Устройство для очистки сточных вод

Полезная модель направлена на повышение степени аэрирования сточных вод при одновременном повышении равномерности аэрирования объема нефтесодержащих сточных вод тонкодисперсными пузырьками воздуха. Указанный технический результат достигается тем, устройство содержит резервуар, сопловой насадок для их подачи в виде свободно истекающей струи, размещенный соосно в полости кожуха, выполненного в виде стакана, открытого снизу, кромка которого размещена ниже кромки отбойника, выполненного в виде стакана, большего диаметра, открытого сверху, в полости которого размещен кожух, причем, верхняя часть кожуха, свободная от вод, выполнена с возможностью повышения давления в ней воздуха. Оно снабжено герметичным дополнительным резервуаром, размещенным над резервуаром, при этом, нижняя часть зазора, между стенками отбойника и резервуара связана трубопроводом с распределителем, размещенным у дна флотирующего отсека дополнительного резервуара, образованного вертикальной отбойной перегородкой, разделяющей дополнительный резервуар на флотирующий и накопительный отсеки. Верхняя кромка отбойной перегородки, размещена ниже минимального уровня воды в дополнительном резервуаре, верхняя часть объема которого, свободная от воды, выполнена с возможностью понижения давления в ней воздуха. Дополнительный резервуар выполнен с возможностью отвода из него флотированного объема примесей, а нижняя часть накопительного отсека дополнительного резервуара выполнена с возможностью отвода из него очищенной воды. Нижняя часть кожуха выполнена конфузорной, при этом у его кромки, на одинаковых расстояниях друг от друга размещены конфузорные сопла, продольные оси которых направлены к его продольной оси, с наклоном к низу, при этом, сопла связаны каналами с верхней частью полости кожуха, свободной от вод. Распределитель выполнен с возможностью прогрева воды до температуры, близкой к температуре кипения. 1 ил.

Полезная модель относится к очистке сточных вод и может быть использована для выделения из них различных примесей, например нефтепродуктов.

Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее герметичный резервуар с установленной в нем напорной распределительной трубой, выполненной с отверстиями, обращенными к поверхности жидкости, снабженное заглубленными в воду насадками и установленными соосно напорной трубе отбойником в виде короба с патрубком, размещенным под насадками, и двумя установленными один над другим периферийными карманами, нижний из которых соединен трубопроводом с отбойником (SU №996332, МКИ C02F 1/00, 1981).

Недостаток этого решения - неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных вод из-за низкой степени их аэрирования.

Известно также устройство для очистки сточных вод, содержащее резервуар, сопловой насадок для их подачи в виде свободно истекающей струи, размещенный соосно в полости кожуха, выполненного в виде стакана, открытого снизу, кромка которого размещена ниже кромки отбойника, выполненного в виде стакана, большего диаметра, открытого сверху, в полости которого размещен кожух, причем, верхняя часть кожуха, свободная от вод, выполнена с возможностью повышения давления в ней воздуха, (SU №1632949, МКИ C02F 1/40, B01D 17/035, 1991).

Недостаток этого решения - неудовлетворительная степень очистки нефтесодержащих сточных вод от тонкодисперсных примесей равномерно распределенных по их объему из-за недостаточно высокой равномерности распределения воздушных пузырьков по объему вод и их дисперсности.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение заключается в обеспечении возможности очистки нефтесодержащих сточных

вод от тонкодисперсных примесей равномерно распределенных по их объему.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в том, что повышается степень аэрирования сточных вод при одновременном повышении равномерности аэрирования объема нефтесодержащих сточных вод тонкодисперсными пузырьками воздуха, что обеспечивает возможность флотирования тонкодисперсных частиц примесей и за счет этого, позволяет довести степень очистки нефтесодержащих вод от свободных (нерастворенных) примесей до уровня не менее 99% от их исходного содержания.

Поставленная задача решается тем, что устройство для очистки сточных вод, содержащее резервуар, сопловой насадок для их подачи в виде свободно истекающей струи, размещенный соосно в полости кожуха, выполненного в виде стакана, открытого снизу, кромка которого размещена ниже кромки отбойника, выполненного в виде стакана, большего диаметра, открытого сверху, в полости которого размещен кожух, причем, верхняя часть кожуха, свободная от вод, выполнена с возможностью повышения давления в ней воздуха, отличается тем, что оно снабжено герметичным дополнительным резервуаром, размещенным над резервуаром, при этом, нижняя часть зазора, между стенками отбойника и резервуара связана трубопроводом с распределителем, размещенным у дна флотирующего отсека дополнительного резервуара, образованного вертикальной отбойной перегородкой, разделяющей дополнительный резервуар на флотирующий и накопительный отсеки, при этом верхняя кромка отбойной перегородки, размещена ниже минимального уровня воды в дополнительном резервуаре, верхняя часть объема которого, свободная от воды, выполнена с возможностью понижения давления в ней воздуха, при этом дополнительный резервуар выполнен с возможностью отвода из него флотированного объема примесей, а нижняя часть накопительного отсека дополнительного

резервуара выполнена с возможностью отвода из него очищенной воды, кроме того, нижняя часть кожуха выполнена конфузорной, при этом у его кромки, на одинаковых расстояниях друг от друга размещены конфузорные сопла, продольные оси которых направлены к его продольной оси, с наклоном к низу, при этом, сопла связаны каналами с верхней частью полости кожуха, свободной от вод, при этом распределитель выполнен с возможностью прогрева воды до температуры, близкой к температуре кипения.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Результаты поиска показали, что заявленная полезная модель не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного решения преобразований, что обеспечивает положительную реакцию на достижение технического результата - повысить степень аэрирования сточных вод, при одновременном повышении равномерности аэрирования объема нефтесодержащих сточных вод тонкодисперсными пузырьками воздуха и обеспечить возможность отделения нефтепродуктов, растворившихся в воде.

На фиг.1 схематически показан поперечный разрез устройства. На чертеже показаны резервуар 1, сопловой насадок 2, кожух 3 с кромкой 4, отбойник 5 с кромкой 6, зазор 7, между стенками отбойника 5 и резервуара 1, дополнительный резервуар 8 с вертикальной отбойной перегородкой 9, разделяющей его на флотирующий 10 и накопительный 11 отсеки. Кроме того, показаны отводные патрубки 12 и 13 резервуара 1, отводные патрубки 14 и 15 дополнительного резервуара 8, дренажные патрубки 16 резервуара 1, дополнительного резервуара 8 и отбойника 5, питающий патрубок 17 резервуара 1, воздушные патрубки 18 и 19,

соответственно, резервуара 1 и дополнительного резервуара 8, распределитель-нагреватель 20, трубопровод 21, конфузорные сопла 22 с каналами 23. Кроме того, показаны поверхность жидкости 24, водовоздушная струя 25, слой пены 26, содержащий сфлотированные примеси. Дополнительный резервуар 8 выполнен в виде отдельной емкости, установленной над резервуаром 1. Распределитель-нагреватель 20 выполнен в виде теплообменника, вход тепловоспринимающего контура которого подключен к трубопроводу 21, а выход выполнен в виде перфорированных отверстий в верхней стенке распределителя-нагревателя, открытых в полость флотирующего отсека 10 дополнительного резервуара 8. При этом теплоотдающий контур распределителя-нагревателя 20 выполнен в виде трубчатого теплообменника, подключенного к источнику теплоты (на чертежах не показан) с рабочим агентом, обладающим соответствующими тепловыми параметрами, например, к системе охлаждения энергетических установок (с учетом работы в условиях пониженного давления тепловые параметры рабочего агента не будут высоки). Кромка 4 кожуха 3 размещена ниже кромки 6 отбойника 5. Дренирующие патрубки 16 резервуара 1 и дополнительного резервуара 8 размешены ниже приемных отверстий патрубков обеспечивающих отвод воды из зазора 7 (патрубок 12) и накопительного отсека 11 (патрубок 15) и желательно должны быть размещены в разных точках периметра дна. Кроме того, показана конфузорная часть 27 кожуха 3.

Перечисленные элементы и детали не отличаются по конструкции и материалам от известных элементов и деталей, используемых по сходному назначению, при сходных требованиях по прочности, производительности и т.п.. Верхняя часть объема кожуха 3, через воздушный патрубок 18, подключена к источнику сжатого воздуха - компрессору (на чертежах не показан). Верхняя часть объема

дополнительного резервуара 8, через воздушный патрубок 19, подключена к вакуум-насосу (на чертежах не показан). Отводные патрубки 13 резервуара 1 и 14 дополнительного резервуара 8, обеспечивающие отвод сфлотированных примесей (пены), размещены на стенках резервуаров на уровне соответствующем уровню жидкости в них.

Заявленное устройство работает следующим образом. Рабочие параметры в установке, доводят до номинала, а именно: резервуар заполняют водой (целесообразно, на этапе запуска использовать очищенную воду), в полости кожуха 3 (в зоне насыщения воды воздухом) создают давление выше атмосферного до 0,1 МПа, включением компрессора, подключенного к патрубку 18, кроме того, в воздушной полости дополнительного резервуара 8 создают разрежение до 0,03-0,05 МПа, включением вакуум-насоса, подключенного к патрубку 19. Кроме того, включают подачу тепла в распределитель-нагреватель 20. Затем начинают подачу вод, подлежащих очистке. Очищаемые воды изливаются из соплового насадка 2 с высокой скоростью, в виде струи под давлением 0,8-1,0 МПа, вниз через слой воздуха (находящийся, в кожухе 3 над поверхностью жидкости 24 уже имеющейся в резервуаре 1). В процессе своего движения через слой воздуха, очищаемые воды захватывают большое количество воздуха, который под воздействием среды диспергируется на мелкие пузырьки и частично растворяется в объеме струи и объеме воды, находящейся под поверхностью жидкости 24. В результате этого, в объеме очищаемых вод формируется водо-воздушная струя 25, распространяющаяся в глубь жидкости от ее поверхности. Глубина проникновения струи 25 и размеры ее поперечного сечения определяются параметрами подачи очищаемых вод. Взаимодействуя с выходными отверстиями конфузорных сопел 22 водо-воздушная струя 25, за счет эжектирующего эффекта «подсасывает» в себя дополнительный объем сжатого воздуха (через каналы 23) из зоны насыщения воды воздухом. Конфузорная нижняя часть 27 кожуха 3, обеспечивает

ускорение движения водо-воздушной струи 25 и, тем самым, усиливает эжектирование воздуха из верхней части кожуха 3, свободной от вод. Далее, очищаемые воды, насыщенные пузырьками диспергированного воздуха и воздухом, растворившимся в них, вытесняются через зону между дном резервуара 1 и кромкой 4 кожуха 3, где гасится энергия струи, в зазор между стенками кожуха 3 и отбойника 5. При этом в остальном объеме устройства течение воды принимает спокойный характер, конвективные токи отсутствуют. В этих условиях происходит интенсивное беспрепятственное разделение частиц примесей во всем объеме очищаемой жидкости (происходит флотация частичек нефтепродуктов пузырьками воздуха, т.е. образование агрегатов частица-пузырек, которые всплывают на поверхность, благодаря их низкому удельному весу). В результате образуется слой пены 26, содержащий сфлотированные примеси, который удаляется известным способом через отводной патрубок 13. Очищенная вода, как более плотная среда, увлекается вниз ко дну резервуара, при этом, отбойник 5 предотвращает попадание примесей в очищенную воду в процессе ее движения вниз, к патрубку 12 резервуара 1. Далее, жидкость после первой стадии очистки подается по трубопроводу 21 к распылителю - нагревателю 20 дополнительного резервуара 8. Здесь очищаемые воды проходят по тепловоспринимающему контуру и нагреваются теплом переносимым рабочим агентом, проходящим по теплоотдающему контуру. Кипение воды достигается при температуре меньшей 100°С, которая тем ниже, чем выше уровень вакуума, поддерживаемый в дополнительном резервуаре 8, например, при давлении 0,03 МПа, температура кипения составит 67°С, а при давлении 0,05 МПа температура кипения составит 80°С. Это обеспечивает, в свою очередь, прогрев и барботирование (образующимися пузырьками пара) объема вод находящегося в полости распределителя-нагревателя 20. Одновременно, испаряются и вещества с температурой кипения ниже 100°С, растворенные в воде. Далее термически обработанные воды

выпускаются в полость флотирующего отсека 10.

Поскольку давление в объеме его флотирующего отсека 10 оказывается меньшим, давления воздуха, содержащегося в подаваемой воде (которое составляет не менее 0,1 МПа) происходит бурное аэрирование подаваемой воды, большим количеством мелких воздушных пузырьков, (а именно, воздуха, растворенного в воде), средние размеры которых, многократно меньше средних размеров воздушных пузырьков, выделявшихся на первой стадии очистки, число которых в единице объема существенно больше и которые распределены равномерно. Кроме того идет интенсивное перемешивание объема воды за счет барботирования пузырьками пара. В этих условиях происходит интенсивная флотация частичек нефтепродуктов, оставшихся после первой стадии очистки, с образованием агрегатов частица-пузырек, которые всплывают на поверхность, благодаря их низкому удельному весу. В результате, на поверхности дополнительного резервуара 8 образуется слой пены 26, содержащий сфлотированные примеси, который периодически удаляется известным способом через отводные патрубки 14. Пары нефтепродуктов и воды удаляются через воздушный патрубок 19 дополнительного резервуара 8, в процессе работы вакуум-насоса, после чего они известным образом отделяются от воздуха и разделяются друг от друга (либо сбрасываются в нефтесодержащие воды, подлежащие очистке). Очищенная вода, как более плотная среда, увлекается вниз ко дну дополнительного резервуара 8, при этом, вертикальная отбойная перегородка 9 предотвращает попадание примесей в очищенную воду в процессе ее движения вниз, к патрубку 15 резервуара 8. Для периодической очистки дна резервуаров 1, 8 и отбойника 5 от накапливающегося шлама используют дренажные патрубки 16.

Коэффициент аэрации в предлагаемом устройстве в результате создания благоприятных условий для насыщения очищаемой жидкости воздухом составляет 10-12. Конечная степень очистки воды,

обрабатываемой в предлагаемом устройстве, достигает 99%, что указывает на целесообразность применения предлагаемого устройства.

Применение предлагаемой конструкции повлечет резкое снижение затрат на очистку нефтесодержащих вод за счет низкой материалоемкости, дешевизны и простоты реализации метода, высокой степени очистки.

Устройство для очистки сточных вод, содержащее резервуар, сопловой насадок для их подачи в виде свободно истекающей струи, размещенный соосно в полости кожуха, выполненного в виде стакана, открытого снизу, кромка которого размещена ниже кромки отбойника, выполненного в виде стакана, большего диаметра, открытого сверху, в полости которого размещен кожух, причем верхняя часть кожуха, свободная от вод, выполнена с возможностью повышения давления в ней воздуха, отличающееся тем, что оно снабжено герметичным дополнительным резервуаром, размещенным над резервуаром, при этом нижняя часть зазора между стенками отбойника и резервуара связана трубопроводом с распределителем, размещенным у дна флотирующего отсека дополнительного резервуара, образованного вертикальной отбойной перегородкой, разделяющей дополнительный резервуар на флотирующий и накопительный отсеки, при этом верхняя кромка отбойной перегородки размещена ниже минимального уровня воды в дополнительном резервуаре, верхняя часть объема которого, свободная от воды, выполнена с возможностью понижения давления в ней воздуха, при этом дополнительный резервуар выполнен с возможностью отвода из него флотированного объема примесей, а нижняя часть накопительного отсека дополнительного резервуара выполнена с возможностью отвода из него очищенной воды, кроме того, нижняя часть кожуха выполнена конфузорной, при этом у его кромки на одинаковых расстояниях друг от друга размещены конфузорные сопла, продольные оси которых направлены к его продольной оси, с наклоном к низу, при этом сопла связаны каналами с верхней частью полости кожуха, свободной от вод, при этом распределитель выполнен с возможностью прогрева воды до температуры, близкой к температуре кипения.