давления 11, пропускающий через себя воду только при достижении заданного давления на его входе. При работе этого регулятора давления возможно возникновение гидравлических ударов, опасных для описанной технологической системы, работающей под давлением. Для предотвращения этого перед входом регулятора давления установлен демпфер 18, герметичный эластичный воздушный баллон которого, сжимаясь при резком увеличении давления, гасит этот скачок давления и тем самым предотвращает возникновение гидравлических ударов при срабатывании регулятора давления 11.

Регулирование расхода сточной воды, насыщенной воздухом, поступающей на очистку во флотационную камеру 13, осуществляется регулирующим клапаном 25, установленным на напорной трубе 10 насоса-сатуратора 9 после манометра 24, контролирующего давление, создаваемое насосом-сатуратором 9.

Выделившиеся во флотационной камере мельчайшие пузырьки избыточного воздуха, размер которых в момент возникновения соизмерим с размерами крупных молекул, за счет описанных выше сил активно прилипают к частицам загрязняющих примесей, взвешенных в объеме сточной воды, и образовавшиеся легкие агрегаты “частица-пузырек” всплывают на поверхность воды, образуя на ней пенный слой. Благодаря малым размерам пузырьки воздуха прилипают не только к крупным частицам примеси, но и к мельчайшим, обычно трудно флотируемым частицам примесей. Эти частицы, особенно мелкие, практически равномерно распределены в объеме сточной воды, поэтому и удаление их должно осуществляться воздушными пузырьками, также равномерно распределенными в объеме обрабатываемой воды. Именно это требование выполняется при осуществлении флотационной очистки сточных вод в предлагаемом устройстве.

Время всплытия агрегатов “частица-пузырек” из объема воды на ее поверхность определяет, как указывалось выше, время нахождения сточной воды во флотационной камере, в конечном счете ее производительность. Это время мало зависит от конструкции устройства и составляет в среднем 15-20 минут при глубине камеры от 1 до 1,5 м.

Пена, образующаяся на поверхности воды флотационной камеры 13, непрерывно удаляется известным скребковым механизмом 14 с поверхности воды в пеносборник 15, откуда сбрасывается по трубе 16, а очищенная вода, отстоявшаяся у дна флотационной камеры от всплывших на нее частиц загрязняющих примесей, увлеченных пузырьками воздуха, сливается через донный выпуск в трубу 17. Вертикальный участок этой трубы, оканчивающийся на уровне поверхности воды во флотационной каморе, служит для гидростатического уравновешивания давления в воде на дне камеры, и тем самым позволяет осуществить саморегулирующийся самотек очищенной воды, выходящей из флотационной камеры.

Данное изобретение может быть использовано для очистки сточных вод автохозяйств, бензоколонок, автомоек, предприятий мясомолочной, кожевенно-меховой, целлюлозно-бумажной промышленности, а также балластных и сточных вод нефтеналивного, железнодорожного и водного транспорта.

Компактность устройства, обусловленная увеличением вводимого в воду воздуха в сравнении с прототипом, а также замена в предлагаемом устройстве напорного резервуара сатуратора на безопасный в эксплуатации насос-сатуратор, позволяет использовать заявленное изобретение непосредственно на борту нефтеналивных судов. В этом случае очистка загрязненных вод, образующихся на судне, может быть произведена на месте с утилизацией выделяемых примесей нефти в товарный продукт, что повышает экологическую безопасность судов такого типа и рентабельность очистки их загрязненных вод.

Кроме того, предлагаемое изобретение может быть использовано в горнорудной промышленности для интенсификации процесса обогащения природных руд, особенно при флотационном извлечении из них мягких минералов, легко шламующихся при измельчении руд, например: сфалерита, молибденита, иттропаризита и т.п., в сочетании с известными способами или самостоятельно.

Представляется перспективным использование заявленного изобретения также и в золотодобывающей промышленности для извлечения тонкодисперсных фракций драгоценных металлов. Такие фракции трудно обогащаются известными способами, однако принцип, заложенный в основу данного изобретения, позволяет решить эту задачу.

В прилагаемой таблице 2 представлены данные, полученные при очистке сточной воды от нефти на предлагаемом устройстве. В таблице представлена зависимость степени очистки и остаточной массовой концентрации нефти в воде от количества вводимого в сточную воду воздуха, растворяемого в ней при соответствующем давлении. Как показывают эти данные, степень очистки экспоненциально возрастает с увеличением количества вводимого в сточную воду воздуха.

При максимальной концентрации воздуха 10 об.%, растворенного под давлением 1,0 МПа максимальное извлечение нефти из воды составляет 98,5%, а ее остаточная массовая концентрация не превышает 4 мг/дм³ от 260 мг/дм³ в исходной воде. По известному способу примерно такой же эффект наблюдается при двухступенчатой (двукратной) очистке сточной воды менее загрязненной нефтью – 120 – 150 мг/дм³.

Данные таблицы 2 демонстрируют величину конечного технического результата заявленного изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки сточных вод напорной флотацией, содержащее трубопровод сточной воды, соединенный с приемным колодцем, питающим через всасывающую трубу с фильтром перекачивающий центробежный насос, имеющий на всасывающей трубе эжектор, соединенный трубой с атмосферным воздухом, а напорная труба этого насоса соединена с сатуратором для растворения вводимого в воду воздуха, выходная труба сатуратора соединена с открытой флотационной камерой, снабженной скребковым механизмом и пеносборником для удаления всплывшей пены флотируемых частиц и донным выпуском очищенной воды, гидростатически уравновешенным столбом воды, отличающееся тем, что в качестве сатуратора использован насос роторного типа, согласованный с параметрами перекачивающего насоса, всасывающая труба насоса-сатуратора соединена с напорной трубой перекачивающего насоса, а напорная труба насоса-сатуратора соединена через регулятор давления с открытой флотационной камерой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для предотвращения гидравлических ударов от срабатывания регулятора давления напорная труба насоса-сатуратора на входе регулятора давления снабжена демпфером, представляющим собой полый цилиндр с закрепленным в нем герметичным воздушным баллоном из эластичного материала с зазором для прохождения воды.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что напорная труба перекачивающего насоса соединена через обратный клапан с трубой сжатого воздуха для его подачи в обрабатываемую воду в количестве сверх 70,5 об.%.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для контроля и регулирования процесса флотации трубы, по которым в устройство поступают обрабатываемая вода и воздух, снабжены расходомерами и регуляторами расхода воды и воздуха.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что открытая флотационная камера имеет донный перфорированный коллектор, соединенный через регулятор давления с напорной трубой насоса-сатуратора.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за
поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.09.2008

Дата публикации: 20.02.2011