Применение интеллектуальных генераторов пены в специальном технологическом оборудовании для очистки и регенерации воды

APPLICATION OF INTELLIGENT FOAM GENERATORS IN SPECIAL TECHNOLOGICAL EQUIPMENT FOR WATER CLEANONG AND REGENERATION

Victor Popov

Data Scientist, Opex Analytics, LLC, USA, Chicago,

Master of Engineering in Computer Science, Cornell University, United States of America, New York,

Bachelor’s Degree in Mechatronics and Robotics, Bauman Moscow State Technical University, Russia, Moscow

Аннотация. В данной статье рассматривается применение интеллектуальных генераторов пены в специальном технологическом оборудовании для очистки и регенерации воды. Такой подход имеет целый ряд преимуществ, в число которых входят высокая энергоэффективность, достигаемая за счет низкого энергопотребления составных компонентов; компактность предлагаемого решения, позволяющая беспроблемно осуществлять его интеграцию в существующие производственные и технологические процессы, а также возможность использования искусственных нейронных сетей для управления устройством, позволяющая повысить робастность и гибкость всей системы, а так же точность отработки поставленной задачи.

Abstract. in this article intelligent foam generators in special technological equipment for water cleaning and regeneration are considered. This approach has multiple advantages including high energy efficiency which is achieved due to low energy consumption of structural components; compactness of the suggested solution which allows to easily perform its integration into existing industrial and technological processes; and also its capability of using artificial neural networks for device control which allow to increase the robustness of the whole system and precision of the specified operations.

Ключевые слова: интеллектуальный генератор пены; робототехника; регенерация неорганической жидкости; искусственный интеллект

Keywords: intelligent foam generator; robotics; regeneration of anorganic liquid; artificial intelligence

Введение

Генераторы пены, использующиеся для очистки и регенерации воды, играют в структуре этой и подобных линий исключительно важную роль. Одной из задач, решаемых при помощи генераторов пены являются задачи комплексной подготовки поверхности плат тонкоплёночных микросборок для соответствия требованиям всех процессов фотолитографии, включая отмывку и химическую обработку.

Также другой задачей является применение генераторов пены для комплексной очистки и регенерации технологической воды, в том числе и де-ионизованной воды. Как показала практика, особенно эффективным является отделение органических загрязнений от технологической воды путём перевода их в пену с последующим механическим удалением. Отсутствие в этих процессах химических реагентов как раз и обеспечивает тот необходимый уровень качества.

Рисунок 1. На рисунке показана автоматическая линия для фотолитографии на платах тонкоплёночных микросборок, состоящая из самостоятельных автоматических модулей в инфраструктуре которых интегрированы генераторы пены

Структура установки для очистки воды

Рисунок 2. На рисунке показана общая схема и компоновка установки для очистки воды от загрязнений в основном нефтяного происхождения

Процесс очистки в ней идёт без применения химических реагентов, а только за счёт применения аэродинамического генератора пены, при помощи которого загрязнения превращаются в пену или (в зависимости от вида загрязнения) в микро – пену, после чего удаляются и вода или другая жидкость регенерируются и используются повторно.

Цифрами на рисунке обозначены:

- 1) танк (колонна) для очищаемого раствора

- 2) танк (колонна) для сбора пены

- 3) лоток для перетока пены из ёмкости 1 в ёмкость 2

- 4) несущая конструкция системы для очистки без применения химических реагентов, а только при применении аэродинамического генератора пены

- 5) опорные и регулировочные винты системы

- 6) элементы каркаса системы, в том числе и несущие

- 7) регулировочный вентиль для выпуска очищенной воды, после того, как пена по лотку 3 по уровню стекает в сборник пены 2

- 8) регулировочный вентиль, для регулировки объёмов подачи сжатого воздуха на аэродинамический генератор пены

- 9) вентиль для периодического выпуска частиц нефтепродуктов, опавших на дно ёмкости 1 в процессе формирования пены из более лёгких фракций

- 10) вентиль для периодического выпуска пены из ёмкости 2 в утилизационный автомобиль – цистерну или любой другой эквивалентный объект

- 11) электромагнитный и резонансный сенсор, предназначенный для онлайн контроля концентрации загрязнений в регенерированной воде или любом другом растворе

- 12) сенсор для определения остаточной концентрации углеводородов в регенерированной жидкости

- 13) система контроля и управления компрессором, включая контроль давления в потоке сжатого воздуха, подаваемого на аэродинамический генератор пены

- 14) компрессор

- 15) аэродинамический генератор пены, имеющий несколько вариантов регулировки выходных параметров: размеры капсул пены, диаметр пузырьков воздуха в капсулах

- 16) датчик уровня жидкости в танке или колонне номер 1

Принципиальная схема автономной комплексной системы для регенерации воды

Рисунок 3. На рисунке показана принципиальная рабочая схема всех взаимосвязей элементов и компонентов автономной комплексной системы для регенерации воды или других неорганических растворов, загрязнённых отходами нефтепродуктов, без применения каких либо химических реагентов, только с применением техники и технологии аэродинамической генерации пены

Рисунок 4. На рисунке показана принципиальная схема применения аэродинамического генератора пены в технологии онлайн очистки воды от нефти или топливных органических загрязнений

Как видно из рисунка оборудование полностью автоматизированное и представляет собой сквозной модуль в котором извлечение нефтепродуктов и другой органики из воды производится путём превращения их в пену с последующим отделением этой пены от потока воды. Предложенная схема отличается низким энергопотреблением, так как всё, что необходимо для работы системы - это затраты энергии на компрессор. Кроме энергетического преимущества, эта схема исключительно проста и компактна, что позволяет её встраивание в любой технологический процесс без необходимости что либо изменять.

Заключение

Таким образом можно сделать обоснованный вывод о том, что локальная техническая система - аэродинамический генератор пены - с учётом всех его отличительных признаков и необычных технических эффектов может быть использован в многих производственных и  технологических процессах, как эффективное дополнение к применяемому технологическому оборудованию и оснастке, причём параллельно с комплексной оптимизацией системы в комплексы с цифровым программным управлением и автоматическим контролем с применением элементов искусственного интеллекта и искусственных нейронных сетей.