АППАРАТ ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ ВОДЫ Российский патент 2008 года по МПК B01D21/08 

Изобретение относится к устройствам для очистки природных и сточных вод от загрязнений и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, металлургии, машиностроении и других отраслях промышленности.

Аппараты для осветления воды известны, например, из следующих патентов РФ по кл. B01D 21/08: №1722528, 1992 [1]; №2182838, 2002 [2]; №2234357, 2004 [3].

Наиболее близким аналогом патентуемого аппарата можно считать аппарат для осветления воды по источнику [1]. Он содержит корпус с коаксиально расположенной в нем конической перегородкой 4, разделяющей камеры реакции и флокуляции, узел подвода исходной воды и узел отвода осветленной воды. Кромка верхней части конической перегородки расположена ниже уровня воды в камере реакции. Исходная вода подается в камеру реакции тангенциально, где вращающийся поток воды движется по спирали снизу вверх. Скорость вращения потока постепенно замедляется. Поток воды переходит выше кромки верхней части конической перегородки из камеры реакции в камеру флокуляции. В камере флокуляции вода движется по спирали сверху вниз, где происходит укрупнение и окончательное формирование флокул осадка.

Недостаток известного аппарата состоит в том, что после тангенциального ввода воды в камеру реакции и последующего движения воды в ней по спиральной траектории, вследствие трения о стенки камеры реакции и турбулентного перемешивания потока воды, требующих затрат энергии, а также в виду трапецеидального сечения камеры реакции, происходит значительное замедление скорости вращения воды. При переходе воды из камеры реакции в камеру флокуляции и последующем движении воды в камере флокуляции по спиральной траектории скорость вращения воды может оказаться в конкретном технологическом процессе недостаточной для эффективного протекания процесса флокуляции.

Изобретение направлено на интенсификацию процесса флокуляции твердой фазы, идущего с перемешиванием воды в аппарате для осветления воды.

Технический результат от применения изобретения состоит в увеличении скорости вращения воды в камере флокуляции за счет использования разности уровней воды в камере реакции и камере флокуляции.

Для достижения этого результата кромка верхней части конической перегородки, разделяющей камеру реакции и камеру флокуляции, расположена выше уровня воды в камере реакции, который выше уровня воды в камере флокуляции, а в верхней части конической перегородки непосредственно ниже уровня воды в камере флокуляции размещены сопла для передачи воды из камеры реакции в камеру флокуляции.

При таком выполнении аппарата дополнительная энергия, необходимая для поддержания требуемой скорости вращения воды в камере флокуляции, обеспечивается за счет разности уровней воды в камере реакции и в камере флокуляции Δh. Эта разность уровней практически соответствует превышению уровня воды у входных отверстий сопел в камере реакции над уровнем воды у выходных отверстий сопел в камере флокуляции.

Размещение сопел ниже уровня воды в камере флокуляции обеспечивает поступление в нее из сопел воды в виде затопленной струи, которая эффективно передает энергию воде в камере флокуляции и создает вращательное движение с необходимой скоростью, а следовательно, требуемой степенью турбулизации. В случае размещения указанных сопел не вблизи уровня воды в камере флокуляции, а существенно глубже, уменьшается коэффициент объемного использования камер реакции и флокуляции, т.к. их зоны, находящиеся выше сопел, большей своей частью исключены из процесса флокуляции, поскольку являются мертвыми зонами.

Изобретение поясняется примером и чертежами. На фиг.1 показан общий вид патентуемого аппарата; на фиг.2 - то же, в плане.

Аппарат для осветления воды содержит корпус 1 с коаксиально расположенными в нем цилиндрической 2 и конической 3 перегородками, кольцевую горизонтальную перегородку 4, соединяющую низ конической перегородки с цилиндрической перегородкой, разделенные конической перегородкой 3 камеру реакции 5 и камеру флокуляции 6, тонкослойные осадительные элементы 7, узел 8 подвода исходной воды, узел 9 отвода осветленной воды и узел 10 удаления осадка, который представляет собой приводной скребковый механизм.

Кромка 11 верхней части конической перегородки 3 расположена выше уровня воды в камере реакции. Это превышение определяется исходя из условия исключения случайного перехода воды через кромку 11 из камеры реакции в камеру флокуляции. Уровень воды в камере реакции выше уровня воды в камере флокуляции на величину Δh, что определяется расчетным путем, исходя из необходимости обеспечения определенной разности уровней для достижения требуемой скорости вращения воды в камере флокуляции.

В верхней части конической перегородки 3 непосредственно ниже уровня воды в камере флокуляции 6, то есть вблизи этого уровня, размещены сопла 12 для передачи воды из камеры реакции 5 в камеру флокуляции. Входные отверстия сопел 12 обращены в камеру реакции, а выходные отверстия сопел - в камеру флокуляции. Возможна установка сопел 12 под углом к конической перегородке 3, обеспечивающим тангенциальное поступление воды из камеры реакции в камеру флокуляции в направлении, совпадающим с направлением вращения воды в камере реакции. Количество и диаметр сопел рассчитывается таким образом, чтобы скорость вращения воды, входящей в камеру флокуляции, обеспечила требуемую интенсивность перемешивания, характеризующуюся градиентом перемешивания. На соплах могут быть установлены запорные органы (вентили, задвижки, клапаны) для отключения при наладке аппарата с целью выбора оптимального режима перемешивания воды в камере флокуляции.

Исходная вода, подаваемая в аппарат по трубопроводу узла 8, тангенциально поступает в камеру реакции 5, где ей сообщается горизонтальное вращательное движение с перемещением по спирали снизу вверх. Скорость вращения потока воды постепенно замедляется. За счет перепада уровней воды в камерах реакции и флокуляции обеспечивается такая скорость выхода воды из сопел, которая достаточна для создания необходимой скорости вращения воды в камере флокуляции.

Вода, передаваемая из камеры реакции в камеру флокуляции с определенной скоростью, обеспечивает вращательное движение в камере флокуляции по спирали сверху вниз. Формирование флокул происходит в результате достаточно интенсивного перемешивания воды. Из камеры флокуляции поток воды поступает в зону отстаивания, где отстаивается в тонкослойных осадительных элементах 7.

Осветленная вода отводится из аппарата через узел 9. Осадок удаляется с днища аппарата при включении привода скребкового механизма узла 10.

Таким образом, создан аппарат для осветления воды относительно простой конструкции, позволяющей интенсифицировать процесс флокуляции путем увеличения скорости вращения воды в камере флокуляции за счет разности уровней воды в камере реакции и камере флокуляции.

Изобретение может быть использовано в коммунальном хозяйстве, металлургии, машиностроении и других отраслях промышленности. Аппарат для осветления воды содержит корпус 1 с коаксиально расположенными в нем цилиндрической 2 и конической 3 перегородками, разделяемые конической перегородкой 3 камеру реакции 5 и камеру флокуляции 6. Также аппарат содержит кольцевую горизонтальную перегородку 4, соединяющую низ конической перегородки 3 с цилиндрической перегородкой 2, тонкослойные осадительные элементы 7, узел 8 подвода исходной воды, узел 9 отвода осветленной воды и узел 10 удаления осадка. Кромка 11 верхней части конической перегородки 3 расположена выше уровня воды в камере реакции 5, уровень которой выше уровня воды в камере флокуляции 6. В верхней части конической перегородки 3 непосредственно ниже уровня воды в камере флокуляции 6 размешены сопла 12 для передачи воды из камеры реакции 5 в камеру флокуляции 6. Технический результат: увеличение скорости вращения воды в камере флокуляции за счет использования разности уровней воды в камере реакции и камере флокуляции. 2 ил.

Аппарат для осветления воды, содержащий корпус с коаксиально расположенной в нем конической перегородкой, разделяющей камеры реакции и флокуляции, узел подвода исходной воды и узел отвода осветленной воды, отличающийся тем, что кромка верхней части конической перегородки расположена выше уровня воды в камере реакции, который выше уровня воды в камере флокуляции, а в верхней части конической перегородки непосредственно ниже уровня воды в камере флокуляции размещены сопла для передачи воды из камеры реакции в камеру флокуляции.