SK9743Y1 - Flotačná kolóna a sústava zariadení na čistenie odpadových vôd obsahujúca flotačnú kolónu - Google Patents
Flotačná kolóna a sústava zariadení na čistenie odpadových vôd obsahujúca flotačnú kolónu Download PDFInfo
- Publication number
- SK9743Y1 SK9743Y1 SK50057-2022U SK500572022U SK9743Y1 SK 9743 Y1 SK9743 Y1 SK 9743Y1 SK 500572022 U SK500572022 U SK 500572022U SK 9743 Y1 SK9743 Y1 SK 9743Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- outer tube
- flotation column
- ratio
- electrochemical reactor
- circumference
- Prior art date
Links
- 238000005188 flotation Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 10
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 10
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005351 foam fractionation Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000979 synthetic dye Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical class OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- -1 salt ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/24—Treatment of water, waste water, or sewage by flotation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D1/00—Flotation
- B03D1/14—Flotation machines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D1/00—Flotation
- B03D1/14—Flotation machines
- B03D1/1437—Flotation machines using electroflotation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
- C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/465—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electroflotation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
- C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
- C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
- C02F2001/46142—Catalytic coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
- C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
- C02F2001/46147—Diamond coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/003—Coaxial constructions, e.g. a cartridge located coaxially within another
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/4612—Controlling or monitoring
- C02F2201/46125—Electrical variables
- C02F2201/4613—Inversing polarity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Technické riešenie opisuje flotačnú kolónu na čistenie odpadových vôd, ktorá obsahuje dve axiálne usporiadané trubice, kde vonkajšia trubica (1) je na spodnom konci ukončená dnom (2) a výpustným otvorom (3) vybaveným regulačným ventilom, vonkajšia trubica (1) je v hornej časti vybavená zariadením (4) na odoberanie peny a vonkajšia trubica (1) pozostáva z užšej vrchnej časti (5) a širšej spodnej časti (6), medzi ktorými je uložený kónický diel (7), ktorého vrchný obvod zodpovedá obvodu užšej vrchnej časti (5) a spodný obvod zodpovedá obvodu širšej spodnej časti (6), vnútorná trubica (9) je kratšia ako vonkajšia trubica (1) a jej vrchný koniec zasahuje do užšej vrchnej časti (5) vonkajšej trubice (1) a jej spodný koniec je prispôsobený na vstup čistenej vody a prechádza dnom (2) vonkajšej trubice (1), pomer priemerov vnútornej trubice (9) a užšej vrchnej časti (5) vonkajšej trubice (1) je v rozmedzí 1 : 1,5 až 3, pomer priemerov užšej vrchnej časti (5) a širšej spodnej časti (6) vonkajšej trubice (1) je v rozmedzí 1 : 1,5 až 3 a pomer dĺžky širšej spodnej časti (6), vrátane kónického dielu (7), k celkovej dĺžke vonkajšej trubice (1) je 1 : 1 až 1 : 3. Technické riešenie sa taktiež zaoberá aj sústavou na čistenie odpadových vôd, ktorá obsahuje kolónu podľa tohto technického riešenia a elektrochemický reaktor (10).
Description
Oblasť techniky
Technické riešenie sa týka zariadení na čistenie odpadových vôd, hlavne flotačných kolón. Technické riešenie sa týka aj spôsobu čistenia odpadových vôd.
Doterajší stav techniky
Priemyselné a komunálne odpadové vody nemôžu byť bez náležitej úpravy vypúšťané späť do životného prostredia, resp. vrátené do technologického cyklu.
Výber metódy čistenia odpadových vôd závisí predovšetkým od veľkosti znečisťujúcich látok. Kontaminanty s rozmerom 10-4 - 10-6 m vytvárajú s vodou heterogénne systémy a sú separovateľné pomocou filtrácie, sedimentácie, centrifugácie, resp. flotácie. Koloidné častice s rozmermi 10-6 - 10-9 m, napr. polyméry a hydroxidy kovov, sa separujú pomocou mikro- a nanofiltrácie, resp. metódou koagulácie a flokulácie. Častice s veľkosťou < 10-9 m (pod 1 nm), rozpustené organické látky a anorganické ióny vytvárajú homogénne sústavy, resp. pravé roztoky. Najbežnejšie metódy úpravy vody na odstránenie rozpustených kontaminantov sú: biologické čistenie, pokročilé oxidačné procesy (AOP), adsorpcia a metódy iónovej výmeny, elektrodialýza a reverzná osmóza.
Penová frakcionácia/flotácia predstavuje separačný proces, pri ktorom so stúpajúcim prúdom bublín dochádza k vyplavovaniu anorganických a organických iónov, molekúl, koloidných častíc a suspendovaných pevných častíc z vodných roztokov (M. Hiraide, in Encyclopedia of Analytical Science (Second Edition), 2005).
Na čistenie odpadových vôd penovou frakcionáciou/flotáciou sa používajú flotačné kolóny. V súčasnosti používané flotačné kolóny vo všeobecnosti obsahujú jednu trubicu. Spracovaná voda sa privádza buď zhora, nad rozhraním pena/kvapalina (tzv. stripovací režim), alebo zdola, pod rozhraním pena/kvapalina (tzv. obohacovaný režim). Separácia polutantov prebieha účinkom bubliniek generovaných zdrojom bublín v dolnej časti kolóny. Na základe veľkého hmotnostného rozdielu plyn - kvapalina stúpajú bubliny nahor, voda drenuje gravitačne smerom nadol a strháva so sebou časť bubliniek. Bubliny stúpajú vo vodnom stĺpci v opačnom smere, prekonávajú odpor protiprúdu vody a flotujú znečisťujúce látky nahor vo forme peny.
Nevýhodou tejto konštrukcie je, že na to, aby bol zabezpečený dostatočne dlhý kontakt bublín s vodou, a tým aj efektívna separácia polutantov, dĺžka kolóny musí byť pomerne dlhá.
Primárnou metódou čistenia odpadových vôd je biologické čistenie. Niektoré látky sú ale biologicky ťažko odbúrateľné, tzv. perzistentné organické polutanty, ako napríklad toxické látky, pesticídy, syntetické farbivá, liečivá a prostriedky na osobnú hygienu.
Na elimináciu perzistentných organických polutantov z odpadových vôd boli vyvinuté viaceré moderné postupy. Patria k nim aj procesy, ktoré sa označujú spoločným názvom „pokročilé oxidačné procesy, angl. Advanced Oxidation Processes. Týmito postupmi sa odstraňujú častice s veľkosťou < 10-9 m (pod 1 nm).
Jedným z uvedených procesov sú elektrochemické pokročilé oxidačné procesy. Tieto predstavujú deštruktívny proces, pri ktorom dochádza k rozkladu/mineralizácii organických látok v danej matrici na anorganické produkty. Tento proces prebieha v elektrochemickom reaktore.
Elektrochemický reaktor je zariadenie, v ktorom prebiehajú elektrochemické reakcie. Elektrochemický reaktor (elektrochemická cela, elektrochemický článok) pozostáva minimálne z dvoch elektród ponorených do elektrolytu. Elektródy sú vyrobené z vodivého materiálu (kov, uhlík), v ojedinelých prípadoch aj z polovodičov. Nosičmi nábojov v elektródach sú elektróny, v elektrolyte sú to ióny. Elektrochemický článok môže fungovať ako zdroj energie (galvanický článok, batéria) alebo ako elektrolytický článok (elektrolyzér). Pri elektrolýze sú oba konce elektrochemického článku pripojené k externému zdroju, ktorý dodáva energiu potrebnú na vyvolanie reakcie v elektrochemickom systéme. Elektrochemické procesy prebiehajú na elektródach pri prechode jednosmerného elektrického prúdu cez roztok elektrolytu. Smer elektrického prúdu je určovaný externým zdrojom napájania.
Pri spracovaní priemyselných odpadových vôd sa využíva taktiež kombinácia procesov elektroflotácie a elektrokoagulácie v jednom systéme. V procese elektrokoagulácie dochádza k elektrochemickému generovaniu koagulačných činidiel použitím aktívnych, takzvaných „sacrificial anód z hliníka alebo zo železa, ktoré sa v dôsledku oxidácie rozpúšťajú a spotrebúvajú počas procesu elektrolýzy. Al3+ a Fe3+ ióny sa rýchlo premieňajú na hydroxidové a polyhydroxidové komplexy, ktoré adherujú fyzikálne alebo chemicky s kontaminantmi prítomnými v odpadovej vode, ktoré sú následne odstránené pomocou elektroflotácie.
Cieľom tohto technického riešenia je flotačná kolóna s vylepšenými separačnými vlastnosťami.
Cieľom technického riešenia je aj sústava zariadení na čistenie odpadových vôd obsahujúca flotačnú kolónu.
Podstata technického riešenia
Prvým aspektom tohto technického riešenia je flotačná kolóna na čistenie odpadových vôd, ktorá obsahuje dve axiálne usporiadané trubice, kde:
- vonkajšia trubica je na spodnom konci ukončená dnom a výpustným otvorom na výtok spracovanej vody vybaveným regulačným ventilom a vonkajšia trubica je v hornej časti vybavená penovým kolektorom, pričom vonkajšia trubica pozostáva z užšej vrchnej časti a širšej spodnej časti, medzi ktorými je uložený kónický diel, ktorého vrchný obvod zodpovedá obvodu užšej vrchnej časti a spodný obvod zodpovedá obvodu širšej spodnej časti, a kde
- vnútorná trubica je kratšia ako vonkajšia trubica a jej vrchný koniec zasahuje do užšej vrchnej časti vonkajšej trubice a jej spodný koniec je prispôsobený na vstup čistenej vody a prechádza dnom vonkajšej trubice, pričom pomer priemerov vnútornej trubice a užšej vrchnej časti vonkajšej trubice je v rozmedzí 1 : 1,5 až 3, pomer priemerov užšej vrchnej časti a širšej spodnej časti vonkajšej trubice je v rozmedzí 1 : 1,5 až 3 a pomer dĺžky širšej spodnej časti, vrátane kónického dielu, k celkovej dĺžke vonkajšej trubice je 1 : 1 až 1 : 3.
Podľa výhodného uskutočnenia je pomer priemerov vnútornej trubice a užšej vrchnej časti vonkajšej trubice v rozmedzí 1 : 1,8 až 2,1; najvýhodnejšie 1 : 2. Pomer priemerov užšej vrchnej časti a širšej spodnej časti vonkajšej trubice je v rozmedzí 1 : 1,8 až 2,1; výhodne 1 : 2. Pomer dĺžky širšej spodnej časti, vrátane kónického dielu, k celkovej dĺžke vonkajšej trubice je 1 : 1 až 1 : 2.
Podľa výhodného uskutočnenia sú užšia vrchná časť vonkajšej trubice, širšia spodná časť vonkajšej trubice a kónický diel spojené rozoberateľnými spojmi, výhodne rýchlospojmi typu Tri Clamp.
Podľa výhodného uskutočnenia sú vonkajšia trubica aj vnútorná trubica vyrobené z priehľadného materiálu, výhodne zo skla, akrylátu alebo polykarbonátu.
Zariadenie na odoberanie peny je výhodne vákuová pumpa alebo penový kolektor.
Druhým aspektom tohto technického riešenia je sústava zariadení na čistenie odpadových vôd, ktorá obsahuje elektrochemický reaktor napojený na vstup flotačnej kolóny podľa tohto technického riešenia. Kde elektrochemický reaktor obsahuje aspoň dve elektródy anódu a katódu, pričom aspoň jedna elektróda (anóda) obsahuje bórom dopovanú diamantovú katalytickú vrstvu.
V elektrochemickom reaktore sa nachádza súbor plochých elektród, oddelených dištančnými a izolačnými podložkami tak, aby medzi susednými elektródami bola medzera, ktorá umožňuje prúdenie odpadovej vody v smere kolmom na tok elektrického prúdu.
Čím je menšia vzdialenosť medzi elektródami, tým je nižší aj potenciál elektrochemického reaktora, pretože odpor elektrolytu sa lineárne zvyšuje so vzdialenosťou elektród.
Navrhovaná sústava využíva kombináciu elektrochemického rozkladu (deštrukčnej metódy) a penovej frakcionácie (separačnej metódy). Pri rozklade organických znečisťujúcich látok sa využívajú elektrochemické pokročilé oxidačné procesy, ktoré prebiehajú v elektrochemickom reaktore na rozhraní elektróda/roztok, resp. v tesnej blízkosti elektród. Pri separácii znečisťujúcich látok sa využíva proces elektroflotácie a penovej frakcionácie vo flotačnej kolóne.
Výhodou tejto kombinácie je, že sústava podľa tohto technického riešenia nepotrebuje externý zdroj bublín (na použitie vo flotačnej kolóne). Zdrojom bublín je v tomto prípade samotný elektrochemický reaktor. Počas rozkladu organických znečisťujúcich látok v elektrochemickom reaktore sa generujú jemné vodíkové a kyslíkové bublinky, ktoré postupujú do flotačnej kolóny, a tam sa podieľajú na separácii znečisťujúcich látok.
Podľa výhodného uskutočnenia anóda aj katóda elektrochemického reaktora sú pokryté bórom dopovanou diamantovou katalytickou vrstvou na účely možnosti prepínania polarity na svorkách elektrochemického reaktora (prepólovania reaktora).
Usadzovanie vodného kameňa na elektródach je problém, ktorý sa vyskytuje pri spracovaní vodných roztokov obsahujúcich ióny solí s nízkou rozpustnosťou Ca2+, Mg2+, Fe3+, Mn2+ a hydrogénuhličitany HCO3-. Vo výhodnom uskutočnení v sústave podľa tohto technického riešenia prebieha automatické čistenie povrchu elektród pomocou pravidelného prepínania polarity na svorkách elektrochemického reaktora. Zmenou katódy na anódu, ktorá vytvára kyslé prostredie, dôjde k rozpusteniu a uvoľneniu zrazenín uhličitanu a k očisteniu povrchu. Čas medzi dvoma prepólovaniami by mal byť v rozsahu 10 až 60 minút. Výhodne môže byť elektrochemický reaktor napojený na programovateľný elektrický zdroj, čo umožní automatické samočistenie elektrochemického reaktora periodickým prepólovaním elektród.
Podľa výhodného uskutočnenia elektrochemický reaktor obsahuje súbor plochých elektród, oddelených dištančnými a izolačnými podložkami tak, aby medzi susednými elektródami bola medzera, ktorá umožňuje prúdenie odpadovej vody v smere kolmom na tok elektrického prúdu.
Podľa výhodného uskutočnenia elektrochemický reaktor obsahuje napájací zdroj s nastaviteľným napätím a prúdom a zariadenie na prepínanie polarity.
Podľa výhodného uskutočnenia sústava zariadení ďalej obsahuje samonasávacie odstredivé čerpadlo napojené na vstup elektrochemického reaktora.
Prúd vody vystupujúci z elektrochemického reaktora smerom nahor je vháňaný do vnútornej trubice dvojplášťovej protiprúdovej flotačnej kolóny. Vo vnútornej trubici prúdi voda a bublinky nahor jedným smerom. Separácia polutantov prebieha účinkom rovnomerných, jemne rozptýlených bubliniek plynov, ktoré sa vytvárajú v elektrochemickom reaktore. Táto zmes následne vstupuje do vonkajšej trubice (väčšieho priemeru, ako je priemer vnútornej trubice), kde sa prietok spomalí a dochádza k oddeľovaniu vody a peny. Voda odteká gravitačne smerom nadol, v priestore medzi vnútornou a vonkajšou trubicou a strháva so sebou časť bubliniek. Bubliny stúpajú v opačnom smere, prekonávajú odpor protiprúdu vody a flotujú znečisťujúce látky nahor vo forme peny. Pena môže byť odoberaná „aktívne pomocou vákuovej pumpy alebo pasívne pretekaním peny cez prepadovú hranu do kolektora. V kónickom diele dochádza k ďalšiemu spomaleniu rýchlosti prúdenia kvapaliny, čím sa zabezpečí úplná separácia kvapaliny od bubliniek plynu. Vyčistená voda odteká zo spodnej časti kolóny bočným výpustným otvorom. Pomocou regulačného ventilu sa nastavuje výška hladiny vody vo flotačnej kolóne a proces separácie penového produktu. Tento proces zaisťuje dostatočne dlhý kontakt bublín s vodou, a tým efektívnu separáciu polutantov (napr. perfluoroalkyl- a polyfluoroalkylových zlúčenín) aj pri kratšej dĺžke kolóny.
Voda vstupuje do flotačnej kolóny v dolnej časti. Podľa výhodného uskutočnenia je vnútorná trubica flotačnej kolóny pripojená na výstupný otvor elektrochemického reaktora pomocou rýchlospoja alebo jeho ekvivalentu. Pomocou regulačného ventilu na výpustnom otvore sa nastaví výška hladiny (hydrostatický tlak vodného stĺpca) vo flotačnej kolóne, čo má vplyv na proces separácie penového produktu. Zariadenie je navrhnuté ako modulárny systém s možnosťou ľahkého skladania, rozobratia a transportu jednotlivých častí (spájanie pomocou rýchlospojov systému Tri Clamp).
Optimálne prevádzkové podmienky sa môžu líšiť v závislosti od typu kontaminantov a vodnej matrice. Parametre, ako je rýchlosť prietoku vody, aplikovaná prúdová hustota a vertikálne nastavenie flotačných kolón, je možné meniť podľa potreby regulácie zóny, v ktorej dochádza k tvorbe a separácii peny.
V sústave podľa tohto technického riešenia dochádza k efektívnejšej separácii hydrofóbnych a povrchovo aktívnych látok, syntetických farbív, perfluoroalkyl- a polyfluoroalkylovaných zlúčenín, proteínov a ďalších. Efektívnu separáciu je možné dosiahnuť aj nastavením vhodného režimu flotácie (tvorba bublín, prietok vody, výška vodného stĺpca).
Sústava zariadení podľa technického riešenia využíva len elektrickú energiu na pohon čerpadla a napájanie elektrochemického reaktora a nevyžaduje pridávanie chemických reagencií (koagulanty, flokulanty, povrchovo aktívne látky).
Sústavu je možné napájať aj zo solárnych článkov a iných obnoviteľných zdrojov energie.
Navrhovaná technológia spája výhody elektrochemických pokročilých oxidačných procesov s elektroflotáciou do jedného integrovaného systému na čistenie rôznych typov odpadových vôd. Technológiu možno považovať za zelenú, pretože nevyžaduje prídavok žiadnych chemikálií.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Na obr. 1 je zobrazená flotačná kolóna podľa tohto technického riešenia.
Na obr. 2 je zobrazená sústava zariadení na čistenie odpadových vôd.
Príklady uskutočnenia
Príklad 1
Flotačná kolóna zobrazená na obrázku 1 obsahuje dve axiálne usporiadané trubice. Vonkajšia trubica 1 má celkovú dĺžku 1 000 mm a je na spodnom konci ukončená dnom 2 a výpustným otvorom 3 s regulačným ventilom. Vonkajšia trubica 1 je v hornej časti vybavená zariadením 4 na odoberanie peny vo forme penového kolektora. Vonkajšia trubica 1 pozostáva z troch častí: užšej vrchnej časti 5 s priemerom 150 mm a dĺžkou 500 mm, širšej spodnej časti 6 s priemerom 250 mm a dĺžkou 250 mm, medzi ktorými je uložený 250 mm vysoký kónický diel 7. Tieto tri časti sú spojené rozoberateľnými spojmi 8 vo forme rýchlospojov typu Tri Clamp. Vnútorná trubica 9 má priemer 50 mm a dĺžku 750 mm a jej vrchný koniec zasahuje do užšej vrchnej časti 5 vonkajšej trubice 1. Spodný koniec vnútornej trubice 9 tvorí vstupný otvor na privedenie čistenej vody.
Príklad 2
Sústava zariadení znázornená na obrázku 2 obsahuje flotačnú kolónu opísanú v príklade 1. Na vstupe flotačnej kolóny je pripojený elektrochemický reaktor 10. Na vstupe reaktora je pripojené samonasávacie odstredivé čerpadlo 11 s možnosťou regulácie výkonu (0 - 1 liter s-1) a s napájacím zdrojom 12 s nastaviteľným napätím a prúdom (0 - 12 VDC/10 A; resp. 0 - 24 VDC/5 A). Elektrochemický reaktor 10 obsahuje napájací zdroj 13. Medzi napájacím zdrojom 13 reaktora a elektrochemickým reaktorom 10 je umiestnené zariadenie 14 na prepínanie polarity.
Súčiastky čerpadla prichádzajúce do styku so spracovanou vodou musia byť vyrobené z nehrdzavejúcej ocele alebo iného inertného materiálu. Samonasávacie odstredivé čerpadlo 11 dopravuje vodu do vstupného otvoru elektrochemického reaktora 10.
Elektrochemický reaktor 10 obsahuje elektródy s BDD katalytickou vrstvou (výhodne s BDD katalytickou vrstvou sú vybavené anódy aj katódy), aby bolo možné vykonávať opakované prepínanie polarity (anóda katóda a opačne).
Príklad 3
Znečistená voda sa privádza do zariadenia samonasávacím odstredivým čerpadlom 11. Smer prúdenia vody je zdola nahor. Voda vstupuje do elektrochemického reaktora 10, kde dochádza k rozkladu organických znečisťujúcich látok. Prúd vody vystupujúci z elektrochemického reaktora 10 smerom nahor vteká do flotačnej kolóny, kde dochádza k separácii znečisťujúcich látok, účinkom bubliniek plynov, ktoré sa vytvárajú v elektrochemickom reaktore 10.
Odpadová voda je prečerpávaná cez elektrochemický reaktor 10 a následne cez flotačnú kolónu v jednorazovom alebo recirkulačnom režime. Rýchlosť prietoku vody je možné regulovať pomocou jednosmerného odstredivého nasávacieho čerpadla 11.
Zoznam vzťahových značiek vonkajšia trubica dno výpustný otvor zariadenie na odoberanie peny užšia vrchná časť širšia spodná časť kónický diel rozoberateľný spoj vnútorná trubica elektrochemický reaktor samonasávacie odstredivé čerpadlo napájací zdroj čerpadla napájací zdroj reaktora zariadenie na prepínanie polarity
Claims (10)
1. Flotačná kolóna na čistenie odpadových vôd, vyznačujúca sa tým, že obsahuje dve axiálne usporiadané trubice, kde vonkajšia trubica (1) je na spodnom konci ukončená dnom (2) a výpustným otvorom (3) vybaveným regulačným ventilom, vonkajšia trubica (1) je v hornej časti vybavená zariadením (4) na odoberanie peny a vonkajšia trubica (1) pozostáva z užšej vrchnej časti (5) a širšej spodnej časti (6), medzi ktorými je uložený kónický diel (7), ktorého vrchný obvod zodpovedá obvodu užšej vrchnej časti (5) a spodný obvod zodpovedá obvodu širšej spodnej časti (6), a kde vnútorná trubica (9) je kratšia ako vonkajšia trubica (1) a jej vrchný koniec zasahuje do užšej vrchnej časti (5) vonkajšej trubice (1) a jej spodný koniec je prispôsobený na vstup čistenej vody a prechádza dnom (2) vonkajšej trubice (1), a kde pomer priemerov vnútornej trubice (9) a užšej vrchnej časti (5) vonkajšej trubice (1) je v rozmedzí 1 : 1,5 až 3 a pomer priemerov užšej vrchnej časti (5) a širšej spodnej časti (6) vonkajšej trubice (1) je v rozmedzí 1 : 1,5 až 3, a pomer dĺžky širšej spodnej časti (6), vrátane kónického dielu (7), k celkovej dĺžke vonkajšej trubice (1) je 1 : 1 až 1 : 3.
2. Flotačná kolóna podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že pomer priemerov vnútornej trubice (9) a užšej vrchnej časti (5) vonkajšej trubice (1) je v rozmedzí 1 : 1,8 až 2,1, výhodne 1 : 2, a pomer priemerov užšej vrchnej časti (5) a širšej spodnej časti (6) vonkajšej trubice (1) je v rozmedzí 1 : 1,8 až 2,1, výhodne 1 : 2, a pomer dĺžky širšej spodnej časti (6), vrátane kónického dielu (7), k celkovej dĺžke vonkajšej trubice (1) je 1 : 1 až 1 : 2.
3. Flotačná kolóna podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že užšia vrchná časť (5), širšia spodná časť (6) a kónický diel (7) sú spojené rozoberateľným spojom (8), výhodne rýchlospojmi typu Tri Clamp.
4. Flotačná kolóna podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c a s a t ý m , že vonkajšia trubica (1) aj vnútorná trubica (9) sú vyrobené z priehľadného materiálu, výhodne zo skla, akrylátu alebo polykarbonátu.
5. Flotačná kolóna podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c a s a t ý m , že zariadenie (4) na odoberanie peny je vákuová pumpa alebo penový kolektor.
6. Sústava na čistenie odpadových vôd, vyznačujúca sa tým, že obsahuje elektrochemický reaktor (10), obsahujúci aspoň dve elektródy anódu a katódu, pričom aspoň jedna elektróda, anóda, obsahuje bórom dopovanú diamantovú katalytickú vrstvu, napojený na vstup flotačnej kolóny podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5.
7. Sústava podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že elektrochemický reaktor (10) obsahuje aspoň jednu anódu a aspoň jednu katódu, obe vybavené bórom dopovanou diamantovou katalytickou vrstvou.
8. Sústava podľa nárokov 6 alebo 7, vyznačujúca sa tým, že elektrochemický reaktor (10) obsahuje súbor plochých elektród, oddelených dištančnými a izolačnými podložkami tak, aby medzi susednými elektródami bola medzera, ktorá umožňuje prúdenie odpadovej vody v smere kolmom na tok elektrického prúdu.
9. Sústava podľa ktoréhokoľvek z nárokov 7 až 8, vyznačujúca sa tým, že elektrochemický reaktor (10) ďalej obsahuje napájací zdroj (13) jednosmerného prúdu s nastaviteľným napätím a prúdom a zariadenie (14) na prepínanie polarity.
10. Sústava podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 9, v y z n a č u j ú c a s a t ý m , že ďalej obsahuje samonasávacie odstredivé čerpadlo (11) napojené na vstup elektrochemického reaktora (10).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50057-2022U SK9743Y1 (sk) | 2022-08-15 | 2022-08-15 | Flotačná kolóna a sústava zariadení na čistenie odpadových vôd obsahujúca flotačnú kolónu |
| EP23191354.2A EP4324796A1 (en) | 2022-08-15 | 2023-08-14 | A flotation column and a system for treatment of wastewater containing said flotation column |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50057-2022U SK9743Y1 (sk) | 2022-08-15 | 2022-08-15 | Flotačná kolóna a sústava zariadení na čistenie odpadových vôd obsahujúca flotačnú kolónu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK500572022U1 SK500572022U1 (sk) | 2022-12-21 |
| SK9743Y1 true SK9743Y1 (sk) | 2023-04-12 |
Family
ID=84527718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK50057-2022U SK9743Y1 (sk) | 2022-08-15 | 2022-08-15 | Flotačná kolóna a sústava zariadení na čistenie odpadových vôd obsahujúca flotačnú kolónu |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4324796A1 (sk) |
| SK (1) | SK9743Y1 (sk) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3756933A (en) * | 1971-08-25 | 1973-09-04 | B Greenberg | Method of purifying sewage efluent and apparatus therefor |
| JPS6118425A (ja) * | 1984-07-03 | 1986-01-27 | Yks Co Ltd | 気泡発生装置 |
| DE4432042C2 (de) * | 1994-09-09 | 1998-07-02 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Begasungs-/Flotations-Reaktor mit Anordnungen zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten |
| CN204022509U (zh) * | 2014-06-25 | 2014-12-17 | 珠海巨涛海洋石油服务有限公司 | 一种新型紧凑气浮选分离装置 |
| FI127865B (en) * | 2015-10-27 | 2019-04-15 | Korpela Timo Kalevi | Improved apparatus for purification and disinfection of wastewater |
-
2022
- 2022-08-15 SK SK50057-2022U patent/SK9743Y1/sk unknown
-
2023
- 2023-08-14 EP EP23191354.2A patent/EP4324796A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK500572022U1 (sk) | 2022-12-21 |
| EP4324796A1 (en) | 2024-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102936072B (zh) | 一种纳米催化电解絮凝气浮装置 | |
| KR100379123B1 (ko) | 수용액 정화용 전해장치 및 방법 | |
| EP1150921A1 (en) | Electrolytic apparatus, methods for purification of aqueous solutions and synthesis of chemicals | |
| CN106044965B (zh) | 一种电镀废水中重金属回收装置及其回收方法 | |
| CN102633324A (zh) | 具有膜过滤功能的电解装置 | |
| CN202519115U (zh) | 一种纳米催化电解絮凝气浮装置 | |
| KR101206527B1 (ko) | 오폐수 중 암모니아성 질소, 질산성 질소 및 인 제거용 전기분해장치 | |
| GB2614376A (en) | Integrated fenton processes with ceramic membrane filtration for wastewater treatment | |
| KR100319022B1 (ko) | 전해부상법을이용한폐수처리장치 | |
| SK6912001A3 (en) | Waste water treatment method and apparatus | |
| CN103787468A (zh) | 电解废水处理装置、pvb生产废水处理装置及工艺 | |
| SK9743Y1 (sk) | Flotačná kolóna a sústava zariadení na čistenie odpadových vôd obsahujúca flotačnú kolónu | |
| CN216039059U (zh) | 一种序批式电絮凝装置 | |
| KR102447551B1 (ko) | 상향류 전기화학적처리 장치 | |
| CN212127829U (zh) | 一种反渗透浓缩液电解回收装置 | |
| CN210855619U (zh) | 一种含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置 | |
| KR0167123B1 (ko) | 전기분해법에 의한 폐수처리장치 | |
| KR100432796B1 (ko) | 이중구조 전극을 가진 전기화학 응집기 및 이 응집기가구비된 전해처리 시스템 | |
| JP4237582B2 (ja) | 余剰汚泥減量装置及び方法 | |
| KR20020097115A (ko) | 로드네트를 이용한 고효율 폐수처리장치 | |
| KR20200134604A (ko) | 전기응집 및 전기부상 방식 수처리 장치 | |
| US20220204365A1 (en) | Electrocoagulation Reactor for Removal of TSS, HM, COD, BOD, Color, Inorganic Organic Contaminants from a drinking water or wastewater stream | |
| KR102402268B1 (ko) | 전해응집부상공정을 이용한 물리화학적 수처리장치 | |
| KR20180102908A (ko) | 수처리용 오염물질 제거 시스템 | |
| KR20180102906A (ko) | 전기응집장치 |