УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 2009 года по МПК B01D21/02 

Изобретение относится к технике очистки воды от взвешенных частиц под действием гидродинамических сил и сил тяжести в жидкой среде, может найти применение при обогащении полезных ископаемых и очистке технологически вод.

Известен тонкослойный гидроклассификатор (Авт. св. СССР №1172578, кл. В01D 21/24, 15.08.85. Бюл. №30) [1], содержащий корпус с пакетами наклонных волнообразных пластин, приемный карман, наклонную разделительную перегородку, питающие и шламоотводящие каналы, размещенные у гребней и впадин пластин, сборный карман с переливным порогом для вывода очищенной воды, вертикальные перегородки питающих каналов и заслонки переливных каналов для регулирования входного и выходного потоков.

Недостатком классификатора является зарастание шламом межпластинных зазоров в пакете, т.к. осаждение шлама идет во встречном потоке жидкости.

Известен тонкослойный отстойник (Авт. св. СССР №1223955, кл. В01D 21/24, 15.04.86. Бюл. №14) [2], в котором входной канал перекрыт успокоительной решеткой, питающие каналы снабжены обтекателями, а шламоотводящие каналы перекрыты перегородкой.

Тонкослойный отстойник имеет тот же недостаток, что и предыдущий аналог, зарастание межпластинных зазоров.

Известен тонкослойный отстойник [3], выполненный в виде фильтрующей перегородки типа жалюзи, пластины которой установлены под углом 50-75° к горизонтальной плоскости и перекрывают друг друга для изменения направления продольного потока воды на восходящий и создания условий более интенсивного осаждения частиц на пластинах.

Недостатком устройства является возможность уравновешивания скоростей восходящего потока и сползания частиц, осевших на пластинах, что ведет к их забучиванию.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является тонкослойный отстойник [4], который содержит наклоненные верхней навстречу течению пластины, перекрывающие друг друга, при этом они образуют «тройки», в которой каждая третья находится на уровне первой, а все вместе они перекрывают только верхнюю часть канала, нижняя часть остается свободной для перетока. У поверхности воды создается «пограничный слой», в котором скорость воды падает до нуля, а на выход уходит вода нижнего потока, насыщенная взвесями, выпавшими из «пограничного слоя».

Целью изобретения является создание стационарного режима течения потока воды и интенсификации осаждения взвешенных частиц для очистки воды в ходе движения потока.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве очистки технологической воды пластины установлены под углом 40-55° к горизонтальной плоскости, каждая последующая пластина отстоит от предыдущей на расстояние, равное 0.8-1.0 ширины пластины, а нижняя кромка каждой предыдущей пластины перекрыта верхней кромкой последующей пластины по высоте на величину, равную 0,1-0,2 ширины пластины.

Работа устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вид устройства спереди, фиг.2 - сечение устройства по линии А-А, фиг.3 - зависимость конечных скоростей от их размеров и плотности в соответствии с законом, объединяющим законы Стокса, Аллена, Риттингера.

Устройство представляет перемычку, установленную в канале или отстойнике, собранную из пластин, которая включает: поперечные пластины 1 (плоские или профильные) для осаждения шлама, установленные параллельно друг другу под углом к горизонтальной плоскости 40-55° с наклоном верхних кромок на встречу потоку; отстоящих и перекрывающих друг друга по высоте, корпус 2.

Перемычка охватывает все сечение канала от поверхности до до глубины активного движения воды, за исключением зоны осаждения шлама Δh. Пластины наклонены навстречу потоку воды на угол, выбранный из диапазона 40-55°, одинаковый для всех пластин.

Расстояние между пластинами выбрано из условий свободного движения воды (минимального гидравлического сопротивления).

В качестве примера приводится расчет ширины полосы для осаждения угольных и породных частиц при скорости натекания воды V=0,47 м/с.

Расчетные данные приводятся в таблице.

Размеры ширины полос (жалюзи)Длина, мd, мкм100050010030105L, м для
ρ_m=1350 кг/м³ (уголь)L, м для
ρ_m=2650 кг/м³ (порода)Примечание: в числителе приведены расчетные данные, в знаменателе - округленные конструктивные размеры ширины полос

Работа устройства заключается в следующем.

Поток воды набегает последовательно на пластины со скоростью V разделяется на два, нижний отражается в направлении дна, а верхняя часть потока в зависимости от его скорости может огибать пластины и уносить часть взвешенных частиц, которые задерживается следующими пластинчатыми перегородками, которые имеют меньший размер пластин и зазоров между ними.

Конечная скорость отражения частиц (фиг.3) при встрече с полосой перегородки увеличивается за счет угла отражения от пластины и центробежной силы, возникающей при повороте отклоненной от пластины воды вокруг нижней кромки пластины. Частица отражается от пластины в нижний слой воды, натекающий на последующую пластину, а затем повторно происходит процесс, что интенсифицирует осаждение частиц и осветление воды. Течение в канале (отстойнике) происходит в квазистационарном режиме.

В устройстве энергия движения воды используется для принудительного осаждения взвешенных частиц на дно отстойника. Отпадает необходимость классифицировать шлам по крупности, а достаточно установить последовательно два или три устройства с различной шириной пластин и зазорами между ними.

Сравнение предполагаемого решения с прототипом и другими аналогичными решениями в данной области техники дает основания утверждать о его соответствии критериям «Новизна» и «Изобретательский уровень».

ЛИТЕРАТУРА

1. Авторское свидетельство СССР №1172578. Тонкослойный гндроклассификатор М. кл³. В01D 21/24, 15.08.85. Бюл. №30.

2. Авторское свидетельство СССР №1223955. Тонкослойный отстойник. М. кл³. В01D 21/24, 15.04.86. Бюл. №14.

3. Патент РФ №2162004. Способ осветления технологической воды в подземных водосборниках с механизированной очисткой. / В.В.Сенкус, С.Г.Фомичев, Вас.В.Сенкус, К.С.Фомичев. М. кл³. В01D 21/02. Заявл. 06.11.1998. Опубл. 20.01.2001. Бюл. №2.

4. Патент DE №213801 А, кл. В01D 21/00 от 26.07.1907 г. Тонкослойный отстойник.

Изобретение относится к очистке воды от взвешенных частиц и может найти применение при обогащении полезных ископаемых и очистке технологических вод в подземных водосборниках и отстойниках на поверхности шахт. Устройство включает перегородку, выполненную в виде перекрывающих друг друга параллельных пластин, установленных под углом 40-55° к горизонтальной плоскости с наклоном их верхней кромки навстречу потоку. Каждая последующая пластина отстоит от предыдущей на расстояние, равное 0.8-1.0 ширины пластины. Нижняя кромка предыдущей пластины перекрывается верхней кромкой последующей по высоте на величину, равную 0.1-0.2 ширины пластины. Технический результат состоит в обеспечении возможности изменения направления движения взвешенных частиц на нисходящее и повышении интенсивности их осаждения. 3 ил.

Устройство для очистки технологической воды от взвешенных частиц, включающее корпус, перегородку, выполненную в виде параллельных пластин, установленных с зазорами друг к другу под углом к горизонтальной плоскости, причем пластины наклонены верхней кромкой навстречу потоку, а нижняя кромка каждой предыдущей пластины перекрыта верхней кромкой последующей пластины, отличающееся тем, что пластины установлены под углом 40-55° к горизонтальной плоскости, каждая последующая пластина отстоит от предыдущей на расстояние, равное 0,8-1,0 ширины пластины, а нижняя кромка каждой предыдущей пластины перекрыта верхней кромкой последующей пластины по высоте на величину, равную 0,1-0,2 ширины пластины.