Устройство для коагуляционной обработки сточной жидкости

Полезная модель относится к оборудованию для очистки сточных жидкостей, в частности к оборудованию для коагуляционной обработки сточной жидкости перед подачей во флотатор, и может быть использована на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, на малых очистных сооружениях канализации, на очистных сооружениях коммунальных предприятий. Устройство для коагуляционной обработки сточных вод, содержащее трубопровод подачи сточной жидкости, обводной трубопровод для ввода коагулянта и установленную в трубопроводе подачи сточной жидкости диафрагму, имеющую входное проходное отверстие и выходное проходное отверстие, которые соединены между собой каналом с образованием по меньшей мере двух направляющих лопаток и одной задерживающей лопаткой, при этом задерживающая лопатка имеет направляющую часть, расположенную под углом к потоку, и задерживающую часть, расположенную перпендикулярно к потоку, при этом задерживающая часть расположена в области центральной части потока. Технический результат: повышение эффективности смешивания коагулянта с потоком сточной жидкости, за счет чего повышается эффективности коагулирования потока сточной жидкости в устройстве в целом.

Полезная модель относится к оборудованию для очистки сточных жидкостей, в частности к оборудованию для коагуляционной обработки сточной жидкости перед подачей во флотатор, и может быть использована на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, на малых очистных сооружениях канализации, на очистных сооружениях коммунальных предприятий.

В настоящее время остро стоит вопрос охраны окружающей среды, в частности водных объектов. Это обусловлено постоянным сокращением водных ресурсов, а также увеличением объема производственных сточных жидкостей. Для очистки сточных жидкостей используются химические, физико-химические, биологические и биохимические методы, но их применение требует предварительной подготовки. Для предварительной подготовки сточных жидкостей используют методы механической очистки, включающие процеживание, отстаивание, разделение суспензии в поле центробежных сил и фильтрование.

Из физико-химических методов широкое распространение имеет флотационный способ очистки, в частности способ напорной флотации, в сочетании с реагентной обработкой. Чаще всего для повышения эффективности флотации в качестве реагентов применяют коагулянты и флокулянты, посредством которых удаляют загрязнения в виде весьма стойких взвесей. Ввиду вышеуказанного актуальной является разработка средств, направленных на осуществление наиболее полной коагуляции взвесей.

Из уровня техники известно устройство для коагуляционной обработки сточных вод, включенное в установку по очистке сточных вод, описанное в патенте РФ 113263, (опубл. 10.02.2012 г.). Указанное устройство содержит трубопровод подачи сточной жидкости, обводной трубопровод для подачи коагулянта, смеситель для смешения сточной жидкости с коагулянтом и змеевик, в котором осуществляются процессы коагуляции примесей.

К недостаткам описанного решения следует отнести относительно низкую эффективность смешивания коагулянта с потоком сточной жидкости, вследствие чего в потоке сточной жидкости появляются области, в которых коагулянт отсутствует, что в результате приводит к снижению эффективности коагулирования жидкости. Подобные эффекты в целом снижают эффективность работы установки и эффективность применения коагулянта.

Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа, является устройство для коагуляционной обработки сточных вод, описанное в патенте РФ 139653 (опубл. 20.04.2014). Устройство содержит трубопровод подачи сточной жидкости и обводной трубопровод для подачи коагулянта, при этом внутри трубопровода подачи сточной жидкости между местами соединения обводного трубопровода с трубопроводом подачи сточной жидкости установлена диафрагма. Указанная диафрагма представляет собой пластину круглой формы, диаметр которой больше наружного диаметра трубопровода подачи сточной жидкости, с выполненным в ее центральной части отверстием, нижний край которого снабжен двумя отогнутыми вниз направляющими лопатками, а верхний край - отогнутой вверх задерживающей лопаткой. При этом задерживающая лопатка выполнена в виде части пластины направленной под углом к направлению потоку сточной жидкости и имеет в целом треугольную форму.

Недостатком прототипа является относительно низкая эффективность смешивания коагулянта с потоком сточной жидкости, вследствие чего в потоке сточной жидкости появляются области, в которых коагулянт отсутствует, что в результате приводит к снижению эффективности коагулирования жидкости. Также форма задерживающей лопатки обеспечивает относительно низкое изменение скорости потока сточной жидкости, что обуславливает снижение эффективности коагулирования жидкости.

В основу полезной модели поставлена задача разработать устройство для коагуляционной обработки сточной жидкости, в конструкции которого будет предусмотрена установка диафрагмы, обеспечивающей возможность повышения эффективности смешивания коагулянта с потоком сточной жидкости, за счет чего будет повышена эффективность коагулирования потока сточной жидкости в устройстве в целом.

Поставленная задача решается тем, что разработано устройство для коагуляционной обработки сточных вод, содержащее трубопровод подачи сточной жидкости, обводной трубопровод для ввода коагулянта и установленную в трубопроводе подачи сточной жидкости диафрагму, имеющую входное проходное отверстие и выходное проходное отверстие, которые соединены между собой каналом с образованием по меньшей мере двух направляющих лопаток и одной задерживающей лопатки, при этом задерживающая лопатка имеет направляющую часть, расположенную под углом к потоку, и задерживающую часть, расположенную перпендикулярно к потоку, при этом задерживающая часть расположена в области центральной части потока. Расположение задерживающей части лопатки перпендикулярно направлению потока сточной жидкости обеспечивает эффект торможения жидкости в точке соприкосновения с последующим ускорением потока при огибании задерживающей лопатки. После чего наблюдается эффект срыва потока в области задерживающей лопатки и эффект вихреобразования. За счет образования вихря в потоке достигается интенсивное перемешивание потока коагулянта с потоком сточной жидкости. Таким образом, техническим результатом, который достигается заявляемой полезной моделью за счет вышеперечисленных конструктивных особенностей, является повышение эффективности коагулирования сточной жидкости.

В предпочтительном варианте исполнения зона ввода коагулянта расположена непосредственно за задерживающей лопаткой, что обеспечивает подачу коагулянта в зону интенсивного вихреобразования и таким образом эффективное смешивание коагулянта с потоком сточной жидкости.

Направляющие лопатки выполнены таким образом, что при проходе потока сточной жидкости через них поток увеличивает скорость движения, при этом, проходя через зону ввода коагулянта, перемешивается с последним и перемещается далее по трубопроводу. При этом направляющие лопатки расположены под углом к направлению потока сточной жидкости. В частном случае лопатки выполнены вогнутыми, то есть имеют кривизну. При таком исполнении лопаток достигается плавный переход потока от одной скорости к другой без образования вихрей в потоке ранее, чем коагулянт вводится в поток.

В предпочтительном варианте исполнения диафрагма содержит отверстие для приема обводного трубопровода. Исполнение диафрагмы с отверстием для приема обводного трубопровода обеспечивает возможность максимально близкого расположения зоны ввода коагулянта с задерживающей лопаткой в зоне максимального вихреобразования. Причем обводной трубопровод двумя концами соединен с трубопроводом подачи сточной жидкости, при этом один из концов установлен перед диафрагмой, а второй установлен в отверстии в диафрагме. В часть обводного трубопровода, которая соединена с трубопроводом подачи сточной жидкости перед диафрагмой, отбирается часть потока сточной жидкости. Обводной трубопровод оснащен устройством для ввода коагулянта, который при подаче частично перемешивается с частью потока, ранее отобранным из трубопровода подачи сточной жидкости. В результате описанного выше соединения обводного трубопровода с трубопроводом подачи сточной жидкости обеспечена возможность предварительного смешивания потока сточной жидкости и коагулянта. Подобное решение позволяет снизить время взаимодействия химически активного/агрессивного коагулянта и трубопровода, что в результате позволяет использовать в конструкции устройства любой материал, который не рассчитан на взаимодействие с химически активными/агрессивными коагулянтами.

При таком исполнении реализуется двухступенчатое смешивание коагулянта и сточной жидкости: сначала с меньшим количеством сточной жидкости, затем с остальной частью потока, что позволяет отказаться от необходимости применения станции разбавления.

Следует пояснить, что в качестве входного проходного отверстия принято не отверстие как таковое, а сечение диафрагмы, диаметр которого меньше внутреннего диаметра трубопровода подачи сточной жидкости. Причем входное проходное отверстие диафрагмы сужается в направлении движения потока сточной жидкости. По сути, сужение представляет уменьшение проходного диаметра каждого последующего сечения диафрагмы до канала, который связан с выходным проходным отверстием. Конструктивно, как уже было описано выше, сужение входного проходного отверстия достигается вогнутой формой направляющих и задерживающей лопатки. Подобная конструкция диафрагмы позволяет обеспечить плавное изменение давления и скорости потока сточной жидкости при переходе в зону интенсивного вихреобразования.

Предпочтительно канал диафрагмы имеет У-образную форму. Такое решение вызвано необходимостью обеспечения прочности задерживающей лопатки.

Обводной трубопровод имеет штуцер для ввода коагулянта. Таким образом, агрессивный коагулянт контактирует с обводным трубопроводом, в котором предварительно разбавляется, что позволяет отказаться от использования коррозионно-стойких материалов для трубопровода подачи сточной жидкости.

В предпочтительном варианте исполнения полезной модели диафрагма выполнена из полимерного материала, устойчивого практически ко всем видам химически активных/агрессивных коагулянтов. При этом использование полимерных материалов при изготовлении диафрагмы обеспечивает значительное упрощение технологического процесса изготовления диафрагмы.

Заявляемая полезная модель поясняется при помощи графических материалов, описанных ниже.

Фиг. 1 - фронтальный вид диафрагмы.

Фиг. 2 - разрез А-А диафрагмы.

Фиг. 3 - схема движения сточной жидкости в устройстве.

На фиг. 1 представлен фронтальный вид диафрагмы, установленной в трубопроводе подачи сточной жидкости. Диафрагма 1 содержит канал 2 с образованием направляющих лопаток 3 и задерживающей лопатки 4. При этом задерживающая лопатка 4 имеет направляющую часть 5 и задерживающую часть 6.

На фиг. 2 представлен разрез А-А диафрагмы, обозначенный на фиг. 1. Позициями на фигуре обозначены направляющая лопатка 3, задерживающая лопатка 4, которая имеет направляющую часть 5 и задерживающую часть 6. Также на фиг.2 представлены входное проходное отверстие 7, выходное проходное отверстие 8, а также отверстие 9 для приема обводного трубопровода.

На фиг. 3 представлена схема движения сточной жидкости в устройстве. При прохождении сточной жидкости через диафрагму 1 за ней образуются два интенсивных вихревых потока 10 и 11. Также на фигуре представлены трубопровод 12 подачи сточной жидкости и обводной трубопровод 13.

Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.

Часть основного потока сточной жидкости, проходящей по трубопроводу 12 подачи сточной жидкости, отбирают в обводной трубопровод 13 за счет создающейся разности давлений между участками трубопровода подачи сточной жидкости до и после диафрагмы 1. В обводной трубопровод вводят концентрированный раствор коагулянта, при этом при прохождении коагулянта и отобранной части потока сточной жидкости через обводной трубопровод 13 осуществляется их перемешивание. При необходимости через штуцер, установленный на обводном трубопроводе, вводят дополнительные реагенты. Расположение задерживающей части 6 диафрагмы 1 перпендикулярно направлению потока сточной жидкости обеспечивает эффект торможения жидкости в точке соприкосновения с последующим ускорением потока при огибании задерживающей лопатки 4. После чего наблюдается эффект срыва потока в области задерживающей лопатки 4 и эффект вихреобразования. Отобранную часть потока с коагулянтом возвращают в трубопровод 12 подачи сточной жидкости непосредственно за диафрагмой 1 по ходу потока сточной жидкости в зону интенсивного вихреобразования, где происходит окончательное перемешивание данного потока с основным потоком сточной жидкости и дополнительными реагентами, если они были предварительно введены.

Таким образом, разработано устройство для коагуляционной обработки сточной жидкости, в конструкции которого предусмотрена установка диафрагмы, обеспечивающей повышение эффективности смешивания коагулянта с потоком сточной жидкости, за счет чего повышается эффективности коагулирования потока сточной жидкости в устройстве в целом.

1. Устройство для коагуляционной обработки сточных вод, содержащее трубопровод подачи сточной жидкости, обводной трубопровод для ввода коагулянта и установленную в трубопроводе подачи сточной жидкости диафрагму, имеющую входное проходное отверстие и выходное проходное отверстие, которые соединены между собой каналом с образованием по меньшей мере двух направляющих лопаток и одной задерживающей лопатки, отличающееся тем, что задерживающая лопатка имеет направляющую часть, расположенную под углом к потоку, и задерживающую часть, расположенную перпендикулярно к потоку, при этом задерживающая часть расположена в области центральной части потока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зона ввода коагулянта расположена непосредственно за задерживающей лопаткой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диафрагма содержит отверстие для приема обводного трубопровода.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что обводной трубопровод двумя концами соединен с трубопроводом подачи сточной жидкости, при этом один из концов установлен перед диафрагмой, а второй установлен в отверстии в диафрагме.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входное проходное отверстие диафрагмы сужается в направлении движения потока сточной жидкости.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канал диафрагмы имеет V-образную форму.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обводной трубопровод имеет штуцер для ввода коагулянта.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диафрагма выполнена из полимерного материала.

РИСУНКИ