Устройство для смешения жидкости с реагентом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ ЖИДКОСТИ С РЕАГЕНТОМ, включающее вихревую камеру, патрубки для подвода и отвода жидкости, диафрагму с цент ральным отверстием и патрубок для подвода реагента, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности смешения реагента с водой и регулирования эффективного объема вихревой камеры, последняя снабжена упругими лепестками, жестко прикрепленными одним концом к внутренним стенкам камеры под углом d , образованным двумя касательными, проведенными из точки присоединения лепестков к окружностям минимального условного рабочего радиуса R и радиуса вихревой камеры R, а патрубки для подвода и отвода жидкости установлены под углом к внешним стен- Q Укам камеры, равным половине угла установки упругих лепестков. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИ)(OUHIIH

РЕСПУБЛИН3(5y С 02 F 1/52 В 01 F 3/08

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф - ьэг:

Па8ача реаеента

СР

4ъ

К)

К) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3539927/23-26 (22) 14.01.83 (46) 07 07 84. Бюл. М 25 (72) В. В. Найденко, Л.Н. Губанов, Ю.Ф.Колесов и С.В.Иванащенко (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени Инженерно-строительный институт им. В.П.Чкалова (53) 628. 162 (088.8) (56) 1. Патент США В 3251653, кл. 23-252, 1967. 1. Авторское свидетельство СССР

В 789436, кл. С. 02 F 9/00 1978 ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ ЖИДКОСТИ С РЕАГЕНТОМ, включающее вихревую камеру, патрубки для подвода и отвода жидкости, диафрагму с цент„„SU„„1101422 А ральным отверстием и патрубок для подвода реагента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности смешения реагента с водой и регулирования эффективного объема вихревой к амеры, последн я я снабжена упругими лепестками, жестко прикрепленными одним концом K внутренним стенкам камеры иод углом образованным двумя касательными, проведенными из точки присоединения лепестков к окружностям минимального условного рабочего радиуса R u радиуса вихревой камеры R„, а патрубки для подвода и отвода жидкости установлены под углом к внешним стен нам камеры, равным половине угла ус.-а тановки упругих лепестков, 1101

Изобретение относится к смеснтельным устройствам; предназначенным для равномерного распределения и эфФективного перемешивани я раз нородных жидких сред, и может быть использовано для очистки природных и сточных вод, содержащих загрязнения во взвешенном и растворенном состоянии, обработкой их реагентами.

Известно устройство для смешения жидких сред, имеющее форму двух стыкованных по коническим частям гидроциклонов различного объема, образующих в месте ввода реагента диффуэор.

Патрубки подачи пассивного потока раз. мещены оксиально с двух противополож-15 ных сторон (в основаниях гидроциклонов). Трубопроводы входящего и выходяшего потоков размещены тангенци", аЛьно в, каждой камере (.13.

Однако известное устройство имеет 2() сложную Форму, что затрудняет его изготовление и эксплуатацию, не обеспечивает высокой эффективности смеше,ния при изменяющихся режимах работы: концентрации загрязнений в исходной жидкости, количестве жидкости, подаваемой на обработку, размэщение трубопроводов подачи реагента оксиально направлению активного потока не обеспечивает высокой турбулиэации п0тока и требует принудительной подачи реагента (пассивного потока) ° Кроме того, при изменении режима работы установки при таком расположении трубопровода подачи реагента (вблизи выходящего потока) возможен проскок З5 части пассивного потока в выходной трубопровод совместно с акгивным пото ком без достаточно глубокого смеше» ния.

Наиболее близким к предлагаемому 40 изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для дехлорирования жидкости, включающее вихревую камеру, патрубки подвода и отвода воды, диафраг- 45 ,му с центральным отверстием и патрубок пассивного потока. Сточная жидкость по касательной поступает в вихревую камеру и закручивается.

При движении жидкости к диафрагме радиус закрутки жидкости в вихревой камере уменьшается и давление жидкости становится равным давлению насыщения при. данной температуре. При прохождении среды через центральное отверстие радиус закрутки еще более уменьшается, а скорость увеличивается, в результате давление среды стано вится меньше давления насыщения при данной температуре, н хлор выделяется из раствора в виде газа. Выделяющийся 60 гаэ улавливается отводящим патрубком.

Устройство для дегазации может быть использовано и в качестве смесителя жидких сред, если в трубопровод, предназначенный для отвода вьщеляю- 65

422

2 щихся газов, подать реагент, например известковое молоко (2) .

Однако известное устройство не обеспечивает высокой степени смещения при изменении количества воды, подаваемой на,обработку, эа счет уменьшения продолжительности контакта жидкости с реагентом в камере сапе сителя. Кроме того, оно имеет недостаточную степень турбулнзации потока жидкости в камере и, как следствие этого, низкую степень очистки.

Целью изобретения является повышение эффективности смешения реаген та с водой и регулирование эффектив ного объема вихревой камеры, Поставленная цель достигается те. что в устройстве для смешения жидкости с реагентом, включающем вихревую камеру, патрубки для подвода и отвода жидкости, диафрагму с центргц ным отверстием и патрубок для подвода реагента, вихревая камера снабжена упругими лепестками, жестко прикрепленными одним концом к внутренним стенкам камеры под углом о, образованным двумя касательными, проведенными из точки присоединения лепестков к окружностям минимального условного рабочего радиуса R и радиуса вихревой камеры R>, а патрубки подвода и отвода жидкости установлены под углом, к внешним стенкам камеры, равным половине угла установки упругих лепестков..

На фиг, 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — раз,рез A-A на фиг. l; на Фиг. 3,- разрез Б-Б на фиг. 1, Устройство включает вйхревую камеру 1, разделенную горизонтальной диафрагмой 2 с отверстием в центре на . две полости 3 и 4, патрубки 5 подачи и отвода 6 воды, упругие лепестки

7 прикреплены жестко одним, концом к внутренним стенкам камеры под некоторым углом к касательной и трубопровод 8 подвода реагента. Величина угла Ы выбирается исходя из функционального назначения смесителя, т.е. области его применения, в зависимости от заданной величины колебания расхода подаваемой на обработку жидкости, и равняется углу, образованному двумя касательными,. проведенными иэ точки при= соединения лепестков к окружностям, образованным R,„ и R„.

Угол р принимается равным половине угла с(., что позволяет интенсивно производить закрутку потока при изменении эффективного радиуса камеры; т.е. подвод и отвод воды во всех режимах работы приближается к к ас ательной .

Смеситель работает следующим образом.

110 1422

Т а блица 1

Устройство для смешения жидкости

1 рН

Базовый объект Известное Предлагаемое

Сразу же после смесителя

9,2

9,4

9,0

Через 1,5 ч контакта

9,5

9,5

9,5

° Исходную воду под некоторым углом

Р подают в верхнюю полость 3 вихревой камеры 1, куда по трубопроводу

8 вводится рабочий раствор реагента, Жидкость, поступающая в верхнюю по лость, ограниченную диафрагмой вихревой камеры, закручивается. При прохождении потока жидкости от периферии камеры к центру диафрагмы 2. скорость ее движения эа счет уменьшения радиуса закрутки увеличивается, о кинетическая энергйя резко возрастает, а потенциальная уменьшается, т.е. в области отверстия диафрагмы образуются вакуум и интенсивная турбулиэация потока жидкости. Изменяю- 15 щийся градиент скорости и давления в полости камеры приведут к возникновению колебательных движений лепестков 7, они начнут вибрировать. Наличие вакуума в области отверстия диафрагмы и интенсивная вибрация ле пестков вызывают высокую степень турбулизации жидкости.

При подаче реагента в область отверстия диафрагьы за счет интенсивной турбулизации жидкости, вызванной вибрацией лепестков, наличием энакопеременного градиента скорости диффузии вещества в потоке, образованием локальных пульсационных эон с пониженным и повышенным давлением, обуславливают. вибрацию лепестков и вызывают кавитацию жидкости и эффективное смешение реагента с последней

Интенсивное смешение реагента с жидкостью интенсифицирует протекание физико-химических процессов в системе и, как следствие этого, эффективность очистки вод значительно повышается.

При изменении расхода воды, пода- 40 ваемой на обработку (увеличение) продолжительность пребывания воды в рабочей камере устройства (одном из важнейших факторов процесса) ос Тается неизменной за счет отклонения гибких лепестков и увеличения эффективного объема камеры, Например, при расходе Q„ ýôôåêòèâíûé объем камеры определяется радиусом R, при увеличении расхода до Q эффектив ный радиус за счет отклонения лепестков увеличивается и занимает положение В, т.е. объем камеры увеличи.вается при увеличении количества подаваемых на обработку вод.

Параллельные испытания трех устройств: вертикального вихревого смесителя, принятого за базовый объект, известного и предлагаемого, показали высокую эффективность предлагаемого устройства, Исходную жидкость подают на испытываемые установки.. Пропорционально расходу жидкости при помощи насоса-дозатора в смесители вводят раствор известкового молока. После смесителей воду отбирают в сосуды

Лисенко, где она отстаивалась в течение 1,5 ч. После отстаивания в воде определяют суммарную концентрацию ионов тяжелых металлов (Fe

CQ, Ni) и взвешенные вещества. !

Для определения глубины протекания физико-химических процессов в смесителе сразу же после смесителя .и после 1,5 ч контакта в жидкой фазе определяют активную реакцию среды (рН). Изменение рН раствОра в процессе контакта жидкости со смешанным реагентом служит индикатором глубины и эффективности смешения.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 н 2.

1101422

Таблица 2

Устройство для смешения жидкости

1 1

Пок аз атели

Баэовйй объект Известное Предлагаемое

Суммарная концент» рация ионов тяжелых металлов в воде после 1 5-часового отстаивания, мг/л

8-1 2

5"6

3-4

Концентрация взвешенных веществ в отстоенной воде,мг/л 70»130

40"50

20-30 (составитель Jl.Ñóõàíîâà 44ft. " редактор И Рогулич вперед т Дубиичак Корректор О Билак

Заказ 4716/13 Тираж,867 Подписное

ВИИИПИ Государотвенного комитета СССР пь делам изобретений и открытий

113035» Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Продолжительность пребывания жидкости в вертикальном смесителе (базовый объект) составляет 3-5 мин, в известном устройстве 3-5 с, s пред" .лагаемом — 2 - 3 с. рН обработаиной воды колеблется сразу же после смесителя от 8,5 цо 9,5.

Как следует иэ табл. 1-3,предлагаемое устройство имеет следующие преимущества по сравнению с известным и базовым объектомз более глубокое смешение жидкости с реагентом (табл. 1)у увеличение степени очистки жидкости по сравнению с вертикальным смесителем (базовым объектом) на

60-70%, с известным устройством на

30-40% меньшая продолжительность el î обработки.