УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХЛОПЬЕОБРАЗОВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК C02F1/52 

Изобретение относится к устройствам для хлопьеобразования коагулируемых веществ в потоке и может быть использовано, например, при очистке сточных вод и в других аналогичных технологических процессах. Известно устройство для хлопьеобразования, содержащее цилиндрический корпус (трубу) с расположенными внутри корпуса неподвижными турбулизирующими вставками, выполненными в виде идентичных плоских восьмилопастных элементов, установленных на стержне соосно с корпусом, на равномерно возрастающем расстоянии друг от друга. Восьмилопастные элементы выполнены с перемычками между лопастями так, что перемычки делят пополам площадь свободного сечения трубы между лопастями (Авторское свидетельство СССР N 858923, опубликовано 30.08.81, бюллетень N 52).

К недостаткам известного устройства следует отнести геометрическую сложность восьмилопаточных вставок, которые выполнены с перемычками между лопастями. Вставки перекрывают значительную часть потока, это приводит к увеличению гидравлического сопротивления в местах их установки. Снижается как эффективность работы устройства по энергозатратам, так и его надежность, т.к. вставки могут забиваться хлопьями. Кроме того, при прохождении обрабатываемых веществ через вставки образуются отдельные потоки с повышенными значениями локальных скоростей движения. Направления потоков могут пересекаться. Такой режим работы, как правило, приводит, наряду с укрупнением мелких частиц, к разрушению крупных хлопьев коагулируемых веществ.

Цели изобретения - повышение надежности, стабильности и эффективности работы устройства хлопьеобразования. Поставленные цели достигаются тем, что конструкция устройства представляет собой корпус, выполненный в виде соединенных между собой отрезками цилиндрических труб однотипных секций (не менее трех), каждая секция включает последовательно расположенные по ходу обрабатываемой среды диффузор, цилиндрический участок и конфузор. В цилиндрических участках и в конфузорах установлены с минимальным зазором к внутренним поверхностям корпуса вставки. В цилиндрических участках вставки имеют вид цилиндрического двухзаходного винта, длина которого равна длине соответствующего цилиндрического участка и составляет величину, равную 1/2 шага винта. В конфузорах вставки имеют вид конического однозаходного винта, длина которого равна длине соответствующего конфузора и составляет величину, равную шагу винта. Входные и выходные диаметры диффузоров увеличиваются от секции к секции в 1,2 - 1,3 раза, а длина секций увеличивается по направлению движения потока в 1,3 - 1,5 раза.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для хлопьеобразования содержит три (или более) однотипных секций I, II, III, соединенных между собой отрезками цилиндрических труб 6. Каждая секция состоит из диффузора 1, цилиндрического участка 2, конфузора 3. Цилиндрические участки 2 и конфузоры 3 снабжены вставками. Соответственно винтовыми цилиндрическими двухзаходными 4 и винтовыми коническими однозаходными 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Технологический поток, например сточной воды, интенсивно перемешанный с флокулянтом и имеющий в своем составе первично скоагулированные мелкие агрегаты твердой фазы, подается в секцию I устройства в направлении, указанном на чертеже, где происходит уменьшение осевой составляющей скорости потока и относительное увеличение ее радиальной составляющей. Такое перераспределение составляющих скорости потока способствует увеличению скорости коагуляции и росту хлопьев за счет неравномерного движения отдельных объектов потока, сталкивания и соединения хлопьев на границе микро- и макропотоков. Одновременно в диффузоре происходит относительное выравнивание и уменьшение среднего значения градиента скорости движения потока по объему, что предотвращает разрушение образовавшихся хлопьев. Из диффузора 1 поток перетекает в цилиндрическую часть устройства 2, снабженную винтовой цилиндрической двухзаходной вставкой 4 с шагом, равным удвоенной длине вставки (удвоенной длине цилиндрической части 2). Поток, проходя через вставку 4, приобретает неинтенсивное вращательное движение, что приводит к стабилизации размера хлопьев, образованию их устойчивых форм и частичному уплотнению. Из цилиндрической части поток поступает в конфузор 3, снабженный однозаходной конической вставкой, шаг которой равен длине конфузора. В конфузоре 3 поток за счет указанной конструкции вставки подвергается более интенсивному, чем в цилиндрической части 2, закручиванию и приобретает радиальные составляющие скорости движения, направленные к оси устройства. При этом площадь поперечного сечения потока уменьшается. Эти обстоятельства способствуют сближению и слипанию как мелких, так и укрупненных хлопьев и их уплотнению. Для предотвращения разрушения укрупненных хлопьев за счет уменьшения осевой скорости потока выходной диаметр конфузора 3 секции I равен входному диаметру диффузора 1 секции II, увеличивается в 1,2 - 1,3 раза по сравнению с входным диаметром диффузора секции I. Эти же соотношения сохраняются и при переходе к последующим секциям. При этом длина секции должна увеличиваться в 1,3 - 1,5 раза.

Обработку сточных вод или других сред, заключающуюся в расширении, стабилизации и сжатии потока в предлагаемом устройстве, следует проводить не менее трех раз (число секций должно быть 3 или более).

В результате использования предлагаемого устройства удается интенсифицировать процессы химической коагуляции и флокуляции при удалении из воды растворенных и коллоидных веществ. В очищенной воде уменьшается процент уноса частиц (соответственно: уменьшение количества взвешенных веществ в фильтрате, уменьшение мутности, уменьшение остаточной окисляемости). В шламе структура и размер хлопьев становятся более равномерными, уменьшается содержание мелкодисперсной взвеси, повышается плотность хлопьев.

Изобретение предназначено для хлопьеобразования коагулируемых веществ в потоке и может быть использовано, например, при очистке сточных вод и других аналогичных технологических процессах. Устройство содержит соединенные друг с другом однотипные секции, каждая из которых включает диффузор, цилиндрический участок и конфузор. В цилиндрических участках и в конфузорах установлены неподвижные винтовые вставки. В цилиндрических участках - в виде цилиндрического двухзаходного винта, в конфузорах - в виде конического однозаходного винта. Размеры секций выбирают таким образом, чтобы обеспечить наилучшие гидродинамические условия хлопьеобразования. При переходе обрабатываемой суспензии от одной секции к другой происходит рост хлопьев за счет слипания мелких частиц как друг с другом, так и с более крупными ранее образовавшимися флокулами. В устройстве обеспечивается повышение надежности, стабильности и эффективности работы. 1 ил.

Устройство для хлопьеобразования коагулируемых веществ, содержащее корпус и установленные в корпусе на расстоянии друг от друга неподвижные вставки, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде соединенных между собой отрезками цилиндрических труб однотипных секций, каждая секция включает последовательно расположенные диффузор, цилиндрический участок и конфузор, вставки, установленные в цилиндрических участках, выполнены в виде цилиндрического двухзаходного винта, длина которого равна длине цилиндрического участка и составляет половину шага винта, вставки, установленные в конфузорах, выполнены в виде конического однозаходного винта, длина которого равна длине конфузора и составляет шаг винта, входные диаметры d и выходные диаметры D диффузоров увеличиваются от секции к секции в 1,2 - 1,3 раза, а длины секций увеличиваются в 1,3 - 1,5 раза.