ТОНКОСЛОЙНЫЙ РАДИАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК Российский патент 2004 года по МПК B01D21/02 

Изобретение относится к области очистки сточных вод, а более конкретно к устройствам для очистки вышеуказанных вод от взвешенных веществ.

Известен отстойник, состоящий из цилиндрического корпуса, оснащенного тангенциальным патрубком ввода очищаемой воды, полупогружной разделительной перегородкой, образованной двумя воронками, соединенными их узкими концами (конфигурация воронки соответствует форме поверхности с минимальными силами среза, возникающими в жидкости при вращении), поверхность разделительной перегородки подвергнута обработке для увеличения трения; в верхней части корпуса, непосредственно над воронкой, размещена кольцевая ловушка, ограниченная перегородками с прорезями, для сбора легких загрязнений, а за ней - кольцевой периферийный лоток для сбора осветленной воды. Корпус отстойника в своей нижней части оснащен устройством для сбора осадка (патент GB № 2338192, кл. B 01 D 21/26 с приоритетом 11.06.98 г., опубл. 24.11.2000 г.).

Недостатком известного отстойника является сложность его конструкции, обусловленная наличием разделительной перегородки сложной конфигурации.

Известен отстойник для очистки жидкой среды, в частности воды, от взвешенных веществ, корпус которого содержит агломерационные блоки, оснащенные, по меньшей мере, двумя рядами вертикальных стержней шириной 2-10 мм, при этом стержни одного ряда установлены в зазорах, отделяющих этот ряд от смежного; процесс очистки воды ведут при условии подачи потока воды под углом или вертикально относительно продольной оси стержней и скорости подачи потока в отстойник 2-15 м/с (заявка DE № 19815976, кл. B 01 D 45/04 с приоритетом 09.04.98 г., опубл. ИСМ № 19, 2000 г.).

Недостатком известного отстойника является недостаточно высокая степень очистки от взвешенных веществ, обусловленная незначительной рабочей поверхностью - поверхностью контакта очищаемой воды с поверхностью стержней.

Известен тонкослойный отстойник для очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ, содержащий корпус с установленными в нем пакетами наклонных пластин, расстояния между которыми уменьшаются от нижнего пакета к верхнему, объединенных в тонкослойные модули; каждый вышележащий пакет модуля развернут относительно нижележащего на 90°.

В корпусе тонкослойного отстойника размещены: устройство ввода очищаемой воды, распределитель потока, выполненный в виде правильной перевернутой усеченной пирамиды, устройство отвода осветленной воды, шламонакопитель в виде правильной трехгранной призмы и устройство вывода осадка (заявка RU № 99121068/12, кл. В 01 D 21/02 с приоритетом 05.10.99 г., опубл. БИ № 22, 10.08.2001 г.).

Недостатком известного тонкослойного отстойника является сложность конструкции и обусловленная этим большая металлоемкость.

Известен отстойник для очистки сточных вод от взвешенных веществ, состоящий из корпуса цилиндрической формы, снабженного зоной контактирования с осадительными элементами, выполненными в виде полых мелких трубок, устройством рассредоточенного распределения очищаемой воды, размещенным над вышеозначенной зоной контактирования, и устройством отведения очищенной воды и осадка (патент JP № 3080807, кл. B 01 D с приоритетом 26.04.93 г, опубл. 16.11.2001 г.).

Недостатком известного отстойника является необходимость усложнения устройства для разделения очищенной воды и осадка из-за трудностей этого процесса, возникающих при подаче очищаемой воды сверху.

Известен тонкослойный отстойник для очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ, содержащий корпус с наклонным днищем, установленный внутри корпуса тонкослойный модуль, состоящий из наклонных трубчатых элементов, изготовленных из полимерного материала, расположенных параллельными рядами и размещенных в наклонном каркасе, размещенную перед тонкослойным модулем полупогружную перегородку, образующую в передней части корпуса камеру хлопьеобразования; угол наклона к горизонтали полупогружной перегородки, задней стенки корпуса и каркаса равен углу наклона трубчатых элементов. Отстойник оснащен устройствами для подвода очищаемой воды, отвода осветленной воды и патрубком для отвода осадка (патент RU № 2019259, кл. В 01 D 21/02, 21/08, C 02 F 1/52, с приоритетом 29.05.92 г., опубл. 15.09.94 г., БИ № 17).

Недостатком известного отстойника является невысокая степень очистки, обусловленная невозможностью ламинаризации потока из-за перекрытия всей поверхности отстойника трубчатыми элементами.

Известен тонкослойный радиальный отстойник для очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ, состоящий из корпуса с соосно установленной внутри него цилиндрической открытой снизу емкостью, заполненной насадкой; насадкой также снабжена кольцевая камера, образованная внутренней стенкой корпуса радиального тонкослойного отстойника и внешней стенкой цилиндрической емкости. Корпус отстойника снабжен периферийным лотком для подачи очищаемой воды и центральным устройством для отвода очищенной воды (патент JP № 2958316 с приоритетом 15.10.98 г., кл. C 02 F 3/06, опубл. ИСМ № 11, 2000 г.).

Недостатком известного тонкослойного радиального отстойника является сложность конструкции последнего.

Известен тонкослойный радиальный отстойник для очистки сточных вод от взвешенных веществ, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, содержащий корпус, установленные в нем блоки из вертикальных трубчатых элементов, часть из которых выполнена открытыми (с открытыми каналами), а часть - закрытыми сверху и снизу для придания плавучести блоку; блоки соединены между собой с помощью крюков. Тонкослойный отстойник оснащен центральным устройством для подвода очищаемой воды снизу и ее распределения, имеющим цилиндроконическую форму, кольцевым периферийным лотком отвода осветленной воды и скребковой фермой для сбора осадка и плавающих веществ, опирающейся посредством швеллеров на корпус отстойника, а также механизмом поворота этой фермы. Блоки размещены между центральным устройством для подвода и распределения очищаемой воды и кольцевым периферийным лотком отвода осветленной воды (авт. свид. СССР № 1407508, кл. В 01 D 21/02 с приоритетом 01.04.86 г., опубл. 07.07.88 г., БИ № 25).

Недостатком известного тонкослойного отстойника являются:

- невысокая степень очистки воды от взвешенных веществ, составляющая по воспроизведенным данным 15-20 мг/л и обусловленная тем, что поверхность контакта очищаемой воды с осадительными элементами невелика (часть осадительных трубчатых элементов выполнена закрытыми с обоих концов и их внутренняя поверхность оказывается нерабочей);

- невысокая надежность эксплуатации из-за увеличенного сопротивления потока воды при обтекании им закрытых торцов трубчатых элементов, уменьшения проходного сечения в межтрубном пространстве и, как следствие, увеличение скорости потока воды, создающего возможность проскока взвешенных веществ. Техническим результатом заявляемого тонкослойного отстойника является повышение степени очистки от взвешенных веществ и повышение надежности эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в радиальном тонкослойном отстойнике, содержащем корпус, установленные в нем блоки из вертикальных трубчатых осадительных элементов, прилегающие к периферийному кольцевому лотку, центральное цилиндроконическое устройство подвода очищаемой воды, периферийный кольцевой лоток отвода осветленной воды и устройства для сбора и отведения осадка, между каждыми из двух параллельных рядов вертикальных трубчатых осадительных элементов размещен ряд парных кольцевых осадительных элементов, причем торец одного из кольцевых элементов установлен вровень с верхним торцом трубчатого элемента, а торец второго кольцевого элемента - вровень с нижним торцом трубчатого элемента, поверхности трубчатых и кольцевых элементов выполнены в виде мелких гофр, соотношение высот кольцевых и трубчатых элементов составляет не менее 1:5 соответственно, а отношение ширины блоков к радиусу корпуса тонкослойного радиального отстойника составляет не более чем 1:25.

На фиг.1 представлен тонкослойный радиальный отстойник, разрез по А-А.

На фиг.2 представлен тонкослойный радиальный отстойник в плане.

На фиг.3 представлен узел А тонкослойного радиального отстойника.

На фиг.4 представлен блок с осадительными трубчатыми и кольцевыми элементами, вид спереди и узел Б блока.

На фиг.5 представлен вид сверху блока осадительных элементов.

Тонкослойный радиальный отстойник состоит из корпуса 1, установленных в нем блоков 2, оснащенных осадительными элементами из полимерного материала - вертикальными трубчатыми элементами 3 и парными кольцевыми элементами 4, один из торцов которых 5 установлен вровень с верхним торцом 6 трубчатого элемента, а второй торец 7 - с нижним торцом 8 трубчатого элемента; при этом между каждыми из двух параллельных рядов 9 трубчатых элементов 3 размещен ряд 10 парных кольцевых элементов 4. Поверхности (как внешние, так и внутренние) трубчатых 3 и кольцевых 4 элементов выполнены в виде мелких гофр 11, а соотношение высот кольцевых элементов и трубчатых элементов (4 и 3 соответственно) составляет не менее 1:5.

Корпус 1 оснащен центральным цилиндроконическим устройством подвода очищаемой воды 12, периферийным кольцевым лотком отвода осветленной воды 13 с переливной перегородкой 14. Ряды блоков, не менее 2-х, смонтированные на несущей конструкции 15, примыкают с одной стороны к переливной перегородке 14 периферийного кольцевого лотка 13 по всей его длине, а с другой - к полупогружной перегородке 16; корпус 1 оснащен также скребковым устройством для сбора осадка с фермой и механизмом поворота фермы 17 и устройством для его отведения 18. Отношение ширины блоков 2 к радиусу корпуса 1 тонкослойного радиального отстойника составляет не более чем 1:25.

Тонкослойный радиальный отстойник работает следующим образом.

Очищаемую воду, содержащую 6000 мг/л взвешенных веществ, через центральное цилиндроконическое устройство подвода очищаемой воды 12 подают восходящим потоком в блоки 2, оснащенные вертикальными осадительными элементами 3 и 4, где между каждыми из двух параллельных рядов 9 трубчатых элементов 3 размещен ряд 10 парных кольцевых элементов 4; при этом один из торцов 5 кольцевых элементов 4 установлен вровень с верхним торцом 6 трубчатого элемента 3, а второй торец 7 вровень с нижним торцом 8 трубчатого элемента 3. Осадительные элементы, как трубчатые 3, так и кольцевые 4, выполнены из полимерного материала с высокоразвитой поверхностью в виде мелких гофр 11.

Вышеуказанное выполнение и размещение осадительных элементов обеспечивает повышение степени очистки от взвешенных веществ, поскольку способствует увеличению в 2-2,5 раза площади поверхности контакта очищаемой воды с осадительными элементами 3 и 4 ввиду возможности контактирования воды не только с внутренней поверхностью вертикальных трубчатых осадительных элементов 3, но и с внешней их поверхностью, равно как и с обеими поверхностями кольцевых элементов 4. Выполнение открытыми с торцов трубчатых элементов 3 и кольцевых элементов 4 способствует увеличению площади проходного сечения (вышеуказанных элементов и “межтрубного пространства”- пространства между трубчатыми и кольцевыми элементами), снижению скорости движения восходящего потока очищаемой воды и, как следствие, исключению проскока взвешенных веществ.

Соотношение высот трубчатых 3 и кольцевых элементов 4, объединенных в блоки 2, составляет не менее 1:5 соответственно. Такое соотношение обеспечивает максимальную площадь поверхности контакта очищаемой воды с внешней поверхностью осадительных трубчатых элементов 3 и с внутренней поверхностью парных кольцевых элементов 4 и, стало быть, повышение степени очистки от взвешенных веществ.

Соотношение высот трубчатых 3 и кольцевых элементов 4, объединенных в блоки 2, менее 1:5 конструктивно нецелесообразно ввиду резкого ухудшения механической прочности конструкции.

При увеличении вышеуказанного соотношения более 1:5 степень очистки от взвешенных веществ снижается до 12-15 мг/л, так как площадь контакта очищаемой воды с “осадительной” поверхностью уменьшается.

Ряды блоков 2, не менее 2-х по ширине, смонтированные на несущей конструкции 15, примыкают к переливной перегородке 14 периферийного кольцевого лотка 13 по всей его длине, при этом отношение ширины блоков 2 к радиусу корпуса 1 тонкослойного радиального отстойника составляет не более чем 1:25.

Вышеуказанное соотношение обеспечивает такую площадь, занимаемую блоками 2 с осадительными элементами 3 и 4, которая способствует созданию оптимальных скоростей движения воды и, следовательно, повышению степени очистки от взвешенных веществ.

При увеличении вышеуказанного соотношения до 1:30 уменьшается площадь, занимаемая блоками с осадительными элементами, что приводит к увеличению скоростей движения очищаемой воды, в результате чего степень очистки от взвешенных веществ снижается до 12-15 мг/л.

Очищаемая вода, поднимаясь вверх, проходит через осадительные элементы - трубчатые 3 и кольцевые 4 и, соприкасаясь с поверхностью последних (внутренней и внешней), выполненной в виде мелких гофр 11, освобождается от взвешенных веществ, оседающих на вышеуказанных поверхностях, как на естественном фильтре. Очищенная вода выходит за пределы блоков 2, опирающихся на несущую конструкцию 15, и переливается через переливную кромку 14 периферийного кольцевого лотка 13, при этом полупогружная перегородка 16 предохраняет осветленную воду от “проскока” всплывающих загрязнений.

Образовавшийся осадок собирается скребковым устройством для сбора осадка (с фермой и ее поворотным устройством) 17 и удаляется устройством для удаления осадка 18.

По мере накопления взвешенных веществ на поверхностях осадительных элементов 3 и 4 производят промывку последних.

Очищенная вода содержит 4-8 мг/л взвешенных веществ.

Только совокупность таких факторов, как особенность выполнения осадительных элементов - чередование в блоке параллельных рядов трубчатых и парных кольцевых элементов, торцы которых установлены вровень с каждым из торцов трубчатых элементов, соотношение высот трубчатых и кольцевых элементов, соотношение ширины блоков и радиуса корпуса тонкослойного радиального отстойника и, наконец, выполнение поверхности кольцевых и трубчатых элементов в виде мелких гофр, обеспечивает достижение технического результата - повышение степени очистки воды от взвешенных веществ и повышение надежности эксплуатации.

Предложенный радиальный тонкослойный отстойник по сравнению с известным обеспечивает:

- повышение степени очистки от взвешенных веществ с 6000 мг/л до 4-8 мг/л за счет увеличения поверхности контакта очищаемой воды с осадительными элементами в 2-2,5 раза (ввиду контактирования воды не только с внутренней поверхностью вертикальных трубчатых осадительных элементов 3, но и с внешней их поверхностью, равно как и с обеими поверхностями кольцевых элементов 4;

- повышение надежности эксплуатации за счет увеличения проходного сечения ввиду того, что поток воды движется как через вертикальные открытые трубчатые элементы, так и через парные кольцевые элементы, приводящего к снижению скоростей и, следовательно, исключающего проскок взвешенных веществ.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от взвешенных веществ. Отстойник содержит корпус, в котором установлены блоки из вертикальных осадительных трубчатых элементов, прилегающие к периферийному кольцевому лотку, центральное устройство подвода очищаемой воды, периферийный кольцевой лоток отвода осветленной воды, устройства для сбора и удаления осадка. Между каждыми из двух параллельных рядов осадительных элементов размещен ряд парных кольцевых осадительных элементов. Торцы кольцевых элементов установлены вровень с верхним и нижним торцами трубчатых элементов. Поверхности кольцевых и трубчатых элементов выполнены в виде мелких гофр, соотношение высот торцевых и трубчатых элементов составляет не менее 1:5 соответственно, а отношение ширины блоков к радиусу корпуса отстойника составляет не более чем 1:25. Технический результат состоит в повышении степени очистки и надежности эксплуатации. 5 ил.

Тонкослойный радиальный отстойник, содержащий корпус, установленные в нем блоки из вертикальных трубчатых осадительных элементов, прилегающие к периферийному кольцевому лотку, центральное цилиндроконическое устройство подвода очищаемой воды, периферийный кольцевой лоток отвода осветленной воды, устройства для сбора и отведения осадка, отличающийся тем, что между каждыми из двух параллельных рядов вертикальных трубчатых осадительных элементов размещен ряд парных кольцевых осадительных элементов, причем торец одного из кольцевых элементов установлен вровень с верхним торцом трубчатого элемента, а торец второго кольцевого элемента - вровень с нижним торцом трубчатого элемента, поверхности трубчатых и кольцевых элементов выполнены в виде мелких гофр, соотношение высот кольцевых и трубчатых элементов составляет не менее 1:5 соответственно, а соотношение ширины блоков и радиуса корпуса тонкослойного радиального отстойника составляет не более чем 1:25.