RU2039709C1

RU2039709C1 - Plant for liquid purification

Info

Publication number: RU2039709C1
Application number: RU93047037A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Артемов; Э.И. Симаненков; В.Н. Артемов; С.В. Шляпников
Original assignee: Тамбовское акционерное общество "Комсомолец"
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: purification of liquids. SUBSTANCE: plant for liquid purification has prefilter, flotator, membrane apparatus with circulating and make-up pumps, vessel for clarified liquid, pipelines supplying liquid and air. Flotator is communicated with clarified liquid vessel through ejector and centrifugal pump at inlet and overflow branch pipe at outlet. Make-up pump is connected with circulating pump and with ejector at flotator inlet. Ejector is communicated with flotator hollow by means of suction branch pipes and vessel of metered reagents. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей, содержащих поверхностно-активные, взвешенные вещества, нефтепродукты, и может быть использовано для очистки сточных вод в различных производствах. The invention relates to a device for cleaning liquids containing surface-active, suspended solids, petroleum products, and can be used for wastewater treatment in various industries.

Известен аппарат для извлечения маслопродуктов, содержащий резервуар, расположенные по его периметру воздухораспределитель и пеносборник, причем в резервуаре установлены сужающаяся кверху коническая перегородка с сетчатым анодом и катодом, перегородка в форме обратного конуса и расположенная коаксиальной ей цилиндрическая перегородка, размещенные между ними электроды для дополнительной подпорной флотации, установленные в нижней части резервуара ультрафильтрационные элементы с трубопроводом в форме диффузора, соединенного тангенциально, размещенное в верхней части резервуара устройство подачи очищаемой жидкости и поддержания необходимого ее уровня, а также циркуляционные трубопроводы (См. например, авторское свидетельство СССР N 1194846, кл. С 02 F 1/24). A known apparatus for extracting oil products containing a reservoir, an air distributor and a foam collector located around its perimeter, the cone tapering upward with a mesh anode and cathode, a cone-shaped partition and a cylindrical cylindrical partition located coaxially to it, and electrodes placed between them for additional retaining flotations installed in the lower part of the tank ultrafiltration elements with a pipe in the form of a diffuser connected by a tangent An optionally located in the upper part of the tank device for supplying the liquid to be cleaned and maintaining its required level, as well as circulation pipelines (See, for example, USSR copyright certificate N 1194846, class C 02 F 1/24).

Однако такому устройству присущи следующие недостатки:
невозможен контроль работы ультрафильтрационных элементов, при выходе из строя хотя бы одного из них необходимо подвергать разборке весь мембранный аппарат, после чего проводить испытания каждого мембранного элемента с целью разбраковки;
для регенерации мембранных элементов необходимо предварительно отмывать полости флотатора и отстойника-накопителя от загрязнений, чтобы в них готовить моющий раствор и принимать его после пропускания через мембранные элементы;
эксплуатация такого аппарата требует непременно тщательного отсоса электролизных газов из-за их взрывоопасности;
недостаточно эффективно используется энергия потока сбрасываемой из мембранного аппарата обрабатываемой жидкости: она используется только для вращения жидкости в полости флотатора, хотя по величине количество этой энергии составляет около одной трети от затрачиваемой на циркуляцию через аппарат.However, such a device has the following disadvantages:
it is impossible to control the operation of ultrafiltration elements, in case of failure of at least one of them, it is necessary to disassemble the entire membrane apparatus, and then test each membrane element for the purpose of sorting;
for the regeneration of membrane elements, it is necessary to preliminarily wash the cavities of the flotator and sedimentation tank-accumulator from contaminants in order to prepare a washing solution in them and take it after passing through the membrane elements;
the operation of such an apparatus requires necessarily careful suction of electrolysis gases due to their explosiveness;
the energy of the flow of the processed fluid discharged from the membrane apparatus is not used effectively: it is used only to rotate the fluid in the cavity of the flotator, although the amount of this energy is about one third of the energy spent on circulating through the apparatus.

Перечисленные недостатки частично устранены в установке для очистки сточной жидкости после мойки машин и деталей, включающей приемный резервуар, флотатор, фильтры, камеру осветленной жидкости, узел сбора и обработки всплывающих веществ и шлама, центробежный сепаратор, ультрафильтрационное устройство, соединенное с циркуляционным и подпитывающим насосами, и соединительные трубопроводы (См. например, авторское свидетельство СССР N 1073180, кл. С 02 F 1/40). These shortcomings are partially eliminated in the installation for cleaning wastewater after washing machines and parts, including a receiving tank, a flotator, filters, a clarified liquid chamber, a collection and processing unit for pop-up substances and sludge, a centrifugal separator, an ultrafiltration device connected to circulation and feed pumps, and connecting pipelines (See, for example, USSR copyright certificate N 1073180, class C 02 F 1/40).

Однако такая установка материалоемка, сложна в изготовлении и эксплуатации. Сложноcть эксплуатации заключается в необходимости обслуживания большого количества разнородного оборудования и согласования их производительности между собой. Применение такой установки также характеризуется высокими удельными затратами энергии. Кроме того, так как ультрафильтрационное устройство работает в режиме однократного пропускания обрабатываемой жидкости перед возвращением в моечную машину, то такая установка неприменима для очистки жидкостей в системах, в которых предусмотрен сброс очищенных стоков в канализацию, так как для экологической безопасности требуется более высокая степень очистки. However, such an installation is material-intensive and difficult to manufacture and operate. The complexity of the operation lies in the need to service a large number of heterogeneous equipment and coordination of their performance with each other. The use of such a plant is also characterized by high specific energy costs. In addition, since the ultrafiltration device operates in the mode of a single passage of the treated liquid before returning to the washer, this installation is not applicable for cleaning liquids in systems that allow the discharge of treated effluents to the sewers, since environmental protection requires a higher degree of purification.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрано устройство по авторскому свидетельству СССР N 1073180, кл. С 02 1/40). Based on the totality of common features, the device according to the USSR copyright certificate N 1073180, class. C 02 1/40).

Задачей изобретения является обеспечение возможности повышения степени очиcтки жидкости и снижение энерго-материалоемкости. The objective of the invention is to provide the possibility of increasing the degree of purification of the liquid and reducing energy consumption.

Поставленная цель достигается тем, что установка для очистки жидкости, включающая трубопроводы подачи жидкости и воздуха, фильтр, флотатор, узел сбора флотошлама, мембранный аппарат, емкость осветленной жидкости и соединительные трубопроводы, снабжена циркуляционным и подпитывающим насосами, соединенными с емкостью осветленной жидкости и мембранным аппаратом, эжектором и центробежным насосом, соединенными с входом флотатора, при этом флотатор снабжен переливным устройством, соединенным с емкостью осветленной жидкости, подпитывающий насос соединен с циркуляционным насосом и с эжектором, и установка снабжена емкостью дозируемых реагентов, соединенной с всасывающим патрубком эжектора, при этом эжектор снабжено дополнительным всасывающим патрубком, соединенным с верхней частью флотатора. This goal is achieved in that the installation for liquid purification, including pipelines for supplying liquid and air, a filter, a flotator, a collection unit for flotation sludge, a membrane apparatus, a container of clarified liquid and connecting pipelines, is equipped with circulation and feed pumps connected to a container of clarified liquid and a membrane apparatus , an ejector and a centrifugal pump connected to the input of the flotator, while the flotator is equipped with an overflow device connected to a container of clarified liquid, feeding the pump is connected to the circulation pump and to the ejector, and the installation is equipped with a container of metered reagents connected to the suction pipe of the ejector, while the ejector is equipped with an additional suction pipe connected to the upper part of the flotator.

Снабжение установки циркуляционным и подпитывающим насосами, соединенными с емкостью осветленной жидкости и мембранным аппаратом, эжектором и центробежным насосом, соединенными с входом флотатора и снабжение флотатора переливным устройством, соединенным с емкостью осветленной жидкости обеспечивает непрерывный обмен жидкости из рециркуляционного контура ультрафильтрационной установки с жидкостью, находящейся в емкости осветленной жидкости и в полости флотатора и повышение степени очистки жидкости, так как в последний для осветления подается не исходная жидкость, а концентрат, т.е. жидкость с содержанием задерживаемых веществ в 20-200 раз большей. В этом случае при степени задержания 60-70% происходит образование флотошлама с большим содержанием задерживаемых веществ. Кроме того, при флотации концентрата происходит резкое снижение содержания задерживаемых веществ в очищаемой жидкости, что в свою очередь повышает производительность ультрафильтрационной установки за счет уменьшения концентрационной поляризации на поверхности мембран, зависящей от массовой концентрации задерживаемых веществ. Поэтому при работе установки можно использовать флотаторы с меньшей объемной производительностью, а это позволяет уменьшить энергоемкость и материалоемкость установки и потребность в производственных площадях. Providing the installation with circulation and feed pumps connected to the clarified liquid tank and the membrane apparatus, an ejector and a centrifugal pump connected to the inlet of the flotator and supplying the flotator with an overflow device connected to the clarified liquid tank ensures a continuous exchange of liquid from the recirculation loop of the ultrafiltration unit with the liquid in the capacity of the clarified liquid and in the cavity of the flotator and increasing the degree of purification of the liquid, as in the latter for clarified It is not the initial liquid that is supplied, but the concentrate, i.e. liquid with a content of detained substances 20-200 times greater. In this case, with a degree of retention of 60-70%, a sludge is formed with a high content of trapped substances. In addition, during flotation of the concentrate, there is a sharp decrease in the content of trapped substances in the liquid being cleaned, which in turn increases the productivity of the ultrafiltration unit by reducing the concentration polarization on the membrane surface, which depends on the mass concentration of the trapped substances. Therefore, during the operation of the installation, flotators with lower volumetric productivity can be used, and this reduces the energy consumption and material consumption of the installation and the need for production facilities.

Соединение подпитывающего насоса с циркуляционным насосом и эжектором обеспечивает снижение энергоемкости установки за счет насыщения воздухом жидкости во флотаторе без применения компрессорного оборудования и возможность применения привода циркуляционного насоса меньшей мощности за счет уменьшения напора насоса. The connection of the feed pump with the circulation pump and the ejector provides a reduction in the energy consumption of the installation due to air saturation of the liquid in the flotator without the use of compressor equipment and the possibility of using a lower circulation pump drive by reducing the pump head.

Снабжение установки емкостью дозируемых реагентов, соединенной с всасывающим патрубком эжектора, и снабжение эжектора дополнительным всасывающим патрубком, соединенным с верхней частью флотатора обеспечивает повышение качества продукта за счет многократного использования воздуха при флотировании: повторно на флотацию поступает весь воздух, не израсходованный на образование аэрофлокул. Это позволяет применить данную схему в технологических линиях, предназначенных для обработки различных окисляемых сред, например, фруктовых и овощных соков, при обработке которых появляется возможность увеличить подачу воздуха на флотацию с 6% до 10-12% что позволяет увеличить производительность флотатора на 20-40% при этом объемное содержание кислорода, а, следовательно, и окисление очищаемой среды останется на прежнем уровне. Кроме того, обеспечивается ввод и перемешивание с очищаемой во флотаторе жидкостью флокулянтов и коагулянтов, что повышает эффективность флотации за счет образования долгоживущей пены и снижает энергоемкость и материалоемкость установки за счет исключения дозировочного насоса. Providing the unit with the capacity of dosed reagents connected to the suction nozzle of the ejector, and supplying the ejector with an additional suction nozzle connected to the top of the flotator provides improved product quality due to the repeated use of air during flotation: all air not consumed for the formation of airflows is re-flotated. This allows you to apply this scheme in production lines designed for processing various oxidizable media, for example, fruit and vegetable juices, during the processing of which it is possible to increase the air supply to the flotation from 6% to 10-12%, which allows to increase the productivity of the flotator by 20-40 % in this case, the volumetric oxygen content, and, consequently, the oxidation of the cleaned medium will remain at the same level. In addition, the introduction and mixing of flocculants and coagulants with the liquid to be cleaned in the flotator is ensured, which increases the flotation efficiency due to the formation of long-lived foam and reduces the energy and material consumption of the installation by eliminating the metering pump.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки. The drawing shows a diagram of the proposed installation.

Предложенное устройство содержит фильтр предварительной очистки 1, соединенной по линии а с емкостью осветленной жидкости 2, по линии б соединенным с подпитывающим насосом 3, соединенным на выходе линией в с циркуляционным насосом 4, на выходе которого установлены ультрафильтрационный аппарат 5 и дросселирующее устройство 6, образующие по линии г замкнутый циркуляционный контур, соединенный линией д с емкостью осветленной жидкости 2 и линией е со сборником пермеата 7. Выход подпитывающего насоса 3 линией ж соединен с входом центробежного насоса 8, который устанавливается при обработке труднофлотируемых жидкостей, на выходе которого установлен эжектор 9, соединенный нагнетательным патрубком с флотатором 10, переливное устройство 11 которого соединено с флотатором линией з, емкостью осветленной жидкости 2 линией и и с входом насоса 8 линией к. Мембранный аппарат 5 своим пермеатотводящим каналом по линии л соединен со сборником пермеата 7, который по линии м соединен с входом подпитывающего насоса 3 и соединен с канализацией по линии н. Эжектор 9 своими всасывающими патрубками соединен по линии о с верхней частью полости флотатора 10 и по линии п с емкостью 12 дозируемого химреагента, например, коагулянта или флокулянта. В средней части полости флотатора 10 расположен также соединенный с воздушной магистралью р воздухораспределитель 13, а в верхней части его установлен обратный конус 14 и расположен пеносборник 15, выполненный в виде открытой сверху кольцевой емкости, примыкающей к обечайке флотатора 10 и соединенного с приемником флотошлама, на чертеже условно не показанном, линией с. The proposed device contains a pre-filter 1, connected along the line a with the capacity of the clarified liquid 2, along the line b connected to the feed pump 3, connected at the output line c to the circulation pump 4, the output of which is equipped with an ultrafiltration apparatus 5 and a throttling device 6, forming along line d, a closed circulation circuit connected by line d to the clarified liquid tank 2 and line e to the permeate collector 7. The output of the feed pump 3 by line g is connected to the inlet of the centrifugal a sucker 8, which is installed during the processing of hard-floating liquids, at the outlet of which an ejector 9 is connected, connected by a discharge pipe to a flotator 10, an overflow device 11 of which is connected to the flotator by a line 3, a clarified liquid capacity 2 line and and with a pump inlet 8 by a line to. Membrane apparatus 5 through its permeate-discharge channel along line l is connected to the permeate collector 7, which is connected via line m to the input of the feed pump 3 and is connected to the sewage system along line n. The ejector 9 with its suction nozzles is connected along the line o with the upper part of the cavity of the flotator 10 and along the line n with the capacity 12 of the dosed chemical, for example, a coagulant or flocculant. In the middle part of the cavity of the flotator 10 there is also an air distributor 13 connected to the air line p, and a return cone 14 is installed in its upper part and a foam collector 15 is arranged, made in the form of an annular container open at the top adjacent to the shell of the flotator 10 and connected to the receiver of the slurry, on drawing conventionally not shown, line c.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Сточная жидкость по линии а подается в фильтр 1, где из нее отделяются крупнодисперсные механические примеси, металлическая стружка и окалина, из которого она подается в емкость осветленной жидкости 2, а затем по линии б на вход подпитывающего насоса 3, из которого жидкость по линии в подается на циркуляционный насос 4, ультрафильтрационный аппарат 5 и дросселирующее устройство 6, при этом жидкость постоянно циркулирует по контуру г под заданным давлением. Прошедшая через мембранные элементы очищенная жидкость по линии л поступает в накопитель пермеата 7 и является конечным продуктом мембранного разделения. При работе ультрафильтрационного аппарата 5 часть потока по линии д постоянно сбрасывается в емкость осветленной жидкости 2, тем самым достигается постоянное выравнивание состава в емкости 2 и рециркуляционном контуре г и в которых содержание улавливаемых веществ постоянно снижается за счет отвода части циркулирующей жидкости на флотацию по линии ж. При этом часть жидкости от насоса 3 поступает на вход насоса 8 или, при его отсутствии, непосредственно через эжектирующее устройство 9 подается в нижнюю часть флотатора 10. При прохождении потока через эжектирующее устройство 9 через всасывающие патрубки в жидкость по линии п подается химические добавки типа флокулянтов или коагулянтов из емкости дозируемых химреагентов 12, а по линии о воздух для образования в эжекторе воздушно-жидкостной смеси. Поступающая во флотатор 10 смесь концентрата, воздуха и химических добавок при многократной циркуляции за счет возврата на повторную флотацию по линиям з и к на вход насоса 8 образует аэрофлокулы, которые всплывают и, отражаясь от нижней поверхности обратного конуса 14, поступают в пеносборник 15, из которого по линии с удаляются в виде флотошлама на утилизацию. Для интенсификации процесса флотации в необходимых случаях через воздухораспределитель 13 по линии р подается сжатый воздух. При работе флотатора поступающая в него жидкость через переливное устройство 11 по линии и возвращается в приемный резервуар 2. Sewage liquid is supplied through line a to filter 1, where coarse particulate matter, metal shavings and scale are separated from it, from which it is fed into the clarified liquid tank 2, and then along line b to the feed pump inlet 3, from which liquid is sent along line c fed to the circulation pump 4, the ultrafiltration apparatus 5 and the throttling device 6, while the liquid is constantly circulating along the circuit r under a given pressure. The purified liquid passed through the membrane elements through line l enters the permeate accumulator 7 and is the final product of membrane separation. During the operation of the ultrafiltration apparatus 5, part of the flow along line d is constantly discharged into the capacity of the clarified liquid 2, thereby achieving constant alignment of the composition in capacity 2 and the recirculation circuit g, in which the content of trapped substances is constantly reduced due to the removal of part of the circulating liquid to flotation along line g . In this case, part of the liquid from the pump 3 enters the inlet of the pump 8 or, in its absence, directly through the ejection device 9 is supplied to the lower part of the flotator 10. When the flow passes through the ejection device 9 through the suction nozzles, chemical additives of the flocculant type are fed into the liquid through line n or coagulants from the tank of dosed chemicals 12, and along the line about air to form an air-liquid mixture in the ejector. The mixture of concentrate, air, and chemical additives entering the flotator 10 during repeated circulation due to the return to re-flotation along lines s and k to the inlet of the pump 8 forms aeroflocules that float and, reflected from the lower surface of the inverse cone 14, enter the foam collector 15, from which along the line with are removed in the form of a slurry for disposal. To intensify the flotation process, if necessary, compressed air is supplied through the air distributor 13 along the line p. During the operation of the flotator, the liquid entering it through the overflow device 11 along the line and returns to the receiving tank 2.

При необходимости регенерации мембранных элементов в сборнике пермеата 7 приготавливается моющий раствор, который насосом 3 закачивается по линии м, а затем по линии в в ультрафильтрационный аппарат 5, из которого по линии е возвращается в сборник пермеата 7. If it is necessary to regenerate the membrane elements in the permeate collector 7, a washing solution is prepared, which is pumped by pump 3 along line m, and then through line b to the ultrafiltration apparatus 5, from which it returns to line permeate 7 through line e.

Предложенное устройство обеспечивает высокую степень очистки сточных вод при концентрировании водомасляных эмульсий, повышение производительности мембранного разделения и позволяет снизить энерго- и материалоемкость установки. The proposed device provides a high degree of wastewater treatment during concentration of oil-water emulsions, increasing the productivity of membrane separation and can reduce the energy and material consumption of the installation.

Claims

1. INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID, including pipelines for supplying liquid and air, a filter, a flotator, a collection unit for flotation sludge, a membrane apparatus, a container of clarified liquid and connecting pipelines, characterized in that it is equipped with circulation and feed pumps connected to a container of clarified liquid and a membrane apparatus, ejector and centrifugal pump connected to the input of the flotator, while the flotator is equipped with an overflow device connected to the capacity of the clarified liquid.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the feed pump is connected to a circulation pump and an ejector.

3. The installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a container of metered reagents connected to the suction pipe of the ejector, while the ejector is equipped with an additional suction partbot connected to the upper part of the flotator.