Устройство для очистки воды
Использование: очистка воды от твердых и жидких примесей. Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для очистки воды, содержащем вертикальную емкость 1 с патрубками 2 входной исходной воды и 3 выхода осветленной воды, патрубками 4 и 5 входа и выхода газа, патрубком 6 выгрузки шлама и патрубком 7 выхода пены с пеносъемником 8 и продольные трубы 10 с подтопленными нижними концами, продольные трубы расположены по образующим конуса, обращенного вершиной вверх, при этом их верхние концы соединены друг с другом и с патрубком 4, патрубок 2 размещен на емкости 1 сбоку в нижней ее части, а над патрубком 4 установлен соосно и с зазором поршневой нагнетатель газа 11 с поршнем 12 в верхней части. Снаружи труб 11 соосно емкости 1 установлен стакан 16 с центральным отверстием 17 в его донышке 18, в которое снизу вмонтирована трубка 19, соединенная посредством муфты 20 с патрубком 2. Верхняя кромка стакана 16 расположена ниже патрубка 3. В стакане 16 над отверстием 17 установлена распределительная тарелка 22. Нагнетатель 11 укреплен на патрубке 4 посредством распорных втулок 13 и болтового соединения 14. 4 з.п. ф-лы.
Полезная модель относится к технике очистки воды от жидких и твердых примесей и может быть использована в нефтегазодобывающей, нефтехимической, химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для очистки воды, содержащее корпус, горизонтальную перегородку с центральным отверстием, разделяющую корпус на верхнюю камеру с тангенциальным патрубком входа исходной воды и патрубком входа газа и нижнюю камеру с патрубками выхода осветленной воды, выхода пенного продукта и выгрузки шлама, установленную в нижней камере продольную трубу, верхний торец которой вмонтирован в центральное отверстие горизонтальной перегородки, а нижний торец не доходит до днища корпуса и под ним установлена распределительная тарелка с возможностью ограниченного перемещения вниз-вверх (см. Свидетельство РФ на полезную модель №24996, МКИ C 02 F 1/00, Б.И. №25 2002 г.).
Увеличение нагрузки по жидкости приводит к периодическому переполнению продольной трубы водой и повышению ее уровня в верхней камере, исчезновению вращающей «воронки» над продольной трубой и исключению попадания воздуха из верхней камеры в продольную трубу. При малых нагрузках по жидкости скорость жидкостного потока в подтопленном участке продольной трубы будет недостаточной для транспортирования газа в нижнюю камеру.
Ближайшим заявляемой полезной модели по технической сущности является устройство для очистки воды, содержащее вертикальную емкость с патрубками входа исходной и выхода осветленной воды, входа и выхода газа, выгрузки шлама и патрубком выхода пены с пеносъемником и продольные
трубы с подтопленными нижними концами, расположенные по окружности на равном расстоянии друг от друга (см. Патент РФ на изобретение №2222495, МКИ C 02 F 1/00, Б.И. №3, 2004 г.).
Выполнение верхнего торца каждой продольной трубы в виде конфузора и размещение в этой трубе под конфузором винтовой лопасти обеспечивает эффективную работу указанного устройства при колебаниях нагрузки по жидкости.
Резкое повышение расхода жидкости приводит к резкому повышению уровня жидкости в верхней камере. Вращающая над продольной трубой «воронка» в этом случае не исчезает благодаря усилению вращения газожидкостного потока винтовой лопастью.
При малом расходе жидкости конфузор остается заполненным этой жидкостью, что обеспечивает сохранение вращающей «воронки» в верхней части конфузора и подсос газа из верхней камеры в продольную трубу.
Общими недостатками указанных выше устройств для очистки воды является низкая эффективность из-за нестабильной работы при малых и больших нагрузках по жидкости и низкая степень очистки воды.
Задачей полезной модели является разработка такой конструкции устройства для очистки воды, которая обеспечила бы высокую степень очистки и стабильность работы в широком диапазоне изменения нагрузки по жидкости.
Поставленная задача решается разработкой устройства для очистки воды, содержащего вертикальную емкость с патрубками входа исходной и выхода осветленной воды, входа и выхода газа, выгрузки шлама и патрубком выхода пены с пеносъемником и продольные трубы с подтопленными нижними концами, расположенными по окружности на равном расстоянии друг от друга. В отличие от известного, в предлагаемом устройстве продольные трубы расположены по образующим конуса, обращенного вершиной вверх, при этом их верхние торцы соединены друг с другом и с патрубком
входа газа, патрубок входа исходной воды размещен на вертикальной емкости сбоку в нижней ее части, над патрубком входа газа установлен расположенный соосно и с зазором поршневой нагнетатель газа с поршнем в верхней части.
В предлагаемом устройстве снаружи продольных труб установлен соосно стакан с центральным отверстием в его донышке, в которое снизу вмонтирована трубка, соединенная с патрубком входа исходной воды.
Новым является также и то, что верхняя кромка стакана расположена ниже патрубка выхода осветленной воды.
Кроме того, в стакане над его центральным отверстием установлена распределительная тарелка.
Новое и то, что поршневой нагнетатель газа укреплен на патрубке входа газа посредством распорных втулок и болтового соединения.
На чертеже изображено предлагаемое устройство для очистки воды.
Устройство содержит вертикальную емкость 1 с патрубками 2 входа исходной и 3 выхода осветленной воды, патрубками 4 и 5 входа и выхода газа, патрубком 6 выгрузки шлама и патрубком 7 выхода пены с пеносъемником 8. Патрубок 2 расположен на емкости 1 сбоку в нижней ее части. Верхнее днище емкости 1 выполнено в виде съемной крышки 9.
В емкости 1 установлены продольные трубы 10, причем они расположены по образующим конуса, обращенного вершиной вверх. Верхние торцы продольных труб 10 соединены друг с другом и с патрубком 4. Нижние торцы труб 10 расположены по окружности на равном расстоянии друг от друга.
Над патрубком 4 установлен соосно и с зазором поршневой нагнетатель газа 11 с поршнем 12 в верхней части. Нагнетатель 11 укреплен на патрубке 4 посредством распорных втулок 13 и болтового соединения 14.
На крышке 9 установлен дополнительный патрубок 15 выхода газа.
В емкости 1 снаружи труб 10 установлен соосно стакан 16 с центральным отверстием 17 в его донышке 18, в которое снизу вмонтирована трубка 19, соединенная посредством муфты 20 с патрубком 2. Верхняя кромка 21 стакана 16 расположена ниже патрубка 3. В стакане 16 над отверстием 17 установлена распределительная тарелка 22.
К патрубку 3 присоединена размещенная в емкости 1 вертикальная труба 23. Днище емкости 1 выполнено в виде съемной крышки 24.
Устройство для очистки воды работает следующим образом.
Исходная вода поступает через патрубок 2 и трубку 19 в стакан 16, в котором при выходе из зазора между донышком 18 стакана и тарелкой 22распределяется равномерно по сечению стакана. Уровень воды в емкости 1 одинаковый с уровнем воды в трубе 23.
При движении поршня 12 вниз газ выбрасывается из нагнетателя 11 через патрубок 4 в трубы 10. При выходе из труб 10 в стакан 16 газ из сплошной фазы переходит в дисперсную и в виде пузырьков всплывает в обрабатываемом объеме воды вверх, захватывая жидкие и твердые примеси и создавая на поверхности жидкости пену. Пенный продукт удаляется из емкости 1 через патрубок 7. Количество удаляемого пенного продукта регулируется пеносъемником 8. Очищенная от примесей вода поднимается по трубе 23 вверх и выходит через патрубок 3. Выносимые из стакана крупные твердые частички оседают на крышку 24 и периодически удаляются через патрубок 6. Отработанный газ выходит из емкости 1 через патрубки 5 и 15.
При возвратно-поступательном перемещении поршня 12 с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний газа, вследствие явления резонанса в газе возникают периодические ударные волны.
Движение поршня 12 вниз соответствует моменту выброса огромного количества газа из нагнетателя 11 в патрубок 4 и далее в трубы 10. Движение поршня 12 вверх соответствует моменту всасывания огромного количества
газа из окружающего пространства через зазор шириной В между патрубком 4 и нагнетателем 11 в полость нагнетателя.
Обычно частота колебаний поршня 12 составляет 10-15 Гц, а выбрасываемый из нагнетателя 11 в трубы 10 газ обладает огромной кинетической энергией, поэтому вода в трубах будет отсутствовать. Отсутствие воды в трубах 10 обеспечивает беспрепятственное поступление газа из труб в нижние слои обрабатываемого объема воды в стакане 16.
Независимо от расхода и колебаний нагрузки по исходной воде процесс обработки жидкой фазы газом в стакане 16 происходит непрерывно. Таким образом, предлагаемое устройство для очистки воды не реагирует на изменение нагрузки по жидкости.
Обычно ход S поршня 12 составляет 100-150 мм, диаметр нагнетателя D=150 мм, тогда как длина L нагнетателя может достигать несколько десятков метров. Поэтому предлагаемое устройство для очистки воды способно стабильно и эффективно работать как при больших, так и при малых нагрузках по жидкости. Огромное количество газа, выбрасываемого поршневым нагнетателем в очищаемую воду, обеспечивает эффективную очистку загрязненной воды при больших ее расходах.
Высокая степень очистки воды в предлагаемом устройстве достигнута благодаря непрерывному поступлению газа в очищаемую воду независимо от нагрузки по жидкости.
Расположение продольных труб 10 в емкости 1 по образующим конуса и соединение их с патрубком 4 обеспечивает плавный вход газа из патрубка в эти трубы.
Выполнение верхнего днища емкости 1 в виде съемной крышки 9, нижнего днища - в виде съемной крышки 24 и разъемное соединение трубки 19 с патрубком 2 обеспечивают легкую сборку и разборку аппарата.
Расположение верхней кромки 21 стакана 16 ниже патрубка 3 позволяет регулировать количеством сбрасываемого из аппарата пенного продукта.
Крепление поршневого нагнетателя 11 к патрубку 4 посредством распорных втулок 13 и болтового соединения 14 позволяет изменять величину зазора между нагнетателем и патрубком.
Наличие в стакане 16 над центральным отверстием 17 распределительной тарелки 22 обеспечивает равномерное распределение потока исходной воды по сечению стакана и плавный вход этого потока в зону контакта с пузырьками газа, что обуславливает ослабление конвективных токов в обрабатываемом объеме воды.
1. Устройство для очистки воды, содержащее вертикальную емкость с патрубками входа исходной и выхода осветленной воды, входа и выхода газа, выгрузки шлама и патрубком выхода пены с пеносъемником и установленные в вертикальной емкости продольные трубы с подтопленными нижними концами, расположенными по окружности на равном расстоянии друг от друга, отличающееся тем, что продольные трубы расположены по образующим конуса, обращенного вершиной вверх, при этом их верхние концы соединены друг с другом и с патрубком входа газа, патрубок входа исходной воды размещен на вертикальной емкости сбоку в нижней ее части, а над патрубком входа газа установлен соосно и с зазором поршневой нагнетатель газа с поршнем в верхней части.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снаружи продольных труб установлен соосно в вертикальной емкости стакан с центральным отверстием в его донышке, в которое снизу вмонтирована трубка, соединенная посредством муфты с патрубком входа исходной воды.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что верхняя кромка стакана расположена ниже патрубка выхода осветленной воды.
4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в стакане над его центральным отверстием установлена распределительная тарелка.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршневой нагнетатель газа укреплен на патрубке входа газа посредством распорных втулок и болтового соединения.
