УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2014 года по МПК C02F1/00 B01D29/00 B01D29/66 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод.

Наиболее близким техническим решением является фильтр для разделения суспензии, включающий корпус из двух частей, верхней вертикальной цилиндрической с патрубком для подачи суспензии и нижней конической с патрубками для отвода шлама и фильтрата. Подвижный фильтрующий элемент в виде полого перфорированного каркаса, внутри которого осесимметрично установлена трубка для фильтрата, а на наружной поверхности каркаса размещен фильтровальный материал. Гофрированный шланг соединен нижним концом с патрубком для отвода фильтрата. Трубка, осесимметрично установленная внутри фильтрующего элемента, образует с ним вибрационный узел. Нижний конец трубки герметично соединен с верхним концом гофрированного шланга, а стенка трубки герметично соединена с патрубком фильтрующего элемента.

(Патент RU №2133135, М. кл., B01D 33/03, B01D 33/54, B01D 29/72 1998 г.).

Недостатками известного устройства являются:

- Значительная разница в диаметрах трубки отвода фильтра и патрубка отвода приводит к снижению процесса разделения суспензии и производительности фильтра.

- В процессе разделения суспензии через фильтрующий материал происходит быстрое зарастание дисперсной фазой суспензии поверхности из-за радиальной подачи ее, что приводит к остановке работы фильтра.

- Ограниченный ресурс гофрированного шланга при большой консольной нагрузке приводит к низкой надежности фильтра.

Задачей предлагаемого изобретения является создание установки для очистки промышленных сточных вод с высокой эффективностью, повышенной производительностью и значительным ресурсом очистки.

Установка для очистки промышленных сточных вод, включающая вертикальный корпус фильтра с патрубком отвода шлама, состоящий из двух частей: верхней цилиндрической с жестко тангенциально установленным патрубком подачи сточных вод и нижней конической, снабженный фильтрующим элементом, выполненным в виде полого перфорированного каркаса, на внешней поверхности которого закреплен фильтровальный материал, новым является то, что с нижней конической частью корпуса фильтра жестко соединена емкость для сбора шлама, в нижней боковой части которой выполнено отверстие, в котором жестко тангенциально установлен патрубок отвода шлама с вентилем и трубопроводом отвода шлама в резервуар сбора шлама, при этом в нижней части боковой поверхности резервуара сбора шлама выполнено отверстие, в котором жестко радиально установлен патрубок подачи шлама с вентилем, через трубопровод соединенный с входом насоса подачи шлама, а в верхней части боковой поверхности емкости для сбора шлама выполнено отверстие, в котором жестко радиально установлен с углублением во внутрь емкости патрубок с вентилем, который через трубопровод с расходомером соединен с входом насоса подачи сточных вод, при этом в центре днища емкости для сбора шлама жестко установлен патрубок отвода фильтрата, под которым установлена емкость для сбора фильтрата, а перфорированный каркас фильтрующего элемента выполнен в виде усеченного конуса с отверстиями, выполненными с фасками и расположенными в шахматном порядке, причем верхняя часть фильтрующего элемента жестко прикреплена крышке с прокладкой, герметично установленной на цилиндрической части корпуса фильтра с фланцем, жестко прикрепленным сверху при помощи болтов и гаек, при этом в крышке выполнены два сквозных отверстия с жестко установленными патрубками, снабженными электрическими клапанами, для подачи сжатого воздуха и воды, а патрубок подачи сточных вод снабжен вентилем и через трубопровод с манометром и расходомером соединен с выходом насоса подачи сточных вод. Емкость для сбора фильтрата снабжена устройством контроля уровня. Резервуар для сбора шлама снабжен устройством контроля уровня.

Корпус снабжен емкостью для сбора шлама, жестко соединенной с его нижней конической частью, для первичного сбора и удаления шлама, получаемого в результате центробежной сепарации сточных вод.

В нижней части боковой поверхности емкости для сбора шлама выполнено отверстие, в котором жестко тангенциально установлен патрубок отвода шлама с вентилем и трубопроводом отвода шлама в резервуар сбора шлама, что необходимо для беспрепятственного удаления шлама по ходу центробежного вращения из емкости в резервуар.

В нижней части боковой поверхности резервуара сбора шлама выполнено отверстие, в котором жестко радиально установлен патрубок подачи шлама с вентилем, через трубопровод соединенный с входом насоса подачи шлама, что необходимо для удаления собранного шлама из резервуара.

В верхней части боковой поверхности емкости для сбора шлама выполнено отверстие, в котором жестко радиально установлен с углублением во внутрь емкости патрубок с вентилем, который через трубопровод с расходомером соединен с входом насоса подачи сточных вод, что обеспечивает рециркуляцию сточных вод и поддержание оптимальной скорости вращения вихревого потока в корпусе при зарастании фильтровального материала твердыми отложениями. В результате контроля и регулирования рециркуляции сточных вод и центробежной сепарации твердых частиц происходит очистка поверхности фильтровального материала от твердых отложений.

В центре днища емкости для сбора шлама жестко установлен патрубок отвода фильтрата, под которым установлена емкость для сбора фильтрата, что необходимо для отвода фильтрата из корпуса фильтра в емкость для сбора фильтрата.

Перфорированный каркас фильтрующего элемента выполнен в виде усеченного конуса с отверстиями, выполненными с фасками и расположенными в шахматном порядке, что позволяет максимально использовать площадь фильтровального материала для очистки сточных вод.

Верхняя часть фильтрующего элемента жестко прикреплена к крышке с прокладкой, герметично установленной на цилиндрической части корпуса фильтра с фланцем, жестко прикрепленным сверху при помощи болтов и гаек, что обеспечивает герметизацию между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью фильтровального материала. При обслуживании установки обеспечивается возможность быстрого вынимания из корпуса фильтрующего элемента с фильтровальным материалом.

В крышке выполнены два сквозных отверстия с жестко установленными патрубками, снабженными электрическими клапанами, для подачи сжатого воздуха и воды, что обеспечивает обратную продувку сжатым воздухом и регенерацию фильтровального материала промывкой водой скоростным открытием электрических клапанов.

Патрубок подачи сточных вод снабжен вентилем и через трубопровод с манометром и расходомером соединен с выходом насоса подачи сточных вод, необходимых для контролируемой и регулируемой подачи сточных вод в корпус фильтра на очистку.

Предлагаемая установка поясняется чертежами:

На фиг.1 изображена схема установки;

на фиг.2 - вид I - фильтр;

на фиг.3 - вид II - сечение фильтровального элемента с фильтровальным материалом;

на фиг.4 - сечение А-А;

на фиг.5 - сечение Б-Б;

на фиг.6 - сечение В-В;

на фиг 7 - сечение Г-Г.

Установка для очистки промышленных сточных вод включает вертикальный корпус фильтра из двух частей, верхней цилиндрической 1 и нижней конической 2. В боковой поверхности цилиндрической части 1 корпуса выполнено отверстие 3, в котором жестко тангенциально установлен патрубок 4 для подачи сточных вод с вентилем 5, который через трубопровод 6 с манометром 7 и расходомером 8 соединен с выходом насоса 9 подачи сточных вод. На цилиндрической части 1 корпуса фильтра жестко закреплен фланец 10 и сверху при помощи болтов 11 и гаек 12 герметично установлена крышка 13 с прокладкой 14. Внутри цилиндрической части 1 корпуса фильтра установлен фильтрующий элемент в виде полого усеченного перфорированного конуса 15, на внешней поверхности которого жестко закреплен двумя хомутами 16 фильтровальный материал 17. В центре днища 18 емкости для сбора шлама жестко установлен патрубок 19 отвода фильтра с вентилем 20. Патрубок 19 отвода фильтрата одновременно жестко и соосно соединен с перфорированным конусом 15.

Выход патрубка 19 отвода фильтрата герметизирован сальниковым уплотнением в виде днища 18 емкости для сбора шлама, с жестко закрепленными на его наружной поверхности шпильками 21, гайками 22, прокладкой 23 и фланцем 24. В фильтрующем элементе 15 отверстия 25, выполненные с фасками 26, расположены в шахматном порядке. Верхняя часть фильтрующего элемента 15 жестко прикреплена к крышке 13, в которой выполнены два сквозных отверстия 27, 28 с жестко установленными патрубками 29 и 30 соответственно подачи сжатого воздуха и воды с электрическими клапанами 31 каждый. Установка снабжена емкостью 32 сбора шлама, жестко соединенная с нижней конической частью 2 корпуса. В верхней части боковой поверхности емкости 32 сбора шлама выполнено отверстие 33, в котором жестко радиально установлен патрубок 34 с углублением во внутрь емкости 32 сбора шлама, с вентилем 35 и через трубопровод 36 с расходомером 37 соединен с входом насоса 9 подачи сточных вод.

В нижней части боковой поверхности емкости 32 сбора шлама выполнено отверстие 38, в котором жестко тангенциально установлен патрубок 39 для отвода шлама с вентилем 40 и трубопроводом 41 отвода шлама в резервуар 42 сбора шлама. В нижней части боковой поверхности резервуара 42 сбора шлама выполнено отверстие 43, в котором жестко радиально установлен патрубок 44 подачи шлама с вентилем 45 и через трубопровод 46 соединен с входом насоса 47 подачи шлама. Установка снабжена емкостью 48 для сбора фильтрата, установленной под патрубком 19 отвода фильтрата. В нижней части боковой поверхности емкости 48 для сбора фильтрата выполнено отверстие 49, в котором жестко радиально установлен патрубок 50 подачи фильтрата с вентилем 51.

Резервуар 42 сбора шлама и емкость 48 сбора фильтрата снабжены устройствами 52 контроля уровня каждый.

Установка работает следующим образом.

Открывают вентили 5, 20, 40, 45, 51. Электрические клапаны 31 нормально закрыты. Закрывают вентиль 35. Включают насос 9 подачи сточных вод, после чего сточные воды через трубопровод 6 с манометром 7, расходомером 8 и патрубок 4 подачи сточных вод тангенциально поступают во внутрь корпуса фильтра и закручиваются в виде вихревого потока. В цилиндрической части 1 корпуса фильтра сточные воды подвергаются центробежной сепарации, в результате которой твердые частицы центробежной силой прижимаются к внутренней поверхности цилиндрической части 1 корпуса и по спиральной траектории опускаются в виде вращающегося шламового слоя на днище 18 емкости 32 сбора шлама и далее по ходу вращения шламовый слой входит в патрубок 39 отвода шлама и стекает через трубопровод 41 в резервуар 42 сбора шлама под действием давления насоса 9 подачи сточных вод. Одновременно сточные воды фильтруются и продавливаются под давлением насоса 9 подачи сточных вод через фильтровальный материал 17 и фильтрующий элемент 15 во внутреннюю полость фильтрующего элемента 15 и в виде фильтрата стекают через патрубок 19 отвода фильтрата в емкость 48 сбора фильтрата. При этом вращающийся по спиральной траектории вихревой поток сточных вод слоем, прилегающим к поверхности фильтровального материала 17, удаляет слой осевшего шлама, очищает и замедляет процесс зарастания. Начало и динамику зарастания фильтровального материала 17 контролируют по показаниям манометра 7 и расходомера 8. Для поддержания скорости вихревого потока, оптимальной для очищения поверхности фильтровального материала 17 открывают вентиль 35 до возвращения начальных, номинальных значений производительности и гидравлического сопротивления фильтра зависимого главным образом от гидравлического сопротивления фильтровального материала 17 установки, определяемых по расходомеру 8 и манометру 7. Повреждение фильтровального материала 17 определяют по манометру 7 и расходомеру 8. При эксплуатации установки, твердые частицы начинают забивать микроскопические капиллярные каналы в фильтровальном материале 17. При объеме рециркулируемых сточных вод в общей производительности установки превысит половину, определяемых по расходомеру 37, фильтровальный материал 17 подвергают мягкой регенерации сжатым воздухом следующим образом. Выключают насос 9 подачи сточных вод, закрывают вентиль 20 патрубка 19 отвода фильтрата и включают электрический клапан 31 подачи сжатого воздуха, под действием которого твердые частицы из пор и микрокапиллярных каналов в фильтровальном материале 17 выдуваются в полость между верхней цилиндрической частью 1 корпуса и фильтрующим элементом 15 и в виде шлама падают в емкость 32 сбора шлама. Фильтр возвращают в рабочее состояние в обратной последовательности. Выключают электрический клапан 31 подачи сжатого воздуха, открывают вентиль 20 отвода фильтрата, включают насос 9 подачи сточных вод и продолжают эксплуатацию установки. Аналогично проводят жесткую регенерацию фильтровального материала 17 при его глубоком зарастании, при которой включают электрический клапан 31 подачи воды. При повреждении фильтровального материала 17 или при необходимости производства технического обслуживании и ремонта фильтра, насос 9 подачи сточных вод выключают, снимают вентиль 20 патрубка отвода фильтрата, отвинчивают гайки 22 на шпильках 21 и снимают с патрубка 19 отвода фильтрата фланец 24, отвинчивают гайки 12 на болтах 11 крышки 13 и вынимают крышку 13 с фильтровальным элементом 15, фильтрующим материалом 17 и патрубком 19 отвода фильтрата из корпуса фильтра. При замене поврежденного фильтрующего материала 17 снимают хомута 16, снимают фильтровальный материал 17 с фильтрующего элемента 15 через патрубок 19 отвода фильтрата и надевают на фильтрующий элемент 15 новый фильтровальный материал 17, который жестко закрепляют хомутами 16 на фильтрующем элементе 15. Сборку фильтра осуществляют в обратном порядке. Заполнение резервуара 42 сбора шлама, емкости 48 сбора фильтрата и достижение допустимого уровня шлама и фильтрата в них определяют по устройствам 52 контроля уровня.

Техническим результатом изобретения является создание установки для очистки промышленных сточных вод с высокой эффективностью очистки вод от твердых частиц 85%-95% в зависимости от фракционного состава, с повышенной производительностью и длительным ресурсом непрерывной работы установки от одного года и более.

Изобретение может быть использовано для очистки промышленных сточных вод. Установка включает вертикальный корпус фильтра из двух частей: верхней цилиндрической (1) и нижней конической (2). Внутри цилиндрической части (1) установлен фильтрующий элемент (15) в виде полого перфорированного каркаса. Перфорированный каркас выполнен в виде усеченного конуса с отверстиями (25), выполненными с фасками (26) и расположенными в шахматном порядке. На внешней поверхности фильтрующего элемента (15) закреплен фильтровальный материал (17). Верхняя часть фильтрующего элемента (15) жестко прикреплена к крышке (13). В крышке (13) выполнены два сквозных отверстия (27, 28) с установленными патрубками (29, 30), снабженными электрическими клапанами (31) для подачи сжатого воздуха и воды. Емкость для сбора шлама (32) жестко соединена с нижней конической частью (2) корпуса фильтра. В верхней части боковой поверхности емкости для сбора шлама (32) выполнено отверстие (33), в котором установлен патрубок (34), который соединен с входом насоса (9) подачи сточных вод. В нижней боковой части емкости для сбора шлама (32) выполнено отверстие (38), в котором жестко тангенциально установлен патрубок отвода шлама (39) с трубопроводом отвода шлама (41) в резервуар сбора шлама (42). В нижней части боковой поверхности резервуара сбора шлама (42) выполнено отверстие (43), которое соединено через трубопровод (46) с входом насоса (47) подачи шлама. В центре днища емкости для сбора шлама (32) установлен патрубок отвода фильтрата (19), под которым установлена емкость для сбора фильтрата (48). Изобретение позволяет повысить производительность установки и длительность ресурса ее непрерывной работы от одного года и более, а также повысить эффективность очистки промышленных сточных вод от твердых частиц на 85-95%. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Установка для очистки промышленных сточных вод, включающая вертикальный корпус фильтра с патрубком отвода шлама, состоящий из двух частей: верхней цилиндрической с жестко тангенциально установленным патрубком подачи сточных вод и нижней конической, снабженный фильтрующим элементом, выполненным в виде полого перфорированного каркаса, на внешней поверхности которого закреплен фильтровальный материал, отличающаяся тем, что с нижней конической частью корпуса фильтра жестко соединена емкость для сбора шлама, в нижней боковой части которой выполнено отверстие, в котором жестко тангенциально установлен патрубок отвода шлама с вентилем и трубопроводом отвода шлама в резервуар сбора шлама, при этом в нижней части боковой поверхности резервуара сбора шлама выполнено отверстие, в котором жестко радиально установлен патрубок подачи шлама с вентилем, через трубопровод соединенный с входом насоса подачи шлама, а в верхней части боковой поверхности емкости для сбора шлама выполнено отверстие, в котором жестко радиально установлен с углублением во внутрь емкости патрубок с вентилем, который через трубопровод с расходомером соединен с входом насоса подачи сточных вод, при этом в центре днища емкости для сбора шлама жестко установлен патрубок отвода фильтрата, под которым установлена емкость для сбора фильтрата, а перфорированный каркас фильтрующего элемента выполнен в виде усеченного конуса с отверстиями, выполненными с фасками и расположенными в шахматном порядке, причем верхняя часть фильтрующего элемента жестко прикреплена к крышке с прокладкой, герметично установленной на цилиндрической части корпуса фильтра с фланцем, жестко прикрепленным сверху при помощи болтов и гаек, при этом в крышке выполнены два сквозных отверстия с жестко установленными патрубками, снабженными электрическими клапанами, для подачи сжатого воздуха и воды, а патрубок подачи сточных вод снабжен вентилем и через трубопровод с манометром и расходомером соединен с выходом насоса подачи сточных вод.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что емкость для сбора фильтрата снабжена устройством контроля уровня.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что резервуар для сбора шлама снабжен устройством контроля уровня.