SU982721A1 - Устройство дл отделени твердых частиц и нефтепродуктов от жидкости - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относитс  к устройствам отделени  примесей от жидкости и предназначено дл  очистки воды или технологических растворов. от твердых частиц и нефтепродуктов , например в замкнутых системах промышленного водопользовани .

Известно устройство дл  отделени  твердых частиц от жидкостей, содержащее кат меру электрофлотатора, электроды, ввод и вывод дл  жидкости. Электроды электрофлотатора расположены горизонтально и дел т камеру на две части, придонную и флотационный отсек. Вввод и вывод жидкости расположены ниже уровн  жидкости, котора  находитс  во .флотационном отсеке йад электродами 1).

Недостатком такого устройства  вл етс  то, что обмен жидкости во флотацион-, ном отсеке производитс  пассивно, только за счет процессов флотации. Основна  масS a жидкости проходит устройство, мину  электрофлотатор. Горизонтальное расположение пластин электрофлотатора обусловливает низкую надежность его работы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической супдности и достигаемому результату  вл етс  устройство, которое содержит камеру очистки с днищем, трубопроводы ввода жидкости и вывод, трубу дл  подачи воды и газа 2.

Однако известное устройство способно работать в очень узком диапазоне - отдел ть только мелкодисперсные твердые частицы . Обусловлено это тем, что оно не содержит элементов дл  непрерывного извлечени  из потока грубодисперсных примесей . В случае наличи  их в стоках, они будут активно осаждатьс  в нижней части камеры , что приведет к изменению гидродинамических характеристик нижнего потока и, как следствие, нарушению параметров наложенного на него верхнего потока. Кроме rorOi сброс подн тых при флотации взвесей и масл нистых загр знений с зеркала камеры очистки производитс  .т-ак же пассивйо . Не решен вопрос стабилизации качества отделени  примесей от основной части .жидкости.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности отделени  твердых частиц и нефтепродуктов от жидкости путем . расширени  диапазона разделени  суспензий и эмульсий на составл ющие фазы и обеспечение надежности работы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  отделени  твердых частиц и нефтецродуктов от жидкости, включающее камеру очистки с днищем, трубопроводы ввода жидкости и вывода, трубу дл  подачи воды и газа, снабжено отделением доочистки жидкости от нефтепродуктов, примыкающим к камере очистки, скоростным седиментационным отстойником патрубками подвода и отвода жидкости, соедин ющими отстойник с камерой очистки, и приставкой подъема и обезвоживани  осадка, соединенной со скоростным седиментационным отстойником в его нижней части. Камера очистки имеет  чейки с пакетами наклонных плит, расположенных в два  руса, и электрокоагул тор, которые установлены в камере относительно днища с зазором , равным высоте патрубков подвода и отвода жидкости, при этом камера снабжена лотками сбора всплывших загр знений , установленными по верхнему периметру  чеек. Отделение доочистки жидкости от нефтепродуктов снабжено перегородками, установленными с образованием отсеков, переливным наклонным лотком, соедин ющим два из отсеков по верхнему уровню, переливными муфтами регулировани  уровн  жидкости в отсеках, установленными на трубопроводах , а также насосом, нагнетательный патрубок которого соединен с камерой очистки и с трубопроводом отвода из устройства очищенной жидкости. Снабжение устройства отделение.м доочистки жидкости от нефтепродуктов скоростным седиментационным отстойнико.м и патрубками подвода и отвода жидкости, приставкой подъема и обезвоживани  осадка и установка их указанным образом позвол ют обеспечить надежность работы устройства , осуществл ть активное отделение, загр знений от жидкости, обезвоживание осадка и сбор загр знений в специальные отсеки дл  последующей утилизации. Оборудование камеры .очистки  чейками с пакетами наклонных плит, расположенных в два  руса, электрокоагул тором и лотками сбора всплывщих загр знений, а также выполнение отделени  доочистки ЖИДКОСТИ от нефтепродуктов из отсеков, разделенных перегородками, снабжение его переливным наклонным лотко.м, переливными муфтами и насосом позвол ют расширить диапазон разделени  суспензий и эмульсий на составл ющие фазы, повысить степень очистки жидкости и обеспечить непрерывный вывод из камеры всплывщих загр знений . На фиг. 1 изображено устройство дл  отделени  твердых частиц и нефтепродуктов от жидкости, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; па фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 2. Устройство состоит из камеры очистки 1 (фиг. 1), снабженной трубопроводом 2 дл  ввода жидкости на очистку. Камера очистки 1 выполнена из  чеек 3 с установленными в них пакетами 4 наклонных плит 5 и электрокоагул тором 6. По верхнему периметру  чеек 3 выполнены лотки 7 сбора всплывщих загр знений, установленные в горизонтальной плоскости. Пакеты 4 наклонных плит 5 установлены в  чейках 3 в несколько  русов , например, в два (фиг. 2), причем плиты 5 двух установленных друг над другом пакетов 4 образуют тупой угол cd 120-15.0°. В проеме под электрокоагул тором 6 (фиг. 3) установлен усеченный полый конус 8. Нижн   часть конуса 8 закрыта клапаном 9, а верхнее основание примыкает к электрокоагул тору 6, ограничива  подход жидкости к нему снизу. По бокам электрокоагул тор 6 отделен от остального объема камеры очистки 1 стенками 10. Как пакеты 4, так и полый конус 8 установлены с зазором относительно днища 11 камеры очистки 1. В пространстве между днищем 11 камеры очистки 1 и пакетами 4 уложена перфорированна  труба 12 дл  подачи жидкости и газа при флотации. Внурь обратного полого конуса 8 введена труба 13, котора  оканчиваетс  кольцевым распределителем 14 дл  подачи жидкости на электрокоагул ционную очистку. Бокова  стенка камеры очистки 1, в сторону которой выполнен уклон днища 11, снабжена окнами, расположенными непосредственно у днища по кра м боковой стенки . К окнам примыкают патрубки дл  подвода 15 и отвода 16 жидкости в скоростной сидиментационный отстойник 17, который снабжен насосом 18 дл  принудительного движени  через него очищаемой жидкости и приставкой 19 подъема и обезвоживани  осадка. Часть камеры очистки 1 занимает отделение доочистки жидкости от масл нистых загр знений, содержащее отсеки 20-24, которые отделены друг от друга соответственно перегородками 25-28. Перегородка 26 (фиг. 4) выполнена не до дна и поэтому отсеки 21 и 22 соединены друг с друром по принципу сообщающихс  сосудов. В отсеке 20 вертикально установлен трубопровод 29 отвода жидкости в отсек 21. Верхний конец трубопровода 29 оканчиваетс  муфтой 30 регулировани  уровн  жидкости в отсеке. Концентрично трубопроводу 29 установлен цилиндр 31, преп тствующий поступлению в трубопровод 29 жидкости из верхних слоев отсека 20. Аналогично трубопроводу 29 выполнена конструкци  трубопроводов 32 и 33 с той разницей , что они не снабжены цилиндрами. Трубопровод 32 соедин ет отсек 21 с отсеком 23, а трубопровод 33 - отсек 22 ,с отсеком 24. Трубопроводы 32 и 33 имеют на верхних обрезах муфты 34 и 35 дл  регулировани  уровн  сбрасываемой .по ним жидкости. По верхнему уровню отсеки 20 и 22 соединены посредством переливного наклонного лотка 36, который имеет наклон в сторону отсека 22 и закреплен на перегородках 25 и 26. К отсеку 23 (фиг. ) подсоединен всасывающий трубопровод насоса 37 и трубопровод 38 с электрозадвижкой 39 дл  отвода из устройства очищенной жидкости. Напорный трубопровод 37 снабжен смесителем 40 и соединен посредством электрозадвижки 41 с/перфорированной трубой 12. К смесителю 40 подсоединен трубопровод от компрессора 42 подачи воздуха дл  флотационной очистки. Труба 13 (фиг. 3), котора  введена внутрь обратного полого конуса 8,  вл ет с  напорной трубой насоса 43 и на ней установлен смеситель 44 и электрозадвижка 45. К смесителю 44 подсоединен трубопровод подачи коагул нта из бака 46. Всасывающий трубопровод насоса 43 введен в каме ру очистки 1. В отсеке 23 (фиг. 4) установлен датчик 47 уровн  жидкости, воздействующий на конечные выключатели 48 включени  в цепь управлени  электрозадвижки 49 (фиг. 1) подачи новой порции жидкости по трубопроводу 2 в камеру очистки 1. Устройство работает следующим образом . Жидкость, подлежаща  очистке, например смесь суспензии в эмульсии с высоким содержанием твердых частиц и нефтепродуктов различной степени дисперсности, начина  от грубых с частицами размером 10-12 мм и до коллоидной степени дисперсности с размерами частиц менее 0,05 мм, поступает через открытую электрозадвижку 49 по трубопроводу 2 в камеру очистки 1. При этом жидкость заполн ет  чейки 3 с пакетами 4 наклонныхплит 5 и сообщающийс  с камерой очистки 1 скоростной седиментационный отстойник 17, а затем, по достижении верхних кромок лотков 7, переливаетс  в Них, заполн ет отсеки 20- 23 до тех пор, пока датчик 47 уровн  не воздействует на конечные выключатели 48. Сигнал от конечных выключателей 48 подаетс  на привод электрозадвижки 49, котора  по этому сигналу перекрывает подачу жидкости по трубопроводу 2 в камеру очистки 1, и устройство переходит в автоматический режим очистки поступившей в нее жидкости. Причем в процессе очистки циркул ци  жидкости осуществл етс  по трем самосто тельным контурам потоков с направлени ми, совпадающими с направлени ми удалени  загр знений. По первому контуру циркул ци  жидкости осуществл етс  в придонной части камеры очистки 1 (по днищу II). Источником циркул ции жидкости в придонном потоке  вл етс  насос 18. Он всасывает жидкость чбрез патрубок 15 в скоростной седиментационный отстойник 17, в котором происходит отделение твердой фпзы суспензии от жидкости в щироком диапазоне частиц. При необходимости глубокого разделени  твердои и жидкой фазы суспензий, насос 18 включаетс  в работу периодически с перерывами во времени, достаточными дл  скоростного осаждени  в скоростном седиментационном отстойнике 17 самых мелких твердых частиц (размером менее 0,05 мм), не св занных с капл ми нефтепродуктов и способных осаждатьс  под действием гравитационных сил. Очищенна  в скоростном седиментационном отстойнике 17 от части твердых частиц жидкость насосом 18 вновь подаетс  в камеру очистки 1. Через патрубок 16, примыкающий к днищу 11, выход щий придонный поток смывает осаждающиес  в камере очистки 1 загр знени  и увлекает их в сторону патрубка 15. Таким образом, замыкаетс  первый контур очистки. Одновременно с началом работы насоса 18 включаетс  в работу приставка 19 подъема и обезвоживани  осадка, котора  извлекает отделенные твердые частицы и после обезвоживани  сбрасывает их в контейнер. Таким образом, первый контур потока жидкости служит дл  транспортировки в СКО- ростной седиментационный отстойник 17 твердых частиц из придонной части камеры очистки 1 и ускорени  их отделени  от жидкой фазы. Непрерывное извлечение собранного осадка гарантирует стабильность гидродинамических характеристик потоков жидкости при циркул ции по первому контуру , а, следовательно, устойчивое и качественное отделение твердых частиц от жидкости. Второй циркул ционный контур служит дл  организации отделени  от жидкости капель нефтепродуктов и флотируемых ими твердых частиц, т. е. дл  разделени  грубодисперсных эмульсий. Первичное отделение нефтепродуктов от очищаемой жидкости производитс  в камере очистки I, внутри пакетов 4 наклонных плит 5. Так как пакеты 4 наклонных плит 5 дел т все верхнее пространство камеры очистки 1 на р д тонких слоев, то наход ща с  внутри пакетов жидкость подвергаетс  тонкослойному отстаиванию . При этом всплывающие между наклонными плитами 5 нефтепродукты попадают на их поверхность, имеющую наклон по отнощению к вертикали подъема всплывающих частиц. На поверхности наклонных плит 5 происходит объединение капель нефтепродуктов , вследствие чего скорость их подъема увеличиваетс . Кроме .того, в пространстве между наклонными плитами 5 происходит тонкослоное отделение твердых частиц от жидкости, в том числе, выпадающих при изменении структуры капель нефтепродуктов , которые ранее флотировали эти загр знени . Твердыечастицы выпадают

на наклонные плиты 5 и по ним сдвигаютс  в пространство между пакетами, 4 и дниш .ем 11 и попадают в зону действи  придонного потока первого ци кул ционного контура.

Дл  интенсификации процесса отделени  нефтепродуктов и твердых частиц пакеты 4 установлены в несколько р дов друг над другом, например в два раза (фиг. 2), так что наклонные плиты 5 двух наход щихс  друг над другом пакетов 4 образуют угол d. 120-150°. Изменение направлени  потока жидкости между наклонными плитами 5 приводит к более глубокому разделению суспензий и эмульсий на состав .1 ю1цие фазы. Таким образом, происходит первичное выделение из жидкости нефтепродуктов и накопление их в верхнем слое жидкости. После этогооткрываетс  электрозадвижка 41 и включаетс  Насос 37, который подает жидкость из отсека 23 в перфорированную трубу 12, отверсти  в которой направлены вверх в сторону пакетов 4. Подача жидкости через перфорированную трубу 12 в камеру очистки 1 вызывает ее переполнение и перелив верхнего сло  жидкости, имеющего высокую концентрацию нефтепродуктов , в лотки 7 через их верхние кромки . Так как верхние кромки всех лотков 7 установлены в горизонтальной плоскости, асамк .лотки  вл ютс  обрамлением  чеек 3, то слив всплывших нефтепродуктов с поверхности жидкости в лотки 7 происходит тонким слоем. Далее жидкость, собранна  в лотки 7, стекает в отсек 20, где происходит . дополнительное гравитационное разделение эмульсии. Поступившие в отсек 20 нефтепродукты за счет разности плоскостей занимают верхний слой, а очищаема  жидкость - нижний. Нефтепродукты из верхних слоев отсека 20 по переливному наклонному лотку 36 вытесн ютс  в отсек 22. Одновременно из средних слоев отсека 20 отсто вша с  от нефтепродуктов жидкость поступает через нижний обрез цилиндра 31 внутрь его и далее перетекает через верхнюю кромку муфты 30 в трубопровод 29 и сливаетс  в отсек 21. То есть из отсека 20 больша  часть нефтепродуктов по переливному наклонному лотку 36 поступает непосредственно в отсек 22, а жидкость с незначительной частью нефтепродуктов - в отсек 21. Так как отсеки 21 и 22 представл ют собой сообщающиес  сосуды, то уровень поступивших в отсек 22 нефтепродуктов будет стремитьс  зан ть более высокую отметку, чем уровень жидкости в отсеке 21, из-за разности плотностей нефтепродуктов и жидкости. За счет такого выполнени  конструкции из отсека 22, через .верхний обрез муфты 35 по трубопроводу 33 происходит непрерывно слив отдельных от жидкости нефтепродуктов в отсек 24. Собранные в отсеке 24 нефтепродукты периодически откачивают и направл ют на утилизацию . Очищенна  от основной части нефтепродуктов жидкость через верхний обрез муфты 34 по трубопроводу 32 поступает в отсек 23, из которого насосом 37 вновь подаетс  к перфорированному трубопроводу 12, при этом осуществл етс  движение жидкости через верхний обрез муфты 34 по трубопроводу 32 поступает в отсек 23, из которого насосом 37 вновь подаетс  к перфорированному трубопроводу 12, при этом осуществл етс  движение жидкости по второму циркул ционному контуру. Отделение нефтепродуктов от жидкости достигаетс  путем регулировани  уровн  жидкости при первичной наладке устройства .

При необходимости более глубокой очистки компрессар 42 подает воздух в смеситель 40, откуда он в виде мелких пузырЬков вместе с жидкостью поступает во второй циркул ционный контур через перфорированную трубу 12. Подача воздуха приводит к более глубокой очистке жидкости во втором ци0 ркул ционном контуре. При выключении насоса 37 закрываетс  электрозадвижка 41. Дл  выделени  из жидкости твердых частиц и нефтепродуктов коллоидной степени дисперсности (размером менее 0,05 мм), йе выдел ющихс  при седиментационных способах очистки, производ т очистку жидкости по третьему циркул ционному контуру . При этом жидкость, многократно прошедща  по первому и второму циркул ционному контуру и наход ща с  в камере очистки 1, насосом 43 по трубе 13 подаетс  в кольцевой распределитель 14 и проходит снизу вверх электрокоагул тор 6. При необходи .мости через смеситель 44 в жидкость подаетс  коагул нт из бака 46. При включении насоса 43 открываютс  электрозад5 вижки 39 и 45 и включаетс  Насос 37, при этом электрозадвижка 41 остаетс  закрытой . Клапан 9 при прокачке жидкости по третьему циркул ционному кольцу закрыт. При прохождении жидкости через электрокоагул тор 6, происходит обработка суспензий и эмульсии, привод ща  к укрупнению частиц коллоидной степени дисперсности. Твердые частицы, выпадающие в процессе электрокоагул ции, оседают на поверхность полого конуса 8. далее по его внутренней поверхности сползают вниз (ниже кольцевого распределител  14). .

Переполн   электрокоагул тор 6, очищаема  жидкость с продуктами флотации перетекает в лотки 7 и далее проходит путь так же как во втором циркул ционном контуре, окончательно собира сь в отсек 23, откуда насосом 37 через открытую электрозадвижку 39 перекачиваетс  дл  дальнейшего использовани . Выделившиес  при электрокоагул ции из эмульсии нефтепродукты отдел ют в устройстве доочистки жидкости аналогично отделению нефтепродуктов во втором цнркул ционном контуре.

В электрокоагул торе 6 также происходит обезвреживание токсичных примесей,

например перевод шестивалентного хрома в трехвалентный.

После окончани  электрокоагул ционной очистки отсеки камеры очистки 1 оказываютс  опорожненными, насосы 37 и 43 выключатс , и закрываютс  электрозадвижки 39 и 45. После этого открыванием клана-, на 9 через нижнее отверстие полого конуса 8 в камеру очистки сливаетс  часть жидкости , содержащей твердые частицы выделившиес  в электрокоагул торе 6. После заполнени  камеры очистки 1 новой порцией очищаемой жидкости эти частицы будут удалены придонным потоком первого циркул ционного контура в скоростной седиментационный отстойник 17.

Таким образом, предлагаемое устройство дл  отделени  твердых частиц и нефтепродуктов от жидкости позвол ет организовать очистку жидкости в одном компактном устройстве по трем самосто тельным контурам потоков. Причем при циркул ции жидкости по первому контуру производитс  очистка от твердых частиц размером от 10-12 мм и включа  частицы 0,05 мм, т. е. до частиц коллоидной степени дисперсности и тех, которые могут быть флотированы капл ми нефтепродуктов.

Во, втором циркул ционном контуре осуществл етс  процесс отделени  основной части нефтепродуктов и частично мелкодисперсных твердых загр знений.

В.третьем циркул ционном контуре достигаетс  глубока  электрокоагул ционна  очистка от твердых частиц и нефтепродуктов Коллоидной степени дисперсности, не поддающихс  отделению от жидкости седиментационными способами. Одновременно достигаетс  обезвреживание токсичных веществ.

Изобретение предусматривает непрерывный отвод из устройства собранных в процессе очистки как твердых частиц, так и нефтепродуктов, что обеспечивает устойчивые гидродинамические режимы его работы , повьцпение и стабилизацию качества отделени  ингредиентов от очищаемой жидкости.

Claims (3)

1.Устройство дл  отделени  твердых частиц и нефтепродуктов от жидкос±и, включающее камеру очистки с дннщем, трубопровод ввода жидкости и вывода, трубу дл  подачи воды и газа, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективйости отделени  твердых частиц и нефтепродуктов от жидкости путем расширени  диапазона

Q разделени  суспензий и эмульсий на составл ющие фазы и обеспечени  надежности работы, оно снабжено отделением доочистки жидкости от нефтепродуктов, примыкающим к камере очистки, скоростным седиментационным отстойником, патрубками подвода и отвода жидкости, соедин ющими отстойник с камерой очистки, н приставкой подъема и обезвоживани  осадка, соединенной со скоростным с.едиментационнь1м отстойником в егонижней части.

2.Устройство по п. 1, отличающеес 

0 тем, что камера очистки снабжена  чейками с пакетами наклонных плит, расположенных в два  руса, и электрокоагул тором, которые установлены в камере относительно днища на рассто нии, равном высоте пат5 рубков подвода и отвода жидкости, при этом камера снабжена лотками сбора всплывщих загр знений, установленными по верхнему периметру  чеек.

3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что отделение доочистки жидкости от нефтепродуктов снабжено перегородками, установленными с образованием отсеков, переливным наклонным лотком, соедин ющим два из отсеков по верхнему уровню, переливными муфтами регулировани  уровн  жидкости в отсеках, установленными на трубопроводах, а также насосом, нагнетательный патрубск которого соединен с камерой очистки и с трубопроводом вывода.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. За вка ФРГ № 2810090, кл. В 03 D 1/00, 1978.

2. Патент США № 4146472, кл. В 03 D 1/00, 1979 (прототип).