RU2029597C1

RU2029597C1 - Device for separation of water-oil emulsions

Info

Publication number: RU2029597C1
Application number: RU92000584A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Дмитриев; Евгений Александрович Зобов; Александр Николаевич Малинин; Александр Николаевич Сидоров; Юрий Анатольевич Твердов
Original assignee: Юрий Иванович Дмитриев; Евгений Александрович Зобов; Александр Николаевич Малинин; Александр Николаевич Сидоров; Юрий Анатольевич Твердов
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1992-10-15
Publication date: 1995-02-27

Abstract

FIELD: purifying waste. SUBSTANCE: device comprises housing with connecting pipes for supplying and discharging fluid to be purified, electrodes connected to a power source, and unit for collecting the separated component. The housing is a rotation body, is made of dielectric material, and is mounted for rotation about its axis. The generatrix of the rotation body is closed loop or broken line. The collecting unit of the separated component is positioned on the inner side of the housing above its rotation axis. The electrodes are arranged under the axis of rotation outside and inside the housing. The internal electrode is positioned outside of emulsion to be purified at a distance from the axis of rotation of the housing. At least one of the electrodes is a high-voltage corona electrode which follows the form of the housing generatrix. EFFECT: enhanced quality of separation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии очистки воды и может быть использовано при очистке сточных вод промышленных предприятий от нефти и нефтепродуктов, сточных вод транспортных хозяйств, сбора жиров в бытовых стоках. The invention relates to water purification technology and can be used in the treatment of wastewater of industrial enterprises from oil and oil products, wastewater of transport enterprises, the collection of fats in domestic wastewater.

Повсеместное загрязнение воды и почвы нефтепродуктами, особенно это касается автохозяйств, делает разработку простых и дешевых устройств для очистки сточных вод актуальной задачей. The widespread pollution of water and soil with oil products, especially for auto farms, makes the development of simple and cheap devices for wastewater treatment an urgent task.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является электрокоагулятор для очистки нефтемаслосодержащих вод, содержащий корпус с размещенными в нем присоединенным к корпусу катодом и анодом, приспособления для очистки анода, патрубки ввода и вывода очищаемой воды, узел сбора отделенной компоненты. The closest in technical essence to the claimed one is an electrocoagulator for the purification of oil-containing water, containing a casing with a cathode and anode attached to the casing, devices for cleaning the anode, input and output pipes of the water to be cleaned, a collection unit for the separated components.

Недостатком этого устройства является его малая эффективность, связанная с тем, что объем очищаемой воды, заключенный внутри замкнутой конвейерной ленты, не попадает в зазор "анод-катод" и тем самым не подвергается процессу очистки, а также то, что электрический заряд, идущий через очищаемую воду, "работает" только до тех пор пока транспортная лента находится в воде. При выходе ленты из воды пленка нефтемаслопродуктов удерживается на ее поверхности только за счет вязкости этих продуктов. Вследствие этого на поверхности ленты удерживается только пленка малой толщины, которая определяется плотностью маслонефтепродуктов, их вязкостью и поверхностным натяжением. The disadvantage of this device is its low efficiency, due to the fact that the volume of water to be cleaned, enclosed inside a closed conveyor belt, does not fall into the "anode-cathode" gap and thus does not undergo a cleaning process, as well as the fact that the electric charge passing through purified water, "works" only as long as the conveyor belt is in the water. When the tape leaves the water, the film of oil and oil products is retained on its surface only due to the viscosity of these products. As a result, only a film of small thickness is retained on the surface of the tape, which is determined by the density of oil and oil products, their viscosity and surface tension.

Предложенное устройство является высокоэффективным для разделения компонент водомасляных эмульсий различного происхождения, потребляет н/б 0,1 квт. ч/с очищаемой жидкости, что много меньше потребления энергии в известных электрокоагуляционных устройствах, так как используется только ток заряда собственной электрической емкости устройства, а в известных электрокоагуляторах используется ток, ограниченный собственным сопротивлением очищаемой среды и его величина на 1 г отделенных продуктов в 10-20 раз выше; устройство просто в изготовлении и эксплуатации. The proposed device is highly effective for separating components of oil-water emulsions of various origins, consumes n / a 0.1 kW. h / s of the liquid being cleaned, which is much less than the energy consumption in the known electrocoagulation devices, since only the charge current of the device’s own electric capacity is used, and in the known electrocoagulators the current is used, limited by the inherent resistance of the medium being cleaned and its value per 1 g of separated products in 10- 20 times higher; The device is easy to manufacture and operate.

В предложенном устройстве для разделения водомасляных эмульсий, включающем корпус с вводом-выводом очищаемой жидкости, электроды с источником питания и узел сбора отделенной компоненты, корпус выполнен из диэлектрического материала с электретным эффектом в форме тела вращения, направляющая которого представляет собой замкнутую кривую или ломаную линию, и установленного с возможностью вращения относительно его оси, узел сбора отделенной компоненты размещен на внутренней поверхности корпуса выше его оси вращения, электроды размещены ниже оси вращения снаружи и внутри корпуса, при этом внутренний электрод расположен вне объема обрабатываемой эмульсии на расстоянии от оси вращения корпуса, меньшем его внутреннего радиуса, а по крайней мере один из электродов выполнен высоковольтным коронирующим, повторяющим форму образующей корпуса. In the proposed device for separating water-oil emulsions, comprising a housing with input / output of the liquid to be cleaned, electrodes with a power source and a collection unit for the separated component, the housing is made of a dielectric material with an electret effect in the form of a body of revolution, the guide of which is a closed curve or a broken line, and installed with the possibility of rotation about its axis, the collection unit of the separated components is placed on the inner surface of the housing above its axis of rotation, the electrodes are placed below the axis of rotation outside and inside the housing, while the inner electrode is located outside the volume of the processed emulsion at a distance from the axis of rotation of the housing, less than its internal radius, and at least one of the electrodes is made of high-voltage corona, repeating the shape of the generatrix of the housing.

Эффективность предложенного устройства слагается из нескольких взаимосвязанных составляющих: конструктивное решение корпуса из диэлектрического материала с электретным эффектом и его вращение, с одной стороны, позволяет производить разделение эмульсии при минимальных, много меньших 90^о углах выхода поверхности из водомасляных эмульсий, с другой стороны, обеспечивает оптимальный режим подлипа компонент эмульсии на поверхность путем интенсивного перемешивания приповерхностных слоев эмульсии.The effectiveness of the proposed device is composed of several interrelated components: the design of the housing made of a dielectric material with an electret effect and its rotation, on the one hand, allows the emulsion to be separated at minimum, much less than 90 ^{on the} exit angles of the surface from oil-water emulsions, on the other hand, it provides the optimal the sublime mode of the emulsion components on the surface by intensively mixing the surface layers of the emulsion.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства, продольный разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез. Устройство содержит диэлектрический корпус 1, фланцы 2, 3, опорные ролики 4, ввод 5 очищаемой жидкости, отверстия 6 для вывода очищенной жидкости, узел 7 сбора нефтепродуктов, высоковольтный источник питания 8, коронирующий электрод 9, заземленный электрод 10. Пунктирной линией показан уровень очищаемой жидкости, стрелкой - направление вращения корпуса 1. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device, a longitudinal section; in FIG. 2 - cross section. The device comprises a dielectric housing 1, flanges 2, 3, support rollers 4, input 5 of the cleaned liquid, openings 6 for the output of the cleaned liquid, an oil collection unit 7, a high voltage power supply 8, a corona electrode 9, a grounded electrode 10. The dashed line shows the level of the cleaned fluid arrow - the direction of rotation of the housing 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Внутрь корпуса 1 через патрубок 5 заливают очищаемую жидкость и вращают корпус 1. Одновременно от источника питания 8 подают напряжение на электроды 9, 10. При этом происходит зарядка поверхности диэлектрика корпуса 1. За счет электретного эффекта заряженное состояние диэлектрика сохраняется достаточно долго. Масло и нефтепродукты притягиваются заряженной поверхностью и затем снимаются с нее узлом сбора 7. Механизм сбора не имеет принципиального значения для предложенной конструкции. Очищенная жидкость стекает через отверстия 6 во фланце 3 корпуса 1. Числом и диаметром отверстий 6 регулируется уровень очищаемой жидкости в корпусе 1. Inside the housing 1, the liquid to be cleaned is poured through the nozzle 5 and the housing 1 is rotated. Simultaneously, a voltage is applied to the electrodes 9, 10 from the power supply 8. The surface of the dielectric 1 is charged. Due to the electret effect, the charged state of the dielectric remains for a long time. Oil and oil products are attracted by a charged surface and then removed from it by the collection unit 7. The collection mechanism is not of fundamental importance for the proposed design. The purified liquid flows through the holes 6 in the flange 3 of the housing 1. By the number and diameter of the holes 6, the level of the liquid to be cleaned is regulated in the housing 1.

При вращении корпуса заряженные участки погружаются в объем очищаемой эмульсии, при этом происходит подлип к этой поверхности эмульгированных частиц масла и нефтепродуктов. За счет вращения заряженного корпуса прилежащие к нему слои жидкости также приобретают вращательное движение, что позволяет подводить к поверхности новые порции заряженной жидкости и тем самым увеличить интенсивность разделения эмульгированных частиц маслонефтепродуктов. При выходе заряженных участков корпуса из эмульсии они захватывают и поверхностную пленку маслонефтепродуктов. При этом угол схода пленки с поверхности жидкости на поверхность корпуса много меньше 90^о, в результате чего пленка испытывает минимальные деформации, что позволяет снимать как очень толстые слои, так и очень тонкие слои масел и жиров, а за счет электретного эффекта материала корпуса удерживать их до узла сбора, где эти компоненты эмульсии и собираются. При выборе корпуса в виде тела вращения с образующей в виде ломаной линии при переходе контакта эмульсии с одной грани на другую угол "схода" получает минимальное значение.During the rotation of the case, the charged sections are immersed in the volume of the emulsion being cleaned, and the emulsified particles of oil and oil products stick to this surface. Due to the rotation of the charged body, the fluid layers adjacent to it also acquire a rotational movement, which makes it possible to bring new portions of the charged liquid to the surface and thereby increase the separation rate of emulsified particles of oil and oil products. When the charged sections of the body exit the emulsion, they also capture the surface film of oil and oil products. In this case, the angle of descent of the film from the liquid surface to the surface of the body is much less than 90 ^° , as a result of which the film experiences minimal deformation, which allows you to remove both very thick layers and very thin layers of oils and fats, and due to the electret effect of the body material to hold them to the collection site, where these components of the emulsion are collected. When choosing a body in the form of a body of revolution with a generatrix in the form of a broken line when the contact of the emulsion passes from one face to another, the angle of "descent" gets the minimum value.

Описанный способ работы можно осуществлять также и при непрерывной подаче эмульсии в корпус и ее удалении из корпуса (проточный вариант устpойства), при этом возможно осуществление непрерывного процесса разделения компонент с отделением обедненной компоненты. Пример конкретного выполнения устройства. The described method of operation can also be carried out by continuously feeding the emulsion into the housing and removing it from the housing (flow-through version of the device), and it is possible to carry out a continuous process of separation of components with separation of the depleted component. An example of a specific implementation of the device.

По предлагаемому изобретению авторами был изготовлен макет, выполненный по проточной схеме. Он представлял собой кварцевую трубу диаметром 200 мм, установленную на опорных роликах. Привод вращения трубы мощностью 10 Вт обеспечивал скорость вращения трубы 15 об/мин. Внутри трубы был расположен коронирующий электрод из угольного волокна, снаружи - заземленный электрод. Оба электрода выполнены протяженными. На электроды подавалось напряжение 15 кВ от источника питания мощностью 5 Вт. На концах трубы крепились кольца, с помощью которых поддерживался уровень жидкости в трубе около 15 мин. Узел сбора нефтепродуктов был выполнен в виде резинового скребка, плотно прилегающего к внутренней поверхности трубы. Узел сбора имел сток для нефтепродуктов в отдельную емкость. Эмульсия приготовлялась путем механического перемешивания 100 г масла в 1 л воды до однородного состояния (10% конц.). Расход эмульсии составлял около 3 л/мин. Отделяемым компонентом являлось масло. Эффективность разделения оценивалась по объемам полученной после обработки масляной компоненты и составляла за один акт очистки 95-96%. Удельный расход энергии составлял 0,1-0,12 кВт.ч./м. При увеличении габаритов и повышении производительности устройства он может быть снижен в 1,5-2 раза поскольку основная доля энергии расходуется на вращение корпуса, а доля расхода энергии на заряд диэлектрика незначительна и не превышает 0,02 кВт.ч. /м поверхности диэлектрика. According to the invention, the authors made a model made according to the flow pattern. It was a quartz tube with a diameter of 200 mm, mounted on support rollers. A 10 W pipe rotation drive provided a pipe rotation speed of 15 rpm. A carbon fiber corona electrode was located inside the pipe, and a grounded electrode on the outside. Both electrodes are made extended. A voltage of 15 kV was applied to the electrodes from a 5 W power supply. At the ends of the pipe, rings were attached, with the help of which the liquid level in the pipe was maintained for about 15 minutes. The unit for collecting petroleum products was made in the form of a rubber scraper, tightly adjacent to the inner surface of the pipe. The collection unit had a drain for petroleum products in a separate tank. The emulsion was prepared by mechanical stirring of 100 g of oil in 1 liter of water until smooth (10% conc.). The emulsion flow rate was about 3 l / min. The separable component was oil. The separation efficiency was estimated by the volumes of the oil component obtained after processing and amounted to 95-96% in one act of purification. The specific energy consumption was 0.1-0.12 kWh / m. With an increase in dimensions and an increase in the productivity of the device, it can be reduced by a factor of 1.5–2 since the main part of the energy is spent on rotating the case, and the part of the energy consumption on the dielectric charge is insignificant and does not exceed 0.02 kWh. / m dielectric surface.

Работа устройства была с успехом опробована для очистки водомасляной эмульсии, полученной в технологическом процессе оптического производства для охлаждения алмазного инструмента. The operation of the device has been successfully tested to clean the oil-water emulsion obtained in the optical manufacturing process for cooling diamond tools.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет по сравнению с прототипом важные преимущества, которые заключаются в малом расходе электроэнергии на единицу обрабатываемой жидкости, в простоте изготовления, в широком диапазоне производительности устройства, в возможности широкого применения диэлектрических материалов для корпуса устройства. Применяемые для зарядки диэлектрической поверхности источники питания хорошо освоены в электротехнике. Thus, the proposed technical solution has important advantages in comparison with the prototype, which include a low power consumption per unit of liquid being processed, ease of manufacture, a wide range of device performance, and the possibility of widespread use of dielectric materials for the device body. The power sources used to charge the dielectric surface are well mastered in electrical engineering.

Claims

DEVICE FOR SEPARATION OF WATER OIL EMULSIONS, including a housing with input and output of the liquid being cleaned, electrodes with a power source and a collection unit for the separated component, characterized in that the housing is made of a dielectric material with an electret effect in the form of a body of revolution, the guide of which is a closed curve or a broken line the line and installed with the possibility of rotation about its axis, the collection unit of the separated components is placed on the inner surface of the housing above its axis of rotation, while enny electrode is located outside the volume of the emulsion treated at a distance from the rotational axis, a smaller inner radius, and at least one of the electrodes is a high voltage corona, forming a repeating shape body.