ТОНКОСЛОЙНЫЙ ОТСТОЙНИК Российский патент 1998 года по МПК B01D21/02 

Изобретение относится к устройствам для разделения твердой и жидкой фаз методом гравитационного осаждения и может быть использовано для очистки сточных вод металлообрабатывающих, химических, металлургических производств, а также для очистки природных вод.

Для разделения жидкой и твердой фаз методом гравитационного осаждения используются горизонтальные, вертикальные или наклонные отстойники, в которые для уменьшения глубины осаждения взвешенных частиц и, следовательно, сокращения продолжительности отстаивания, размещается унифицированный тонкослойный модуль, состоящий из трубчатых, конических или пластинчатых элементов.

Известен вертикальный тонкослойный отстойник, снабженный штуцерами для подачи исходной воды и удаления осадка, сборными желобами для отвода осветленной воды, тонкослойным модулем, образованным из наклонных пластин, расположенных в корпусе отстойника справа и слева от камеры подачи воды [1].

Недостатком такой конструкции является то, что осаждающиеся в тонкослойном модуле взвешенные частицы сползают вниз в зону распределения воды, где не всегда могут преодолеть встречный поток воды и попасть в зону накопления осадка, что снижает эффективность очистки, так как в зонах повышенных скоростей восходящего потока очищаемой жидкости процесс осаждения твердых частиц естественно снижается.

Известен тонкослойный отстойник, включающий корпус, узлы ввода исходной жидкости и вывода разделенных фаз, наклонный тонкослойный модуль с блоками, пластины которого выполнены из пленочного материала, верхние и нижние концы пластин закреплены стержнями и винтами, взаимодействующими с закрепленными на корпусе аппарата гайками. Для обеспечения удобства обслуживания пластины тонкослойного модуля закреплены на верхних стержнях подпружиненной рамы с тросами, которая расположена над тонкослойным модулем и служит механизмом для регулирования натяжения пластин [2].

Недостатком данного устройства является сложная конструкция тонкослойного модуля.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вертикальный тонкослойный отстойник, содержащий корпус, съемный пакет параллельно расположенных основных и дополнительных наклонных пластин, размещенных в съемном каркасе, устройства для ввода исходной воды и вывода осветленной жидкости и осадка, бункер для сбора осадка [3].

Недостатком данной конструкции является сложное устройство подачи очищаемой воды, конструкционное расположение диффузоров препятствует максимальному осаждению твердой фазы по пути из тонкослойного модуля в бункер сбора осадка.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки, надежности работы отстойника, компактности конструкции, а также упрощения ее эксплуатации, снижение металлоемкости при его изготовлении.

Задача решается тем, что в известном тонкослойном отстойнике, содержащем корпус, устройства для ввода очищаемой воды и вывода очищенной воды и твердой фазы, тонкослойный модуль, включающий наклонные разделительные пластины, размещенные в съемном каркасе, корпус выполнен в виде цилиндра с наклонным днищем и снабжен распределителем осадка, каркас тонкослойного модуля выполнен в виде наклонного цилиндра, разделительные пластины тонкослойного модуля выполнены профильными.

Кроме того, распределитель осадка выполнен в виде двух параллельных щитков, нижняя кромка которых располагается ниже устройства подачи воды.

Кроме того, разделительные пластины тонкослойного модуля установлены относительно горизонтальной пластины корпуса отстойника под углом 30-60^o.

Кроме того, каждая разделительная пластина тонкослойного модуля выполнена в сечении в виде равнобокого угольника с углом между сторонами 30-150^o и снабжена в нижней части пазами, входящими в верхнюю кромку щитков распределителя осадка.

Кроме того, отстойник снабжен устройством для периодической очистки дна сжатым воздухом или водой.

На фиг. 1 изображен тонкослойный отстойник, продольный разрез, на фиг. 2 - то же, вид сверху, на фиг. 3: сечения А-А и Б-Б на фиг. 2.

Тонкослойный отстойник содержит цилиндрический корпус 1 с наклонным днищем (фиг. 1 и 2), в котором размещено устройство для подачи очищаемой воды 2, включающее в себя патрубок и перфорированную дугообразную трубу, устройство для очистки дна отстойника 3, конструкция которого аналогична устройству подачи воды, патрубок для выпуска осадка 4.

Выше цилиндрического корпуса размещен тонкослойный модуль 5, расположенный в съемном наклонном цилиндре 6, служащий каркасом для тонкослойного модуля и состоящий из профильных V-образных разделительных пластин 7, соединенных путем тепловой сварки сверху и снизу парами крепежных полосок 8, позволяющих жестко закрепить пластины относительно друг друга на определенном расстоянии. Тонкослойный модуль 5 устанавливается в каркасе на выступающей внутрь по всей длине эллипса полке 9, а располагающимися в нижней части разделительных пластин пазами входит в верхнюю кромку щитков распределителя осадка 10. Угол наклона пластин тонкослойного модуля равен углу наклона оси его цилиндрического каркаса и составляет 30-60^o. Каждая разделительная профильная пластина представляет в сечении равнобокий угольник с углом между сторонами 30-150^o. Распределитель осадка 10 установлен под тонкослойным модулем (разрез А-А) в виде двух металлических щитков, жестко закрепленных на корпусе отстойника параллельно его оси на расстоянии друг от друга 0,08-0,1 диаметра корпуса вдоль большего диаметра эллипса, который образован основанием каркаса 6 тонкослойного модуля 5. Нижняя часть щитков распределителя осадка 10 располагается ниже уровня подачи очищаемой воды, а верхняя - входит в пазы разделительных пластин тонкослойного модуля, образуя на каждой пластине сливные пространства в виде карманов.

Выше корпуса тонкослойного модуля размещена открытая емкость для сбора и отвода осветленной воды 11, имеющая в сечении основания эллипс с диаметрами, превышающими в 1,2-1,3 раза размеры верхнего сечения каркаса тонкослойного модуля, причем каркас 6 выступает на 1/4 часть высоты емкости сбора осветленной воды, образуя своими стенками переливную кромку 12 для исключения проскока частиц осадка. Емкость для сбора воды имеет сливной 13 и переливной 14 патрубки, расположенные в ее торцевой части.

В отстойнике имеется зона распределения поступающей на очистку воды 15, зона отстаивания осадка 16, зона разделения твердой и жидких фаз 17 (тонкослойны модуль) и зона сбора осадка 18.

Тонкослойный отстойник работает следующим образом.

Очищаемая вода, содержащая, например, гидроксиды, оксиды металлов или иную твердую фазу, поступает по патрубку 2 в перфорированную дугообразную трубу, через отверстия которой, ударяясь о корпусе отстойника, попадает в зону распределения 15 отстойника. При этом скорость очищаемой воды снижается, создается напор для движения взвешенных частиц, а поток жидкости становится ламинарным. Таким образом, устройство узла подачи очищаемой жидкости обеспечивает ламинарный режим течения жидкости и устойчивость подачи потока в камеру разделения при противоточном движении рабочего потока жидкости и потока осадка. Затем вода снизу вверх поступает в зону разделения твердой и жидкой фаз 17, проходит между разделительными профильными пластинами 7 тонкослойного модуля 5, где общий поток жидкости разбивается на отдельные струи, которые в режиме ламинарного течения поднимаются выше через переливную кромку 12 в емкость сбора осветленной воды 11 над тонкослойным модулем и через патрубок 13 выводится из аппарата.

В тонкослойном модуле 5 в режиме его работы происходит выпадение взвешенных частиц на профильные пластины 7 и концентрирование осадка за счет его сползания под действием сил гравитации по разделительным пластинам к их V-образным профилям, образующим наклонный желоб. Далее сгущенный осадок под действием сил гравитации сползает вниз по наклонному желобу пластин, попадая таким образом в распределитель осадка 10, кромки ограничительных щитков которого расположены выше разделительных пластин и ниже устройства подачи очищаемой воды 2, что предотвращает смешение осадка с поступающей на очистку водой при противоточном режиме их движения. Далее осадок поступает через зону отстаивания 16 в нижнюю часть корпуса, являющейся зоной сбора осадка 18, по наклонному днищу к выпускаемому патрубку 4. Для периодической очистки отстойника через устройство 3, представляющее собой патрубок с перфорированной дугообразной трубой, подается сжатый воздух или вода.

Для профилактической очистки тонкослойного модуля с помощью простейших подъемных устройств тонкослойный модуль 5 за крепежные полосы 8 извлекается из каркаса 6 через открытый верх емкости сбора воды, причем он скользит по наклонной стенке каркаса 6. После очистки тонкослойный модуль снова устанавливается в каркас на опоры 9 и разделитель осадка 10, что повышает простоту обслуживания. При необходимости тонкослойный модуль можно подвергнут демонтажу путем съема его наклонного корпуса 6.

Опытный образец отстойника испытан в полупромышленных условиях на ГМПНП "Экология".

Как следует из приведенных данных, предлагаемый аппарат имеет следующие преимущества.

Исполнение корпуса отстойника в виде цилиндра упрощает его изготовление, а в технологическом плане сводит к минимуму объем застойных зон, что повышает эффективность работы отстойника.

Размещение тонкослойного модуля в съемном варианте над корпусом отстойника позволяет легко проводить его демонтаж через открытый верх емкости сбора воды, а для упрощения эксплуатации каркас прикреплен к корпусу отстойника с помощью фланцевых соединений. Конструкция пластин тонкослойного модуля обеспечивает не только разделение жидкой и твердой фаз, но за счет профильной формы пластин, выполненных в виде равнобокого угольника с углом между сторонами, равными 30-150^o, обеспечивает концентрирование осадка в желобе каждой пластины и его сползание в распределитель осадка, что обеспечивает равномерное осаждение осадка без смешения его с потоком поступающей жидкости в зоне распределения.

Жесткое размещение тонкослойного модуля в каркасе обеспечивает постоянство уровня воды в емкости для сбора осветленной воды, причем наличие переливной кромки положительно влияет на эффективность работы за счет исключения проскока частиц осадка.

Пластины тонкослойного модуля могут быть выполнены из любого листового материала: жести, пластмассы, оргалита и т.д.

Благодаря экономичной конструкции отстойник занимает мало места при размещении его на производственных площадях.

Использование: изобретение относится к устройствам для очистки вод от взвешенных частиц и может быть использовано в химической, металлургической и других производствах. Сущность изобретения: тонкослойный отстойник содержит цилиндрический корпус с наклонным днищем, устройства для подачи очищаемой воды, отвода осветленной воды и осадка, тонкослойный модуль, помещенный в каркас в виде наклонного цилиндра. Разделительные пластины тонкослойного модуля наклонены под углом 30-60^o и выполнены профильными, то есть представляют в сечении равнобокий угольник с углом между сторонами 30-150^o. Отстойник снабжен распределителем осадка, который выполнен в виде двух параллельных щитков, верхняя кромка которых входит в пазы разделительных пластин тонкослойного модуля, а нижняя располагается ниже устройства подачи воды. Отстойник снабжен устройством для периодической очистки дна. Очищаемая вода через устройства для подачи поступает в зону распределения отстойника, Далее поднимается вверх в тонкослойный модуль, где в ламинарном режиме происходит осаждение твердой фазы на разделительные пластины. Под действием сил гравитации осадок сползает по наклонным пластинам к их профилю, образующему наклонный желоб, и далее по желобу в распределитель осадка, далее осадок проходит через зону осаждения в зону сбора осадка, откуда выводится через патрубок. Осветленная вода собирается в емкость, расположенную под каркасом тонкослойного модуля. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тонкослойный отстойник, содержащий корпус, устройства для ввода очищаемой воды и вывода очищенной воды и твердой фазы, тонкослойный модуль, включающий наклонные разделительные пластины, размещенные в съемном каркасе, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цилиндра с наклонным днищем и снабжен распределителем осадка, каркас тонкослойного модуля выполнен в виде наклонного цилиндра, разделительные пластины тонкослойного модуля выполнены профильными. 2. Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что распределитель осадка выполнен в виде двух параллельных щитков, нижняя кромка которых располагается ниже устройства подачи воды. 3. Отстойник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что разделительные пластины тонкослойного модуля установлены относительно горизонтальной плоскости корпуса отстойника под углом 30 60^o. 4. Отстойник по пп. 1 3, отличающийся тем, что каждая разделительная профильная пластина выполнена в сечении в виде равнобокого угольника с углом между сторонами 30 150^o и снабжена в нижней части пазами, входящими в верхнюю кромку щитков распределителя осадка. 5. Отстойник по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен продувочным устройством для периодической очистки дна сжатым воздухом или водой.