RU2761527C1

RU2761527C1 - Self-regulating flotation plant

Info

Publication number: RU2761527C1
Application number: RU2020142272A
Authority: RU
Inventors: Идгай Хасанович Мингазетдинов; Роман Андреевич Лисин; Карим Ренатович Нуртдинов
Original assignee: Муниципальное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение "Лицей N145" Авиастроительного Района Г. Казани
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-12-09

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, instrumentation, construction industry and is intended for the purification of industrial and domestic wastewater from pollutants. The self-regulating flotation unit contains a housing with pipes for supplying contaminated water, removing purified water, a flotation device, a foam removal device with a rotation drive and an annular foam collector. Inside the body of the flotation plant there is a tank 3 with external floats 5, in which there is a spiral belt conveyor 12 mounted on a shaft 4 with a rotation drive. The foam removal device in the form of a cup in the form of a truncated cone 11 with helical blades 9 is installed with a smaller base in the center of the spiral belt conveyor 12. The blades 17 are mounted on the shaft 4, and a flotation device 18 is installed in the lower part of the tank. There are holes 16 on the side walls of the tank 3, in front of which there are inclined reflective screens 2 inside the tank 3. The central shaft 4 with a rotation drive in the upper part has a slot connection and is designed to move freely up and down the central opening of the flotation device 18 in the lower part of the tank 3. The foam removal device in the form of a cup represented by a truncated cone 11 in the upper part has a movable contact with the upper edge of the internal floating tank 3 in the form of a drain visor directed into the annular foam collector 10.

EFFECT: invention provides an improvement in the quality of water purification.

1 cl, 6 dwg

Description

Устройство предназначено для очистки промышленных и бытовых сточных вод от загрязняющих веществ и может найти применение в машиностроении, приборостроении, предприятиях строительной индустрии.The device is intended for the purification of industrial and domestic wastewater from pollutants and can be used in mechanical engineering, instrument making, construction industry enterprises.

Известны устройства для очистки сточных вод от загрязняющих веществ методом флотации. Например, в кн. « Инженерно-экологический справочник» Т. 2. - Калуга, изд. Н. Бочкаревой, 2003 г. 884 с. Приводятся схемы устройств очистки воды от загрязнителей методом флотации (рис. 2.19., стр. 522) с удаление флотационной пены при использовании ленточных транспортеров. Подобные устройства достаточно сложны в конструктивном исполнении и не обеспечивают в полной мере сбор и удаление всей пены с поверхности флотационной емкости.Known devices for cleaning wastewater from pollutants by flotation. For example, in the book. "Engineering and environmental reference book" T. 2. - Kaluga, ed. N. Bochkareva, 2003 884 p. The diagrams of devices for water purification from pollutants by the flotation method (Fig. 2.19., P. 522) with the removal of flotation foam when using belt conveyors are given. Such devices are rather complicated in design and do not fully collect and remove all foam from the surface of the flotation tank.

Известно устройство для более полного и качественного удаления флотационной пены с поверхности емкости (а.с. №1738843, бюл. №21 от 07.06.92) в котором используется спиральная лента транспортера с вертикальной осью вращения, а пеносборник выполнен в виде конического стакана, обращенного большим основанием вверх с отверстием в центре для прохода пены и наличием сетки на поверхности конического стакана. Данное устройство принято нами за прототип. Основной недостаток прототипа состоит в том, что расположение спиральной ленты транспортера, которая сгребает флотационную пену к центру емкости и связанного с ней пеносборника в виде конического стакана всегда постоянно по вертикали. На практике, уровень жидкости и расположение на ее поверхности флотационной пены может существенно меняться в зависимости от расхода воды, поступающей в очистное устройство. Колебания расхода могут быть, как за счет нестабильности работы всей гидравлической системы подачи воды, так и изменения параметров технологического процесса, в котором образуется загрязненная вода. Если расход очищаемой воды будет меньше запланированной, то уровень воды в емкости, и вместе с ней, слой пены будет ниже спиральной ленты транспортера и не будет удаляться, а будет только увеличивать свою толщину. В дальнейшем, спиральный транспортер будет удалять только верхний слой пены, а остальная пена будет попадать в отводящий патрубок и качество очистки будет ухудшаться. В случае, если расход очищаемой воды будет больше запланированной, то слой пены будет выше отверстия конического стакана для поступления пены и пена вместе с водой будет поступать в пеносборник, а часть пены будет скапливаться под коническим стаканом и непрерывно увеличивать толщину пенного слоя, что будет способствовать попаданию пены в очищаемую воду и качество очистки будет снижаться.A device is known for a more complete and high-quality removal of flotation foam from the surface of the container (and.with. No. 1738843, bull. No. 21 dated 06/07/92) in which a spiral conveyor belt with a vertical axis of rotation is used, and the foam collector is made in the form of a conical glass facing large base upward with a hole in the center for the passage of foam and the presence of a mesh on the surface of the conical glass. We took this device as a prototype. The main disadvantage of the prototype is that the location of the spiral conveyor belt, which rakes the flotation foam to the center of the container and the associated foam collector in the form of a conical cup, is always constant vertically. In practice, the level of the liquid and the location of the flotation foam on its surface can vary significantly depending on the flow rate of water entering the cleaning device. Fluctuations in flow can be due to the instability of the entire hydraulic system of water supply, and changes in the parameters of the technological process, in which contaminated water is formed. If the flow rate of the treated water is less than the planned one, then the water level in the tank, and with it, the foam layer will be below the spiral conveyor belt and will not be removed, but will only increase its thickness. In the future, the spiral conveyor will remove only the upper layer of foam, and the rest of the foam will get into the outlet pipe and the cleaning quality will deteriorate. If the flow rate of the water to be treated is greater than the planned one, then the foam layer will be higher than the opening of the conical glass for the entry of foam and the foam, together with the water, will enter the foam collector, and part of the foam will accumulate under the conical glass and continuously increase the thickness of the foam layer, which will contribute to the ingress of foam into the water to be purified and the quality of the purification will decrease.

Техническое решение заявляемого устройства направлено на устранение отмеченных недостатков и повышения качества очистки.The technical solution of the proposed device is aimed at eliminating the noted disadvantages and improving the quality of cleaning.

Предложено саморегулируемое флотационное устройство, в котором содержится корпус с патрубками подвода загрязненной воды, отвода очищенной воды, флотатор, ленточный транспортер в виде спирали с приводом вращения, пеносборник, в котором внутри корпуса имеется бак с наружными поплавками, Внутри бака расположен ленточный спиральный транспортер с приводом вращения и устройством удаления пены в виде усеченного конуса с меньшим основанием в центре спирального транспортера и сливного козырька в верхней части, на внутренней поверхности которого винтовые буртики, под ленточным транспортером на общем валу имеется лопасти, на боковых стенках бака имеются окна, перед которыми внутри бака расположены наклонные отражатели, в нижней части корпуса расположен флотатор, закрепленный с днищем опорным кронштейном.A self-regulating flotation device is proposed, which contains a body with pipes for supplying contaminated water, removing purified water, a skimmer, a belt conveyor in the form of a spiral with a rotation drive, a foam collector in which there is a tank with external floats inside the body, Inside the tank there is a spiral belt conveyor with a drive rotation and a foam removal device in the form of a truncated cone with a smaller base in the center of the spiral conveyor and a drain hood in the upper part, on the inner surface of which there are screw collars, under the belt conveyor on a common shaft there are blades, on the side walls of the tank there are windows in front of which there is inside the tank inclined reflectors are located; in the lower part of the body there is a skimmer, fixed to the bottom by a support bracket.

Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, гдеThe proposed device is shown in Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, where

Фиг. 1 - общий вид установки, поперечное сечение,FIG. 1 - general view of the installation, cross-section,

Фиг. 2 - сечение А-А,FIG. 2 - section A-A,

Фиг. 3 - сечение Б-БFIG. 3 - section B-B

Фиг. 4 - спиральный транспортер,FIG. 4 - spiral conveyor,

Фиг. 5 - вид патрубка отвода пены,FIG. 5 - view of the foam outlet,

Фиг. 6 - вид конического стакана с винтообразными лопастями.FIG. 6 is a view of a conical nozzle with helical blades.

Здесь: 1-корпус, 2-отражательный экран,3-внутренний плавучий бак. 4-вал, 5-поплавок, 6-верхняя крышка, 7-патрубок отвода газов, 8-подвижный элемент, 9-винтообразные лопасти, 10-пеносборник кольцевой, 11-стакан конический, 12-спиральный транспортер, 13-патрубок отвода чистой воды, 14-гибкий элемент, 15-отражатель, 16- отверстия, 17-лопасти. 18-флотатор, 19-патрубок подвода исходной воды, 20-опорный кронштейн, 21 -промывной патрубок, 22-патрубок подвода воздуха, 23-гибкий шланг, 24-днище, 25-фиксатор, 26-патрубок отвода пены, 27-гибкое дефорлированное уплотнение, 28- шлицы.Here: 1-hull, 2-reflective screen, 3-internal floating tank. 4-shaft, 5-float, 6-top cover, 7-gas outlet, 8-movable element, 9-screw blades, 10-annular foam collector, 11-conical cup, 12-spiral conveyor, 13-clean water outlet , 14-flexible element, 15-reflector, 16-holes, 17-blades. 18-flotation device, 19-branch pipe for initial water supply, 20-support bracket, 21-flushing branch pipe, 22-branch pipe for air supply, 23-flexible hose, 24-bottom, 25-retainer, 26-branch pipe for foam removal, 27-flexible deformed seal, 28-splines.

Саморегулируемая флотационная установка представляет собой цилиндрический корпус 1, состоящий из верхней крышки 6 и днища 24 с промывным патрубком 21. Внутри корпуса 1 коаксиально расположен внутренний плавучий бак 3. Снаружи бака 3 имеется поплавок 5 и кольцевой пеносборник 10. Для отвода пеношлама имеется патрубок отвода пены 26, проходящий через поплавок 5 и корпус 1 через овальное окно в корпусе, позволяющее перемещаться патрубку 26 вместе с положением плавучего бака 3, в диапазоне использования устройства. В нижней части корпуса 1 расположен флотатор 18, совпадающий по своим диаметральным размерам с внутренним диаметром плавучего бака 3. Флотатор 18 закреплен кронштейнами 20 к днищу 24 и имеет патрубок подвода воздуха. В центре флотатор 18 имеет отверстие для прохода вала 4 по посадке скольжения. Через центральную часть плавучего бака 3 проходит вал 4, вращающийся от внешнего привода(не показан) в верхней части которого имеются шлицы. На валу 4 закреплены и вращаются вместе с ним конический стакан 11 с винтообразными лопастями 9, спиральный транспортер 12 и нижние лопасти 17. Для исключения вращения всего плавучего бака 3, на поплавке 5 имеются пазы с входящими в них фиксаторами 25.The self-regulating flotation unit is a cylindrical body 1, consisting of a top cover 6 and a bottom 24 with a flushing nozzle 21. Inside the body 1, an internal floating tank is located coaxially 3. Outside of the tank 3 there is a float 5 and an annular foam collector 10. For the removal of foam sludge there is a foam outlet 26, passing through the float 5 and the body 1 through an oval window in the body, allowing the nozzle 26 to move along with the position of the floating tank 3 in the range of use of the device. In the lower part of the body 1 there is a skimmer 18, which coincides in its diametrical dimensions with the inner diameter of the floating tank 3. The skimmer 18 is fixed by brackets 20 to the bottom 24 and has an air supply pipe. In the center, the skimmer 18 has an opening for the passage of the shaft 4 along the sliding fit. A shaft 4 passes through the central part of the floating tank 3, rotating from an external drive (not shown) in the upper part of which there are slots. A conical cup 11 with helical blades 9, a spiral conveyor 12 and lower blades 17 are fixed on the shaft 4 and rotate with it.

На боковых стенках плавучего бака 3 выполнены отверстия 16, имеющие отражательные экраны 2. Под поплавком 5 на стенке плавучего бака 3 имеется отверстие, оборудованное отражателем 15 и соединенное гибким элементом 14 с патрубком отвода чистой воды 13. Спиральный транспортер 12 представляет собой плоский диск, закрепленный на валу 4, имеющий центральное отверстие вокруг вала. В нижней части диска расположен спиральный транспортер 12 представляющий набор спиральных элементов, начинающихся от кольцевой диаметральной перегородки, скользящей по внутренней поверхности плавучего бакаЗ и заканчивающихся у центрального отверстия. К центральному отверстию прикреплен конический стакан своим меньшим основанием 11. На внутренней поверхности конического стакана имеются винтообразные лопасти 9. Верхняя часть конического стакана 11 оканчивается у верхней кромки внутреннего плавучего бака 3 и имеет подвижный контакт в виде козырька, направленного в кольцевой пеносборник 10.On the side walls of the floating tank 3, holes 16 are made, having reflective screens 2. Under the float 5 on the wall of the floating tank 3 there is an opening equipped with a reflector 15 and connected by a flexible element 14 with a clean water outlet 13. The spiral conveyor 12 is a flat disk fixed on the shaft 4, having a central hole around the shaft. In the lower part of the disk there is a spiral conveyor 12, which is a set of spiral elements starting from an annular diametrical partition, sliding along the inner surface of the floating tank 3 and ending at the central hole. A conical cup is attached to the central hole with its smaller base 11. On the inner surface of the conical cup there are helical blades 9. The upper part of the conical cup 11 ends at the upper edge of the inner floating tank 3 and has a movable contact in the form of a visor directed into the annular foam collector 10.

Саморегулируемая флотационная установка работает следующим образом. Исходная загрязненная взвешенными веществами вода начинает поступать в пространство корпуса 1 через патрубок 19. Вода заполняет все пространство внутреннего плавучего бака 3 и кольцевую область между корпусом 1 и баком 3. Отверстие 16 в стенке плавучего бака 3 обеспечивают выравнивание давлений в обоих полостях и одинаковый уровень воды. Наличие поплавков 5 обеспечивают баку 3 вместе с внутренними конструктивными элементами (спиральный транспортер 12, конический стакан 11, лопасти 17 на валу 4) положительную плавучесть внутри корпуса 1. Одновременно с подачей исходной воды включается подача воздуха во флотатор 18 укрепленный на опорных кронштейнах 21,через патрубок 22 и гибкий шланг 23, и внешний привод(не показан) начинает вращать вал 4. Вместе с валом 4 вращаются спиральный транспортер 12, конический стакан 11 и лопасти 17. Пузырьки воздуха, выделяющиеся из отверстий флотатора 18 начинают подниматься вверх, увлекая с собой частицы загрязнителя. Вращение лопастей 17 обеспечивает вращательное движение поднимающихся пузырьков воздуха, что способствует более полному охвату процессом флотации всего объема жидкости внутри бака 3. Наличие отражательных экранов 2 перед боковыми отверстиями 16 исключает попадание пузырьков воздуха в пространство между корпусом 1 и плавучим баком 3 и под поплавком 5 пены не образуется. Пена и шлам, поднимаясь в верхнюю часть плавучего бака 3, попадают в зону вращения спирального транспортера 12 и спиральными лопастями попадают в центральную часть транспортера. Из центральной зоны транспортера 12 пена поступает в конический стакан 11. Далее, пена по винтообразным лопастям 9 вращающегося конического стакана 11 поднимается в верхнюю часть стакана 11 и по сливному козырьку попадает в кольцевой пеносборник 10, откуда удаляется через патрубок 26. Очищенная вода отводится через патрубок 13, соединенный с пространством плавучего бака 3 гибким элементом 14, а заборное отверстие зачищено отражателем 15, которое исключает попадание пены в очищенную воду. Для исключения вращения плавучего бака 3 и обеспечения только его вертикальное перемещения, в поплавке имеются пазы, а на корпусе 1 выполнены фиксаторы 25. Вертикальное перемещение вала 4 и обеспечение вращения осуществляется от внешнего привода(не показан) через шлицы 28 на валу 4, подвижный элемент 8 в верхней крышке 6. В верхней крышке 6 имеется патрубок 7 для отвода газов, которые образуются при разрушении определенный части пузырьков пены.Self-regulating flotation plant works as follows. The original water contaminated with suspended solids begins to flow into the space of the housing 1 through the branch pipe 19. Water fills the entire space of the internal floating tank 3 and the annular area between the housing 1 and the tank 3. The hole 16 in the wall of the floating tank 3 provides equalization of pressures in both cavities and the same water level ... The presence of floats 5 provide the tank 3 together with internal structural elements (spiral conveyor 12, conical nozzle 11, blades 17 on shaft 4) positive buoyancy inside the housing 1. Simultaneously with the supply of the initial water, air is turned on to the skimmer 18 mounted on the support brackets 21, through nozzle 22 and flexible hose 23, and an external drive (not shown) begins to rotate the shaft 4. Together with the shaft 4, the spiral conveyor 12, the conical cup 11 and the blades 17 rotate. Air bubbles escaping from the openings of the skimmer 18 begin to rise up, carrying particles of pollutant. The rotation of the blades 17 provides a rotational movement of the rising air bubbles, which contributes to a more complete coverage of the flotation process of the entire volume of liquid inside the tank 3. The presence of reflective screens 2 in front of the side openings 16 excludes the ingress of air bubbles into the space between the housing 1 and the floating tank 3 and under the float 5 foam is not formed. Foam and sludge, rising to the upper part of the floating tank 3, fall into the rotation zone of the spiral conveyor 12 and spiral blades into the central part of the conveyor. From the central zone of the conveyor 12, the foam enters the conical cup 11. Further, the foam rises along the helical blades 9 of the rotating conical cup 11 to the upper part of the cup 11 and enters the annular foam collector 10 through the drain cap, from where it is removed through the nozzle 26. The purified water is discharged through the nozzle 13, connected to the space of the floating tank 3 by a flexible element 14, and the intake opening is cleaned by a reflector 15, which excludes the ingress of foam into the purified water. To exclude the rotation of the floating tank 3 and ensure only its vertical movement, there are grooves in the float, and locks 25 are made on the body 1. The vertical movement of the shaft 4 and the provision of rotation is carried out from an external drive (not shown) through the slots 28 on the shaft 4, a movable element 8 in the upper lid 6. In the upper lid 6 there is a branch pipe 7 for evacuating gases that are formed during the destruction of a certain part of the foam bubbles.

Некоторая часть крупных загрязнителей не подвергнувшихся процессу флотации, может оседать к нижнему днищу 24, откуда удаляется через патрубок 21 при операциях промывки. В случае изменения расхода поступающей загрязненной воды через патрубок 19, уровень воды в корпусе 1, и во внутреннем плавучем баке 3 может увеличиться (или уменьшаться). При этом, поплавки 5 будут обеспечивать подъем (или опускание) внутреннего плавучего бака 3 в соответствии с изменением расхода воды. Центральный вал или будет подниматься (или опускаться) в расчетном проектном диапазоне, шлицевое соединение в верхней части вала 4 будет обеспечивать постоянную связь с приводом (не показан), а нижняя часть вала 4 свободно передвигается по центральному отверстию флотатора 18 соответственно вверх (или вниз). При всех этих колебаниях ленточный спиральный транспортер 12 постоянно будет находиться в зоне накопления пеношлама и винтообразные лопасти 9 непрерывно будут удалять пену в кольцевой пеносборник 10.Some of the large contaminants that have not undergone the flotation process can settle to the bottom bottom 24, from where they are removed through the branch pipe 21 during washing operations. In the event of a change in the flow rate of the contaminated water entering through the nozzle 19, the water level in the housing 1 and in the internal floating tank 3 may increase (or decrease). In this case, the floats 5 will ensure the rise (or lowering) of the internal floating tank 3 in accordance with the change in water flow. The central shaft will either rise (or lower) in the calculated design range, the spline connection in the upper part of the shaft 4 will provide constant communication with the drive (not shown), and the lower part of the shaft 4 freely moves along the central hole of the flotator 18, respectively, up (or down) ... With all these vibrations, the spiral belt conveyor 12 will constantly be in the foam sludge accumulation zone and the helical blades 9 will continuously remove foam into the annular foam collector 10.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет качественно очищать загрязненную производственную воду от загрязняющих веществ методом флотации, с саморегулированием при колебаниях расхода жидкости.Thus, the use of the proposed device makes it possible to qualitatively purify polluted industrial water from pollutants by flotation, with self-regulation in case of fluctuations in the flow rate of the liquid.

Claims

A self-regulating flotation unit containing a body with pipes for supplying contaminated water, removing purified water, a skimmer, a foam removal device with a rotation drive, an annular foam collector, characterized in that inside the body of the flotation unit there is a tank with external floats, in which a spiral belt conveyor is fixed on a shaft with a rotation drive, a foam removal device in the form of a glass in the form of a truncated cone with helical blades, installed with a smaller base in the center of the spiral belt conveyor, as well as blades mounted on the shaft, and a skimmer is installed in the lower part of the tank, there are holes on the side walls of the tank , in front of which there are inclined reflective screens inside the tank, while the central shaft with a rotation drive in the upper part has a spline connection and is made with the possibility of free movement up and down along the central opening of the skimmer in the lower part of the tank, a foam removal device in the form of st Akana in the form of a truncated cone in the upper part has a movable contact with the upper edge of the internal floating tank in the form of a drain visor directed into an annular foam collector.