Устройство для гальвано-химической очистки сточных вод

 

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод, в частности сточных вод гальванических производств и предприятий цветной металлургии. Устройство выполнено в виде вертикальной неподвижной цилиндроконической емкости, снабженной тангенциальными питающими патрубками для подвода сточной воды, расположенными в верхней части емкости, питающим тангенциальным патрубком, расположенным в нижней части емкости, обеспечивающим вращение гальваномассы в сторону, противоположную движению потока воды, поступающего сверху, съемной конической шламовой насадкой и внутренним сливным патрубком с решеткой, расположенным по центру емкости, внутри которого соосно установлен полый вал для периодической подачи сточной воды, на конце которого закреплен многотрубчатый якорь. Питающий тангенциальный патрубок имеет круглое или прямоугольное сечение. Сливной патрубок выполнен с возможностью перемещения по вертикали и соединен со сливной трубой. Устройство имеет инжектор для подачи воздуха, установленный на обводной линии между всасывающим и напорным трубопроводами центробежного насоса. Емкость имеет угол конусности от 5 до 20°. Внутренняя поверхность стенок цилиндрической части емкости имеет спиральные канавки, выполненные против вращения потока. Технический эффект - повышение эффективности очистки сточных вод от ионов цветных металлов, грубодисперсных примесей, увеличение производительности, упрощение конструкции. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для обработки промышленных сточных вод и может быть использовано для обезвреживания стоков гальванических, металлургических, химических и других производств от различных загрязнений, например примесей цветных и тяжелых металлов, галогенидов цианидов, а также масляных и нефтяных примесей.

Как известно, для гальванохимической очистки промышленных сточных вод от вышеуказанных примесей применяется устройство, содержащее вертикально расположенный цилиндрический корпус с размещенным в нем наполнителем в виде смеси дробленого графита или кокса с железной стружкой, шнека и патрубки ввода и вывода обрабатываемой жидкости и воздуха [1].

Недостатками известного устройства являются его большая энергоемкость на вращение шнека, сложность привода, высокая трудоемкость при эксплуатации аппарата. Работа шнека вызывает довольно большую нагрузку, оказываемую на сальниковые уплотнения, что требует затраты дополнительной мощности и приводит в конце концов к разгерметизации соединения. В процессе работы этого устройства возникает нежелательная вибрация составных частей, а также сильный шум, что осложняет процесс работы на данном устройстве.

Известно устройство (прототип), выполненное в виде ванны, состоящей из двух отсеков, разделенных перфорированной перегородкой, обтянутой водопроницаемой тканью, не доходящей до низа перегородки, снабжено приспособлением для ввода сточных вод в виде перфорированного трубопровода, расположенного в верхней части первого по ходу движения воды отсека, в котором расположен кокс, а второй отсек заполнен железной стружкой и снабжен валом с лопатками, расположенными под углом 30-45° к торцовой поверхности корпуса и совершающим колебательные движения [2]. Ограниченная площадь контакта гальванопары (только через щель в первом отсеке) не позволяет создать оптимального соотношения железо : кокс для эффективной очистки. Поэтому трудно представить возможность восстановления хрома катодно-поляризованным коксом. Количество воздуха, которое поступает с раствором через перфорированный распределительный трубопровод, является недостаточным для процесса, так как не будет происходить восстановления кислорода до гидроксильных ионов и последующего образования гидроксидов металлов. В любой конструкции гальванокоагулятора кокс практически не расходуется и его потеря связана с измельчением и нет необходимости предусматривать специальные ограничения расхода кокса разовой загрузкой. Перемешивание железной стружки путем колебательных движений вала с лопатками вдоль продольной оси ванны не создает условия для встречного потока очищенных растворов и железной стружки.

Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков, повышение эффективности очистки сточных вод от ионов цветных металлов и различных ионов, грубодисперсных примесей, увеличение производительности и упрощение конструкции предлагаемого устройства, в котором нет движущихся деталей.

Устройство обладает изобретательским уровнем, так как предложенная совокупность признаков: вертикальная неподвижная цилиндроконическая емкость, имеющая тангенциальные насадки для придания вращения гальванопары и раствора, внутреннюю сливную насадку, съемную шламовую насадку, соосно внутренней насадке полый вал с многотрубным якорем на конце, обеспечивает упрощение аппаратурного оформления и интенсификацию процесса очистки, выраженную в том, что очистка воды происходит непрерывно при контактировании гальванопары с водой без электрического тока, и это явным образом не следует из уровня техники.

Поставленная задача решается тем, что устройство для очистки сточных вод содержит емкость, заполненную гальваномассой, с патрубками подвода сточной воды, отвода отработанной воды, подачи гальваномассы и удаления шлама, выполнено в виде вертикальной неподвижной цилиндроконической емкости, снабженной тангенциальными питающими патрубками для подвода сточной воды, расположенными в верхней части емкости, питающим тангенциальным патрубком, расположенным в нижней части емкости, обеспечивающим вращение гальваномассы в сторону, противоположную движению потока воды, поступающего сверху, съемной конической шламовой насадкой и внутренним сливным патрубком с решеткой, расположенным по центру емкости, внутри которого соосно установлен полый вал для периодической подачи сточной воды, на конце которого закреплен многотрубчатый якорь.

Питающий тангенциальный патрубок может иметь круглое или прямоугольное сечение.

Сливной патрубок может быть выполнен с возможностью перемещения по вертикали и соединен со сливной трубой.

Устройство может иметь инжектор для подачи воздуха, установленный на обводной линии между всасывающим и напорным трубопроводами центробежного насоса.

Емкость имеет угол конусности от 5 до 20°, а внутренняя поверхность стенок цилиндрической части емкости имеет спиральные канавки, выполненные против вращения потока.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство представляет собой цилиндроконическую емкость, наполненную гальваномассой. Через два тангенциальных питающих патрубка сточные воды насосом закачиваются в емкость. Под действием центробежной силы потока раствора гальваномасса отбрасывается к стене корпуса, частицы контактируют между собой. Растворы проходят через слой гальваномассы и очищенные растворы через внутренний сливной патрубок вытекают из емкости. Для предотвращения засасывания в слив крупных частиц гальваномассы помещена решетка. Измельченные твердые частицы и гидроксиды металлов разгружаются самотеком через шламовую насадку. Перед насадкой имеется сегментный затвор с решеткой для выгрузки гальваномассы из емкости. Для постоянного взрыхления и интенсивного контакта гальваномассы в нижней конической части емкости находится тангенциальный патрубок, который создает вращение гальваномассы в сторону, противоположную движению потока исходной воды. Вертикальное движение гальваномассы осуществляется за счет восходящего потока раствора, который проходит через полый вал и многотрубчатый якорь. Необходимый для процесса воздух поступает за счет инжекции при прокачивании раствора через тангенциальные питающие патрубки.

Устройство работает следующим образом.

Емкость 1 заполняется необходимой гальваномассой при оптимальном соотношении кокс : железо (графит : алюминий, пиролюзит - перфорированная пластина из нержавеющей стали). Исходный раствор подается в цилиндро-коническую емкость 1 под давлением насоса через два питающих патрубка 2, установленных тангенциально, непосредственно под крышкой корпуса 3. Измельченные твердые частицы и гидроксиды металлов разгружаются самотеком через нижнюю съемную шламовую насадку 4. Очищенные стоки вытекают через внутренний сливной патрубок с решеткой 5 и далее выводятся по сливной трубе, расположенной в центре крышки. Верхний сливной патрубок имеет возможность перемещаться с помощью регулирующих винтов 6, опирающихся на крышку корпуса. Главной действующей в устройстве силой является центробежная сила инерции, возникающая при вращении растворов благодаря тангенциальной подаче исходного раствора и осевой разгрузке продуктов.

Под действием центробежной силы гальваномасса отбрасывается к стенке корпуса устройства, частицы контактируют между собой, раствор проходит гальваномассу 7 и выносится со сливом. Для взрыхления и интенсивного контакта гальванопары в нижней конической части емкости находится тангенциальная питающая насадка 8, которая создает вращение гальваномассы в противоположную сторону.

Для придания вертикального движения гальваномассе во внутренней сливной трубе соосно расположен полый вал 9, на конце которого закреплен четырехтрубчатый якорь 10, куда периодически подается исходный раствор.

Гальваномасса разделяется и частицы контактируют друг с другом в восходящем потоке раствора. Скорость восходящего потока раствора равна конечной скорости стесненного падения частиц расчетной крупности разделения. Периодичность подачи раствора осуществляется через специальный регулятор 11. Загрузка гальваномассы осуществляется через люк 12, а выгрузка через сегментный затвор с решеткой и рукояткой 13, который закрепляется перед шламовой насадкой.

Воздух подается в систему путем инжекции через инжектор 14, который устанавливается на обводной линии между всасывающим и напорным трубопроводами центробежного насоса (на чертеже не показан). При подаче в эжектор и далее в центробежный насос 4-5% воздуха (от объема сточной воды) производительность и напор насоса снижаются только на 10-15%.

На внутренней поверхности цилиндрической части емкости имеются спиральные канавки (желобки), выполненные против вращения потока. Аппарат с выступами - турбулизаторами позволяет достичь необходимого перемешивания гальванопары и плотного пристенного слоя и обеспечить за счет этого лучшее расслоение шламового материала по плотности. Создание дополнительной шероховатости внутренней поверхности устройства может осуществляться за счет нарифлений различной высоты и конфигурации - радиальных, спиралевидных, концентрических окружностей - в зависимости от характеристики обрабатываемой сточной воды. Пристенная шероховатость в устройстве создана ребрами переменного или постоянного сечения.

Предлагаемое техническое решение соответствует критериям промышленной применимости, новизны и изобретательского уровня. Заявляемое устройство имеет высокую производительность и эффективно очищает сточную воду.

Источники информации

1. Патент РФ 2095319, опубл. 10.11.97.

2. Патент РФ 2029735, опубл. 27.02.95 (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство для очистки сточных вод, содержащее емкость, заполненную гальваномассой, с патрубками подвода сточной воды, отвода отработанной воды, подачи гальваномассы и удаления шлама, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде вертикальной неподвижной цилиндроконической емкости, снабженной тангенциальными питающими патрубками для подвода сточной воды, расположенными в верхней части емкости, питающим тангенциальным патрубком, расположенным в нижней части емкости, обеспечивающим вращение гальваномассы в сторону, противоположную движению потока воды, поступающего сверху, съемной конической шламовой насадкой и внутренним сливным патрубком с решеткой, расположенным по центру емкости, внутри которого соосно установлен полый вал для периодической подачи сточной воды, на конце которого закреплен многотрубчатый якорь.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что питающий тангенциальный патрубок имеет круглое или прямоугольное сечение.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сливной патрубок выполнен с возможностью перемещения по вертикали и соединен со сливной трубой.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет инжектор для подачи воздуха, установленный на обводной линии между всасывающим и напорным трубопроводами центробежного насоса.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость имеет угол конусности от 5 до 20°.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность стенок цилиндрической части емкости имеет спиральные канавки, выполненные против вращения потока.

РИСУНКИРисунок 1