УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ШЛАМОВ Российский патент 1994 года по МПК B01D33/03 

Изобретение относится к технике фильтрования, а именно к обезвоживанию шламов, содержащих примеси как механических частиц, так и включения в гелеобразной форме.

Известно устройство для обезвоживания, содержащее корпус с коническим днищем, к которому присоединен патрубок отвода шлама, вертикальный фильтрующий трубчатый элемент с открытым верхним концом [1] .

Недостатком известного устройства является то, что получаемый обезвоженный шлам имеет повышенную влажность в связи с тем, что уплотнение его происходит за счет естественного процесса осаждения. Повышенная влажность шлама требует дополнительных затрат при последующей его обработке, связанной с удалением влаги. Кроме того, наблюдается достаточно быстрая кальматация отверстий фильтрующего элемента, что значительно затрудняет отвод жидкости из шлама. Все это приводит к образованию осадка повышенной влажности.

Наиболее близким по технической сущности является вибрационный фильтр, включающий корпус с патрубками ввода суспензии и вывода получаемого осадка и фильтрата, а также фильтрующий элемент и вибратор, установленный в верхней части фильтра ( а. с. СССР N 1197691, кл. В 01 D 29/28, 15.12.85).

Недостатки данного технического решения следующие.

Размещение фильтрующего элемента в верхней части устройства требует дополнительных коммуникаций и приспособлений для устойчивой установки и крепления его в корпусе устройства, что в целом усложняет конструкцию устройства.

Кроме того, предлагаемая соразмерность таких элементов, как фильтрующий элемент и корпус устройства, приводит к значительно низкому значению полезной емкости фильтра. В устройстве данной конструкции происходит кратковременный процесс разделения жидкой и твердой фаз. Такой процесс неприемлем при обезвоживании шламов городских станций очистки, где пpоцесс уплотнения имеет временный характер в связи с образованием водяных линз во всем объеме обрабатываемого шлама. Таким образом, технические возможности устройства ограничены.

Поскольку процесс накопления осадка в устройстве происходит только за счет гравитационных сил, осадок имеет повышенную влажность, что сопровождается дополнительными затратами для удаления из него остаточной влаги.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить новый технический результат, заключающийся в том, что данное устройство конструктивно проще и удобнее в эксплуатации при обезвоживании шламов, характерных для городских станций очистки; расширяются технологические возможности устройства; полученный осадок имеет достаточно низкую влажность.

Технические средства, с помощью которых достигается вышеуказанный технический результат, сводятся к следующему в известном устройстве, содержащем корпус с наклонным днищем, трубопроводы для подвода шлама и вывода фильтрата и сгущенного осадка, концентрически расположенный в корпусе вертикальный перфорированный фильтрующий элемент и вибpатоp. Устройство дополнительно снабжено регулятором скорости отвода жидкости, а фильтрующий элемент установлен непосредственно на днище устройства на всю высоту корпуса, причем диаметр фильтрующего элемента оптимизируется для данного вала шламов и равен 0,1-0,06 от диаметра корпуса устройства.

Для осуществления эффективной регенерации фильтрующего элемента (исключается механическая очистка) в предлагаемом устройстве диаметр и высота отверстий в перфорированном фильтрующем элементе оптимизируются по следующей зависимости: высота отверстий равна 0,3-1,0 величины его диаметра.

Кроме того, фильтрующий элемент выполнен из коррозионно-стойкого материала, например, нержавеющей стали, металлокерамики, стеклопластика и др.

Регулятор скорости отвода фильтрата позволяет более равномерно распределить потоки отводящей жидкости на границе шлам - фильтрующий элемент по всей высоте фильтрующего элемента. При этом максимально исключаются процессы, связанные с кальматацией отверстий в фильтрующем элементе. Происходит равномерный отток фильтра, который способствует эффективному уплотнению шлама с максимальным отводом воды.

Установка фильтрующего элемента непосредственно на днище устройства позволяет стационарно укрепить его без каких-либо сложных конструктивных приспособлений, что в целом упрощает саму конструкцию устройства. Кроме того, размещение фильтрующего элемента на всю высоту корпуса дополнительно увеличивает площадь фильтрации, что способствует лучшему обезвоживанию шлама.

Оптимизация размеров фильтрующего элемента и корпуса осуществляется в связи с тем, что в процессе обезвоживания шламов, характерных для городских станций очистки, помимо осадка, скапливающегося в нижней части устройства, в толще шлама образуются так называемые водяные линзы. Наличие таких линз является крайне нежелательным явлением и представляет собой лимитирующее звено в процессе уплотнения шлама.

При выборе оптимальных соотношений размеров диаметра фильтрующего элемента и корпуса устройства появляется возможность регулирования расстояния между стенками элемента и корпуса таким образом, что стенки перфорированного фильтрующего элемента попадают в область наибольшего сечения образовавшихся водяных линз. Это способствует максимальному и более эффективному отводу жидкости из шлама, обеспечивает оптимальный полезный объем устройства.

Соотношение размеров диаметра отверстия и его высоты дает возможность оптимизировать формы канала внутри отверстия. При предлагаемом соотношении размеров этих величин в канале отверстия не наблюдается скопления и задержки включений. Процесс регенерации фильтрующего элемента сводится лишь к удалению скопившихся частиц только на поверхности элемента. Таким образом, при регенерации полностью восстанавливается первоначальная пропускная способность фильтрующего элемента.

На чертеже изображено устройство для обезвоживания преимущественно шламов городских станций очистки.

Устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, на которой установлен вибратор 3, наклонное днище 4 с уклоном в сторону приямка 5, концентрически расположенный в корпусе 1 вертикальный фильтрующий элемент 6 из нержавеющей стали, установленный в наклонном днище 4 посредством каркаса 7.

Фильтрующий элемент выполнен из нержавеющей стали. Диаметр элемента равен 160 мм, что составляет 0,08 от диаметра корпуса равного 2000 мм. Высота отверстий в фильтрующем элементе равна 0,9 мм, что составляет 0,6 от величины его диаметра. В нижней боковой части устройства установлены трубопровод 8 подачи обрабатываемого шлама, трубопровод 9 отвода фильтрата, соединенный с регулятором 10 скорости отвода фильтрата, и трубопровод 11 подачи промывающей жидкости, соединенный с перфорированной трубкой 12, коаксиально размещенной в центре фильтрующего элемента 6. Трубопровод 13 отвода уплотненного осадка расположен в донной части устройства и соединен с приямком 5.

Варианты выполнения устройства, отражающие предельные и запредельные соотношения параметров, защищаемых объемов притязаний в формуле изобретения, представлены в таблице.

Устройство для обезвоживания преимущественно шлама городских станций очистки работает следующим образом.

Шлам, представляющий смесь сырого осадка первичных отстойников и избыточный ил из вторичных отстойников и имеющий влажность 97,5 % , по трубопроводу 8 подается в корпус 1 до полного его заполнения. Под действием сил тяжести происходит первоначальное расслоение твердой и жидкой фаз шлама. Жидкая фаза (фильтрат) через отверстия фильтрующего элемента 6 попадает в трубопровод 9 отвода фильтрата. После расслоения шлама вводят в действие регулятор 10 скорости отвода фильтрата. Одновременно включают вибратор и осуществляют пульсирующие движения фильтрующего элемента 6. Выпуск фильтрата производят с начальной скоростью 4 л/с. Скорость выпуска по ходу процесса фильтрации уменьшают.

Уплотненный осадок, сформировавшийся на наклонном днище 4, через приямок 5 и трубопровод 13 отвода осадка удаляют из устройства.

В конце цикла фильтрации по трубопроводу 11 подают промывающую жидкость в перфорированную трубку 12 для регенерации фильтрующего элемента 6.

Использование предлагаемого технического решения при обезвоживании шламов городских станций очистки позволяет интенсифицировать процессы обезвоживания получаемых шламов, получить шламы с достаточно низкой влажностью, снизить расходы для дополнительного удаления влаги при дальнейшей обработке этих шламов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1174389, кл. С 02 F 11/00, 1985.

Сущность изобртения: устройство для обезвоживания содержит цилиндрический корпус с крышкой и днищем, установленный коаксиально в корпусе перфорированный фильтрующий элемент, прикрепленный торцами к крышке и днищу, диаметр которого составляет 0,1 - 0,6 диаметра корпуса, и вибратор. 2 з. п. ф-лы, 1 ил. , 1 табл.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ШЛАМОВ, содержащее цилиндрический корпус с крышкой и наклонным днищем, подводящий патрубок и патрубки для отвода жидкости и сгущенного осадка, коаксиально расположенный в корпусе цилиндрический перфорированный фильтрующий элемент и вибратор, отличающийся тем, что оно снабжено регулятором скорости отвода жидкости, торцы фильтрующего элемента прикреплены к крышке и днищу и диаметр фильтрующего элемента выполнен составляющим 0,1 - 0,6 диаметра корпуса. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что толщина стенки фильтрующего элемента выполнена составляющей 0,3 - 1,0 диаметра отверстий в нем. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что фильтрующий элемент выполнен из коррозионно-стойкого материала.