ГЕОТУБА И СПОСОБ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК B01D29/11 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области технологий по разделению твердой и жидкой фаз, в частности к устройствам и способам их применения для разделения суспензий при помощи фильтрования, и может быть использовано для очистки природных вод, бытовых и промышленных сточных вод, добычи полезных ископаемых, извлечения донных осадков из различных водоемов.

Уровень техники

Из уровня техники известно применение геотубы для разделения и обезвоживания больших объемов различных суспензий - биоотходов, шлама, пульпы, представляющей собой смесь воды, грунта и других твердых фракций. Геотуба, как правило, состоит из оболочки из фильтрующего материала и питающих портов для подачи пульпы из осадка, ила, шлама, грунта и т.д. Оболочку выполняют из фильтровального тканого материала высокой прочности, устойчивого к биологическому и химическому воздействию, имеющего высокие показатели прочности на разрыв как в поперечном, так и продольном направлениях. Геотуба представляет собой высокоэффективную фильтрующую тканную систему для удерживания твердых осадков, шламов и т.д. Пульпу из сточных вод, шлама, ила и т.д. закачивают в геотубу, происходит фильтрация, в процессе которой разделяются твердые фракции и жидкость, которая выходит наружу. Заполнение объема геотубы водной суспензией может производиться в несколько этапов по мере освобождения части объема геотубы от жидкой фазы. После окончательного заполнения геотубы твердыми фракциями ее либо захоранивают, либо разрезают (разбирают), а обезвоженное содержимое транспортируют на место дальнейшей переработки или утилизации. Геотуба может быть с продольной застежкой, которую открывают для удаления твердой фазы. После удаления осадка застежку закрывают и производят следующий цикл подачи пульпы. Пример геотубы и способ ее использования описан в патенте на полезную модель RU 131641 Ul, B01D 29/11, опубл. 27.08.2013 г.

Существенным недостатком описанной выше конструкции геотубы является ее низкая эффективность и производительность при обезвоживании пульпы, содержащей большое количество органических компонентов. Это, в первую очередь, связано с быстрым замедлением и прекращением процесса фильтрации из-за кальматирования материала оболочки геотубы.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в создании геотубы, с помощью которой представляется возможным эффективное обезвоживание пульпы с органическими компонентами, которые, как правило, присутствуют в природных водоемах.

Эта задача может быть решена с помощью признаков, изложенных в независимых пунктах формулы изобретения. Предметом зависимых пунктов формулы изобретения являются оптимизированные варианты выполнения.

Согласно изобретению, геотуба содержит удлиненную вдоль продольной оси оболочку из фильтрующего материала с одним или несколькими портами для подачи обрабатываемой водной суспензии. Внутри фильтрующей оболочки расположен по меньшей мере один контейнер из эластичного водо- и газонепроницаемого материала, выполненный с возможностью подачи в него под давлением и слива из него жидкости и/или воздуха.

Использование описанной выше геотубы включает следующие друг за другом циклы, в каждом из которых осуществляют подачу водной суспензии в оболочку из фильтрующего материала при отсутствии жидкости и/или воздуха в контейнере/контейнерах из эластичного материала, последующее повышение давления в указанных контейнере/контейнерах путем подачи в них жидкости и/или воздуха и сброс давления из контейнера/контейнеров после обезвоживания пульпы, находящейся в оболочке.

Фильтрующая оболочка геотубы может быть выполнена многослойной.

Предпочтительно, чтобы внутренняя и внешняя/внешние оболочки геотубы отличались размерами их ячеек.

Целесообразно закрепление контейнера/контейнеров из эластичного водо- и газонепроницаемого материала относительно фильтрующей оболочки геотубы.

При использовании многослойной геотубы цикл работы осуществляют следующим образом:

- наполняют пульпой внутреннюю фильтрующую оболочку при пустом эластичном контейнере;

- в эластичный контейнер подают под давлением жидкость и/или воздух до его заполнения;

- сбрасывают жидкость и/или воздух из эластичного контейнера и дополнительно подают пульпу во внутреннюю оболочку;

- наполняют внешнюю/внешние оболочки пульпой;

- в эластичный контейнер подают под давлением жидкость и/или воздух до его возможного заполнения,

Указанный цикл или его отдельные переходы могут повторяться многократно.

В другом варианте выполнения геотуба содержит удлиненную вдоль продольной оси оболочку из фильтрующего материала с одним или несколькими портами для подачи водной суспензии. Внутри оболочки вдоль ее длины расположены по меньшей мере два контейнера из эластичного водо- и газонепроницаемого материала, выполненные с возможностью подачи в них под давлением и слива из них жидкости и/или воздуха, при этом на конце/концах оболочки расположены порты для извлечения частично обезвоженной пульпы - твердой фракции.

Использование такой геотубы включает следующие друг за другом циклы, в каждом из которых осуществляют подачу водной суспензии в оболочку из фильтрующего материала при отсутствии жидкости и/или воздуха в контейнере/контейнерах из водо- и газонепроницаемого эластичного материала, последующее повышение давления в указанных контейнере/контейнерах путем подачи в них жидкости и/или воздуха и сброс давления из контейнера/контейнеров после обезвоживания пульпы, находящейся в оболочке, при этом в последнем цикле открывают выпускные порты для извлечения частично обезвоженной пульпы, а эластичные контейнеры наполняют последовательно, начиная с одной из сторон или из середины геотубы в направлении порта/портов для извлечения частично обезвоженной пульпы - твердой фракции.

Таким образом, фильтрация под давлением обеспечивает более эффективную фильтрацию, особенно при обезвоживании пульпы с органическими компонентами, присутствующими в природных водоемах или очистных сооружениях.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

на фиг. 1 представлен схематический вид в продольном разрезе варианта выполнения геотубы согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 - схематический вид в продольном разрезе другого варианта выполнения геотубы согласно настоящему изобретению;

на фиг. 3-8 цикл работы многослойной геотубы,

представленной в поперечном разрезе, с эластичным внутренним контейнером для воды и/или воздуха.

Осуществление изобретения

Далее приведено описание настоящего изобретения со ссылкой на чертежи и варианты выполнения.

Как показано на фиг. 1, геотуба выполнена в виде удлиненной вдоль продольной оси оболочки 1 из фильтрующего материала с входящим портом 3 для подачи обрабатываемой водной суспензии. Внутри оболочки 1 расположен по меньшей мере один контейнер 2 из эластичного водо- и газонепроницаемого материала. Контейнер 2 выполнен с возможностью подачи в него под давлением и слива из него жидкости и/или воздуха.

Процесс обезвоживания осуществляют следующим образом. Пульпу, закачивают в геотубу через входящие порты 3, расположенные в оболочке 1. Эластичный контейнер 2 при этом пустой и занимает минимальный объем внутри оболочки 1. Начинается процесс фильтрации, при котором материал, из которого выполнена оболочка 1, задерживает твердые фракции, позволяя жидкости выходить наружу. После заполнения оболочки 1 пульпой, начинают заполнять эластичный контейнер 2 жидкой средой, например, водой. Процесс фильтрации при этом ускоряется за счет повышения давления внутри оболочки 1. Слив воды из оболочки 1 освобождает соответствующий объем для следующего цикла закачки пульпы в оболочку 1. В зависимости от вида пульпы, указанные выше циклы повторяют несколько раз. После заполнения твердыми фракциями геотубу либо захоранивают, либо разрезают (разбирают) и ее обезвоженное содержимое транспортируют на место дальнейшей переработки или утилизации.

В другом варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 2, внутри оболочки 1 вдоль ее длины могут быть расположены по меньшей мере два контейнера 2 из эластичного водо- и газонепроницаемого материала, также как и в первом варианте, выполненные с возможностью подачи в них под давлением и слива из них жидкости и/или воздуха. При этом на концах оболочки 1 располагают выходящие порты 4, предназначенные для извлечения частично обезвоженной пульпы - твердой фракции. Процесс обезвоживания пульпы осуществляют чередованием описанных выше циклов заполнения оболочки и одновременным наполнением эластичных контейнеров 2 водой и сбросом воды из них. В последнем цикле открывают клапаны для извлечения частично обезвоженной пульпы, а контейнеры 2 наполняют последовательно, начиная с одного из торцов оболочки 1 в направлении противоположного порта 4, или из ее среднего положения в направлении противоположных портов для извлечения частично обезвоженной пульпы - твердой фракции.

Представленный на фиг. 2 вариант выполнения изобретения позволяет использовать геотубу многократно.

Еще в одном варианте осуществления изобретения - геотуба может быть выполнена многослойной, т.е. содержать две и более оболочки из фильтрующего материала, помещенных одна в другую.

Размеры ячеек в фильтрующих оболочках геотубы могут быть разными - например: внутренняя оболочка может иметь более крупные фильтрующие ячейки, чем внешняя.

На фиг. 3-8 показаны циклы работы многослойной геотубы с эластичным внутренним контейнером для воды и/или воздуха:

- наполнение пульпой первой оболочки 1, эластичный контейнер 2 пустой (фиг. 3);

- первая оболочка 1 наполнена, в эластичный контейнер 2 под давлением подается вода (фиг. 4);

- дополнительная подача пульпы в первую оболочку 1, вода из эластичного контейнера 2 свободно сбрасывается (фиг. 5);

- первая оболочка 1 второй раз наполнена пульпой, эластичный контейнер 2 пустой (фиг. 6);

- наполнение второй оболочки 5, расположенной вокруг первой оболочки 1, эластичный контейнер 2 пустой (фиг. 7);

- вторая оболочка 5 наполнена, в эластичный контейнер 2 подается вода под давлением.

Эластичные контейнеры 2 могут быть зафиксированы в определенном положении относительно оболочки 1.

Следует отметить, что использование настоящего изобретения предполагает различные комбинации вариантов выполнения не выходя за пределы объема защиты.

Таким образом, фильтрация под давлением является более эффективной по сравнению с гравитационной фильтрацией, особенно при обезвоживании пульпы с органическими компонентами, присутствующими в природных водоемах или очистных сооружениях.

Изобретение относится к области технологий по разделению твердой и жидкой фаз, в частности к устройствам и способам их применения для разделения суспензий при помощи фильтрования, и может быть использовано для очистки природных вод, бытовых и промышленных сточных вод, добычи полезных ископаемых, извлечения донных осадков из различных водоемов. Геотуба выполнена в виде удлиненной вдоль продольной оси оболочки 1 из фильтрующего материала с входящим портом 3 для подачи обрабатываемой водной суспензии. Внутри оболочки 1 расположен по меньшей мере один контейнер 2 из эластичного водо- и газонепроницаемого материала. Контейнер 2 выполнен с возможностью подачи в него под давлением и слива из него жидкости и/или воздуха. Пульпу закачивают в геотубу через входящие порты 3, расположенные в оболочке 1. Эластичный контейнер 2 при этом пустой и занимает минимальный объем внутри оболочки 1. Начинается процесс фильтрации, при котором материал, из которого выполнена оболочка 1, задерживает твердые фракции, позволяя жидкости выходить наружу. После заполнения оболочки 1 пульпой начинают заполнять эластичный контейнер 2 жидкой средой, например водой. Процесс фильтрации при этом ускоряется за счет повышения давления внутри оболочки 1. Слив воды из оболочки 1 освобождает соответствующий объем для следующего цикла закачки пульпы в оболочку 1. В зависимости от вида пульпы, указанные выше циклы повторяют несколько раз. После заполнения твердыми фракциями геотубу либо захоранивают, либо разрезают (разбирают) и ее обезвоженное содержимое транспортируют на место дальнейшей переработки или утилизации. Технический результат: создание геотубы, с помощью которой представляется возможным эффективное обезвоживание пульпы с органическими компонентами, которые, как правило, присутствуют в природных водоемах. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Геотуба, содержащая удлиненную вдоль продольной оси оболочку из фильтрующего материала с одним или несколькими портами для подачи обрабатываемой водной суспензии, отличающаяся тем, что внутри фильтрующей оболочки расположен по меньшей мере один контейнер из эластичного водо- и газонепроницаемого материала, выполненный с возможностью подачи в него под давлением и слива из него жидкости и/или воздуха.

2. Геотуба по п. 1, фильтрующая оболочка которой выполнена многослойной.

3. Геотуба по п. 2, в которой внутренняя и внешняя/внешние оболочки отличаются размерами их ячеек.

4. Геотуба по любому из пп. 1-3, в которой контейнер/контейнеры из эластичного водо- и газонепроницаемого материала зафиксированы относительно фильтрующей оболочки.

5. Геотуба, содержащая удлиненную вдоль продольной оси оболочку из фильтрующего материала с одним или несколькими портами для подачи водной суспензии, отличающаяся тем, что внутри оболочки вдоль ее длины расположены по меньшей мере два контейнера из эластичного водо- и газонепроницаемого материала, выполненные с возможностью подачи в них под давлением и слива из них жидкости и/или воздуха, при этом на конце/концах оболочки расположены порты для извлечения частично обезвоженной пульпы - твердой фракции.

6. Геотуба по п. 5, фильтрующая оболочка которой выполнена многослойной.

7. Геотуба по п. 6, в которой внутренняя и внешняя/внешние оболочки отличаются размерами их ячеек.

8. Геотуба по любому из пп. 5-7, в которой контейнеры из эластичного водо- и газонепроницаемого материала зафиксированы относительно фильтрующей оболочки.

9. Способ использования геотубы по п. 1, включающий следующие друг за другом циклы, в каждом из которых осуществляют подачу водной суспензии в оболочку из фильтрующего материала при отсутствии жидкости и/или воздуха в контейнере/контейнерах из эластичного материала, последующее повышение давления в указанных контейнере/контейнерах путем подачи в них жидкости и/или воздуха и сброс давления из контейнера/контейнеров после обезвоживания пульпы, находящейся в оболочке.

10. Способ использования геотубы по п. 2 или 3, цикл работы которой осуществляют следующим образом:

- наполняют пульпой внутреннюю фильтрующую оболочку при пустом эластичном контейнере;

- в эластичный контейнер подают под давлением жидкость и/или воздух до его заполнения;

- сбрасывают жидкость и/или воздух из эластичного контейнера и дополнительно подают пульпу во внутреннюю оболочку;

- наполняют внешнюю/внешние оболочки пульпой;

- в эластичный контейнер подают под давлением жидкость и/или воздух до его возможного заполнения.

11. Способ по п. 10, в котором указанный цикл работы или его отдельные переходы повторяют многократно.

12. Способ использования геотубы по п. 5, включающий следующие друг за другом циклы, в каждом из которых осуществляют подачу водной суспензии в оболочку из фильтрующего материала при отсутствии жидкости и/или воздуха в контейнере/контейнерах из водо- и газонепроницаемого эластичного материала, последующее повышение давления в указанных контейнере/контейнерах путем подачи в них жидкости и/или воздуха и сброс давления из контейнера/контейнеров после обезвоживания пульпы, находящейся в оболочке, при этом в последнем цикле открывают выпускные порты для извлечения частично обезвоженной пульпы, а эластичные контейнеры наполняют последовательно, начиная с одной из сторон или из середины геотубы в направлении порта/портов для извлечения частично обезвоженной пульпы - твердой фракции.