Флотаційна установка для очищення води

Реферат

ФЛОТАЦІЙНА УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ

Винахід належить до галузі обробки води і може бути використаний для тонкої очистки води від сторонніх домішок шляхом створення в ній кавітаційного поля, флотації і подальшої сепарації потоку та дозволяє дегазувати воду, розірвати або пригнітити бактерії, окислити мінерали та органіку, структурувати колоїди та поверхнево активні речовини і відділити їх.

1 іл.

                                                                                         МПК C02F 1/24 (2006)

ФЛОТАЦІЙНА УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ

Винахід належить до галузі обробки води і може бути використаний для тонкої очистки води від сторонніх домішок.

Відома установка для очищення води, принцип дії якої заснований на сепарації домішок шляхом пропускання рідини через двофазне газо-рідинне сопло [1].

Недоліком установки є низька ефективність очищення води від твердих частинок та поверхнево-активних речовин.

В якості найближчого аналога прийнята флотаційна установка для очистки води, що містить металеву сітку з дрібними отворами для утворення флотаційних бульбашок шляхом пропускання крізь неї повітря під тиском [2].

Недоліком установки є низька ефективність очищення води від розчинених газів, бактерій та солей металів.

В основу винаходу поставлена задача вдосконалення флотаційної установки для очищення води, в якій флотаційні бульбашки повітря утворюються шляхом пропускання повітря під тиском крізь металеву сітку з дрібними отворами шляхом того, що вода перед флотацією та сепарацією проходить крізь кавітаційне поле, а повітря в воду замість металевої сітки підводиться за допомогою газо-рідинного ежектора.

Суть винаходу пояснюється фіг., на якій зображено схему флотаційної установки для очищення води.

Схема включає: 22 - бак з водою, яка підлягає очищенню, 26 -фільтр грубої очистки (для запобігання попадання великих домішок в насос), 25- насос із переливом 24, 1а - турбулізатор потоку, Р1 -манометр заміру тиску води після насоса з перекривним краном 2, 3 - сопловий кавітатор, Р2 -вакуумметр заміру розрідження потоку в кавітаторі, 5 - кран, 8 – сопловий ежектор, Р3 - манометр заміру тиску перед ежектором з краном 4, Р4 -вакууметр заміру розрідження потоку після ежектора, 1- витратомір повітря, яке поступає в ежектор з навколишнього середовища, Р5 - вакууметр для заміру розрідження після витратної шайби, 2а - фільтр очищення повітря, 6 - кран регулювання витрати повітря в ежектор, 12 - вертикальний канал псевдо розрідженого потоку бульбашкової газо-рідинної суміші, 20 – двофазне газо-рідинне сопло, 11 - камера флотації, 14 - камера сепарованої чистої води, 15 - патрубок зливу чистої води, 16 - кран, 17 - бак чистої води, 23 - кран подачі води споживачу, 21- кран подачі води на повторну обробку, 29 - кран забору чистої води на аналіз, 13 – ділянка збору піни, 10 – канал відводу піни, 9 – бак збору забруднень, 19 - кран відводу забруднень в каналізацію, 18 - кран забору неочищеної води на аналіз, 30 - кран забору початкової води на аналіз.

Працює установка наступним чином. Із бака 22 забруднена вода через фільтр 26 поступає в насос 25, де стискується до відповідного тиску. Тиск і витрата після насоса регулюються системою переливу через кран 24 на вхід в насос - тобто використовується весь спектр характеристики насоса, стиснена вода подається в турбулізатор 1а, де здійснюється об'ємна турбулізація потоку з метою створення вихорів (слабких місць) для провокування зародків кавітації. Кавітатор 3 -сопловий, статичний, з циліндричною кавітаційною камерою. В коноїдальному соплі потік розганяється до таких чисел Рейнольдса і Ейлера, при яких за його зрізом відбувається перехід від турбулентного режиму руху до кавітаційного і зароджуються кавітаційні бульбашки. В кавітаційній камері бульбашки схлопуються з утворенням великих місцевих тисків і температур, а також кумулятивних надзвукових по рідині струминок, що і є основною задачею кавітаційної обробки потоку - пропустити його через таке по жорсткості кавітаційне поле, яке б здійснило дегазацію рідини, розрив і пригнічення бактерій, окислення мінералів і органіки, структуризацію гетерогенів, колоїдів, поверхнево активних речовин. Тиск потоку до кавітатора і розрідження після нього вимірюються відповідно манометром Р1 і вакуумметром Р2. Чим більший тиск Р1 і менший Р2 тим сильніше кавітаційне поле і сильніша («жорсткіша») його дія на воду, але і енергетичні затрати на кавітацію більші.

В ежекторі відбувається підсос в водяний потік навколишнього повітря і подрібнення його на, порівняно з кавітаційними, великі повітряні бульбашки. Розмір бульбашок після ежектора не має великого значення, бо на ділянці псевдозрідження 12 формуються найбільш стійкі за розміром бульбашки (приблизно 5-7мм діаметром). Витрата повітря заміряється витратоміром 1 (витратна шайба заданого діаметра і відповідного конструктивного виконання) по величині перепаду тисків між атмосферним Ратм і Р5, а регулюється краном 6. Для того, щоб у воду не попадали забруднення із атмосфери, в каналі подачі повітря встановлено фільтр 2а на базі активованого вугілля.

Сопло 20 призначене для розбиття великих повітряно-газових бульбашок, які сформувалися в кінці ділянки 12, на дрібні, з допомогою яких у колбі 11 проходить інтенсивна флотація всього, що не було сепаровано до цього. Розміри бульбашок в колбі визначаються перепадом тиску на соплі, формою сопла, концентрацією газової фази в суміші, віддаллю між зрізом сопла і дном колби тощо. В горловині колби концентрація газової фази в суміші збільшується, суміш розганяється за рахунок роботи розширення газової фази і зменшення площі поперечного перерізу. На зрізі горловини колби суміш сепарується - газова фаза разом із забрудненнями у вигляді піни направляється на ділянку 13, канал 10 і бак збору забрудненої води 9, а чиста вода надходить вниз на ділянку 14 і через канал 15 і кран 16 поступає в ємність чистої води 17. Краном 16 регулюється стабільність піни, яка поступає на ділянку 13.

Таким чином відбувається очищення води від забруднень біологічного, хімічного і газового походжень.

Джерела інформації, що беруться до уваги при складанні опису:

1.  А.с. 1310002 СССР, кл. В01D 19/00; C02F 1/20. Устройство для деаэрации жидкости. Осипенко С.Б., Савченко Ю.Н., Приходько Н.А. – Опубл. 15.05.87.Бюл.№18.

2.  А.с. 96107807 Росія, кл. С10С 2/18. Установка для флотації твердих частинок із суспензії. Малімон Є.Д., Приходько М.А., Бичковський Н.В. та ін. – Опубл. 05.01.98.Бюл.№1.

Черкасов В.В.

Формула винаходу

Флотаційна установка для очистки води, в якій флотаційні бульбашки повітря утворюються шляхом пропускання повітря під тиском крізь металеву сітку з дрібними отворами, в якій є новим те, що вода перед флотацією та сепарацією проходить крізь кавітаційне поле, а повітря в воду замість металевої сітки підводиться за допомогою газо-рідинного ежектора.

флотаційна установка для очистки води, що містить металеву сітку з дрібними отворами для утворення флотаційних бульбашок шляхом пропускання крізь неї повітря під тиском вода перед флотацією та сепарацією проходить крізь кавітаційне поле, а повітря в воду замість металевої сітки підводиться за допомогою газо-рідинного ежектора.

Флотаційна установка для очищення води

Черкасов В.В.