Устройство для получения активированной газожидкостной смеси

Патент 2211805

Авторы

Реферат

Изобретение относится к очистке сточных вод от вредных примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Устройство включает аэрационную камеру с размещенными в ней диспергаторами воздуха струйного типа, камеру ускорения течения газожидкостной смеси, патрубки для ввода соответственно газа, раствора реагентов и дополнительной жидкости, гидравлическую насадку с отверстиями, выполненными со стороны трубопровода готовой активированной газожидкостной смеси. Технический результат: повышение производительности и флотационной активности смеси воды, воздуха и реагентов за счет создания условий образования предельного адсорбционного слоя поверхностно-активных веществ на поверхности пузырьков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к процессу очистки сточных вод от вредных примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известны различные устройства для подготовки жидких сред. Например, аэрирующие устройства с механическим дроблением газовых струй во флотомашинах механического типа или приспособления для диспергирования воздуха его пропусканием через пористые перегородки, как во флотомашинах пневматического действия (Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины, М., "Недра", 1972, 248с.).

Недостатком таких устройств является то, что они имеют низкую производительность и относительно крупный размер пузырьков дисперсного газа.

Известны также способ и устройство, по которым аэрация жидкой фазы осуществляется совместно с реагентами в камере смешивания, откуда образованная смесь через сетчатую перегородку с расположенной на ней дробью непосредственно подается во флотационную камеру (Патент США 3371779, опубл. 05.03.1968).

Недостатком устройства для аэрации жидких сред является то, что оно не обеспечивает достижения на газовых пузырьках предельной адсорбции присутствующих в растворе поверхностно-активных веществ, что снижает флотационную активность смеси воды, воздуха, реагентов.

Заявляемое изобретение направлено на повышение производительности и флотационной активности смеси воды, воздуха и реагентов за счет создания условий образования предельного адсорбционного слоя поверхностно-активных веществ на поверхности пузырьков воздуха.

Поставленная задача достигается тем, что устройство снабжено аэрационной камерой с диспергатором, выполненным в виде "воздушного колокола", камеры ускорения течения смеси, гидравлической насадки с отверстиями, выполненными со стороны трубопровода готовой активированной газожидкостной смеси. Такое выполнение аэрирующего устройства позволяет получать максимальную величину адсорбции на поверхности раздела газ-жидкость и за счет увеличения скорости выхода активированной газожидкостной смеси повышать его производительность.

Производительность устройства принимается равной максимальному расходу воздуха, пропускаемому через жидкую фазу, находящуюся в устройстве, при котором дисперсный состав газовой фазы остается неизменным. Практическое определение производительности устройства осуществляется замером расхода воздуха в момент перехода режима течения активированной газожидкостной смеси от "пузырькового" к "снарядному".

Эффективность процесса очистки сточных вод от вредных примесей флотационными методами определяется наличием развитой поверхности газовой фазы. Достигнуть этого условия возможно двумя способами: уменьшением крупности пузырьков воздуха; увеличением общего расхода воздуха.

Приготовленная активированная газожидкостная смесь в присутствии поверхностно-активных веществ имеет практически однородный дисперсный состав газовой фазы с размерами пузырьков от 0,1-0,2 до 1,5-2,0 мм, что обеспечивает большую поверхность газовой фазы, а предлагаемая конструкция гидравлической насадки обеспечивает максимальную производительность по абсолютному расходу воздуха.

Устройство для получения активированной газожидкостной смеси (см. чертеж) состоит из аэрационной камеры 1 с размещенными в ней диспергаторами 2 газа, состоящими из камеры смешения 11 и патрубков 4 и 5 соответственно для ввода газа и принудительного ввода раствора реагента, камеры 3 ускорения течения смеси, патрубка 6 для ввода раствора реагентов, патрубка 12 для ввода дополнительной жидкости в гидравлическую насадку 7 с отверстиями 8, выполненными со стороны трубопровода 9 готовой активированной газожидкостной смеси, патрубка 10 для забора раствора реагентов из рабочей камеры и принудительной подачи в патрубок 5. Отверстия в насадке могут быть выполнены в один ряд, при этом оси отверстий совпадают с направлением движения газожидкостной смеси. При двухрядном расположении отверстий в насадке их оси могут иметь наклон до 30^o к направлению течения смеси.

Устройство работает следующим образом. Аэрационная камера 1 через патрубок 6 заполняется раствором реагента, затем через патрубок 10, служащий для забора раствора реагентов из рабочей камеры, он принудительно подается через патрубок 5 в камеру смешения 11. Падающие струи жидкости, образуя "каверну", захватывают и дробят воздух. Раствор реагента, принудительно подаваемый через патрубок 5 в камеру смешения 11, попадает через специальные насадки, диаметр которых определяется необходимой скоростью течения жидкой фазы. Образованная газожидкостная смесь поступает в камеру 3 с ускорением. В эту же камеру через отверстия 8 гидравлической насадки подается дополнительная жидкость, которая, смешиваясь с активированной газожидкостной смесью, разжижает ее и способствует увеличению скорости истечения ее из аэрационной камеры в трубопровод 9 готовой смеси. Из последнего смесь вводится во флотационный объем разделительного аппарата одновременно с очищаемой водой. Эффективность работы предлагаемого аэратора может быть продемонстрирована следующими примерами.

Пример 1. Концентрация олеата натрия - 100 мг/л, расход раствора олеата натрия - 122 мл/мин, максимальный расход диспергируемого воздуха без расхода чистой воды, при котором сохраняется пузырьковый режим течения активированной газожидкостной смеси, - 0,27 дм³/мин.

Пример 2. Концентрация олеата натрия - 100 мг/л, расход раствора олеата натрия - 122 мл/мин, расход диспергируемого воздуха, при котором сохраняется пузырьковый режим течения, - 0,56 дм³/мин, расход чистой воды - 50 мл/мин. Угол наклона подачи чистой воды - 28^o.

Пример 3. Концентрация олеата натрия - 100 мг/л, расход раствора олеата натрия -122 мл/мин, расход диспергируемого газа, при котором сохраняется пузырьковый режим течения активированной газожидкостной смеси, максимальный и составляет - 0,58 дм³/мин. Угол наклона подачи чистой воды - 30^o.

Пример 4. Концентрация олеата натрия - 100 мг/л, расход раствора олеата натрия -122 мл/мин, расход диспергируемого воздуха, при котором сохраняется пузырьковый режим течения активированной газожидкостной смеси, - 0,52 дм³/мин. Угол наклона подачи чистой воды - 32^o. Расход чистой воды - 50 мл/мин.

Пример 5. Концентрация олеата натрия - 100 мг/л, расход раствора олеата натрия - 122 мл/мин, расход диспергируемого газа, при котором сохраняется пузырьковый режим течения активированной газожидкостной смеси, - 0,22 дм³/мин. Угол наклона подачи чистой воды - 35^o, ее расход - 50 мл/мин.

Таким образом, ввод чистой воды и угол наклона гидравлической насадки (не более 30^o) играют существенную роль при насыщении газовой фазой активированной водной дисперсии воздуха.

Формула изобретения

1. Устройство для получения активированной газожидкостной смеси, включающее последовательно расположенные аэрационную камеру со струйным диспергатором газа и трубопровод готовой активированной газожидкостной смеси, соединенные с аэрационной камерой патрубки для подачи газа и растворов реагентов, отличающееся тем, что устройство снабжено установленной между аэрационной камерой и трубопроводом готовой активированной газожидкостной смеси, камерой ускорения течения смеси с патрубком для ввода дополнительной жидкости и гидравлической насадкой с отверстиями, выполненными со стороны трубопровода готовой активированной газожидкостной смеси.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия в гидравлической насадке выполнены с наклоном их осей к направлению движения активированной газожидкостной смеси под углом не более 30^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1