RU2114063C1

RU2114063C1 - Water flotation treatment plant

Info

Publication number: RU2114063C1
Application number: RU97105644/25A
Authority: RU
Inventors: Г.Р. Бочкарев; С.А. Кондратьев
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: flotation technics. SUBSTANCE: plant contains rectangular casing with coupled parallel partitions, between which perforated pipelines are located with water feed connecting pipes and perforated water-air mixture feed pipelines connected through a pipeline with water recycle arrangement; foam removal mechanism with foam collector; and treated water discharge unit with admission pocket connected through a pipeline with water recycle arrangement. Perforated water-air mixture feed pipelines are placed coaxially inside the perforated water feed pipelines. Inlet connecting pipes of the latter are mounted tangentially or separately on the cylindrical surface of pipelines. EFFECT: improved quality of treated water and decreased casing dimensions. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройству для обработки воды промышленных и бытовых сточных вод и предназначено для удаления нефтепродуктов, жиров, масел, белков, ПАВ, СПАВ. Может быть использовано для очистки воды, содержащей легкоразрушаемые примеси, например, гидроокиси, хлопья активного ила и т.п. The invention relates to a device for treating water of industrial and domestic wastewater and is intended for the removal of oil products, fats, oils, proteins, surfactants, surfactants. It can be used to purify water containing readily destructible impurities, for example, hydroxides, activated sludge flakes, etc.

Известен флотатор (авт.св. N 1212962), включающий корпус с парными параллельными перегородками. Между перегородками размещены перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси. В перфорированные трубопроводы под давлением подается исходная вода с пузырями воздуха. Вода с воздухом в виде струй вытекает в направлении упомянутых перегородок. В результате удара водовоздушной струи о перегородку происходит дробление пузырей воздуха с образованием мелких, которые адсорбируют примеси и выносят их в пенный слой. Known flotator (ed. St. N 1212962), comprising a housing with paired parallel partitions. Between the partitions there are perforated pipelines for supplying a water-air mixture. In perforated pipelines, pressurized feed water is supplied with air bubbles. Water with air in the form of jets flows in the direction of the said partitions. As a result of the impact of a water-air jet against a partition, air bubbles are crushed to form small ones that adsorb impurities and carry them out into the foam layer.

К недостаткам известного флотатора следует отнести то, что при дроблении газовой фазы происходит диспергация загрязнений. Эффект очистки тонкодиспергированных жиров, масел и т.д. значительно ниже. Данная конструкция флотатора не позволяет использовать ее для флотации легкоразрушаемых примесей. The disadvantages of the known flotator include the fact that when the crushing of the gas phase is the dispersion of contaminants. The effect of purification of finely dispersed fats, oils, etc. much lower. This design of the flotator does not allow its use for flotation of readily destructible impurities.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является установка для флотационной очистки воды (авт.св. N 785205), включающая корпус с парными перегородками, между которыми размещены трубопроводы для подвода водовоздушной смеси и очищаемой воды. Установка содержит также устройство для рециркуляции очищенной воды, состоящее из насоса, эжектора, напорного бака и дополнительного эжектора. Устройство для рециркуляции позволяет отобрать часть очищенной воды, насытить ее воздухом и вернуть в камеру флотатора. Недостатками прототипа являются невысокая эффективность и большие габариты. Недостатки обусловлены тем, что исходная вода и водовоздушная смесь подаются из труб, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии. Смешение потоков, вытекающих из труб, занимает длительное время и приводит к увеличению габаритов корпуса. Некачественное смешение потоков приводит к неравномерному распределению пузырьков воздуха в объеме воды. В результате в некоторых объемах возникает недостаток поверхности раздела фаз, что снижает качество очищенной воды. Процесс образования флокул в исходной воде обычно заканчивается до смешения потоков. Пузырьки воздуха не успевают внедриться в тело флокулы, что снижает эффект очистки воды. Указанный недостаток характерен для частиц, обладающих малой флотационной активностью. The closest analogue in technical essence and the achieved result is an installation for flotation water treatment (ed. St. N 785205), which includes a housing with paired partitions, between which pipelines for supplying an air-water mixture and purified water are placed. The installation also contains a device for recycling purified water, consisting of a pump, an ejector, a pressure tank and an additional ejector. The recirculation device allows you to select part of the purified water, saturate it with air and return it to the flotator chamber. The disadvantages of the prototype are low efficiency and large dimensions. The disadvantages are due to the fact that the source water and the air-water mixture are supplied from pipes spaced apart at a certain distance. Mixing flows from pipes takes a long time and leads to an increase in the dimensions of the body. Poor mixing of flows leads to an uneven distribution of air bubbles in the volume of water. As a result, in some volumes there is a lack of a phase interface, which reduces the quality of purified water. The process of flocculation in the source water usually ends before the mixing of flows. Air bubbles do not have time to infiltrate the body of the flocs, which reduces the effect of water purification. The specified disadvantage is characteristic of particles with low flotation activity.

Поставлена задача - повышение качества очистки воды и расширение технологических возможностей установки для флотационной очистки воды. The task is to improve the quality of water treatment and expand the technological capabilities of the installation for flotation water treatment.

Поставленная задача решается тем, что в установке для флотационной очистки воды, содержащей прямоугольный в плане корпус с парными параллельными перегородками, между которыми размещены перфорированные трубопроводы с входными патрубками для подвода исходной воды и перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси, связанные трубопроводом с устройством рециркуляции очищенной воды, предложено перфорированные трубопроводы для подвода водовоздушной смеси установить коаксиально, внутри перфорированных трубопроводов для подвода исходной воды, при этом входные патрубки последних располагаются на цилиндрической поверхности трубопроводов и могут быть установлены тангенциально или радиально. The problem is solved in that in the installation for flotation water treatment, containing a rectangular casing with paired parallel partitions, between which perforated pipelines with inlet pipes for supplying source water and perforated pipelines for supplying the air-water mixture are connected, connected by a pipe to the purified water recirculation device , it is proposed to install perforated pipelines for supplying the air-water mixture coaxially, inside perforated pipelines for water source water, while the latter inlets arranged on a cylindrical surface and pipes can be installed tangentially or radially.

Размещение перфорированных трубопроводов для подвода водовоздушной смеси внутри трубопроводов для подвода исходной воды позволило более качественно смешать потоки и равномерно распределить пузырьки воздуха в обрабатываемой воде. Указанное отличие способствует повышению эффекта очистки воды и уменьшает габаритные размеры корпуса. Достаточно низкая, существенно ниже, чем необходимая для дробления газовой фазы, интенсивность турбулентного движения в кольцевом объеме между перфорированными трубопроводами позволяет флотировать легкоразрушаемые примеси. При использовании флокулятора процесс образования флокул происходит в кольцевом объеме. Пузырьки воздуха успевают внедриться в объем флокул и придать им положительную плавучесть. Данное свойство позволяет успешно флотировать частицы загрязнений, обладающих малой флотационной активностью. Тонкодиспергируемые частицы загрязнений, обладающие высокой флотационной активностью, могут быть сфлотированы без рециркуляции жидкости. В этом случае вода совместно с пузырьками газа подается во внутренний перфорированный трубопровод. Таким образом данное конструктивное решение позволяет существенно расширить технологические возможности установки для флотационной очистки воды. The placement of perforated pipelines for supplying the air-water mixture inside the pipelines for supplying the source water made it possible to better mix the flows and evenly distribute air bubbles in the treated water. The specified difference helps to increase the effect of water purification and reduces the overall dimensions of the housing. Sufficiently low, significantly lower than that required for crushing the gas phase, the intensity of turbulent motion in the annular volume between perforated pipelines makes it possible to float easily destructible impurities. When using a flocculator, the process of flocculus formation occurs in an annular volume. Air bubbles have time to infiltrate the volume of flocs and give them positive buoyancy. This property allows you to successfully float particles of pollution with low flotation activity. Fine dispersed particles of contamination with high flotation activity can be swallowed without liquid recirculation. In this case, water, together with gas bubbles, is supplied to the internal perforated pipe. Thus, this design solution allows you to significantly expand the technological capabilities of the installation for flotation water treatment.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид установки, на фиг. 2 - фрагмент установки с тангенциальным присоединением входных патрубков, на фиг. 3 - фрагмент установки с радиальным присоединением входных патрубков. The essence of the invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the installation, FIG. 2 is a fragment of an installation with tangential connection of inlet pipes, FIG. 3 - fragment of the installation with a radial connection of the inlet pipes.

Установка для флотационной очистки воды содержит корпус 1 (фиг. 1) с парными параллельными перегородками 2. Между перегородками 2 размещены перфорированные трубопроводы 3 с входными патрубками 4 (фиг. 2 и 3) для подвода исходной воды. Внутри перфорированных трубопроводов 3 коаксиально установлены перфорированные трубопроводы 5, связанные трубопроводом с устройством рециркуляции воды 6 (фиг. 1). С внешней стороны к корпусу 1 прикреплены пеносборник 7, связанный с расположенным в верхней части корпуса 1 механизмом 8 удаления пены, и приемный карман 9 с трубопроводом 10 отвода отработанной воды. Приемный карман 9 сообщен с корпусом 1 и имеет регулируемую перегородку 11. Входные патрубки 4 установлены на цилиндрической поверхности трубопроводов 3 подвода исходной воды тангенциально или радиально (фиг. 2 и 3). Устройство рециркуляции водовоздушной смеси 6 (фиг. 1) состоит из насоса 12, эжектора 13, диспергатора 14 и бака 15 залива насоса 12. Входной патрубок насоса 12 сообщен с трубопроводом 10 отвода отработанной воды через вентиль и с баком 15 залива насоса 12 через вентиль 17. На напорном трубопроводе перед диспергатором 14 предусматривает вентиль 18 для принудительной подачи воздуха в исходную воду. Installation for flotation water treatment includes a housing 1 (Fig. 1) with paired parallel partitions 2. Between the partitions 2 are perforated pipelines 3 with inlet pipes 4 (Fig. 2 and 3) for supplying source water. Inside the perforated pipelines 3, perforated pipelines 5 are coaxially mounted, connected by a pipeline to the water recirculation device 6 (Fig. 1). On the outside, a foam collector 7 is attached to the housing 1, connected with a foam removal mechanism 8 located in the upper part of the housing 1, and a receiving pocket 9 with a waste water discharge pipe 10. The receiving pocket 9 is in communication with the housing 1 and has an adjustable partition 11. The inlet pipes 4 are mounted tangentially or radially on the cylindrical surface of the pipelines 3 for supplying the source water (Figs. 2 and 3). The air-air mixture recirculation device 6 (Fig. 1) consists of a pump 12, an ejector 13, a dispersant 14, and a tank 15 for the pump 12 inlet. The inlet pipe of the pump 12 is in communication with the waste water discharge pipe 10 through the valve and with the pump 15 tank 15 through the valve 17 . On the pressure pipe in front of the dispersant 14 provides a valve 18 for forced air supply to the source water.

Установка для флотационной очистки воды работает следующим образом. Первоначально, перед пуском установки, корпус 1 заполняется чистой (водопроводной) водой. Это позволяет предотвратить забивку устройства рециркуляции 6 крупными частицами, подать пузырьки в объем исходной воды сразу после включения. После запуска исходная вода через входные патрубки 4 подается в перфорированные трубопроводы 3. При этом возможна тангенциальная или радиальная подача исходной воды в трубопроводы 3. Одновременно из устройства рециркуляции 6 подается чистая вода с мелкими пузырьками воздуха в перфорированные трубопроводы 5. В кольцевом объеме между перфорированными трубопроводами 3 и 5, которые установлены коаксиально, происходит более качественное по сравнению с прототипом смешение потоков и насыщение исходной воды пузырьками. В прототипе трубопроводы подвода исходной воды и водовоздушной смеси разнесены. В этот же объем подается флокулянт при флотации мелких частиц и частиц с малой флотационной активностью. Интенсивность турбулентного движения в упомянутом объеме невысокая. Это позволяет сохранить легкоразрушаемые примеси (хлопья ила, образовавшиеся флокулы и флотокомплексы "частица-пузырек"). Тангенциальная подача исходной воды в перфорированные трубопроводы 3 способствует более быстрому смешению исходной воды и водовоздушной смеси, равномерному насыщению обрабатываемой воды пузырьками. Предлагается конструкция установки может быть использовать при флотации достаточно мелких частиц и частиц с малой флотационной активностью. В этом случае для повышения качества обработанной воды необходимо подавать флокулянты. Процесс образования флокул происходит в кольцевом объеме между перфорированными трубопроводами 3 и 5 в присутствии пузырьков воздуха. Пузьрьки внедряются в тело флокул и придают им положительную плавучесть. В прототипе практически отсутствует возможность флотации указанных частиц. Далее обрабатываемая жидкость изливается через отверстие в трубопроводе 3 в объем, заключенный между перегородками 2. Здесь продолжается процесс образования флотокомплексов и флокул. При этом поток за счет энергии струй и разности плотностей воды, находящейся между параллельными перегородками 2 и содержащей большое количество пузырьков и воды остального объема корпуса 1 движется вверх и изливается под уровень зеркала воды над нижними кромками перегородок 2. Интенсивность турбулентного движения понижается и создаются условия для флотации более крупных включений. При изливе поток делится на две части, каждая из которых изменяет направление своего движения на 180^oC. Наибольшая скорость и высота потоков над перегородками 2 способствует интенсивному выделению пузырьков в пенный слой. Пена скребками механизма 8 удаления пены транспортируется к пеносборнику 7, откуда самотеком или принудительно удаляется. Потоки воды практически свободные от пузырьков, движутся в пространстве между парами перегородок 2 вниз. Скорость движения воды здесь незначительная. Дойдя до нижней кромки перегородок 2, часть воды, а также наиболее мелкие и нагруженные сохранившиеся в потоке пузырьки повторно поступают в пространство между перегородками 2, создавая внутреннюю циркуляцию и обеспечивая более полную очистку воды от загрязнений. Другая часть потока продолжает движение вниз, но с более малой скоростью, что дополнительно способствует попаданию мелких пузырьков в объем жидкости, заключенный между перегородками 2. Обработанная таким образом вода из корпуса 1 поступает в приемный карман 9, переливается через регулируемую перегородку 11, необходимую для поддержания стабильного уровня в корпусе 1, и отводится по трубопроводу 10. Часть обработанной воды из трубопровода 10 отбирается и через вентиль 16 подается во входной патрубок насоса 12. Вентиль 17 при этом закрыт. Насосом 12 жидкость под давлением подается в диспергатор 14, а далее в перфорированные трубопроводы 5. Часть чистой воды из напорного трубопровода насоса 12 отбирается и через эжектор 13 возвращается во входной патрубок насоса 12. В эжекторе 13 происходит насыщение чистой воды воздухом. В диспергаторе 14 пузырьки воздуха дробятся с образованием большого количество мелких. Поступающая в перфорированные трубопроводы 5 водовоздушная смесь с большим количеством мелких пузырьков через отверстия изливается в кольцевой объем между перфорированными трубопроводами.Installation for flotation water treatment is as follows. Initially, before starting the installation, the housing 1 is filled with clean (tap) water. This allows you to prevent clogging of the recirculation device with 6 large particles, to feed bubbles into the volume of the source water immediately after switching on. After starting, the source water is supplied through the inlet pipes 4 to the perforated pipes 3. In this case, a tangential or radial supply of the source water to the pipes 3 is possible. At the same time, clean water with small air bubbles is supplied from the recirculation device 6 into the perforated pipes 5. In the annular volume between the perforated pipes 3 and 5, which are installed coaxially, a better mixing of flows and saturation of the source water with bubbles occurs compared to the prototype. In the prototype, the pipelines for supplying the source water and the air-water mixture are spaced. A flocculant is supplied to the same volume during the flotation of small particles and particles with low flotation activity. The intensity of turbulent motion in the said volume is low. This allows you to save easily destructible impurities (sludge flakes, formed flocs and particle-bubble flotation complexes). The tangential supply of source water to the perforated pipelines 3 contributes to a more rapid mixing of the source water and the air-water mixture, uniform saturation of the treated water with bubbles. The proposed installation design can be used for flotation of sufficiently small particles and particles with low flotation activity. In this case, to improve the quality of the treated water, it is necessary to supply flocculants. The process of floccule formation takes place in an annular volume between perforated pipelines 3 and 5 in the presence of air bubbles. Bubbles are introduced into the body of the flocs and give them positive buoyancy. In the prototype, there is practically no possibility of flotation of these particles. Next, the processed fluid is poured through an opening in the pipeline 3 into the volume enclosed between the partitions 2. Here the process of formation of flotation complexes and flocs continues. In this case, the flow due to the energy of the jets and the difference in the density of water located between the parallel partitions 2 and containing a large number of bubbles and water of the remaining volume of the housing 1 moves upward and pours out under the level of the water mirror above the lower edges of the partitions 2. The intensity of turbulent motion decreases and conditions are created for flotation of larger inclusions. When spouting, the flow is divided into two parts, each of which changes the direction of its movement by 180 ^o C. The highest speed and height of the flows above the partitions 2 contributes to the intensive release of bubbles into the foam layer. Foam scrapers of the mechanism 8 remove foam is transported to the foam collector 7, from where it is gravity or forced to be removed. Water flows are practically free of bubbles, moving in the space between the pairs of partitions 2 down. The speed of water movement is negligible. Having reached the lower edge of the partitions 2, part of the water, as well as the smallest and most loaded bubbles remaining in the stream, re-enter the space between the partitions 2, creating internal circulation and providing a more complete purification of water from pollution. Another part of the flow continues to move downward, but at a lower speed, which additionally contributes to the penetration of small bubbles into the volume of fluid enclosed between the partitions 2. The water thus treated from the housing 1 enters the receiving pocket 9, overflows through the adjustable partition 11 necessary to maintain a stable level in the housing 1, and is discharged through the pipeline 10. A portion of the treated water from the pipeline 10 is withdrawn and fed through the valve 16 to the inlet of the pump 12. The valve 17 is closed. Pump 12 delivers pressurized liquid to disperser 14, and then to perforated pipelines 5. Part of the clean water from the pressure line of pump 12 is withdrawn and returned through the ejector 13 to the inlet of pump 12. In the ejector 13, pure water is saturated with air. In the dispersant 14, air bubbles are crushed to form a large number of small ones. Air-water mixture entering the perforated pipelines 5 with a large number of small bubbles is poured through the holes into the annular volume between the perforated pipelines.

При обработке воды, содержащей труднодиспергируемые и достаточно мелкие примеси загрязнений, допускается исходную воду пропустить через насос 12 и диспергатор 14. В этом случае исходная вода из бака 15 залива насоса через вентиль 17 подается во входной патрубок насоса 12. Вентиль 16 при этом закрыт. В эжекторе 13 происходит насыщение исходной воды воздухом, а в диспергаторе 14 его дробление на мелкие пузырьки. Смесь исходной воды и пузырьков воздуха под давлением подается в перфорированные трубопроводы 5. Через отверстие в трубопроводах 5 смесь изливается вначале в кольцевой объем между трубопроводами 3 и 5, затем в пространство между параллельными перегородками 2. Далее работа установки аналогична описанному выше способу включения. When processing water containing difficult-to-disperse and fairly small impurities of contaminants, it is allowed to pass the source water through the pump 12 and dispersant 14. In this case, the source water from the tank 15 of the pump inlet through the valve 17 is fed into the inlet of the pump 12. The valve 16 is closed. In the ejector 13, the source water is saturated with air, and in the dispersant 14 it is crushed into small bubbles. A mixture of source water and air bubbles under pressure is supplied to the perforated pipelines 5. Through a hole in the pipelines 5, the mixture is poured first into the annular volume between pipelines 3 and 5, then into the space between the parallel partitions 2. Further, the operation of the installation is similar to the switching method described above.

Предлагаемая конструкция установки для флотационной очистки позволяет повысить качество очищенной воды и уменьшить габаритные размеры корпуса за счет более качественного смешения исходной воды и водовоздушной смеси, равномерного распределения пузырьков по объему обрабатываемой жидкости. Раздельная подача исходной воды, интенсивность турбулентности которой на любом этапе движения невысокая, и части очищенной воды, интенсивность движения которой высока в диспергаторе, позволяет успешно флотировать легкоразрушаемые частицы загрязнений. Высокая интенсивность турбулентного движения в диспергаторе обеспечивает получение развитой поверхности раздела фаз газ-жидкость, способной адсорбировать значительное количество примесей. Размещение перфорированных трубопроводов для подвода водовоздушной смеси внутри трубопроводов для подвода исходной воды при подаче реагентов дает возможность эффективно флотировать достаточно мелкие частицы с малой флотационной активностью. Труднодиспергируемые частицы загрязнений могут быть сфлотированы без рециркуляции жидкости. В этом случае значительно упрощаются требования к условиям монтажа установки. Ось насоса может быть расположена как выше, так и ниже уровня исходной воды. The proposed design of the installation for flotation treatment can improve the quality of purified water and reduce the overall dimensions of the body due to better mixing of the source water and the air-water mixture, the uniform distribution of bubbles in the volume of the processed liquid. Separate supply of source water, the intensity of which is low at any stage of movement, and parts of purified water, the intensity of which is high in the dispersant, allows you to successfully float easily destroyed particles of contamination. The high intensity of turbulent motion in the dispersant provides a developed gas-liquid phase interface that can adsorb a significant amount of impurities. Placing perforated pipelines for supplying the air-water mixture inside pipelines for supplying the source water during the supply of reagents makes it possible to efficiently float rather small particles with low flotation activity. Hard-to-disperse particles of contamination can be swallowed without fluid recirculation. In this case, the requirements for installation conditions are greatly simplified. The pump axis can be located both above and below the source water level.

Claims

1. Installation for flotation water treatment, containing a rectangular rectangular casing with paired parallel partitions, between which are pipelines for supplying source water and pipelines for supplying an air-air mixture, connected to a purified water recirculation device, a foam removal mechanism with a foam collector and a purified water outlet with a receiving pocket connected by a pipe to a purified water recirculation device, characterized in that the perforated pipes for supplying water-air see B are arranged coaxially inside the perforated pipes for supplying untreated water, the source water supply pipes are provided with inlets mounted on the cylindrical surface of pipelines.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the inlet pipes of the perforated pipelines for supplying the source water are installed tangentially.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the inlet pipes of the perforated pipelines for supplying source water are installed radially.