RU2648094C1 - Устройство для флотационной очистки жидких сред - Google Patents

Устройство для флотационной очистки жидких сред Download PDF

Info

Publication number
RU2648094C1
RU2648094C1 RU2016152325A RU2016152325A RU2648094C1 RU 2648094 C1 RU2648094 C1 RU 2648094C1 RU 2016152325 A RU2016152325 A RU 2016152325A RU 2016152325 A RU2016152325 A RU 2016152325A RU 2648094 C1 RU2648094 C1 RU 2648094C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
plate
liquid medium
cleaned
liquid
Prior art date
Application number
RU2016152325A
Other languages
English (en)
Inventor
Виталий Владимирович Григоров
Геннадий Васильевич Григорьев
Екатерина Павловна Залозная
Ольга Владимировна Раскач
Original Assignee
Акционерное общество " Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество " Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского" filed Critical Акционерное общество " Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского"
Priority to RU2016152325A priority Critical patent/RU2648094C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2648094C1 publication Critical patent/RU2648094C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/24Treatment of water, waste water, or sewage by flotation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройствам для флотационной очистки промышленных и бытовых жидких сред от органических примесей. Устройство для флотационной очистки жидких сред включает входной (1) и выходной (2) трубопроводы, корпус (3), пеносборник (4), пластину (5), приспособление (6) для ввода воздуха в очищаемую жидкую среду, генератор пузырьков воздуха, состоящий из пластины (5), рассекателя потока (8) и форсунки (10). В частных случаях в генераторе пузырьков воздуха используют приспособление (7) для крепления пластины к подающему трубопроводу и сетку. Входной (1) и выходной (2) трубопроводы присоединены к корпусу (3). Приспособление для ввода воздуха (6) в очищаемую жидкую среду размещено на входном трубопроводе (1). Пеносборник (4) расположен в корпусе (3) на поверхности очищаемой жидкой среды. Выходной трубопровод (2) расположен ниже уровня очищаемой жидкой среды. Форсунка 10 установлена на выходном конце входного трубопровода (1) соосно с ним. Пластина (5) расположена под форсункой (10) и закреплена перпендикулярно ее продольной оси. Поверхность пластины (5), ориентированная по направлению к форсунке (10), выполнена шероховатой. На шероховатой поверхности пластины соосно с форсункой (10) установлен рассекатель потока (8) в виде осесимметричной геометрической фигуры, вершина которой направлена к форсунке (10) и диаметр поперечного сечения которой увеличивается в направлении от форсунки к пластине (5). Диаметр проходного сечения форсунки (10) определяют согласно условию с учетом массового расхода жидкой среды, плотности жидкой среды и эмпирического коэффициента. Технический результат - сокращение времени очистки жидкой среды от органических примесей. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам для флотационной очистки промышленных и бытовых жидких сред от органических примесей, преимущественно для очистки пластовых водонефтяных эмульсий, нефтешламов, химических и нефтехимических сточных вод.
Известно устройство для очистки нефтесодержащих и сточных вод (Патент РФ №2394773, МПК C02F 1/40 (2006.01). Устройство для очистки нефтесодержащих и сточных вод. Опубл. 20.07.2010, Бюл. №20). Устройство содержит емкость, разделенную на накопительную и флотационную зоны. Во флотационной зоне размещен кожух, сообщенный с источником сжатого воздуха и хранилищем очищаемой жидкой среды. Накопительная зона сообщена с герметичным вакуумируемым баком, снабженным нагревателем. Емкость и бак снабжены средствами отвода сфлотированного материала и емкостями для его сбора. Кожух емкости выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси, а его конец выполнен конфузорным. Подводящая труба размещена в полости дополнительного кожуха, ее нижний участок заключен в рубашку.
Недостатком известного технического решения является относительно высокое время адсорбции воздухом органических примесей из-за малой площади контакта пузырьков воздуха с очищаемой жидкой средой, обусловленной наличием относительно большой доли крупнодисперсных пузырьков воздуха.
Наиболее близким к заявляемому техническим решением является установка для флотационной очистки воды (Патент РФ №2297978, МПК C02F 1/24 Установка для флотационной очистки воды. Опубл. 27.04.2007). Установка содержит прямоугольный в плане корпус с размещенной внутри распределительной системой перфорированных трубопроводов для ввода водовоздушной смеси, узел вывода очищенной воды с приемным карманом, механизм для удаления пены с пеносборником и патрубком для удаления пены, устройство для насыщения исходной воды пузырьками воздуха, состоящее из насоса и водовоздушных эжекторов. Установка снабжена приемной емкостью для стабилизации расхода поступающей в водовоздушные эжекторы воды, сообщенной с входным патрубком насоса и через обратный клапан - с корпусом установки.
Недостатком известного технического решения является относительно высокое время адсорбции воздухом органических примесей из жидкой среды из-за малой площади контакта пузырьков воздуха с очищаемой жидкой средой, обусловленной наличием относительно большой доли крупнодисперсных пузырьков воздуха (диаметром более 100 мкм), приводящая к увеличению времени очистки жидкой среды.
Задачей заявляемого технического решения является снижение времени адсорбции воздухом органических примесей из жидкой среды.
Сокращение времени адсорбции воздухом органических примесей в жидкой среде непосредственно связано с временем очистки жидкой среды от органических примесей.
Технический результат изобретения - сокращение времени очистки жидкой среды от органических примесей.
Для решения поставленной задачи в устройстве для флотационной очистки жидких сред, включающем корпус, входной трубопровод, приспособление для ввода воздуха в очищаемую жидкую среду, пеносборник и выходной трубопровод, предлагается:
- на выходе входного трубопровода внутри корпуса ниже уровня жидкой среды разместить генератор пузырьков воздуха, состоящий из форсунки, установленной на выходном конце трубопровода ввода очищаемой жидкой среды соосно с ним, и пластины, расположенной под форсункой и закрепленной перпендикулярно продольной оси форсунки;
- поверхность пластины, ориентированную по направлению к форсунке, выполнить шероховатой;
- на шероховатой поверхности пластины соосно с форсункой установить рассекатель потока в виде осесимметричной геометрической фигуры, вершина которой направлена к форсунке и диаметр поперечного сечения которой увеличивается в направлении от форсунки к пластине;
- диаметр проходного сечения форсунки определять согласно условию с учетом массового расхода жидкой среды, плотности жидкой среды и эмпирического коэффициента.
В частных случаях реализации устройства предлагается:
- шероховатость поверхности пластины обеспечить путем наложения и фиксации сетки с ячейкой от 0,05 до 5 мм на поверхности пластины;
- шероховатость поверхности пластины создать механическим способом, обеспечив высоту выступов от 0,1 до 5,0 мм;
- пластину с шероховатой поверхностью снабдить приспособлением для крепления ее к подающему трубопроводу с возможностью регулируемого перемещения пластины вдоль продольной оси трубопровода и фиксации пластины относительно форсунки;
- боковую поверхность рассекателя потока выполнить вогнутой.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - продольное осевое сечение устройства для флотационной очистки жидкой среды; на фиг. 2 - продольное осевое сечение генератора пузырьков воздуха.
На чертежах приняты следующие позиционные обозначения: 1 - входной трубопровод; 2 - выходной трубопровод; 3 - корпус; 4 - пеносборник; 5 - пластина; 6 - приспособление для ввода воздуха в очищаемую жидкую среду; 7 - приспособление для крепления пластины к подающему трубопроводу; 8 - рассекатель потока; 9 - сетка; 10 - форсунка.
Устройство для флотационной очистки жидких сред включает входной трубопровод 1, выходной трубопровод 2, корпус 3, пеносборник 4, пластину 5, приспособление 6 для ввода воздуха в очищаемую жидкую среду, генератор пузырьков воздуха, состоящий из пластины 5, рассекателя потока 8 и форсунки 10. В частных случаях исполнения генератора пузырьков воздуха используют приспособление 7 для крепления пластины к подающему трубопроводу и сетку 9.
Входной 1 и выходной 2 трубопроводы прикреплены к корпусу 1.
Приспособление 6 для ввода воздуха в очищаемую жидкую среду размещено на входном трубопроводе 1.
Пеносборник 4 расположен в корпусе 3 на поверхности очищаемой жидкой среды.
В частном случае пеносборник 4 выполнен из гранул спеченного сверхвысокомолекулярного полиэтилена, адсорбирующем всплывшие на поверхность жидкой среды органические примеси.
Выходной трубопровод 2 расположен ниже уровня очищаемой жидкой среды с целью обеспечения гарантированного отвода очищенной жидкой среды без захвата всплывших органических примесей.
На выходе входного трубопровода 1 внутри корпуса 3 размещен генератор пузырьков воздуха.
Форсунка 10 установлена на выходном конце входного трубопровода 1 соосно с ним.
Пластина 5 расположена под форсункой 10 и закреплена перпендикулярно продольной оси форсунки. Поверхность пластины 5, ориентированная по направлению к форсунке 10, выполнена шероховатой.
В частном случае шероховатость поверхности пластины 5 выполняют путем наложения и фиксации сетки 9 с ячейкой от 0,05 до 5,0 мм и толщиной от 0,1 до 10,0 мм на поверхности пластины 5 или механическим способом, обеспечивающим высоту выступов шероховатостей от 0,1 до 5,0 мм.
В частном случае пластина 5 снабжена приспособлением 7 для ее крепления к входному трубопроводу 1 с возможностью регулируемого перемещения вдоль продольной оси входного трубопровода 1 и фиксации положения пластины 5 относительно форсунки 10.
На шероховатой поверхности пластины 5 соосно с форсункой установлен рассекатель потока 8 в виде осесимметричной геометрической фигуры, вершина которой направлена к форсунке и диаметр поперечного сечения которой увеличивается в направлении от форсунки к пластине. Данное решение позволяет обеспечить оптимальное распределение профиля скорости потока жидкой среды вдоль поверхности пластины 5.
В частном случае боковая поверхность рассекателя потока 8 выполнена вогнутой. Диаметр проходного сечения форсунки выбирают из условия:
Figure 00000001
где d - диаметр проходного сечения форсунки, м; G - массовый расход жидкой среды, кг/ч; ρ - плотность жидкой среды, кг/м3; 0,55 - эмпирический коэффициент с размерностью, м/ч.
Для определения значения эмпирического коэффициента были проведены испытания на форсунках 10 с входным диаметром, равным диаметру входного трубопровода 1 15 мм, и проходными диаметрами, равными 5, 6, 7, 8 и 9 мм. Для данных форсунок были определены времена адсорбции и удаления органических примесей. По результатам проведенных экспериментов было выявлено, что значение эмпирического коэффициента для определения диаметра проходного диаметра форсунки должно составлять не менее 0,55 м/ч.
Устройство для флотационной очистки жидких сред работает следующим образом.
В процессе флотационной очистки в поток жидкой среды с помощью приспособления 6 для ввода воздуха в очищаемую жидкую среду вводят воздух, который при движении по входному трубопроводу 1 равномерно перемешивается в объеме очищаемой жидкой среды, образуя смесь воздуха и жидкой среды. Образующаяся водовоздушная смесь через форсунку 10 направляется на рассекатель 8 потока, который перенаправляет его вдоль шероховатой поверхности пластины 5. На выступах шероховатостей пластины 5 за счет высокой продольной скорости происходит турбулизация потока смеси воздуха и жидкой среды и кавитационное дробление большей части крупнодисперсных пузырьков воздуха на мелкодисперсную фракцию. Экспериментально определено, что для выполнения условия турбулизации и кавитационного дробления крупнодисперсных пузырьков воздуха на мелкодисперсную фракцию необходимо выполнение условия (1).
При выполнении условия (1) в системе устанавливается устойчивое равновесие между крупнодисперсными и мелкодисперсными пузырьками воздуха. При этом часть органических примесей адсорбируются на оставшихся крупнодисперсных пузырьках воздуха и всплывают с ними в начальный момент времени. Мелкодисперсные пузырьки воздуха остаются в объеме очищаемой жидкой среды значительное количество времени, в течение которого происходит коагуляция пузырьков воздуха, адсорбция органических примесей на их поверхности и всплытие скоагулированных пузырьков воздуха с адсорбированными органическими примесями к поверхности очищаемой жидкости. При этом в выходном трубопроводе 2 отсутствуют пузырьки воздуха, а органические примеси удалены до требуемых норм. Всплывшие на поверхность органические примеси удаляются с поверхности с помощью пеносборника 4.
Пример конкретного выполнения устройства для флотационной очистки жидких сред.
Входной 1 и выходной 2 трубопроводы, корпус 3, пластина 5, приспособление 7 для крепления пластины к подающему трубопроводу, рассекатель потока 8, сетка 9 и форсунка 10 выполнены из нержавеющей стали.
Входной 1 и выходной 2 трубопроводы изготовлены из трубы с диаметром проходного сечения 15 мм.
Корпус 3 выполнен прямоугольным из листа толщиной 2 мм с габаритными размерами 1,2×0,5×0,3 м.
Для пеносборника 4 использованы гранулы спеченного сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Пластина 5 имеет толщину 3 мм, диаметр 250 мм и отверстие в центре для крепления рассекателя 4 потока. К поверхности пластины 5 точечной сваркой прикреплена сетка 9 с размером ячейки 400 мкм и толщиной 1 мм.
Приспособление 6 для ввода воздуха в очищаемую жидкую среду выполнено в виде эжектора и подключено к системе сжатого воздуха.
Приспособление 7 для крепления пластины к подающему трубопроводу 1 выполнено в виде прутков, один конец которых прикреплен к внешнему периметру пластины 5, а другой - к трубе с внутренней резьбой. Она обеспечивает соединение ее с входным трубопроводом 1, на поверхности которого выполнена внешняя резьба. Для фиксации приспособления 7 используется контргайка.
Рассекатель потока 8 имеет с диаметр основания 35 мм и высоту 17,5 мм. Боковая поверхность рассекателя потока 8 выполнена вогнутой с радиусом 17,5 мм.
Диаметр проходного сечения форсунки 10 с учетом соотношения (1) равен 5 мм.
Проверка работоспособности устройства проведена на модельных жидких средах с содержанием нефтепродуктов до 2000 мг/л.
Испытания проводили при заданном массовом расходе очищаемой жидкой среды 95 кг/ч, плотности жидкой среды - 950 кг/м3 при температуре - 20°C.
Эффективность очистки жидкой среды определялась как отношение массы удаленных нефтепродуктов к массе нефтепродуктов, введенных в очищаемую жидкость. Масса удаленных из жидкой среды нефтепродуктов определялась как разность веса гранул, адсорбировавших нефтепродукты, и чистых гранул.
Время, необходимое для удаления нефтепродуктов, определялось по достижению эффективности очистки не менее 98%. Результаты сравнительных испытаний при одинаковом массовом расходе показали, что при наличии генератора пузырьков воздуха среднее время адсорбции и удаления нефтепродуктов составляет 40 минут, а при отсутствии генератора пузырьков - 65 мин.
Созданная конструкция устройства для флотационной очистки жидких сред обеспечивает непрерывное насыщение очищаемой жидкой среды мелкодисперсными пузырьками воздуха, что приводит к уменьшению времени адсорбции и всплытия нефтепродуктов не менее чем в 1,6 раза.

Claims (11)

1. Устройство для флотационной очистки жидких сред, включающее корпус, присоединенные к нему входной и выходной трубопроводы, приспособление для ввода воздуха в очищаемую жидкую среду, размещенное на входном трубопроводе, пеносборник, расположенный в корпусе на поверхности очищаемой жидкой среды, причем выходной трубопровод расположен ниже уровня очищаемой жидкой среды, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено генератором пузырьков воздуха, состоящим из форсунки, установленной на выходном конце входного трубопровода соосно с ним, и пластины, расположенной под форсункой и закрепленной перпендикулярно продольной оси форсунки, причем поверхность пластины, ориентированная по направлению к форсунке, выполнена шероховатой, на шероховатой поверхности пластины соосно с форсункой установлен рассекатель потока в виде осесимметричной геометрической фигуры, вершина которой направлена к форсунке и диаметр поперечного сечения которой возрастает в направлении от форсунки к пластине, при этом диаметр проходного сечения форсунки выбран исходя из условия
Figure 00000002
где d - диаметр проходного сечения форсунки, м;
G - массовый расход жидкой среды, кг/ч;
ρ - плотность жидкой среды, кг/м3;
0,55 - эмпирический коэффициент, м/ч.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шероховатость поверхности пластины выполнена путем наложения сетки с ячейкой от 0,05 мм до 5,0 мм и толщиной от 0,1 мм до 10,0 мм на поверхность пластины и фиксации сетки и пластины между собой.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шероховатость поверхности пластины выполнена механическим способом, обеспечивающим высоту выступов от 0,1 мм до 5,0 мм.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пластина снабжена приспособлением для крепления ее к подающему трубопроводу с возможностью регулируемого перемещения пластины вдоль продольной оси трубопровода и фиксации ее положения относительно форсунки.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что боковая поверхность рассекателя потока выполнена вогнутой.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пеносборник выполнен из гранул спеченного сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
RU2016152325A 2016-12-29 2016-12-29 Устройство для флотационной очистки жидких сред RU2648094C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152325A RU2648094C1 (ru) 2016-12-29 2016-12-29 Устройство для флотационной очистки жидких сред

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152325A RU2648094C1 (ru) 2016-12-29 2016-12-29 Устройство для флотационной очистки жидких сред

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648094C1 true RU2648094C1 (ru) 2018-03-22

Family

ID=61708064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152325A RU2648094C1 (ru) 2016-12-29 2016-12-29 Устройство для флотационной очистки жидких сред

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648094C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU381403A1 (ru) * 1971-05-26 1973-05-22 Северо Кавказский горно металлургический институт Устройство для аэрации пульпы
RU2238914C1 (ru) * 2003-01-30 2004-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "ГЕФЛИС" Трубчатый пневмоаэратор
RU2297978C1 (ru) * 2005-12-08 2007-04-27 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Установка для флотационной очистки воды
WO2008142026A1 (fr) * 2007-05-18 2008-11-27 Otv Sa Installation de traitement d'eau par flottation, et procede de traitement d'eau correspondant
RU2404133C1 (ru) * 2009-03-10 2010-11-20 ГОУ ВПО Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства Установка для очистки сточных вод

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU381403A1 (ru) * 1971-05-26 1973-05-22 Северо Кавказский горно металлургический институт Устройство для аэрации пульпы
RU2238914C1 (ru) * 2003-01-30 2004-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "ГЕФЛИС" Трубчатый пневмоаэратор
RU2297978C1 (ru) * 2005-12-08 2007-04-27 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Установка для флотационной очистки воды
WO2008142026A1 (fr) * 2007-05-18 2008-11-27 Otv Sa Installation de traitement d'eau par flottation, et procede de traitement d'eau correspondant
RU2404133C1 (ru) * 2009-03-10 2010-11-20 ГОУ ВПО Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства Установка для очистки сточных вод

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5637234A (en) Apparatus and method for separating fluids having different specific gravities, such as oil and water
US3223243A (en) Floating separator
WO2001068531A1 (en) System for separating algae and other contaminants from a water stream
WO2018021254A1 (ja) マイクロバブル発生装置及びこれを備える冷却水循環システム
RU143767U1 (ru) Установка для комплексной очистки питьевой воды
RU2543735C1 (ru) Флотационно-фильтрационная установка
RU2648094C1 (ru) Устройство для флотационной очистки жидких сред
RU117317U1 (ru) Насадка для массообменного аппарата
RU2703222C1 (ru) Флотационная установка для очистки природных и сточных вод
RU2524601C1 (ru) Установка безреагентной очистки и обеззараживания воды
Lu et al. Research of oily wastewater treatment by micro-bubble flotation experimental device
RU181416U1 (ru) Устройство для очистки жидкости
RU2745974C1 (ru) Устройство для удаления газа из жидкости
RU2389692C1 (ru) Способ аэрирования очищаемой жидкости
RU2341407C1 (ru) Способ очистки льяльных и сточных вод от нефтепродуктов и других загрязнений и устройство для его осуществления
JP3605683B2 (ja) 微生物を利用する廃水処理装置
RU2228916C1 (ru) Установка для очистки воды озонированием
RU2549244C9 (ru) Устройство для очистки воды напорной флотацией
RU96337U1 (ru) Вертикальный отстойник для разделения водонефтегазовой эмульсии
CN113929230B (zh) 一种含烷烃类石化废水处理装置
RU146831U1 (ru) Устройство для очистки рабочих жидкостей
RU145904U1 (ru) Устройство для очистки жидкости
RU2595680C2 (ru) Флотационная установка для очистки сточных вод
CN209081647U (zh) 一种工业废水处理装置
RU2779899C1 (ru) Установка для гидродинамической очистки жидких сред от механических примесей

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190624

Effective date: 20190624