RU2489364C1

RU2489364C1 - Fluid cleaner

Info

Publication number: RU2489364C1
Application number: RU2012106776/05A
Authority: RU
Inventors: Ринат Файзрахманович Мухаметзянов
Original assignee: Ринат Файзрахманович Мухаметзянов
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2013-08-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to treatment of aqueous solutions, particularly, to device for electric flotation of fluids. Fluid cleaner comprises cylindrical casing 1 with fluid inlet 2 arranged tangentially to casing generatrix at casing bottom. Ring electrodes 3 connected to power supply are arranged above said inlet along casing axis and spaced apart. Cone 5 is arranged approximately at casing center to guide fluid upward flows from periphery to casing center. Conical device 6 to accumulate sludge light fractions is arranged at casing top section. Note here that ring 7 to constrict spread of floated sludge is arranged between casing wall and said conical device. Clarified fluid drain device 8 is arranged at casing top section. Sludge heavy fraction discharge device 9 is arranged at casing bottom while conical device to collect sludge light fractions is furnished with sludge light fraction discharge device.

EFFECT: higher efficiency, simplified design.

8 cl, 3 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к области очистки водных растворов, конкретно к устройствам, в которых осуществляется электрофлотация жидкостей.The claimed invention relates to the field of purification of aqueous solutions, specifically to devices in which electroflotation of liquids is carried out.

Известны различные виды конструкций электрофлотаторов, в которых осуществляется тангенциальный ввод обрабатываемых жидкостей в корпус флотатора.There are various types of designs of electroflotators in which the tangential input of the processed fluids into the flotator body is carried out.

В заявке DE 102007034219, публикация 29.01.2009, описан циклон флотатора для отделения взвесей при разведении рыб в аквариумах с тангенциальным подводом жидкости. Интенсификация флотации достигается за счет ввода сжатого воздуха.In the application DE 102007034219, published on January 29, 2009, a cyclotor is described for the separation of suspended particles in fish farming in aquariums with a tangential fluid supply. Intensification of flotation is achieved by introducing compressed air.

Известно устройство очистки воды по заявке JP 2001145878, публикация 29.05.2001, в которой описана конструкция флотатора с тангенциальным подводом воды в верхней части цилиндрического корпуса для создания вихревого потока. Флотатор содержит также электроды, на которые подается постоянное напряжение, причем один из электродов является корпусом. Флотатор снабжен также отводом шлама и отводом чистой воды, расположенном внизу корпуса.A water purification device is known according to the application JP 2001145878, publication May 29, 2001, which describes the design of a flotator with a tangential supply of water in the upper part of a cylindrical body to create a vortex flow. The flotator also contains electrodes to which a constant voltage is applied, one of the electrodes being a housing. The flotator is also equipped with a drain of sludge and a drain of clean water located at the bottom of the housing.

Известен также электрофлотатор по патенту RU 2343121, публикация 10.01.2009, содержащий цилиндрическую камеру флотации, блок электродов, камеру отстаивания, устройство для сбора и эвакуации пены, водораспределительное устройство и устройства подачи и отвода воды. Камера флотации имеет в своей средней части сужение, выделенное в ней конфузором и диффузором, и установленный в нем блок электродов чередующейся полярности в виде коаксиальных цилиндрических оболочек. Водораспределительное устройство образовано конфузором и нижней частью камеры флотации с наклонным дном. Устройство подачи воды выполнено в виде патрубка, тангенциально сопрягаемого с нижней частью камеры. Камера отстаивания образована сопряжением нижней части камеры флотации с ее наклонным дном. Устройство отвода воды состоит из отводного патрубка, коаксиального камере флотации. Устройство сбора и эвакуации пены состоит из воздушного коллектора с кольцевым соплом и коническим дефлектором, сообщенного с напорным патрубком вентилятора.Also known electroflotator according to patent RU 2343121, publication 01/10/2009, containing a cylindrical flotation chamber, an electrode block, a settling chamber, a device for collecting and evacuating foam, a water distribution device and a device for supplying and discharging water. The flotation chamber has in its middle part a constriction highlighted in it by a confuser and a diffuser, and a block of electrodes of alternating polarity installed in it in the form of coaxial cylindrical shells. The water distribution device is formed by a confuser and the bottom of the flotation chamber with an inclined bottom. The water supply device is made in the form of a pipe tangentially mating with the lower part of the chamber. The settling chamber is formed by pairing the bottom of the flotation chamber with its inclined bottom. The water drainage device consists of a branch pipe, a coaxial flotation chamber. The device for collecting and evacuating foam consists of an air collector with an annular nozzle and a conical deflector, in communication with the discharge pipe of the fan.

Данное устройство имеет достаточно сложную конструкцию, кроме того, водные потоки для обеспечения процессов шламообразования и разделения чистой воды и шлама организованы не оптимальным образом.This device has a rather complicated design, in addition, water flows to ensure the processes of sludge formation and separation of clean water and sludge are not organized in an optimal way.

Технический результат, достигаемый в изобретении состоит в оптимальном распределении потоков обрабатываемой воды и интенсификации флотации, что обеспечивает повышение производительности устройства при его конструктивной простоте.The technical result achieved in the invention consists in the optimal distribution of the flows of the treated water and the intensification of flotation, which provides increased productivity of the device with its structural simplicity.

Устройство очистки жидкости содержит цилиндрический корпус, внизу которого тангенциально к образующей корпуса установлен вход для обрабатываемой жидкости. Выше входа по оси корпуса соосно, с зазором относительно друг друга установлены кольцевые электроды, соединенные с блоком электрического питания. Примерно в средней части корпуса установлен конус, направляющий восходящие потоки жидкости с периферийных областей в центральную часть корпуса, в верхней части корпуса установлено коническое устройство для сбора легких фракций шлама, при этом между стенкой корпуса и упомянутым коническим устройством с зазором установлено кольцо ограничивающее растекание флотированного шлама. В верхней части корпуса выполнено устройство слива осветленной жидкости, в нижней части корпуса выполнено устройство отвода тяжелых фракций шлама, а коническое устройство для сбора легких фракций шлама снабжено устройством отвода легких фракций шлама.The liquid purification device comprises a cylindrical body, at the bottom of which there is a tangential input to the fluid being processed tangentially to the body forming. Above the entrance, the axis of the housing is aligned, with a gap relative to each other, ring electrodes connected to an electric power supply unit. A cone is installed in the middle part of the casing, directing ascending fluid flows from peripheral regions to the central part of the casing, a conical device for collecting light fractions of sludge is installed in the upper part of the casing, and a ring restricting the spreading of floated sludge is installed with a gap between the casing wall and the said conical device . In the upper part of the casing, a clarified liquid discharge device is made, in the lower part of the casing, a device for removing heavy sludge fractions is made, and a conical device for collecting light sludge fractions is equipped with a device for removing light sludge fractions.

Благодаря тому что вход обрабатываемой жидкости установлен тангенциально к корпусу, входящий поток закручивается по спирали и постепенно поднимается вверх. Подъем потока вверх обеспечивается благодаря процессам электролиза, происходящим на кольцевых электродах, при котором выделяется газ, в том числе кислород. Пузырьки газа обеспечивают подъем потока и процессы окисления, во время которых происходят процессы коагуляции примесей. Восходящие потоки благодаря конусу, установленному в средней части корпуса, собираются ближе к оси корпуса, что в дальнейшем обеспечивает эффективный сбор легких фракций шлама. Кольцо, установленное между корпусом и коническим устройством для сбора легких фракций шлама, препятствует растеканию шлама по поверхности и обеспечивает его эффективный сбор в коническом устройстве. Потоки же жидкости от поверхности снова идут вниз вдоль вертикальной оси устройства, при этом центростремительные силы собирают тяжелые фракции примесей вдоль вертикальной оси устройства напрвляя их в нижний конус сбора тяжелых фракций, обеспечивая дополнительно эффект коагуляции примесей, за счет многократного оборота жидкости.Due to the fact that the input of the processed fluid is set tangentially to the body, the incoming stream is twisted in a spiral and gradually rises up. The upward flow is ensured due to the electrolysis processes occurring on the ring electrodes, in which gas is released, including oxygen. Gas bubbles provide a rise in flow and oxidation processes, during which processes of coagulation of impurities occur. Due to the cone installed in the middle part of the casing, ascending flows are collected closer to the casing axis, which further ensures the efficient collection of light sludge fractions. The ring, installed between the body and the conical device for collecting light fractions of the sludge, prevents the sludge from spreading over the surface and ensures its efficient collection in the conical device. The liquid flows from the surface again go down along the vertical axis of the device, while centripetal forces collect heavy fractions of impurities along the vertical axis of the device by forcing them into the lower cone of collecting heavy fractions, providing an additional effect of coagulation of impurities, due to multiple circulation of the liquid.

В частном случае выполнения, устройство отвода тяжелых фракций шлама выполнено в виде конуса, подсоединенного к упомянутому цилиндрическому корпусу и подсоединенного внизу конуса трубопровода.In the particular case of execution, the device for removing heavy fractions of sludge is made in the form of a cone connected to the said cylindrical body and connected at the bottom of the cone of the pipeline.

В частности, объем цилиндрического корпуса составляет не менее четверти объема жидкости, характеризующей производительность флотатора в час.In particular, the volume of the cylindrical body is at least a quarter of the volume of liquid characterizing the productivity of the flotator per hour.

Блок электрического питания может быть выполнен в виде источника постоянного тока с возможностью автоматической или ручной смены полюсов электроптания упомянутых кольцевых электродов.The electric power supply unit can be made in the form of a direct current source with the ability to automatically or manually change the power poles of the said ring electrodes.

Устройство для сбора легких фракций шлама снабжено автоматическим или ручным краном для сброса легких фракций шлама, а устройство для сбора тяжелых фракций шлама снабжено автоматическим или ручным краном для сброса тяжелых фракций шлама.The device for collecting light fractions of sludge is equipped with an automatic or manual valve for discharging light fractions of the sludge, and the device for collecting heavy fractions of slurry is equipped with an automatic or manual crane for discharging heavy fractions of sludge.

Флотатор может быть выполнен с возможностью ввода обрабатываемой жидкости совместно с коагулянтом.The flotator can be made with the possibility of introducing the processed fluid together with the coagulant.

Флотатор дополнительно может содержать буферную емкость подсоединенную к устройству слива осветленной жидкости.The flotator may further comprise a buffer tank connected to a clarified liquid discharge device.

Конструкция устройства поясняется чертежами.The design of the device is illustrated by drawings.

На Фиг.1 приведен разрез конструкции устройства очистки жидкости.Figure 1 shows a sectional view of the design of a liquid purification device.

На Фиг.2 приведено сечение устройства по А-А.Figure 2 shows the cross section of the device along aa.

На Фиг.3 приведена схема движения жидкости в корпусе устройства.Figure 3 shows a diagram of the movement of fluid in the housing of the device.

Устройство предназначено для ускорения процессов окисления растворенных примесей, коагуляции обрабатываемых водных растворов, флотирования и удаления выделенных примесей, осаждения и удаления выделенных примесей.The device is designed to accelerate the processes of oxidation of dissolved impurities, coagulation of treated aqueous solutions, flotation and removal of selected impurities, sedimentation and removal of selected impurities.

Устройство очистки жидкости (Фиг.1 и Фиг.2) содержит цилиндрический корпус 1, внизу которого тангенциально к образующей корпуса установлен вход 2 для обрабатываемой жидкости. По оси корпуса соосно, с зазором относительно друг друга установлены кольцевые электроды 3 и 4, соединенные с блоком электрического питания (на рисунках не показан). Примерно в средней части корпуса установлен конус 5, направляющий восходящие потоки жидкости с периферийных областей в центральную часть корпуса 1. В верхней части корпуса 1 установлено коническое устройство 6 для сбора легких фракций шлама с обратным конусом. Коническое устройство 6 для сбора легких фракций шлама снабжено устройством 10 отвода легких фракций шлама. Между стенкой корпуса 1 и коническим устройством 6 с зазором установлено кольцо 7, ограничивающее растекание флотированного шлама. В верхней части корпуса выполнено устройство 8 слива осветленной жидкости. В нижней части корпуса 1 выполнено устройство 9 отвода тяжелых фракций шлама.The liquid purification device (Fig.1 and Fig.2) contains a cylindrical body 1, the bottom of which is tangential to the generatrix of the housing has an inlet 2 for the processed liquid. Along the axis of the housing coaxially, with a gap relative to each other, ring electrodes 3 and 4 are installed, connected to an electric power supply unit (not shown in the figures). A cone 5 is installed in the middle part of the casing, which directs upward fluid flows from the peripheral regions to the central part of the casing 1. In the upper part of the casing 1 there is a conical device 6 for collecting light fractions of sludge with a reverse cone. The conical device 6 for collecting light fractions of sludge is equipped with a device 10 for removing light fractions of sludge. Between the wall of the housing 1 and the conical device 6 with a gap, a ring 7 is installed, restricting the spreading of floated sludge. In the upper part of the housing there is a device 8 for draining clarified liquid. In the lower part of the housing 1, a device 9 for removing heavy sludge fractions is made.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Очищаемая жидкость, с введенным коагулянтом, тангенциально через вход 2 (см. Фиг.2), поступает в нижнюю часть корпуса 1. Тангенциальный подвод исходной воды (Фиг.3) позволяет создать вращение 11 обрабатываемой жидкости вокруг вертикальной оси корпуса 1.The cleaned liquid, with the coagulant introduced, tangentially through the inlet 2 (see Figure 2), enters the lower part of the housing 1. The tangential supply of source water (Figure 3) allows you to create a rotation 11 of the processed fluid around the vertical axis of the housing 1.

При этом на кольцевые электроды 3 и 4 подается постоянный ток, с параметрами, обеспечивающими электролиз обрабатываемой жидкости. Блок питания кольцевых электродов оснащен переключателем плюсов. Переключение полюсов необходимо для равномерного износа и депассивации кольцевых электродов 3 и 4. Вольт-амперные характеристики работы кольцевых электродов 3 и 4 выбираются из следующих условий:At the same time, direct current is supplied to the ring electrodes 3 and 4, with parameters providing electrolysis of the treated fluid. The ring electrode power supply is equipped with a plus switch. Pole switching is necessary for uniform wear and depassivation of the ring electrodes 3 and 4. The current-voltage characteristics of the operation of the ring electrodes 3 and 4 are selected from the following conditions:

а) создание достаточно интенсивного восхождения потоков 12 обрабатываемой жидкости;a) the creation of a sufficiently intense ascent flows 12 of the processed fluid;

б) выделение в обрабатываемую жидкость количества кислорода, необходимого для полного окисления присутствующих в жидкости загрязнений.b) the allocation in the processed fluid of the amount of oxygen necessary for the complete oxidation of the contaminants present in the fluid.

Обрабатываемая жидкость, насыщенная кислородом, выделенным при электролизе, вращаясь вокруг вертикальной оси корпуса 1, поступает восходящими потоками 12 в верхнюю часть корпуса 1. При этом в обрабатываемой жидкости происходит активное окисление примесей, образование и укрупнение хлопьев, формируемых введенным ранее коагулянтом (далее шламообразование).The processed liquid saturated with oxygen released during electrolysis, rotating around the vertical axis of the housing 1, enters ascending flows 12 into the upper part of the housing 1. In this case, the active fluid oxidizes impurities, the formation and enlargement of flakes formed previously introduced coagulant (hereinafter sludge formation) .

Для предотвращения распространения формирующегося шлама по всему объему корпуса 1, применяется конус 5, направляющий восходящие потоки 12 от периферийных областей корпуса коагулятора 1 к центральным.To prevent the spreading of forming sludge throughout the entire volume of the housing 1, a cone 5 is used, which directs upward flows 12 from the peripheral regions of the coagulator body 1 to the central ones.

Легкие фракции выделенных флотированных загрязнений 13 скапливаются на поверхности конического устройства 6 для сбора легких фракций шлама откуда, периодически, удаляются через воронку устройством 10 отвода легких фракций шлама. Для предотвращения растекания легких фракций флотированного шлама 13, по верхней части корпуса 1 и попадания флотированного шлама 13 в устройство 8 слива осветленной жидкости, установлено кольцо 7, ограничивающее растекание флотированного шлама. Для управления сбросом флотированного шлама может быть применен автоматический кран сброса флотированного шлама (на рисунках не показан). При отсутствии необходимости автоматического удаления флотированного шлама допустимо применение обычного шарового крана с ручным управлением.Light fractions of the separated flotated contaminants 13 accumulate on the surface of the conical device 6 for collecting light fractions of sludge, from where, periodically, are removed through a funnel by the device 10 for removing light fractions of sludge. To prevent the spreading of light fractions of flotated sludge 13, along the upper part of the housing 1 and ingress of flotated sludge 13 into the clarified liquid discharge device 8, a ring 7 is installed restricting the spreading of flotated sludge. To control the discharge of flotated sludge, an automatic flotated sludge discharge valve (not shown in the figures) can be used. In the absence of the need for automatic removal of floated sludge, the use of a conventional manual ball valve is acceptable.

Избыточное количество восходящей жидкости 11, периферийным нисходящим потоком 14 и осевым нисходящим потоком 15, направляется в нижнюю часть корпуса флотатора 1, обеспечивая при этом равномерное перемешивание и насыщение кислородом, выделенном на электродах 3 и 4, обрабатываемой жидкости. Тяжелые фракции загрязнений 16 опускаются в коническое дно корпуса 1, откуда, через устройство 9 отвода тяжелых фракций шлама, удаляются из корпуса 1 флотатора. Для управления сбросом осажденного шлама может быть применен автоматический кран сброса осажденного шлама (на рисунках не показан). При отсутствии необходимости автоматического удаления шлама допустимо применение обычного шарового крана с ручным управлением.The excess amount of ascending fluid 11, peripheral downward flow 14 and axial downward flow 15, is sent to the lower part of the body of the flotator 1, while ensuring uniform mixing and saturation with oxygen released on the electrodes 3 and 4 of the treated fluid. The heavy fractions of contaminants 16 are lowered into the conical bottom of the housing 1, from where, through the device 9 for removal of heavy fractions of the sludge, they are removed from the housing 1 of the flotator. To control the discharge of deposited sludge, an automatic precipitated sludge discharge valve (not shown) can be used. In the absence of the need for automatic removal of sludge, the use of a conventional manual ball valve is acceptable.

Осветленная жидкость, из верхней части корпуса 1, через устройство 8 слива осветленной жидкости, поступает, свободным переливом в корпус буферной емкости (на фигурах не показана). Из корпуса буферной емкости, осветленная жидкость, направляется на дальнейшую доочистку. Дальнейшая доочистка может быть выполнена с помощью фильтрации на механических или иных фильтрах (как за счет гравитации, так и при помощи средств повышения давления) или отстаиванием.The clarified liquid from the upper part of the housing 1, through the device 8 for draining the clarified liquid, enters, by free overflow into the housing of the buffer tank (not shown in the figures). From the body of the buffer tank, clarified liquid is sent for further purification. Further post-treatment can be performed by filtration on mechanical or other filters (both due to gravity, and by means of increasing pressure) or by settling.

Соотношение размеров высоты и диаметра выбирается в зависимости от состава исходной жидкости. Объем флотатора выбирается не менее четверти часовой производительности устройства. Дополнительное введение в жидкость коагулянта позволяет очищать заметно загрязненные жидкости.The ratio of the height and diameter sizes is selected depending on the composition of the initial liquid. The volume of the flotator is selected at least a quarter of the hourly productivity of the device. An additional introduction of a coagulant into the liquid allows you to clean noticeably contaminated liquids.

В целом устройство обеспечивает эффективную очистку жидкостей.In general, the device provides an effective purification of liquids.

Claims

1. Устройство очистки жидкости, содержащее цилиндрический корпус, внизу которого тангенциально к образующей корпуса установлен вход для обрабатываемой жидкости, выше упомянутого входа по оси корпуса соосно с зазором относительно друг друга установлены кольцевые электроды, соединенные с блоком электрического питания, примерно в средней части корпуса установлен конус, направляющий восходящие потоки жидкости с периферийных областей в центральную часть корпуса, в верхней части корпуса установлено коническое устройство для сбора легких фракций шлама, при этом между стенкой корпуса и упомянутым коническим устройством с зазором установлено кольцо, ограничивающее растекание флотированного шлама, в верхней части корпуса выполнено устройство слива осветленной жидкости, в нижней части корпуса выполнено устройство отвода тяжелых фракций шлама, а коническое устройство для сбора легких фракций шлама снабжено устройством отвода легких фракций шлама.1. A liquid purification device comprising a cylindrical body, at the bottom of which there is an entrance for the fluid to be processed tangentially to the generatrix of the body, ring electrodes connected to the electric power supply unit are mounted coaxially with a gap relative to each other along the axis of the body, with a gap installed approximately in the middle part of the body cone directing upward fluid flows from peripheral regions to the central part of the body; a conical device for collecting lungs is installed in the upper part of the body sludge cuttings, while between the wall of the casing and the conical device with a gap a ring is installed that limits the spreading of flotated sludge, a clarified liquid discharge device is made in the upper part of the body, a device for removing heavy sludge fractions is made in the lower part of the body, and a conical device for collecting light fractions sludge is equipped with a device for removing light fractions of sludge.

2. Устройство очистки жидкости по п.1, отличающееся тем, что упомянутое устройство отвода тяжелых фракций шлама выполнено в виде конуса, подсоединенного к упомянутому цилиндрическому корпусу, и подсоединенного внизу конуса трубопровода.2. The liquid purification device according to claim 1, characterized in that the said device for the removal of heavy fractions of sludge is made in the form of a cone connected to the said cylindrical body and connected to the bottom of the cone of the pipeline.

3. Устройство очистки жидкости по п.1, отличающееся тем, что объем упомянутого цилиндрического корпуса составляет не менее четверти объема жидкости, характеризующей производительность флотатора в час.3. The liquid purification device according to claim 1, characterized in that the volume of said cylindrical body is at least a quarter of the volume of liquid characterizing the productivity of the flotator per hour.

4. Устройство очистки жидкости по п.1, отличающееся тем, что упомянутый блок электрического питания выполнен в виде источника постоянного тока с возможностью коммутации упомянутых кольцевых электродов.4. The liquid purification device according to claim 1, characterized in that said electric power supply unit is made in the form of a direct current source with the possibility of switching said ring electrodes.

5. Устройство очистки жидкости по п.1, отличающееся тем, что упомянутое устройство для сбора легких фракций шлама снабжено краном для сброса легких фракций шлама.5. The liquid purification device according to claim 1, characterized in that the said device for collecting light fractions of sludge is equipped with a valve for discharging light fractions of sludge.

6. Устройство очистки жидкости по п.1, отличающееся тем, что упомянутое устройство для сбора тяжелых фракций шлама снабжено краном для сброса тяжелых фракций шлама.6. The liquid purification device according to claim 1, characterized in that the said device for collecting heavy fractions of sludge is equipped with a valve for discharging heavy fractions of sludge.

7. Устройство очистки жидкости по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью ввода обрабатываемой жидкости совместно с коагулянтом.7. The liquid purification device according to claim 1, characterized in that it is arranged to introduce the processed liquid together with the coagulant.

8. Устройство очистки жидкости по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит буферную емкость, подсоединенную к устройству слива осветленной жидкости. 8. The liquid purification device according to claim 1, characterized in that it further comprises a buffer tank connected to a clarified liquid discharge device.