ТОНКОСЛОЙНЫЙ ОТСТОЙНИК Российский патент 2001 года по МПК B01D21/02 

Изобретение относится к области очистки (осветления) загрязненных механическими примесями полидисперсного состава технических оборотных и сточных вод различного происхождения, а также иных жидкостей с подобным загрязнением, способом отстаивания в потоке и может быть использовано в металлургической, нефтяной, угольной, химической промышленности для жидкостей, содержащих механические примеси преимущественно однородного химического состава.

Известно устройство для очистки бытовых и промышленных сточных вод, содержащее корпус с передней стенкой, в котором установлены нижний и верхний пакеты наклонных параллельных пластин, расстояние между которыми уменьшается от нижнего пакета к верхнему (Патент Российской Федерации N 2082480, кл. B 01 D 21/02, опубл. БИ N 18, 1997 г.)
Сточные воды попадают в отстойник через устройство ввода в аванкамеру, где гасится кинетическая энергия струи, откуда через протяжную щель попадают в распределительную камеру, равномерно распределяющую их по всему поперечному сечению нижнего пакета наклонных пластин. Проходя через нижний пакет, крупные тяжелые и легкие взвешенные частицы оседают на поверхностях редко расположенных относительно друг друга пластин. Труднооседаемые взвешенные частицы поднимаются в верхний пакет и оседают на поверхностях плотно расположенных пластин. Таким образом в нижнем пакете происходит грубая очистка, а в верхнем - тонкая очистка сточных вод. Образовавшиеся отложения сползают с пластин в виде скоагулированных комков, без разрушения проходят через распределительную камеру и оседают в нижней части корпуса, откуда их удаляют через узел отвода осадка.

Недостаток известного устройства состоит в том, что он не улавливает гидравлически мелкие частицы, вызывает сомнение, что не происходит вторичное взмучивание и повторное разрушение оседающих скоагулированных комков взвесей из-за зазора между нижним и верхним пакетами, т.к. восходящий поток воды и легких частиц на выходе из нижнего пакета пластин полной струей пересекает сползающий с пластин верхнего пакета труднооседаемые частицы, которые достаточно легко поднимаются вверх, перегружают по взвешенным веществам значительную часть поверхности пластины верхнего пакета, увеличивая слой отложений на пластинах, который уменьшает расстояние между пластинами и, как следствие, увеличивается скорость потока, не достигается высокая степень очистки от гидравлически мелких частиц.

Техническая задача заключается в повышении эффективности очистки жидкости за счет предотвращения вторичного взмучивания и перегруза последующих ступеней взвешенными веществами, повышение степени использования объема устройства за счет организации интенсивного выделения загрязнений при условии максимально равномерного распределения потока по всему поперечному сечению пакетов каждого модуля, создании условий коагуляции взвешенных веществ за счет полного смешивания исходной воды с реагентами, а также упрощении эксплуатации отстойника.

Техническая задача решается следующим образом: тонкослойный отстойник, содержащий корпус, в котором установлены пакеты наклонных пластин расстояния между которыми уменьшаются от нижнего пакета к верхнему, устройство ввода исходной жидкости, распределитель потоков, устройство отвода осветленной жидкости, шламонакопитель и устройство вывода осадка из него. Согласно изобретению пакеты наклонных пластин уложены в тонкослойные модули и расположены друг над другом, количество пакетов в модуле не менее трех, причем каждый вышележащий пакет развернут относительно нижележащего на 90^o, корпус отстойника выполнен в виде четырехгранной призмы, внутренние стенки корпуса и наружные стенки пакетов, уложенных в тонкослойные модули, образуют реакционную камеру. Пакеты наклонных пластин в тонкослойном модуле установлены без зазора. Количество модулей может быть от 1 до 4. Распределитель потоков представляет собой тарелку в виде перевернутой правильной четырехгранной усеченной пирамиды, а шламонакопитель выполнен в виде правильной боковой трехгранной призмы. Устройство для ввода исходной жидкости может быть использовано для ввода реагентов (коагулянтов, флокулянтов).

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что предложенное техническое решение отличается своим конструктивным исполнением, а именно: пакеты наклонных пластин развернуты относительно друг друга на 90^o и уложены в модули, причем каждый модуль содержит не менее трех, расположенных друг над другом, пакетов, а реакционную камеру образуют внутренние стенки корпуса, выполненного в виде четырехгранной призмы и наружные стенки пакетов, уложенных в тонкослойные модули. Отсюда следует, что предложенное решение соответствует критерию "новизна".

Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показал, что конструкторская разработка существенно отличается простотой и повышением степени очистки жидкости от механических примесей.

Однако расположение и взаимосвязь элементов конструкции тонкослойного отстойника обеспечивает высокую степень очистки жидкости за счет равномерного распределения потока перед входом в тонкослойные модули и между ступенями, а также предотвращения повторного взмучивания сползающего с пластин вышерасположенных модулей осадка из осевших на них механических примесей. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает решение упомянутой технической задачи, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Предлагаемое устройство отличается от известного числом модулей, что позволяет увеличивать производительность отстойника и осуществлять ремонт и технологическое обслуживание одного из модулей без остановки всего аппарата.

Увеличение ступеней в каждом из тонкослойных модулей позволяет повысить степень использования объема устройства и эффективность очистки жидкости от полидисперсных механических примесей, т.к. на нижнем пакете (1-я ступень - расстояние между пластинами наибольшее) происходит осаждение наиболее гидравлически крупных частиц, обладающих большей скоростью оседания, а не осевшие на 1-й ступени и унесенные потоком частицы оседают на 2-й и на 3-й ступенях в зависимости от гидравлической крупности частиц.

Благодаря отсутствию зазора между пакетами, нижние кромки пластин вышележащего пакета касаются верхних кромок пластин нижележащего, что определяет сползание с пластины на пластины, исключая разрушение восходящим потоком жидкости осевших механических примесей вышележащей ступени на нижележащую и предотвращает повторное взмучивание жидкости.

Устройство ввода исходной жидкости может быть использовано, при необходимости, для ввода реагентов (коагулянтов, флокулянтов).

Реакционная камера (флокулятор) образуется внутренними стенками корпуса, имеющего форму четырехгранной призмы и наружными стенками пакетов модулей, что позволяет добиться полного смешивания исходной жидкости с реагентами за счет сложного движения потока.

Размещенный на определенном расстоянии от нижних пакетов модулей, но выше шламонакопителя, и закрепленный соответствующим образом, распределитель потоков, представляющий собой тарелку в виде перевернутой правильной четырехгранной усеченной пирамиды, усечение которой выполнено в виде центрального патрубка, обеспечивает, за счет изменения движения потока жидкости из флокулятора на 90^o, отделение крупных примесей, которые через центральный патрубок сползают в шламонакопитель, а также равномерное распределение горизонтального потока жидкости, вследствие выравнивания динамического напора потока и второго изменения направления движения на 90^o, за счет наклонного профиля граней распределителя по четырем тонкослойным модулям, установленным над ним.

Шламонакопитель, выполненный в виде боковой правильной призмы, создает условия уплотнения шлама, который отводится через устройство отвода шлама, расположенное в нижней его части.

На фиг. 1 изображен тонкослойный отстойник, разрез 2-2,
на фиг. 2 - разрез 1-1,
на фиг. 3 - вид сверху,
на фиг. 4 - разрез 3-3,
на фиг. 5 - разрез 4-4,
на фиг. 6 - распределитель потоков, разрез 5-5.

Отстойник содержит корпус 1. В корпусе установлены тонкослойные модули 2, которые помещены на балки 13 для установки модулей 2 и подвески распределителя 7, собранные из наклонных пакетов 3, которые заполнены параллельными пластинами 15, 16, 17. Причем 1-я ступень 4 заполнена пластинами 15, 2-я ступень 5 - пластинами 16, расстояния между которыми меньше, чем на 1-й ступени 4; 3-я ступень 6 - пластинами 17, расстояния меньше, чем на 2-й ступени 5. Реакционная камера 14 образована внутренними стенками корпуса 1 и наружными стенками тонкослойных модулей 2. Подача исходной жидкости и реагентов осуществляется через устройство ввода жидкости и реагентов 9, которое расположено в верхней части корпуса 1, в реакционную камеру 14. Под тонкослойными модулями 2 на определенном расстоянии, но выше шламонакопителя 8, который находится ниже корпуса 1, расположен распределитель потоков 7, который на регулируемых устройствах подвешен на балки 13 для установки модулей 2. В центре распределителя потоков 7 находится центральный патрубок 18. Шламонакопитель содержит в нижней своей части устройство вывода шлама 11. В отстойнике предусмотрено устройство отвода осветленной жидкости 10 в виде желоба с переливными регулируемыми пластинами 19.

Отстойник работает следующим образом.

Через устройство ввода воды и реагентов 9 исходная жидкость поступает в реакционную камеру 14, где из-за сложной конфигурации камеры происходит ее интенсивное смешивание с реагентами. Пройдя реакционную камеру 14, жидкость с распределителя потоков 7, где отделяются крупные частицы механических примесей, сползающие через центральный патрубок 18 распределителя 7 в шламонакопитель 8 и за счет изменения направления движения потока и наклонных граней распределителя 7, равномерно поступает на 1-ю ступень 4, тонкослойных модулей 2. В тонких слоях между пластинами 15 1-й ступени 4 осаждаются крупные частицы механических примесей на поверхности пластин и сползают через распределитель потоков в шламонакопитель 8. На 2-й ступени 5 на пластины 16 осаждаются мелкие частицы и сползают на пластины 15 1-й ступени 4. На 3-й ступени 6 на пластины 17 осаждаются наиболее мелкие частицы и сползают на пластины 16 2-й ступени 5. Поступивший в шламонакопитель 8, через распределитель потоков 7, шлам периодически или непрерывно удаляется из него через устройство вывода шлама 11 на переработку. Осветленная жидкость из 3-й ступени 6, всех четырех тонкослойных модулей 2, через регулируемые переливные пластины 19 и желоб устройства вывода осветленной жидкости 10 направляется потребителю.

Предлагаемый тонкослойный отстойник обеспечивает высокую степень (99,8%) очистки жидкостей, загрязненных механическими примесями, за счет равномерного распределения потока перед входом в тонкослойные модули и между ступенями, а также предотвращения разрушения сползающего с пластин вышерасположенных ступеней модулей шлама из осевших на них механических примесей (так называемый эффект "повторного взмучивания").

Кроме того, тонкослойный отстойник содержит устройство 12 подвески распределителя потоков.

Изобретение относится к области очистки от механических примесей технических оборотных и сточных, а также иных жидкостей и может быть использовано в металлургической, нефтяной, угольной, химической промышленности. Отстойник содержит корпус с пакетами наклонных пластин, которые уложены в тонкослойные модули (от 1 до 4). Пакеты заполнены параллельными пластинами, расстояния между которыми уменьшаются от нижнего пакета к верхнему. Пакеты установлены без зазора между ними, и нижние кромки пластин вышележащего пакета касаются верхних кромок пластин нижележащего; каждый вышележащий пакет развернут относительно нижележащего на 90^o. Внутренними стенками корпуса и наружными стенками тонкослойных модулей образована реакционная камера. Подача исходной жидкости осуществляется в верхней части корпуса через устройство ввода, которое при необходимости может быть использовано для ввода реагентов (флокулянтов, коагулянтов). К нижней части корпуса присоединен шламонакопитель. Технический результат - повышение эффективности процесса очистки жидкости за счет предотвращения вторичного взмучивания и перегруза последующих ступеней взвешенными веществами, повышение степени использования объема устройства. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Тонкослойный отстойник, содержащий корпус, в котором установлены пакеты наклонных пластин, расстояния между которыми уменьшаются от нижнего пакета к верхнему, устройство ввода исходной жидкости, распределитель потоков, устройство отвода осветленной жидкости, шламонакопитель и устройство вывода осадка из него, отличающийся тем, что пакеты наклонных пластин уложены в тонкослойные модули и расположены друг над другом, количество пакетов в модуле не менее трех, причем каждый вышележащий пакет развернут относительно нижележащего на 90^o, корпус отстойника выполнен в виде четырехгранной призмы, внутренние стенки корпуса и наружные стенки пакетов, уложенных в тонкослойные модули, образуют реакционную камеру. 2. Тонкослойный отстойник по п.1, отличающийся тем, что пакеты в тонкослойном модуле установлены без зазора. 3. Тонкослойный отстойник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что количество модулей может быть от 1 до 4. 4. Тонкослойный отстойник по пп.1-3, отличающийся тем, что распределитель потоков представляет собой тарелку в виде перевернутой правильной четырехгранной усеченной пирамиды. 5. Тонкослойный отстойник по пп.1-4, отличающийся тем, что шламонакопитель выполнен в виде правильной горизонтально расположенной трехгранной призмы, лежащей на боковом ребре. 6. Тонкослойный отстойник по пп.1-5, отличающийся тем, что устройство для ввода исходной жидкости может быть использовано также и для ввода реагентов (коагулянтов, флокулянтов).