ЛЕНТОЧНЫЙ ПРЕСС-ФИЛЬТР ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ШЛАМА И ИЛА Российский патент 2001 года по МПК B01D33/48 

Изобретение относится к области очистки сточных вод от шлама и ила, накопленных при эксплуатации бытовых и промышленных комплексов.

Известны ленточные пресс-фильтры, содержащие несущую раму и смонтированную на ней приводную систему ведущих и промежуточных валов, между которыми пропущены два бесконечных ленточных сита верхнего и нижнего расположения, снабженных механизмами для их натяжения и регулирования от поперечного сбега, а также снабженных приспособлениями для шевеления жидкого шлама, размещенного между ленточными ситами, в процессе их совместного обжатия на валах. При этом из шлама вытесняется вода, которая фильтруется через сита и удаляется посредством системы сливных лотков, а твердая фракция задерживается между лентами в виде обезвоженного остатка, удаляемого скребковыми устройствами по завершению прессования на выходе обеих ленточных сит из зоны валкового обжатия.

Известен ленточный пресс-фильтр а. с. N 1028347 кл. В 01 D 33/04, включающий отжимной промежуточный вал барабанного типа, размещенного первым по ходу механического обезвоживания и снабженного нажимными роликами с автономными подпружиненными рычагами для создания дополнительного прижатия ленточных сит к поверхности барабана с целью шевеления (сдвига) жидкого шлама, размещенного между лентами, обжимающими барабан. Данная конструкция ленточного пресс-фильтра принята в качестве прототипа.

Известен также ленточный пресс-фильтр а. с. N 617284 кл. В 30 B 9/24, снабженный гидравлическим устройством для регулирования и контроля за поперечным сбегом ленты с обжимных валов. Подобными процессорными устройствами снабжены все современные ленточные пресс-фильтры зарубежного производства, в том числе Петкус Вута, Бельмер, Кляйн, Хюннят.

К недостаткам прототипа пресс-фильтра относятся следующие факторы:
1) принцип дополнительного шевеления шлама внутри совмещенных обжимаемых ленточных сит достигается сложным техническим решением, посредством установки снаружи барабана рядного множества дополнительных роликов малого диаметра с силовым элементом их прижима к ленте;
2) подшипниковые опоры роликов работают в водяном потоке с абразивосодержащим взвешенным веществом, при этом частота вращения роликов превышает частоту вращения обжимного вала многократно. В таких условиях эксплуатации практически невозможно предотвратить активный износ подшипниковых опор роликов, что снижает показатели безотказности и долговечности пресс-фильтра в целом.

К недостаткам второго пресс-фильтра следует отнести зависимость его функциональных свойств от вспомогательной гидросистемы, предназначенной для автоматического отслеживания за поперечным сбегом ленточных сит вдоль обжимаемого вала. Наличие дорогостоящей процессорной системы гидроприводов, плунжеров, золотников, клапанов, дросселей, трубопроводов, работающих в условиях непрерывной эксплуатации не менее 16 часов в сутки, снижает показатели надежности и безотказности пропорционально числу элементов, входящих в процессорную гидросистему. Также значительны затраты на техническое обслуживание автоматизированной системы.

Целью изобретения является повышение эффективности отжатия воды в третьей зоне обезвоживания шлама в рассматриваемом пресс-фильтре или на первом и втором обжимных валах по ходу прессования шлама для всех прочих пресс-фильтров, а также обеспечение ровного продольного хода ленточных сит без их поперечного сбега вдоль обжимаемых валов.

Поставленная цель достигается тем, что первый по ходу прессования обжимной вал имеет не сплошную (сквозную) наружную поверхность глобоидной формы с вогнутостью до 5 мм, которая выполнена из 12-18 равнорасположенных металлических стержней произвольного профиля без острых кромок, изогнутых от середины вала к торцам и размещенных под углом расположения 5^o к оси вала, по типу шевронных зубчатых колес, с возможностью обжатия этих стержней ленточными ситами при вращении вала. При этом совмещенные ленточные сита со слоем шлама между ними изгибаются по стержням, в результате чего на вершине изгиба сосредотачиваются наибольшие усилия сжатия шлама, а также осуществляется сдвиг слоя шлама внутри ленточных сит. Непрерывное вращение такого вала с обжатием его ленточными ситами производит ритмичную "шаговую" концентрацию максимальных сжимающих нагрузок на шлам и возможность его шевеления с эффектом непрерывной "стиральной доски". Отжимаемая вода фильтруется через сита, стекает внутрь вала и насквозь его. Причем шевронное расположение стержней провоцирует сдвижку жидкого шлама к середине ленточных сит и одновременно препятствует поперечному сбегу нижней ленты, контактной с валом, в одну или другую сторону вдоль вала. При этом второй обжимной вал, сопряженный с первым посредством ленточных сит, выполнен со сплошной наружной поверхностью глобоидной формы с вогнутостью до 5 мм, чтобы исключить растекание жидкого шлама на края ленточных сит и одновременно препятствовать поперечному сбегу верхней ленты, контактной с валом, в одну или другую сторону вдоль вала.

Существенным отличием заявленного решения является то, что первый по ходу прессования шлама обжимной вал имеет сквозную наружную поверхность глобоидной формы с вогнутостью до 5 мм, которая выполнена из 12-18 равнорасположенных металлических стержней произвольного профиля, изогнутых от середины вала к торцам и размещенных под углом расположения 5^o к оси вала, по типу шевронных зубчатых колес, с возможностью обжатия этих стержней ленточными ситами при вращении вала, в результате чего в местах изгиба ленточных сит по стержням концентрируются максимальные сжимающие усилия прессования жидкого шлама с возможностью вытеснения воды и ее фильтрации через ленточные сита внутрь глобоидного вала и насквозь его, а шевронное расположение стержней сдвигает жидкий шлам к середине ленточных сит и одновременно препятствует поперечному сбегу ленты вдоль вала. При этом второй обжимной вал, сопряженный с первым посредством ленточных сит, выполнен со сплошной наружной поверхностью глобоидной формы с вогнутостью до 5 мм для исключения возможности растекания жидкого шлама на края ленточных сит и одновременно с возможностью препятствовать поперечному сбегу ленты вдоль вала.

Данное существенное отличие неизвестно из патентной и научно-технической информации и потому предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Функциональные свойства обжимных глобоидных валов, включая шаговый вал с шевронной сквозной поверхностью, проверены с положительным результатом на опытном образце пресс-фильтра и поэтому предлагаемое решение соответствует критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 изображена кинематическая схема ленточного пресс-фильтра с обозначением зоны свободного фильтрования, зоны предварительного прессования посредством обкатывания ленточными ситами нескольких промежуточных валов и зоны прессования с пониженным давлением на первых двух обжимных валах. На фиг. 2 показана схема динамики отжима воды на первых двух обжимных валах. На фиг. 3 показана схема первого обжимного глобоидного вала со сквозной наружной поверхностью и шевронным расположением стержней, образующих поверхность вала. На фиг. 4 показана схема второго обжимного вала со сплошной наружной поверхностью глобоидной формы.

Пресс-фильтр на фиг. 1 состоит из несущего каркаса 1, в котором смонтировано множество валов различного типоразмера. Между валами пропущены два бесконечных ленточных сита нижнего 2 и верхнего 3 расположения. Кинематика пресс-фильтра представляет собой эластичную ленточную передачу типа плоскоременной с одинаковыми расчетными параметрами. Вращение валов осуществляется посредством механического привода (на схеме не показан) через приводной 4 и два ведущих 5 валов. Натяжение ленточных сит осуществляется посредством промежуточных валов 6, размещенных в подвижных опорах 7 с гидроприводами 8. Ленточные сита совмещаются и обкатываются по нескольким валам в зоне предварительного прессования с минимальными усилиями сжатия, а затем по ходу перемещения обжимают первые два вала 9 и 10 в зоне пониженного давления прессования. Зона высоких давлений прессования распространяется на остальные обжимные валы с меньшими размерами, чем первые два. Максимальные давления прессования определяются на ведущих валах 5.

Первый обжимной вал по схеме фиг. 2 и фиг. 3 выполнен сквозным глобоидной формы, образующую поверхность которого составляют двенадцать стержней 11, изогнутых от середины вала к торцам и расположенных под углом 5^o к оси вала, по типу шевронного зубчатого колеса. Вал 9 обжимается ленточными ситами 2 и 3 по стержням 11, принимая конфигурацию многогранника. Усилием обжатия прессуют жидкий шлам, размещенный между ленточными ситами, выдавливая воду через сита лент, которая затем сливается внутрь вала и насквозь его.

Второй обжимной вал по схеме фиг. 2 и фиг. 4 выполнен глобоидной формы со сплошной поверхностью. Обжатие вала ленточными ситами прессует жидкий шлам, выдавливая воду через сита ленты и препятствуя растеканию шлама на края ленточных сит.

Работа ленточного пресс-фильтра.

Исходное положение: ленточные сита 2 и 3 натянуты по заданному режиму прессования, механический привод вращает приводной вал 4 и два ведущих вала 5 через ленточную передачу.

Жидкий коагулированный шлам подается на верхнее ленточное сито 3 через специальное загрузочное устройство. При движении ленточного сита 3 со шламом происходит свободная фильтрация воды через сито ленты. В конце зоны лента 3 меняет направление движения на валу 6, размещенном в подвижных опорах 7. Частично обезвоженный шлам переваливается на движущуюся ленту-сито 2 посредством лотка 12. Далее по ходу движения ленточных сит жидкий шлам перемещается в зону предварительного прессования под действием минимальных усилий сжатия ленточных сит при их обкатке (без обжатия) нескольких валов. Происходит так называемое "сгущение" шлама в процессе отжатия избытка воды. "Сгущенный" шлам перемещается в зону прессования с пониженным давлением посредством обжатия валов 9 и 10. Сжатие шлама на валу 9 осуществляется в переменной динамике действия сил N₁, N₂, N₃, N₄, концентрируемых на стержнях 11. При этом слой жидкого шлама сдвигается от стержней в межстержневое пространство, где формируется в виде цепочных переменных объемов сегментной конфигурации. Причем вектор сдвига шлама направлен к середине ленточных сит ввиду шевронного расположения стержней 11 вала, препятствуя растеканию шлама на края ленточных сит и одновременно препятствуя сбегу ленты 2 вдоль вала 9.

На втором обжимном валу 10 происходит обратное перераспределение слоя шлама посредством сглаживания цепочных сегментных объемов под усилием равномерного сжатия ленточных сит на гладкой поверхности вала. Происходит постоянный процесс шевеления жидкого шлама с интенсивным выделением воды и ее отжатием через сита на валах 9 и 10. Возникает эффект непрерывной "стиральной доски". При этом лента 3 укладывается на глобоидной поверхности вала 10, формируя линзообразный слой жидкого шлама, препятствуя его растеканию на края ленты и одновременно препятствуя сбегу ленточного сита 3 вдоль вала 10.

Далее по ходу движения ленточных сит, предельно сгущенный шлам поступает в зону прессования высоким давлением с нарастающим усилием обжатия ленточных сит до максимального на ведущих валах 5. В зоне разделения ленточных сит на валу 5 осуществляется удаление обезвоженного остатка шлама посредством специальных скребковых устройств (на схеме не показано). Фильтрованная вода собирается в сливные короба и удаляется в отстойники очистных сооружений.

Изобретение предназначено для очистки сточных вод от шлама и ила, накопленных при эксплуатации бытовых и промышленных предприятий. Пресс-фильтр содержит несущий каркас, в котором смонтировано множество валов различного типоразмера. Между валами пропущены два бесконечных ленточных сита нижнего и верхнего расположения. Вращение валов осуществляется посредством приводного вала и двух ведущих валов, снабженных механическим приводом. Натяжение ленточных сит осуществляется промежуточными валами, размещенными в подвижных опорах посредством гидропривода. Ленточные сита совмещаются и обкатываются несколькими валами в зоне предварительного прессования без обжатия, а затем по ходу перемещения обжимают валы в зоне пониженного давления. Зона высоких давлений прессования шлама распространяется на остальные обжимные валы. Максимальные давления прессования определятся на ведущих валах. Обжимные валы имеют глобоидную форму наружной поверхности с вогнутостью до 5 мм. Причем первый вал выполнен со сквозной наружной поверхностью, составленной из 12 - 18 металлических стержней произвольного профиля, изогнутых от середины вала к торцам, по типу шевронного зубчатого колеса. Шевронное расположение стержней направляет сдвиг шлама к середине ленточного сита и одновременно препятствует сбегу ленточных сит вдоль вала. На втором обжимном глобоидном валу происходит обратное перераспределение слоя шлама под усилием равномерного сжатия шлама ленточными ситами на гладкой поверхности вала. Происходит постоянный процесс шевеления жидкого шлама, размещенного между ленточными ситами, с интенсивным выделением воды и ее отжатием через сита на валах. Изобретение обеспечивает повышение эффективности отжатия воды из шлама. 4 ил.

Ленточный пресс-фильтр для обезвоживания шлама и ила, содержащий несущую раму и смонтированную на ней приводную систему ведущих и промежуточных валов, между которыми пропускаются два бесконечных ленточных сита верхнего и нижнего расположения, снабженных механизмами для их продольного натяжения и регулирования от поперечного сбега, а также снабженных приспособлениями для шевеления жидкого шлама, размещенного между ленточными ситами, в процессе их совместного обжатия на вращающихся валах, отличающийся тем, что первый по ходу прессования обжимной вал имеет сквозную наружную поверхность глобоидной формы с вогнутостью до 5 мм, которая выполнена из 12 - 18 равнорасположенных металлических стержней произвольного профиля, изогнутых от середины вала к торцам под углом расположения 5^o к оси вала, по типу шевронных зубчатых колес, с возможностью обжатия этих стержней ленточными ситами при вращении вала, причем в местах изгиба ленточных сит по стержням концентрируются максимальные усилия сжатия жидкого шлама, размещенного между лентами, с возможностью вытеснения воды из шлама и фильтрации ее через ленточные сита внутрь вала и насквозь его, а шевронное расположение стержней способствует сдвигу жидкого шлама к середине ленточных сит и одновременно препятствует их поперечному сбегу вдоль вала, при этом второй обжимной вал, сопряженный с первым посредством ленточных сит, выполнен со сплошной наружной поверхностью глобоидной формы с вогнутостью до 5 мм с возможностью исключить растекание сжатого жидкого шлама на края ленточных сит и одновременно препятствовать поперечному сбегу ленточного сита вдоль вала.