BG4115U1 - Инсталация за преработване и рециклиране на промишлени отпадъчни води - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до инсталация за пречистване и рециклиранe на промишлени отпадъчни води, която може да се използва в областта на екологичния инженеринг - опазване на околната среда чрез пречистване на отпадъчни води и водоснабдяването чрез рециклиране на продукта от пречистването. Инсталацията позволява термодинамично пречистената вода да напуска при повишена температура, при което се постигат допълнителни икономии на енергия от рециклирането на топла пречистена вода. В допълнение на това топлинната обработка на отпадъчните води позволява получаването на пречистена вода с високи микробиологични показатели за чистота. По този начин за работата си устройството консумира само електрическа енергия в специфични количества 30-80 Wh/kg изпарена вода според температурните режими на работа. Състои се от приемен съд (5) с бъркалка (6) и серпентина (10) с топъл кондензат, като приемният съд (5) е свързан със сепаратор (14) и топлообменник (19), който е свързан едновременно с компресор (26) и сборник на кондензат (29), свързан с долната част на приемния съд (5), по-специално със серпентината му (10).

Description

(54) ИНСТАЛАЦИЯ ЗА ПРЕРАБОТВАНЕ И РЕЦИКЛИРАНЕ НА ПРОМИШЛЕНИ ОТПАДЪЧНИ ВОДИ

Област на техниката

Полезният модел се отнася за инсталация за преработване и рециклиране на промишлени отпадъчни води, която може да се използва в областта на екологичния инженеринг - опазване на околната среда чрез пречистване на отпадъчни води и водоснабдяването чрез рециклиране на продукта от пречистването.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са инсталации за пречистване на промишлени отпадъчни води чрез изпарение с използване на механично сгъстяване на водната пара, като основния фокус в тях е преработка до сух отпадък.

Известна е патентна публикация - CN 201010576475 /2010/, в която са описани метод и инсталация за пречистване на отпадъчни води чрез изпарение, включващи специална предварителна обработка на водата поради съдържащи се в нея химични вещества и получаване на сух отпадък.

Известна е система за пречистване на отпадъчни води, CN 201910763232.5.5А /2019/. в която се прилага пречистване на отпадъчните води от амониев сулфат, като се използва принципа на изпарение с термопомпи за отпадъчни води с конкретен тип замърсители, с използване на тънкослоен изпарител и механичен компресор.

Известни са метод и устройство за обработка на отпадъчни води, съдържащи масло и сол CN 201610096600.1А /2016/. като се използва флотационен съд. свързан със система за механично сгъстяване на водни пари.

Известна е патентна публикация CN 201810798979.ХА /2018/, в която е разкрита инсталация за преработване на отпадъчни води, с високо съдържание на железни, която съдържа изпаряващо устройство, като се използва и ректификационна колона, сепаратор и механичен компресор.

Не са ни известни технически решения, при които промишлени отпадъчни води да се рециклират и да използват повторно пречистената вода за процес, който генерира отпадъчната такава. Не ни е известна техническа информация за използване на известните инсталации, апарати и устройства за пречистване и рециклиране на отпадъчни води от перални машини, сухоземни и морски транспортни средства.

Техническа същност на полезния модел

Предвид на известното ниво на техниката в разглежданата област, задача на полезния модел е да се предложи инсталация за преработване и рециклиране на промишлени отпадъчни води чрез изпаряване, която да осигурява ефективно отделяне на замърсяванията в отпадъчните води, като чрез изпаряване на водния разтвор и обратно втечняване на водните пари да се постигне висока степен на чистота на преработената отпадна вода и прецизно отделяне на шлам, която да позволява повторно използване на пречистената вода за процес, който генерира отпадъчната такава.

Друга задача на полезния модел е отделеният при преработването на промишлени отпадни води шлам да може да се използва за допълнително обработване или за получаване на биогаз.

BG4115 UI

Задачата се решава чрез инсталация за преработване и рециклиране на промишлени отпадъчни води, която съдържа изпаряващо устройство и свързани с него сепаратор и механичен компресор.

Съгласно полезния модел отпадната вода, подлежаща на обработване се съдържа в съд за отпадна вода с филтър, свързан чрез трансферна помпа и възвратен клапан е приемен съд, изпълнен като устройство с нагревател, бъркалка и серпентина с горещ кондензат, като приемният съд е свързан със сепаратор на изпарителна система, съоръжен с нагревател за първоначално пускане, който е свързан в затворен кръг с топлообменник, компресор и с горната част на сепаратора.

Долната част на сепаратора е свързана чрез циркулационна помпа с топлообменника и сборник на кондензат.

Между циркулационната помпа и топлообменника е предвидено отклонение с дренажен кран и сборник на шлам.

Към горния край на сборника на кондензат е свързана вакуумпомпа, при което долният край на сборника на кондензат е свързан през помпа и обратен клапан със серпентината, монтирана в приемния съд, а чрез трипътен клапан с обезмирисител със сборник на пречистена вода.

Предложената инсталация за преработка на отпадни води съгласно полезния модел позволява термодинамично пречистената вода да напуска при повишена температура. Това позволявала се постигнат допълнителни икономии на енергия от рециклирането на топла пречистена вода. В допълнение на това топлинната обработка на отпадъчните води в предлаганото устройство при определени температури и продължителност на третиране позволява получаването на пречистена вода с високи микробиологични показатели за чистота. По този начин за работата си устройството консумира само електрическа енергия в специфични количества 30-80 Wh/kg изпарена вода според температурните режими на работа.

Кондензиралите водни пари в кондензаторната част представляват очистена вода с високи показатели за чистота. След изтеглянето си от системата тя може да се съхранява и използва отново за генериращия я процес или да се зауства в канализационната система.

В зависимост от вида и състава на отпадъчната вода, подлежаща на преработване, при наличие на летливи примеси в изходната отпадъчна вода пречистената вода може допълнително да се подложи на обезмирисяване (например чрез адсорбция) преди нейното рециклиране. Според състава на изходната отпадъчна вода е възможно преди третирането и с предлаганото устройство тя да се филтрира, утаи или обработи с нелетливи препарати (например обезпенители и др.).

Инсталацията, обект на полезния модел има широка област на приложение и може да се използва за преработване и рециклиране на отпадъчни води от промишлени предприятия, осъществяващи процеси на измиване на машиностроителни изделия и оборудване, пластмаси, растителни суровини, охладителни системи, CIP системи и технологични процеси в хранителни предприятия (водна стерилизация, бланширане и др.), измиване на сухоземни и морски транспортни средства, перални, кухни и др.

BG4115 UI

Пояснение на приложените фигури

По-нататък в описанието е представено примерно изпълнение на инсталацията за преработване на промишлени отпадъчни води, което е онагледено по-детайлно с помощта на придружаващите описанието чертежи, където:

фигура 1 представлява примерно изпълнение на инсталация за преработване и рециклиране на промишлени отпадни води съгласно полезния модел;

фигура 2а представя режим на инсталацията на мястото на генериране на отпадъчната вода: фигура 26 представлява режим на инсталацията на мястото на пречистване на отпадъчната вода.

Примерни изпълнения на полезния модел

Инсталацията за преработване и рециклиране на промишлени отпадъчни води е представена чрез едно примерно изпълнение, като описаните съоръжения, апарати и устройства са примерни и примерното изпълнение не ограничава възможностите за реализиране и на други вариантни изпълнения на инсталацията, съобразени с конкретното приложение, при което се постига същият или еквивалентен технически резултат.

Инсталацията съгласно полезния модел, както е показано на фиг. 1. се състои от сборник за отпадъчна вода 1. снабден с филтър за механично очистване 2. Сборникът 1 е свързан чрез трансферна помпа 3 и възвратен клапан 4 с приемен съд 5, който работи при атмосферно налягане. Приемният съд 5 е снабден с бъркалка 6, задвижвана с двигателна група 7, изпълнена например като мотор-редуктор, като бъркалката 6 е предназначена за разбъркване и дегазиране на входящата отпадъчна вода. Допълнително към дъното на приемния съд 5 е монтиран електрически нагревател 8, като е предвиден и термостат 9. Електрическият нагревател 8 и термостатът 9 осигуряват предварително нагряване и регулиране на температурата на входящата отпадъчна вода.

Над електрическия нагревател 8, в обема на приемния съд 5 е разположена серпентина 10 с протичащ в нея горещ кондензат (пречистена вода). При необходимост към преливния съд 5 е подходящо да се монтира и нивомерна тръба с преливна линия за контрол нивото на водата и избягване заливането му с течност. Към приемния съд 5 е предвидена необходимата контролна арматура например спирателен кран 11 за секциониране и дренажен кран 12 за източване. Изходът на приемния съд 5 е свързан през редуцир вентил 13 със сепаратор 14 на изпарителна система, в долната част на който е разположено наблюдателно стъкло с нивостат 15, мановакуумметър 16 и нагревател за първоначално пускане 17.

Долната част на сепаратора 14 е свързана през циркулационната помпа 18 с топлообменник 19, като по свързващата тръбопроводна линия е предвидено отклонение с дренажен кран 20 и сборник 21, в който се изтегля и съхранява концентрирания отпадък (шлам). Топлообменникът 19, в който се нагрява обработваната вода е съоръжен с контролно-измервателна апаратура, например термометри 22 и 23 за следене температурите на водата преди и след него, и манометър 24 за следене налягането на водата.

Топлообменникът 19 е свързан със сепаратора 14 през редуцир-вентил 25. чието предназначение е да осигури понижаване налягането на обработваната вода, като в сепаратора 14 нагрятата обработвана вода частично се самоизпарява. при което в долната му част, се отделя неизпарената вода. Към горната част на сепаратора 14, където се събират водните пари е свързан компресор 26, чиято нагнетателна страна 4

BG4115 UI е свързана с топлообменника 19. За целите на следене режима на работа на компресора е препоръчително да е предвидена стандартната за такова устройство контролно-измерителна апаратура, например термометър 27 и манометър 28 за следене параметрите на сгъстените водни пари.

Топлообменникът 19, където сгъстените пари се втечняват до кондензат (пречистена вода) е свързан със сборник за кондензат 29, при което в горната му част през спирателен кран 30 е свързана вакуумпомпа 31, чието предназначение е отвеждане на некондензиралите газове. Към долната част на сборника за кондензат 29 е свързана помпа за кондензат 32, предназначена за неговото изтегляне, както и дренажен кран 35. Помпата за кондензат 32 е снабдена с възвратен клапан 33 и е свързана паралелно чрез кран 34 и обезмирисителя 35 със сборник за пречистена вода 36 за получаване на топъл кондензат (пречистена вода) или със серпентина 10, разположена в приемния съд 5 за охлаждане и получаване на студен кондензат (пречистена вода). За предпочитане, при наличие на летливи примеси в пречистената вода, обезмирисителят 35, свързан в тръбопроводната линия за връзка с атмосферата е от активен въглен.

Серпентината 10 е съоръжена с контролно-измервателна апаратура, съответно термометър 37, манометър 38, обезвъздушаващ кран 39 и е свързана чрез трипътен кран 40, свързан с входа на сборника за кондензат 29, съответно за рециркулация на пречистената вода и с атмосферата за изтегляне на пречистената вода.

Техническата същност на полезния модел се базира на разглеждането на промишлени отпадъчни води като двукомпонентен воден разтвор, състоящ се от чиста вода (летлив компонент) и намиращи се в нея примеси (замърсявания, най-често нелетливи вещества). При кипене на подобна смес компонента вода ще се изпари до формата на чисти водни пари, докато замърсявания ще се сепарират като нелетлив остатък. При това кипене отпадъчната вода се разделя на два потока - водните пари, които могат да се втечнят обратно до кондензат (90-95% от количеството на входящите отпадъчни води), и концентриран течен отпадък с повишено съдържание на замърсявания - шлам (5-10% от количеството на входящите отпадъчни води).

Полученият кондензат представлява очистена вода с високи показатели за чистота, която потенциално може да рециклира и използва многократно в процеса, който я генерира. Конвенционалното провеждане на този процес е силно енергоемък и икономически неефективен поради високите стойности на специфичната топлина на парообразуване на водата - около 650-700 Wh/kg изпарена вода. В предлаганото устройство разходът на енергия за подобен процес се намалява драстично чрез използване на отворена термопомпена система. Тя работи по класическия термопомпен цикъл на Карно, като за хладилен агент използва самата преработвана вода. За целта се използва топлообменник, представляващ изпарител/кондензатор. В изпарителната му част кипи преработваната отпадъчна вода в условията на вакуум, атмосферно налягане или надналягане.

Образуваните водни пари се засмукват от механичен компресор и се нагнетяват от него чрез внасяне на електрическа енергия. Сгъстените водни пари се подават обратно в кондензаторната част на топлообменника, където кондензират. Отделената при това топлина се предава на кипящата вода, осигурявайки необходимата енергия за процеса на кипене. По този начин за работата си устройството консумира само електрическа енергия в специфични количества 30-80 Wh/kg изпарена вода според температурните режими на работа. Кондензиралите водни пари в кондензаторната част представляват 5

BG4115 UI очистена вода с високи показатели за чистота. След изтеглянето си от системата тя може да се съхранява и използва отново за генериращия я процес или да се зауства в канализационната система.

При наличие на летливи примеси в изходната отпадъчна вода пречистената вода може допълнително да се подложи на обезмирисяване (например чрез адсорбция) преди нейното рециклиране. Според състава на изходната отпадъчна вода е възможно преди третирането и с предлаганото устройство тя да се филтрира, утаи или обработи с нелетливи препарати (например обезпенители и др.).

Така предложеното устройство може да се експлоатира в два режима.

На място на генериране на отпадъчната вода (Фиг. 2а) - например в промишлено предприятие или предприятие от областта на услугите 41. В този случай пречистената вода чрез инсталацията 42 може да се рециклира многократно, включително и под формата на топла вода. Полученият шлам (в количество 10-20 пъти по-малко от изходната отпадъчна вода) се извозва с транспортно средство 43 до лицензирана площадка за преработка на отпадъци 44. Там се преработвало сух остатък на инсталация 45 или се предава за получаване на биогаз 46.

На място на пречистване на отпадъчната вода (Фиг. 26) - например на лицензирана площадка за преработка на отпадъци. В този случай изходната отпадъчна вода от промишлено предприятие или предприятие от областта на услугите 4Г се извозва с транспортно средство 43' до лицензирана площадка за преработка на отпадъци 44'. Там се преработва с предлаганата инсталация 42' до концентриран шлам и пречистената вода, която се зауства към канализационна система 47. Шламът се дообработва до сух остатък на допълнителна инсталация 48 или се предава за получаване на биогаз 46'.

Claims (1)

1. Инсталация за преработване и рециклиране на промишлени отпадъчни води, която съдържа изпаряващо устройство и свързан с него механичен компресор, характеризираща се с това, че отпадната вода, подлежаща на обработване е поместена в сборник за отпадна вода (1) с филтър (2), свързан чрез трансферна помпа (3) и възвратен клапан (4) с приемен съд (5), изпълнен като устройство с бъркалка (6) и разположени под нея серпентина (10) с горещ кондензат и нагревател (8), като приемният съд (5) е свързан със сепаратор (14) на изпарителна система, съоръжен с нагревател за първоначално пускане (17). който е свързан в затворен кръг с изпаряващото устройство, изпълнено като топлообменник (19), с компресора (26) и с горната част на сепаратора (14), при което долната част на сепаратора (14) е свързана чрез циркулационна помпа (18) с топлообменника (19) и сборник на кондензат (29). като между циркулационната помпа (18) и топлообменника (19) е предвидено отклонение с дренажен кран (20) и сборник на шлам (21). а към горния край на сборника на кондензат (29) е свързана вакуумпомпа (31). при което долният край на сборника на кондензат (29) е свързан през помпа (32) и обратен клапан (33) със серпентината (10), монтирана в приемния съд (5), а чрез трипътен клапан (34) с обезмирисител (35) със сборник на пречистена вода (36).