Способ безнапорной микрофлотации и установка для его осуществления

 

Использование: очистка сточных и промышленных вод, флотация материалов. Сущность изобретения: способ безнапорной микрофлотации включает приготовление газожидкостной смеси эжектированием газа в жидкость с последующим разделением смеси. Подвод газа к границе эжектирующей струи осуществляют микропорциями или в виде отдельных микропузырьков. Микропорции газа получают путем прерывистой подачи или микрофильтрования газа. Микропузырьки газа получают за счет предварительного диспергирования газа в жидкости или путем электролиза воды. Установка для осуществления способа содержит насос для подачи обрабатываемой жидкости, фильтр грубой очистки, струйный насос и флотатор, а также средство для получения микропузырьков газа. Средство для получения микропузырьков выполнено в виде пористой вставки, размещенной в камере струйного насоса, и фильтра, размещенного на патрубке подсоса воздуха. Средство для получения микропузырьков газа выполнено в виде водовоздушного эжектора, выход которого соединен с камерой смещения струйного насоса, а вход с выходом струйного насоса. Средство для получения микропузырьков выполнено в виде проточного электролизера , в корпусе которого размещен струйный насос. 3 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

00 V

О

Ф (Л

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4853828/26 (22) 23.07.90 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Белорусский политехнический институт (72) Д.А. Козлов (56) Дерягин Б.В. и др. Микрофлотация, М.:

Химия, 1986, с,90 — 91, (541 СПОСОБ БЕЗНАПОРНОЙ МИКРОФЛОТАЦИИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯЯ (57) Использование: очистка сточных и промышленных вод, флотация материалов.

Сущность изобретения: способ безнапорной микрофлотации включает приготовление газожидкостной смеси эжектированием газа в жидкость с последующим разделением смеси, Подвод газа к границе эжектирующей струи осуществляют микропорциями или в виде отдельных микропузырьков. Микропорции газа получают путем прерывистой

Изобретение относится к флотационной технике и может быть использовано при очистке сточных и промышленных вод, а также при флотации различных материалов

Наиболее близким является способ безнапорной микрофлотации, осуществляемой в устройстве включающем насос, фильтр грубой очистки, флотатор, струйный насос, подсасывающий воздух в обрабатываемую жидкость. Кроме того при безнапорной флотации могут быть получены высокие концентрации, тогда как при напорной и вакуумной флотации степень газонасыщения жидкости

„„Ы „„1787945 А1 (я)з С 02 F 1/24, В 01 F 5/04 подачи или микрофильтрования газа. Микропузы рыси газа получают за счет и редварительного диспергирования газа в жидкости или путем электролиза воды. Установка для осуществления способа содержит насос для подачи обрабатываемой жидкости, фильтр грубой очистки, струйный насос и флотатор, а также средство для получения микропузырьков газа. Средство для получения микропузырьков выполнено в виде пористой вставки, размещенной в камере струйного насоса, и фильтра, размещенного на патрубке подсоса воздуха. Средство для получения микропузырьков газа выполнено в виде водовоздушного эжектора, выход которого соединен с камерой смещения струйного насоса, а вход с выходом струйного насоса.

Средство для получения микропузырьков выполнено в виде проточного электролизера, в корпусе которого размещен струйный насос. 3 ил. ограничена растворимостью газа при данном давлении и концентрацией реагентов при химической флотации.

Недос,атком способа и устройства безнапорной флотации является невозможность получать мелкие пузырьки (<200 мкм) и обеспечить высокое качество флотации за счет выноса мелких частиц, которые наиболее эффективно удаляются пузырьками такого же размера.

Целью изобретения является повышение эффективности флотации.

1787945

20 мешиваются с ней

40

Для достижения поставленной цели осуществляют подвод газа к границе эжектирующей струи жидкости в виде микропузырьков, Эжектирующая струя жидкости движется с высокой скоростью, при которой интенсивно протекает процесс турбулентного перемешивания, сопровождаемый дроблением подсасываемого газа. Обычно скорость эжектирующей струи равняется 15 — 50 м/с и при этом подсасываемый газ дробится на пузырьки крупностью 200 — 800 мкм.

При скорости меньше 15 м/с пузырьки образуются больше 800 мкм, а величина создаваемого эжектирующей струей разрежения небольшая и может оказаться недостаточной. При увеличении скорости свыше 50 м/с степень турбулентного перемешивания увеличивается и пузырьки получаются мельче, но резко возрастают энергозатраты, так как гидравлические потери здесь растут пропорционально квадрату скорости.

Осуществление подвода газа к границе эжектирующей струи жидкости в виде микропорций, позволяет при данной степени турбулентного перемешивания, определяемого величиной скорости эжектирующей струи, получать более мелкие пузырьки. Если объем подводимых порций газа составляет 1 мм, то при скорости струи 15 — 50 м/с. з размер пузырьков, прошедших зону интенсивного турбулентного перемешивания при эжектировании равняется не 200 — 800 мкм, а 50-150 мкм. При уменьшении обьема подводимых порций газа менее 1 мм, можно получать мелкодисперсную газожидкостную смесь с микропузырьками крупностью до 20 мкм обычным эжектированием при скорости струи 15-50 м/с, г

Подвод отдельных порций газа осуществляют путем прерывистой подачи или микрофильтрования газа, подводимого непосредственно к границе эжектирующей струи. Подводимый газ в отличие от обрабатываемой жидкости не содержит крупных включений, забиваю цих мелкие отверстия и микрофильтрование газа эффективно обеспечивает подвод малых порций его непосредственно к границе эжектирующей струи. НаДежность работы обеспечивается прй условии очистки подсасываемого газа от пыли, что не представляет сложностей, Аналогичный эффект можно получить путем прерывистой подачи газа, осуществляемой с большей частотой, Прерывистую подачу газа осуществляют за счет перекрытия тракта всасываемого газа заслонкой, например, в ра ща ю щейся от и р и вода.

Подвод газа к границе эжектирующей струи жидкости можно осуществлять в виде пузырьков, диспергированных в той же жидкости. Так как концентрация газа в газожидкостных смесях, применяемых при флотации, не превышает 10%, то количество газа невелико и его первичное диспергирование в жидкости может быть осуществлено любым известным способом, например, эжектированием или механическим перемешиванием. При этом будет получена концентрированная газожидкостная сеть с пузырьками порядка

500 мкм, которая после интенсивноготурбулентного перемешивания в эжектирующей струе той же жидкости дает газожидкостную смесь необходимой концентрации (до 10%) с размером микропузырьков до 20 мкм.

Аналогичный результат может быть достигнут, если в части жидкости, подводимой к эжектирующей струе, осуществляют электролиз воды, При электролизе воды на электродах образуются пузырьки, которые при эжектировании струй обрабатываемой жид кости дробятся до микропузырьков и переТаким образом, способ позволяет при минимальных энергозатратах генерировать микропузырьки (до 20 мкм), равномерно распределенные в обрабатываемой жидкости, что резко уменьшает коалесценцию пузырьков. Концентрация приготавливаемой газожидкостной смеси не имеет никаких принципиальных ограничений и может быть получена любой необходимой для флотации, Способ по п.1, 2 осуществляется в устройстве, отличающемся тем, что в газожидкостном эжекторе между рабочим соплом и камерой смешения установлена насадка со стенками из пористого материала, а приемная камера снабжена воздушным фильтром, Ка фиг.1 представлена установка снабженная средством для получения микропузырьков газа, выполненным в виде пористой вставки, размещенной в камере смешения струйного насоса и фильтра, размещенного на патрубке подсоса воздуха.

Установка содержит насос 1, фильтр грубой очистки 2, струйный насос 3, флотатор 4.

Струйный насос 3 состоит из рабочего сопла

5, приемной камеры 6, камеры смешения 7, диффузора 8. Между рабочим соплом 5 и камерой смешения 7 установлена насадка 9 с пористыми стенками, а приемная камера

6 снабжена воздуш н ым фил ьтром 10.

Работает устройство следующим образом.

Обрабатываемая жидкость насосом 1 через фильтр грубой очистки 2 подается в струйный насос 3 и далее во флотатор 4.

1787945

Вытекающая из рабочего сопла 5 высокоскоростная эжектирующая струя обрабатываемой жидкости, двигаясь вдоль внутренних стенок 9, поступает в камеру 7.

Под действием разряжения, создаваемого струей, воздух из приемной камеры 6 подсасывается в струю через поры в стенках насадки 9 отдельными порциями. После прохождения камеры смешения 7 и диффузора с интенсивным турбулентным перемешиванием получается однородная смесь обрабатываемой жидкости с микропузырьками воздуха. Во избежание забивания пор в стенках насадки 9, приемная камера 6 снабжена воздушным фильтром 10, очищающим воздух, После загрязнения фильтрующей поверхности она подвергается регенерации или заменяется на новую.

Способ по пп,1, 3 осуществляется в установке{фиг,З) отличающейся тем, что средство для получения микропузырьков выполнено в виде водовоздушного эжектора, выход которого соединен с камерой смешения струйного насоса, а вход с выходом струйного насоса, Установка содержит насос 1, фильтр грубой очистки 2, водовоздушный эжектор 3, флотатор 4, струйный насос

5. Приемная камера 6 струйного насоса 5 связана с выходом водовоздушного эжектора 3, а выход струйного насоса 5 сообщен с входом водовоздушного эжектора 3, Работает устройство следующим образом.

Обрабатываемая жидкость насосом 1 через фильтр грубой очистки 2 подается в струйный насос 5 и далее во флотатор 4.

Часть жидкости после выхода из струйного насоса 5 поступает в водовоздушный эжектор 3, где за счет разрежения подсасывается газ, Предварительно диспергированная в водовоздушном эжекторе 3 газожидкостная смесь подсэсывается в приемную камеру 6 струйного йасоса 5, где эжектирующая струя осуществляет дальнейшее дробление пузырьков и перемешивание с обрабатываемой жидкостью. После выхода из струйного насоса 5 небольшая часть обрабатываемой жидкости снова возвращается в водовоздушный эжектор 3, а основная часть поступает во флотатор 4, где обеспечивается высокое качество флотации за счет наличия необходимого количества микропузырьков, равномерно распределенных в массе обрабатываемой жидкости, Соединение выхода водовоздушного эжектора 3 с приемной камеры 6 струйного насоса 5 снижает давление на выходе из водовоздушного эжектора 3, а сообщение его входа с выходом из струйного насоса 5 уменьшает давление перед водовоздушным

55 эжектором 3. В итоге, перепад давлений необходимый для обеспечения подсоса газа в водовоздуш ной эжектор уменьшается, для его обеспечения не требуется малые сечения рабочего сопла, что снижает опасность забивания водовоздушного эжектора 3 флотируемыми частицами и обеспечивает его надежную работу. Кроме того энергозатраты на предварительное диспергирование газожидкостной смеси сводятся при этом к минимуму, а позволяют получйть на выходе из струйного насоса газожидкостную смесь, содержащую необходимое для качественной флотации количество микрбпузырьков

Способ по пп,1, 4 осуществляется в установке (фиг.З), отличающейся тем, что средство для получения микропуэырьков выполнено в виде проточного электролизера,в корпусе которого размещен струйный насос, Установка содержит насос 1, фильтр грубой очистки 2, флотатор 4, струйный насос 5 с приемной камерой 6, корпус 12, муфту 13.

Корпус 12 и струйный насос 5 изготовлены из электропроводного материала и соединены с электроисточником таким образом, что пространство между ними обрэзует проточный электролизер, сообщенный с приемной камерой 6. Муфта

13 выполнена из диэлектрического материала, Работает устройство следующим образом. Обрабатываемая жидкость перед подачей во флотатор 4 пропускается через предлагаемое устройство, при этом переферийные слои, двигаясь в пространстве между корпусом 12 и струйным насосом 5, подвергаются электролизу:

При электролизе вода разлагается на водород и кислород, образующие в потоке микропузырьки. Полученная газожидкостная смесь за счет разрежения, возникающего в струйном насосе 5, поступает в его приемную камеру 6. В струйном насосе 5 происходит дробление пузырьков и перемешивание с обрабатываемой жидкостью, центральные слои которой движутся через рабочее сопло струйного насоса 5, созда- вая эжектирующую струю. Тем самым обеспечивается получение высококачественной смеси обрабатываемой жидкости с микропузырьками и повышение качества флота ции.

Формула изобретения

1. Способ безнапорной микрофлотации, включающий приготовление газожидкостной смеси эжектированием газа в жидкость с последующим разделением смеси, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности флота ции, подвод газа к гра1787945 нице эжектирующей струи жидкости осуществляют микропорциями или в виде отдельных микропузырьков.

2. Способ по п1, от л и ч а ю щи и с я тем, что микропорции газа получают путем 5 прерывистой подачи или микрофильтрования газа.

3. Способ по п 1, отличающийся тем, что микропузырьки газа получают за счет предварительного диспергирования 10 газа в жидкости, 4. Способ по п1, от л и ч а ю шийся тем, что микропузырьки газа получают путем электролиза воды.

5. Установка для безнапорной микро- 15 флотации, содержащая насос, .фильтр грубой очистки, струйный насос и флотатор, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности флотации, она снабжена средством для получения микропузырьков газа.

6. Установка поп 5,отл ича ю щаяся тем, что средство для получения микропузырьков выполнено в виде пористой вставки, размещенной в камере смешения струйного насоса, и фильтра, размещенного на патрубке подсоса воздуха.

7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что средство для получения микропузырьков выполнено в виде водовоздушного эжектора, выход которого соединен с камерой смешения струйного насоса, а вход — с выходом струйного насоса.

8. Установка по п.5, отличающаяся тем, что средство для получения микропузырьков выполнено в виде проточного электролизера, в корпусе которого размещен струйный насос.

1787945

25

35

50

Составитель Н, Боярчук

Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь

Редактор

Заказ 45 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101