RU2213062C2

RU2213062C2 - Device for sewage treatment

Info

Publication number: RU2213062C2
Application number: RU2000110585/12A
Authority: RU
Inventors: К.Н. Трубецкой; В.А. Чантури; В.А. Чантурия; П.М. Соложенкин; Г.М. Никитин; И.П. Соложенкин
Original assignee: Институт проблем комплексного освоения недр РАН
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: treatment of sewage. SUBSTANCE: proposed device is made in form of cylindrical horizontal column filled with galvanic couple and provided with water supply and discharge branch pipes, galvanic couple supply branch pipe and sludge discharge branch pipe, oscillation exciter, bounding detachable grates, dispersed air delivery chamber and flexible vibration isolating members in form of cylindrical coil springs. Oscillation exciter may be made either in form of parallelogram consisting of movable rocker arms and rods with articulated sides or in form of pulse pneumatic drive or rigid lever over which slide block revolves by means of guide and articulation from engine. Proposed device may be used for cleaning sewage from cations of heavy metals, anions of toxic metals and organic admixtures. EFFECT: enhanced efficiency; low cost. 4 cl, 4 dwg _

Description

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки хромсодержащих сточных вод при организации оборотного водоснабжения, для очистки промывных вод гальванических производств от тяжелых металлов и ряда органических веществ, очистки маслоокалиносодержащих сточных вод, мышьяксодержащих растворов, для очистки стоков предприятий горной, металлургической, химической и других отраслей промышленности [1]. The invention relates to the field of wastewater treatment and can be used for purification of chromium-containing wastewater during the organization of reverse water supply, for purification of washing water from galvanic plants from heavy metals and a number of organic substances, purification of oil-containing wastewater, arsenic-containing solutions, for the treatment of wastewater from mining and metallurgical enterprises , chemical and other industries [1].

Известен аппарат для очистки сточных вод, который содержит корпус в виде барабана, внутри последнего установлены продольные полки и перегородка в виде многолопастного винта, жестко закрепленная на барабане, узлы слива, подачи раствора и подачи твердых реагентов, образующих гальваническую пару [2] . Недостатком известного устройства является то, что для проведения процесса необходимы полки, расположенные на внутренней поверхности барабана и не гарантирующие обновление поверхности железа. Наличие полок влечет за собой утяжеление и усложнение конструкции, увеличение затрат. A known apparatus for wastewater treatment, which contains a housing in the form of a drum, inside the latter there are longitudinal shelves and a partition in the form of a multi-blade screw, rigidly mounted on the drum, drain, solution supply and supply of solid reagents forming a galvanic couple [2]. A disadvantage of the known device is that for the process requires shelves located on the inner surface of the drum and does not guarantee the updating of the surface of the iron. The presence of shelves entails the weighting and complexity of the design, increasing costs.

Известно устройство для очистки промышленных сточных вод, включающее вертикально расположенный цилиндрический корпус с размещенной в нем гальванопарой в виде смеси дробленого графита или кокса с железной стружкой, шнек и патрубки подвода и отвода обрабатываемой жидкости и воздуха [3]. Недостатком известного устройства являются его большая энергоемкость на вращение шнека, сложность привода, высокая трудоемкость при эксплуатации аппарата. Работа шнека вызывает довольно большую нагрузку, оказываемую на сальниковые уплотнения, что требует затраты дополнительной мощности и приводит в конце концов к разгерметизации соединения. A device for treating industrial wastewater is known, including a vertically arranged cylindrical body with a galvanic pair placed in it in the form of a mixture of crushed graphite or coke with iron shavings, a screw and nozzles for supplying and discharging the processed liquid and air [3]. A disadvantage of the known device is its high energy consumption for the rotation of the screw, the complexity of the drive, the high complexity during operation of the apparatus. The work of the screw causes a rather large load exerted on the stuffing box seals, which requires additional power and ultimately leads to depressurization of the connection.

Известен коагулятор, который содержит вращающийся корпус, одна из стенок которого выполнена съемной и перфорированной, загрузку в виде гальванической пары, загрузочное устройство в виде распределительной трубы, нижняя часть которой установлена на расстоянии от стенки, противоположной съемной стенке, и снабжена ребрами, а верхняя часть закреплена на съемной стенке, разгрузочное устройство, привод, опоры, основание [4]. Данный коагулятор принимаем в качестве прототипа. Основным недостатком прототипа является отсутствие камеры подачи диспергированного воздуха и поэтому нет достаточных условий для создания полного процесса окисления. Имеющаяся в коагуляторе граница воздух-вода явно недостаточна. Установка распределительной трубы по оси вращения коагулятора создает зоны проскока, так как имеются условия для короткого пути до места слива очищаемой воды, что снижает эффективность процесса. При вращении аппарата у вертикальных его стенок создаются мертвые зоны гальванопары, которая не взаимодействует с потоком воды. Установление вращающего барабана под углом приводит к усложнению привода и необходимости усиления опорно-приводного вала, так как центр тяжести значительно смещен от оси вала. Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание высокоэффективного устройства и достаточно простого по конструкции и надежного в эксплуатации. Known coagulator, which contains a rotating body, one of the walls of which is removable and perforated, loading in the form of a galvanic pair, a loading device in the form of a distribution pipe, the lower part of which is installed at a distance from the wall opposite the removable wall, and provided with ribs, and the upper part fixed on a removable wall, unloading device, drive, supports, base [4]. This coagulator is taken as a prototype. The main disadvantage of the prototype is the lack of a dispersed air supply chamber and therefore there are no sufficient conditions to create a complete oxidation process. The air-water boundary in the coagulator is clearly insufficient. The installation of a distribution pipe along the axis of rotation of the coagulator creates breakthrough zones, since there are conditions for a short path to the place of discharge of purified water, which reduces the efficiency of the process. When the apparatus rotates near its vertical walls, dead zones of the galvanic pair are created, which does not interact with the flow of water. The installation of the rotary drum at an angle leads to the complication of the drive and the need to strengthen the support-drive shaft, since the center of gravity is significantly offset from the axis of the shaft. The main task to be solved by the claimed invention is directed is the creation of a highly efficient device and quite simple in design and reliable in operation.

Устройство [4] является наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков и принимается в качестве прототипа. The device [4] is the closest to the claimed device in terms of essential features and is adopted as a prototype.

Сущность изобретения характеризует емкость, заполненная гальванопарой, патрубки подвода сточной воды и отвода обработанной воды, подачи гальванопары и удаления шламов, возбудитель колебаний, ограничивающие разборные решетки, камера подачи диспергированного воздуха и упругие виброизолирующие элементы в виде цилиндрических витых пружин, причем емкость выполнена в виде цилиндрической горизонтальной колонны; возбудитель колебаний выполнен в виде параллелограмма, состоящего из подвижных коромысел и штанг с шарнирным сочленением сторон; возбудитель колебаний выполнен в виде импульсного пневматического привода; возбудитель колебаний выполнен в виде жесткого рычага, ползуна, поводка и шарнира от двигателя. The essence of the invention characterizes a container filled with galvanic couple, pipes for supplying wastewater and removal of treated water, supplying galvanic couple and removing sludge, an exciter of vibration, limiting collapsible gratings, a chamber for supplying dispersed air and elastic vibration-isolating elements in the form of cylindrical coil springs, and the container is made in the form of cylindrical coil springs horizontal columns; the oscillation agent is made in the form of a parallelogram consisting of movable rockers and rods with articulated joints; the oscillator is made in the form of a pulsed pneumatic drive; the oscillation agent is made in the form of a rigid lever, slide, leash and hinge from the engine.

Технический результат в устройстве для очистки промышленных сточных вод достигается тем, что сточные воды взаимодействуют с компонентами гальванопары при вертикальных ее колебательных движениях, на слой гальванопары накладываются потоки диспергированного воздуха. Изобретение направлено на снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов, анионов токсичных металлов и органических примесей. The technical result in the device for treating industrial wastewater is achieved by the fact that the wastewater interacts with the components of the galvanic couple during its vertical oscillatory movements, flows of dispersed air are superimposed on the galvanic couple layer. The invention is aimed at reducing costs and increasing the efficiency of wastewater treatment from heavy metal cations, anions of toxic metals and organic impurities.

Отличительные от прототипа признаки заявляемого устройства:
1. Гальванопара, находящаяся в цилиндрической горизонтальной колонне, получает движение:
1.1. Через параллелограмм, образовавшийся между шарниром подвижных коромысел с шарнирным сочленением вертикальных штанг.Distinctive features of the prototype features of the claimed device:
1. The galvanic couple located in a cylindrical horizontal column receives the movement:
1.1. Through a parallelogram formed between the hinge of the movable rockers with the hinged articulation of the vertical rods.

1.2. Через наклонное подвижное коромысло под действием импульсного пневматического привода. 1.2. Through an inclined movable beam under the action of a pulsed pneumatic drive.

1.3. За счет кулисного механизма. 1.3. Due to the rocker mechanism.

2. Ограничивающие разборные решетки, которые опираются на платформу с пружинами. 2. Limiting collapsible lattices which lean on a platform with springs.

3. Наличие упругих виброизолирующих элементов в виде цилиндрических витых пружин. 3. The presence of elastic vibration-isolating elements in the form of cylindrical coil springs.

4. Камера подачи диспергированного воздуха в систему через перфорированный аэратор (диспергатор). 4. A chamber for supplying dispersed air into the system through a perforated aerator (dispersant).

Совокупность вышеотмеченных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. The combination of the above characteristics provides a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-3. The invention is illustrated in figures 1-3.

Устройство в виде емкости, цилиндрической горизонтальной колонны (фиг.1, фиг.2 и фиг.3) 1, патрубков подвода 2 и отвода 3 обработанной воды, патрубка камеры подачи диспергированного воздуха 4, гальванической пары 5, содержащей кокс (графит) и железный скрап, ограничивающих разборных решеток 6, опирающихся на платформу с пружинами 7, упругих виброизолирующих элементов 8. The device in the form of a container, a cylindrical horizontal column (Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 3) 1, inlet pipes 2 and outlet 3 for treated water, a pipe for the dispersed air supply chamber 4, a galvanic couple 5 containing coke (graphite) and iron scrap, bounding collapsible gratings 6, resting on a platform with springs 7, elastic vibration-isolating elements 8.

Для перемещения и колебания гальванопары в горизонтальной колонне применены подвижные коромысла 9, 10, закрепленные на шарнирах 11, 12 неподвижных опор 13, 14 (фиг. 1). На концах коромысел также с помощью шарниров 15, 16 закреплены штанги 17 и 18. Коромысла 9, 10 и штанги 17, 18 образуют параллелограмм с шарнирным сочленением сторон. Горизонтальная колонна крепится к коромыслам 9 и 10. Штанга (шток) 19 шатунно-кривошипного механизма и поводок 20 служат для создания колебательного движения коромысел вокруг шарниров 11, 12. Ограничивающие разборные решетки 6 опираются на платформу с пружинами 7 для смягчения действия весовой нагрузки гальванопары. To move and oscillate the galvanic couple in a horizontal column, movable rockers 9, 10, mounted on hinges 11, 12 of fixed supports 13, 14, are used (Fig. 1). At the ends of the rocker arm also with the help of hinges 15, 16, rods 17 and 18 are fixed. The rocker arms 9, 10 and the rods 17, 18 form a parallelogram with a hinged joint of the sides. The horizontal column is attached to the rocker arms 9 and 10. The rod (rod) 19 of the crank mechanism and the leash 20 are used to create an oscillatory movement of the rocker arms around the hinges 11, 12. The limiting collapsible gratings 6 are supported on a platform with springs 7 to mitigate the action of the weight load of the galvanic couple.

Цилиндрическая горизонтальная колонна с помощью импульсного пневматического привода 21 поворачивается на 90^o (фиг.2).The cylindrical horizontal column using a pulsed pneumatic actuator 21 is rotated 90 ^o (figure 2).

Для качания цилиндрической горизонтальной колонны использован также кулисный механизм (фиг. 3). Платформа 22 выполнена в форме сечения трубы, жестко закреплена через подшипники с рычагом 23, которая приводится в качательное движение от вращения ползуна 24 по рычагу с помощью поводка 25 и шарнира 26 от двигателя 27. На фиг.3 показано левое и пунктиром нижнее положение ползуна. При этих условиях правая часть колонны опускается вниз. После достижения граничных условий, правая часть колонны поднимается вверх, а левая часть, естественно, опускается вниз. Такие циклы будут повторяться при занятии ползуном крайних положений на рычаге. For rocking a cylindrical horizontal column is also used rocker mechanism (Fig. 3). The platform 22 is made in the form of a cross-section of the pipe, rigidly fixed through bearings with a lever 23, which is driven in a swinging motion from the rotation of the slider 24 on the lever using a leash 25 and a hinge 26 from the engine 27. Figure 3 shows the left and dashed lower position of the slider. Under these conditions, the right side of the column drops down. After reaching the boundary conditions, the right side of the column rises up, and the left part, naturally, goes down. Such cycles will be repeated when the slider occupies the extreme positions on the lever.

Заявляемое устройство (фиг.1-3) работает следующим образом. The inventive device (Fig.1-3) works as follows.

I. Сточную воду, подлежащую очистке, из приемной емкости водяным насосом (не показаны) через гибкий шланг и патрубок подвода сточной воды 2 подают в цилиндрическую горизонтальную колонну 1 устройства, где она взаимодействует с гальванопарой 5. Через патрубок 4 камеры подачи диспергированного воздуха в систему поступает воздух в количестве 0,03 л/л. После включения двигателя и качании цилиндрической горизонтальной колонны гальванической массе придается колебательное движение. Колебания создают активное перемешивание гальванопары. При колебательном движении коромысел шарниры 15, 16 движутся по криволинейным траекториям, представляющим часть окружности с центрами, находящимися на геометрических осях шарниров 11, 12. При этом штанги 17, 18, оставаясь вертикальными, движутся по указанным траекториям в противоположных направлениях, и цилиндрическая горизонтальная колонна совершает вращательное движение сверху вниз и при обратном движении штанги 19, колонна перемещается снизу вверх. Если требуется создать большее или меньшее вращательное перемещение, угол α (между штангами и горизонтальной линией) должен быть соответственно увеличен или уменьшен вплоть до поворота на 90^o. В результате работы гальванопары железо-кокс железо анодно поляризуется и переходит в раствор в виде гидроксида трехвалентного железа в присутствии кислорода. Колебания цилиндрической горизонтальной колонны передаются элементам гальванопары 5, что ведет к повышению общей эффективности очистки сточных вод. Очищенную от загрязняющих веществ жидкость отводят из колонны через патрубок для удаления шламов 3 и гибкий шланг. Обеспечена простота утилизации образующихся твердофазных отходов.I. Waste water to be cleaned from a receiving tank by a water pump (not shown) through a flexible hose and a pipe for supplying wastewater 2 is fed into a cylindrical horizontal column 1 of the device, where it interacts with a galvanic couple 5. Through pipe 4 of the chamber for supplying dispersed air to the system air enters in an amount of 0.03 l / l. After turning on the engine and swinging the cylindrical horizontal column, the galvanic mass is given an oscillatory motion. Fluctuations create active mixing of the galvanic pair. When the rocker arm oscillates, the hinges 15, 16 move along curved paths representing a part of a circle with centers located on the geometric axes of the hinges 11, 12. While the rods 17, 18, while remaining vertical, move along the indicated paths in opposite directions, and a cylindrical horizontal column performs a rotational movement from top to bottom and with the reverse movement of the rod 19, the column moves from bottom to top. If you want to create more or less rotational movement, the angle α (between the rods and the horizontal line) must be respectively increased or decreased up to a rotation of 90 ^o . As a result of the operation of the iron-coke galvanic couple, the iron is anodically polarized and passes into the solution in the form of ferric hydroxide in the presence of oxygen. Oscillations of the cylindrical horizontal column are transmitted to the elements of the galvanic couple 5, which leads to an increase in the overall efficiency of wastewater treatment. The liquid purified from contaminants is withdrawn from the column through the pipe to remove sludge 3 and a flexible hose. Ease of disposal of solid-phase waste generated is ensured.

II. Устройство, представленное на фиг.2, работает аналогичным образом. Только колебания цилиндрической горизонтальной колонне придаются импульсным пневматическим приводом 21. II. The device shown in figure 2, works in a similar way. Only oscillations of the cylindrical horizontal column are imposed by a pneumatic pulse actuator 21.

III. Устройство, представленное на фиг.3, работает аналогичным образом, как в I, II. Только колебания цилиндрической горизонтальной колонне придаются кулисным механизмом. Платформа 22 выполнена в форме сечения трубы, жестко закреплена через подшипники с рычагом 23, которая приводится в качательное движение от вращения ползуна 24 по рычагу с помощью поводка 25 и шарнира 26 от двигателя 27. III. The device shown in figure 3, works in the same way as in I, II. Only the vibrations of the cylindrical horizontal column are attached by the rocker mechanism. The platform 22 is made in the form of a cross-section of the pipe, rigidly fixed through bearings with a lever 23, which is driven in a swinging motion from the rotation of the slider 24 along the lever using a leash 25 and a hinge 26 from the engine 27.

Предлагаемое техническое решение соответствует критериям промышленной применимости, новизны и изобретательского уровня. Заявляемое устройство, имеющее высокую эффективность и эффективность очистки сточных вод, будет промышленно применимым. The proposed technical solution meets the criteria of industrial applicability, novelty and inventive step. The inventive device having high efficiency and efficiency of wastewater treatment will be industrially applicable.

Источники информации
1. О. П. Чернова, Г.М. Курдюмов. Гальваноочистка сточных вод металлургических производств. Научные школы М И Си С 75 - лет. Становление и развитие. М.: МИСС, 1997, с.291-295.Sources of information
1. O. P. Chernova, G.M. Kurdyumov. Galvanic wastewater treatment of metallurgical industries. Scientific schools M&C Since 75 years. Formation and development. M .: MISS, 1997, p. 291-295.

2. Патент РФ 2095319 C1, МКИ 6 C 02 F 1/463, опуб. 10.11.97, бюл.31. 2. RF patent 2095319 C1, MKI 6 C 02 F 1/463, publ. 11/10/97, bull. 31.

3. Патент РФ 2046760 C1, МКИ 6 C 02 F 1/463, опуб. 27.10.95, бюл. 30. 3. RF patent 2046760 C1, MKI 6 C 02 F 1/463, publ. 10.27.95, bull. thirty.

4. Патент РФ 2074124 С1, МКИ 6 С 02 F 1/463, опуб. 27.02 97, бюл. 6 (прототип). 4. RF patent 2074124 C1, MKI 6 C 02 F 1/463, publ. 02.27 97, bull. 6 (prototype).

Claims

1. A device for treating wastewater, including a container filled with galvanic couple, nozzles for supplying wastewater and discharging treated water, supplying galvanic couple and removing sludge, an excitation agent, limiting collapsible gratings, a dispersed air supply chamber and elastic vibration-isolating elements in the form of cylindrical coil springs, moreover, the capacity is made in the form of a cylindrical horizontal column.

2. The device according to p. 1, characterized in that the pathogen is made in the form of a parallelogram consisting of movable rockers and rods with articulation of the sides.

3. The device according to p. 1, characterized in that the pathogen is made in the form of a pulsed pneumatic drive.

4. The device according to p. 1, characterized in that the pathogen is made in the form of a rigid lever, on which the slider rotates with the help of a leash and a hinge from the engine.