УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ НАВОЗНЫХ И ПОМЕТНЫХ СТОКОВ Российский патент 2002 года по МПК E03F5/14 B01D21/00 C02F1/00 C02F103/20 

Изобретение относится к области канализации и преимущественно предназначается к использованию в сельском хозяйстве на животноводческих и птицеводческих фермах, комплексах и фабриках с биоустановками для анаэробного сбраживания органических отходов при выработке из них удобрений и горючего биогаза для одновременного раздельного отделения из навозных и пометных стоков всплывающих и осаждающихся твердых веществ разной плотности (солома, стружка, перо птицы, гравий, ракушки, песок, грунт и др.), наличие которых способствует активному износу и забиванию трубопроводов, арматуры и резервуаров при перекачке и обработке стоков.

Известно устройство для предварительной очистки сточной жидкости от различных твердых веществ (а.с. СССР 1068400, по С 02 F 11/12), содержащее корпус с вмонтированными в него трубопроводом подачи, соединенным с наклонным шнеком в перфорированном кожухе с витками шнека переменного шага.

Недостатком известного устройства является то, что его использование не позволяет осуществить раздельное отделение из стоков всплывающих и осаждающихся твердых веществ при использовании стоков с всплывающими в них твердыми органическими веществами при их анаэробном сбраживании.

Известно и другое устройство для отделения оседающих твердых веществ из стоков в виде тангенциальной песколовки с вихревой водяной воронкой (см. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1981, с. 94-95, рис. 11.6), содержащее цилиндрический резервуар с наклонным днищем, касательно установленный подающий лоток, телескопическую регулировочную сливную трубу в центре резервуара, боковой слив и наклонно вмонтированный в наклоненное днище резервуара выгрузной шнек.

Недостатком и этого известного устройства является то, что оно способно отделять из стоков лишь только активно оседающие тяжелые минеральные включения (гравий, песок, металл), тогда как всплывающие крупноразмерные органические включения (стружка, солома, перо птицы и др.) накапливаются на поверхности и через боковой водослив и сливную трубу в центре резервуара от стоков не отделяются.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к заявленному является устройство для отделения твердых веществ из навозных и пометных стоков, содержащее резервуар с наклонным днищем, выгрузной шнек, коллектор стоков, выгрузной лоток, боковой водослив (см. патент РФ 2078062, C 02 F 11/02, 24.04.1997).

Задачей настоящего изобретения является создание такого устройства, которое устраняло бы приведенные выше недостатки известных устройств и обеспечило бы возможность одновременного раздельного отделения из навозных и пометных стоков всплывающих органических включений с их измельчением (солома, стружка, перо птицы, кормовые объедья и др.) и осаждающихся твердых минеральных веществ (камни, гравий, ракушка, песок, грунт и др.) с их промывкой при удалении.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что в устройстве для отделения твердых веществ из навозных и пометных стоков, содержащем резервуар с наклонным днищем, выгрузной шнек, коллектор стоков, выгрузной лоток, боковой водослив, резервуар выполнен в виде полуцилиндра, а его днище - в виде полуконуса, выгрузной шнек вмонтирован в наклонное днище резервуара, коллектор стоков имеет подающий лоток, указанный подающий лоток и выгрузной лоток выполнены, соответственно, по концам, в противоположных торцах, дуговой внешней камеры, образованной установленной по форме резервуара в плане не доходящей до днища перегородкой, разделяющей резервуар на внешнюю дуговую и сплошную внутреннюю камеры, на дуговой внешней камере горизонтально по всей длине установлена одна или несколько перфорированных на их верхней части труб, при этом выгрузной лоток наклонен во внешнюю дуговую камеру и снабжен сверху вторым днищем, выполненным перфорированным, с выгрузным скребковым транспортером над ним, а снизу, вне резервуара, - выгрузной воронкой, соединенной трубопроводом с измельчителем отделяемых от стоков твердых органических веществ, в сплошной внутренней камере резервуара установлены регулирующая уровень регулируемая сливная телескопическая труба, взаимодействующая с выгрузным патрубком измельчителя, и заборная воронка отделенных от крупных твердых веществ стоков, взаимодействующая с циркуляционным насосом, соединенным с трубопроводом промывки выгрузного шнека и через инжектор - с перфорированными трубами во внешней камере резервуара.

Кроме того, отверстия в перфорированных трубах могут быть выполнены на их верхней части с наклоном в направлении от подающего лотка коллектора стоков к выгрузному лотку, а выгрузной скребковый транспортер выполнен с подъемно-опускной регулируемой поворотной приемной частью.

На чертежах приведено устройство для отделения твердых веществ из навозных и пометных стоков, где на фиг.1 показан его внешний вид сбоку, на фиг.2 - вид по А-А на фиг.1, на фиг.3 - вид по Б-Б на фиг.1 и на фиг.4 - вид по В-В на фиг.2.

Устройство (фиг. 1, 2, 3 и 4) содержит полуцилиндрический резервуар 1, внутри которого по форме резервуара 1 в плане выполнена не доходящая до днища в виде полуконуса 2 перегородка 3, разделяющая резервуар 1 на внешнюю дуговую 4 и сплошную внутреннюю 5 камеры. По концам внешней дуговой камеры 4, в ее торцах, выполнены, соответственно, подающий лоток 6 коллектора стоков 7 и наклоненный во внешнюю камеру 4 выгрузной лоток 8, снабженный вторым перфорированным дном 9 со скребковым транспортером 10 над ним. Вне резервуара 1 в выгрузной лоток 8 встроена воронка 11, соединенная трубопроводом 12 с измельчителем 13 отделяемых от стоков всплывших твердых органических веществ. По всей длине внешней дуговой камеры 4 от подающего стоки лотка 6 до выгрузного лотка 8 ниже уровня жидкости в резервуаре 1 установлена (возможно несколько) перфорированная сверху труба 14, к которой присоединен напорный трубопровод 15 от инжектора 16, взаимодействующего с воздушным 17 и жидкостным 18 ротаметрами с соединением последнего с циркуляционным насосом 19. Во внутренней сплошной камере 5 резервуара 1 установлена регулирующая уровень жидкости в резервуаре 1 сливная телескопическая труба 20 с подъемно-опускаемым оголовком 21, соединенная с выгрузным патрубком 22 измельчителя 13. (Примерное положение уровня жидкости в резервуаре 1 показано на фиг.4). В камере 5 установлен заборник 23 стоков, отделенных от твердых включений, соединенный всасывающим трубопроводом 24 с циркуляционным насосом 19. В выполненное в виде полуконуса днище 2 вмонтирован наклонный выгрузной шнек 25 удаления осаждающихся минеральных включений. В верхнюю часть шнека 25 для его промывки вмонтированы трубопроводы: водой 26 и очищенными от твердых включений стоками 27. Последний через ротаметр 28 соединен с циркуляционным насосом 19. Для опорожнения резервуара 1 от жидкости в нижней части его днища 2 установлен трубопровод опорожнения 29, соединенный со сливной трубой 20.

Для обеспечения лучшего захвата и удаления скребковыми лопастями транспортера 10 всплывающих во внешней дуговой камере 4 разноразмерных твердых органических веществ приемная часть транспортера 10 выполнена поворотной подъемно-опускной относительно его средней оси 30, что обеспечивается регулировочным винтом 31, взаимодействующим с гайкой 32, закрепленной на дуговой рамке 33 с концевыми подпружиненными направляющими 34 транспортера 10. Направление подъема и опускания направляющих 34 показано на фиг.4 стрелками.

На чертежах показаны примерные места размещения задвижек на трубопроводах, тогда как электроприводы транспортера 10, измельчителя 13 и насоса 19 на чертежах не показаны, т.к. и сами эти механизмы, и их приводы могут быть выполнены во многих вариантах.

Работа по отделению твердых веществ из навозных и пометных стоков в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом.

Свежие органические отходы, содержащие экскременты животных и птицы без подстилки или с подстилкой из различных материалов и посторонние включения (солома, торф, стружка, опилки, кормовые объедья, перо птицы, камни, гравий, ракушка, песок, грунт, металл и др.), разжиженные до образования стоков влажностью 90% и выше (наиболее эффективно анаэробное сбраживание навозных и пометных стоков при их влажности 92±1%), по коллектору стоков 7 через подающий лоток 6 поступают в резервуар 1, заполняя обе его камеры 4 и 5 до устанавливаемого сливным оголовком 21 телескопической сливной трубы 20 уровня. (Первичное заполнение резервуара 1 и полная его промывка производится водой, а затем в резервуаре 1 будет оставаться часть очищенных от твердых веществ стоков).

После заполнения резервуара 1 водой в работу включают насос 19, в который из заборника 23 по трубопроводу 24 вода поступает самотеком, а при его включении под давлением через ротаметр 18 подается в инжектор 16, в котором, при необходимости, образуется воздушно-жидкостная смесь. По трубопроводу 15 воздушно-жидкостная смесь или только жидкость без воздуха вводится в перфорированную трубу 14, из наклонных отверстий которой вверх, под наклоном в сторону к выгрузному лотку 8, под напором вытекает струйный поток воздушножидкостной смеси или жидкости без воздуха, обеспечивая всплытие и перемещение к лотку 8 твердых органических веществ из поступающих в дуговую камеру 4 стоков с подающего лотка 6.

Интенсивность воздушножидкостного или только жидкостного потока из наклонных отверстий перфорированной трубы 14 регулируется задвижками 35 и 36 по показаниям ротаметров 17 и 18.

Всплывшие и перемещаемые в дуговой камере 4 к выгрузному лотку 8 твердые органические вещества наплывают на нижнюю часть заглубленного в жидкость ниже ее уровня перфорированного дна 9 и сверху увлекаются на него эластичными скребками транспортера 10, которые выносят твердые вещества из жидкости вверх и сбрасывают в воронку 11 по трубе 12 в измельчитель 13. При перемещении твердых веществ по перфорированному дну 9 они несколько обезвоживаются, а жидкость с них стекает по лотку 8 обратно в дуговую камеру 4.

Измельченные твердые органические вещества из измельчителя 13 по трубе 22 поступают в сливную трубу 20, смешиваются в ней с освобожденными от твердых веществ стоками, которые затем сбраживают.

Плотные твердые минеральные вещества, содержащиеся в поступающем во внешнюю камеру 4 резервуара 1 стоке, оседают в камере 4 вниз в выгрузной шнек 25, периодическое включение которого обеспечивает их выгрузку для удаления. Отделение минеральных твердых веществ от совместно осевших вместе с ними в шнек 25 более плотных твердых органических веществ, например таких как опилки и стружка твердых пород деревьев, осуществляется при промывке шнека 25 до или во время его разгрузки очищенными стоками из внутренней камеры 5 через заборник 23, трубопровод 24, насос 19, задвижку 37, ротаметр 28 по трубопроводу 27. При обильном насыщении стоков малоразмерными осаждающимися плотными твердыми органическими веществами (опилки) промывку шнека 25 осуществляют водой из трубы 26 при открытии задвижки 38, обеспечивая при этом полный или частичный сброс образованной пульпы в сливную трубу 20 по трубопроводу 29 при открытии задвижки 39.

Освобождаемые в дуговой камере 4 от твердых веществ стоки перетекают под перегородкой 3 в сплошную внутреннюю камеру 5, из которой они рециркуляционно используются для флотационного отделения твердых органических веществ при смешивании с воздухом или без него, тогда как избыток их количества сверх установленного уровня удаляется через сливной оголовок 21 телескопической трубы 20. Выполнение в резервуаре 1 перегородки 3 гарантированно исключает наличие и проникновение из исходных стоков в камеру 5 всплывающих крупноразмерных твердых органических веществ, которые отделяются в дуговой камере 4 и в камеру 5 не поступают. Все отделенные от стоков твердые органические вещества любого размера и формы измельчаются и в измельченном виде вновь вводятся в стоки.

Экспериментальная проверка рабочего макета предложенного устройства, проведенная на отделении гравия, ракушки и пера кур из разжиженного жидкой фазой сброженной в метантенке массы до влажности 92-94% помета, показала устойчиво надежную его работу. Режим работы предлагаемого устройства в производственных условиях целесообразно устанавливать с учетом времени уборки навоза или помета из помещения от животных и птицы.

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве на животноводческих и птицеводческих фермах, комплексах и фабриках. Устройство содержит резервуар, выполненный в виде полуцилиндра, с наклонным днищем в виде полуконуса, выгрузной шнек, вмонтированный в наклонное днище резервуара, коллектор стоков с подающим лотком, выгрузной лоток, боковой водослив. Подающий лоток и выгрузной лоток выполнены, соответственно, по концам, в противоположных торцах, дуговой внешней камеры, образованной установленной по форме резервуара в плане не доходящей до днища перегородкой, разделяющей резервуар на внешнюю дуговую и сплошную внутреннюю камеры. На дуговой внешней камере горизонтально по всей длине установлена одна или несколько перфорированных на их верхней части труб. Выгрузной лоток наклонен во внешнюю дуговую камеру и снабжен сверху вторым днищем, выполненным перфорированным, с выгрузным скребковым транспортером над ним, а снизу, вне резервуара, - выгрузной воронкой, соединенной трубопроводом с измельчителем отделяемых от стоков твердых органических веществ. В сплошной внутренней камере резервуара установлены регулирующая уровень регулируемая сливная телескопическая труба, взаимодействующая с выгрузным патрубком измельчителя, и заборная воронка отделенных от крупных твердых веществ стоков, взаимодействующая с циркуляционным насосом, соединенным с трубопроводом промывки выгрузного шнека и через инжектор - с перфорированными трубами во внешней камере резервуара. Техническим результатом является возможность одновременного раздельного отделения из стоков всплывающих органических включений с их измельчением и осаждающихся твердых минеральных веществ с их промывкой при удалении. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для отделения твердых веществ из навозных и пометных стоков, содержащее резервуар с наклонным днищем, выгрузной шнек, коллектор стоков, выгрузной лоток, боковой водослив, отличающееся тем, что резервуар выполнен в виде полуцилиндра, а его днище - в виде полуконуса, выгрузной шнек вмонтирован в наклонное днище резервуара, коллектор стоков имеет подающий лоток, указанный подающий лоток и выгрузной лоток выполнены, соответственно, по концам, в противоположных торцах, дуговой внешней камеры, образованной установленной по форме резервуара в плане не доходящей до днища перегородкой, разделяющей резервуар на внешнюю дуговую и сплошную внутреннюю камеры, на дуговой внешней камере горизонтально по всей длине установлена одна или несколько перфорированных на их верхней части труб, при этом выгрузной лоток наклонен во внешнюю дуговую камеру и снабжен сверху вторым днищем, выполненным перфорированным, с выгрузным скребковым транспортером над ним, а снизу, вне резервуара, - выгрузной воронкой, соединенной трубопроводом с измельчителем отделяемых от стоков твердых органических веществ, в сплошной внутренней камере резервуара установлены регулирующая уровень регулируемая сливная телескопическая труба, взаимодействующая с выгрузным патрубком измельчителя, и заборная воронка отделенных от крупных твердых веществ стоков, взаимодействующая с циркуляционным насосом, соединенным с трубопроводом промывки выгрузного шнека и через инжектор - с перфорированными трубами во внешней камере резервуара. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия в перфорированных трубах выполнены на их верхней части с наклоном в направлении от подающего лотка коллектора стоков к выгрузному лотку, а выгрузной скребковый транспортер выполнен с подъемно-опускной регулируемой поворотной приемной частью.