ГЕОТУБА И УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ ПРИ ПОМОЩИ ФИЛЬТРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОТУБЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2020 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. 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 через поры материала геотубы. 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 U1, B01D 29/11, опубл. 27.08.2013 г.

Существенным недостатком описанной выше конструкции геотубы является ее низкая эффективность и производительность при обезвоживании пульпы, поскольку применяемые способы удаления осадка являются неэффективными и часто ведут к нарушению целостности оболочки геотубы.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в создании геотубы, с помощью которой представляется возможным эффективное обезвоживание водонасыщенной суспензии и освобождение геотубы от осадка с целью ее многократного использования.

Эта задача может быть решена с помощью совокупности 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. Оболочка геотубы выполнена торообразной и снабжена замком, при этом геотуба выполнена с возможностью ее выворачивания при освобождении от обезвоженной пульпы или осадка.

Предпочтительно, чтобы замок был расположен между внешней и внутренней поверхностями геотубы.

Согласно одному из вариантов выполнения изобретения, установка для разделения суспензий при помощи фильтрования с использованием геотубы содержит размещенную внутри торообразной оболочки вдоль ее длины водоотводящую перфорированную трубу, установленную с возможностью ее осевого перемещения в направляющих опорах. Нижняя сторона водоотводящей трубы выполнена водонепроницаемой для отвода фильтрата. Установка снабжена натяжными ремнями, предназначенными для удерживания внешнего слоя оболочки геотубы относительно одной из направляющих опор.

Протяженность водоотводящей перфорированной трубы по меньшей мере в два раза должна превышать длину продольной оси геотубы.

Согласно альтернативному варианту выполнения изобретения, установка для разделения суспензий при помощи фильтрования с использованием геотубы содержит размещенную внутри торообразной оболочки вдоль ее длины водоотводящую перфорированную трубу, установленную с возможностью ее осевого перемещения в направляющих опорах. Нижняя сторона водоотводящей трубы выполнена водонепроницаемой для отвода фильтрата. Водоотводящая труба выполнена суженной в центральной ее части, при этом функцию замка для освобождения геотубы от обезвоженной пульпы или осадка выполняет расположенный внутри центральной части торообразной оболочки регулирующий поршень, установленный с возможностью перемещения для образования зазора между поршнем и геотубой со стороны геотубы, из которой выдавливается обезвоженная пульпа или осадок. Установка снабжена натяжными ремнями, предназначенными для удерживания внешнего слоя оболочки геотубы относительно направляющих опор.

Как и в первом варианте, протяженность водоотводящей перфорированной трубы по меньшей мере в два раза превышает длину продольной оси геотубы.

Переходы к суженной части водоотводящей перфорированной трубы следует выполнять либо коническими либо другой формы, обеспечивающей эффективную работу геотубы.

Описанные выше установки обеспечивают высокую производительность работ, связанных с разделением суспензий при помощи фильтрования.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

на фиг. 1 представлен схематический вид в продольном разрезе варианта установки для разделения суспензий при помощи фильтрования с использованием геотубы согласно изобретению, при этом геотуба заполнена водонасыщенной суспензией;

на фиг. 2 - схематический вид в продольном разрезе варианта установки для разделения суспензий при помощи фильтрования с использованием геотубы согласно изобретению, при этом геотуба освобождается от обезвоженной суспензии;

на фиг. 3 - схематический вид в продольном разрезе другого варианта выполнения установки для разделения суспензий при помощи фильтрования с использованием геотубы согласно изобретению, работающей в двух направлениях.

Сходные элементы на фигурах обозначены одинаковыми позициями.

Осуществление изобретения

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

Следует отметить, что в данном описании под торообразной формой геотубы подразумевается форма оболочки геотубы, которую указанная оболочка принимает после ее заполнения водонасыщенной суспензией.

В первом варианте выполнения, как это показано на фиг. 1, установка для разделения суспензий содержит плотную водоотводящую перфорированную трубу 1 установленную с возможностью ее осевого перемещения в направляющих опорах 2. Труба 1 может быть выполнена из металла, пластика или другого подходящего материала, может быть цилиндрической или с переменным диаметром, с коническим переходом в рабочей части фиг.3. Нижняя часть 1.1 трубы 1 выполнена водонепроницаемой для отвода фильтрата. Указанная труба 1 размещена внутри геотубы 3, фильтрующая оболочка которой выполнена торообразной формы. Между внешней и внутренней поверхностями геотубы 3 расположен водонепроницаемый замок 4. Геотуба 3 выполнена с возможностью ее выворачивания при освобождении от обезвоженной пульпы или осадка. Труба 1 связана с геотубой 3 высоким коэффициентом трения, так, что соосное движение трубы 1 под действием механических усилий 5, 10 будет сдвигать вместе с собой и внутреннюю поверхность геотубы 3. Установка снабжена натяжными ремнями 6, предназначенными для удерживания внешнего слоя оболочки геотубы 3 относительно одной из направляющих опор 2 при осевом перемещении трубы 1. Протяженность водоотводящей перфорированной трубы 1 по меньшей мере в два раза превышает длину продольной оси геотубы 3.

Установка для разделения суспензий работает следующим образом. Через порт 7 осуществляют заполнение геотубы 3 водной суспензией 8. После заполнения геотубы 3 суспензией 8 и окончания процесса интенсивной фильтрации, при котором происходит отвод фильтрата по всей поверхности геотубы и по нижней части 1.1 трубы 1, открывают замок 4 между внешней и внутренней поверхностями геотубы 3 и начинают освобождение обезвоженного осадка 9 из геотубы 3 (фиг. 2). Для этого под действием механического усилия 5 осуществляют осевое перемещение трубы 1 внутри геотубы 3, смещая при этом внутреннюю часть геотубы 3 относительно внешней и выворачивая заполненную геотубу 3 наизнанку для извлечения обезвоженного осадка 9. После освобождения геотубы 3 от осадка 9 трубу 1 под действием механического усилия 10 перемещают в обратное положение, возвращая геотубе 3 торообразную форму. После закрытия замка 4 между внешней и внутренней поверхностями геотубы 3, она снова готова к очередному циклу заполнения водонасыщенной суспензией 8.

Далее следует описание альтернативного варианта выполнения геотубы согласно изобретению. Данная установка обеспечивает функционирование выворачиваемой геотубы в двух направлениях, как это показано на фиг. 3.

Как и в первом варианте выполнения, установка для разделения суспензий содержит плотную водоотводящую перфорированную трубу 1, установленную с возможностью ее осевого перемещения в направляющих опорах 2. Труба 1 может быть выполнена из металла, пластика или другого подходящего материала. Нижняя часть 1.1 трубы 1 выполнена водонепроницаемой для отвода фильтрата. Отличие от первого варианта выполнения установки состоит в том, что водоотводящая труба 1 выполнена суженной в центральной ее части. Переходы к суженной части водоотводящей перфорированной трубы 1 выполнены либо коническими либо любой другой формы, обеспечивающей эффективное обезвоживание и снижение износа материала геотубы. Указанная труба 1 размещена внутри геотубы 3, фильтрующая оболочка которой выполнена торообразной формы. Функцию замка 4 для освобождения геотубы от обезвоженной пульпы или осадка выполняет расположенный внутри центральной части торообразной оболочки регулирующий поршень 11, перемещающийся вдоль геотубы для образования зазора между поршнем и геотубой при разгрузке от осадков и закрытии зазора в противоположной наполняемой части геотубы. Поршень 11 установлен в направляющем устройстве 12. Поршень 11 обеспечивает открытие зазора между поддерживающим обручем-замком 4 при разгрузке геотубы 3 и уплотнение с противоположной загружаемой частью геотубы. Установка снабжена натяжными ремнями 6, предназначенными для удерживания внешнего слоя оболочки геотубы 3 относительно направляющих опор 2. Протяженность водоотводящей перфорированной трубы 1 по меньшей мере в два раза превышает длину продольной оси геотубы.

Установка состоит из двух частей геотубы 3, одна из которых заполняется через соответствующий порт 7 пульпой или суспензией 8 с осадком - правая сторона геотубы 3 (рис. 3), а другая часть геотубы 3 опорожняется от обезвоженной пульпы - левая сторона. Водоотводящая труба 1 связана с геотубой 3 высоким коэффициентом трения, так, что соосное движение трубы 1 сдвигает вместе с собой и внутреннюю поверхность геотубы 3. При входе в геотубу 3 при ее опорожнении она расширяется до размера чуть меньшего, чем сама заполненная геотуба 3. Это нужно для полноты опорожнения геотубы и уменьшения износа ее ткани. Движение водоотводящей трубы 1 осуществляется механически под действием усилия 5.

После заполнения геотубы пульпой или суспензией 8 и окончания интенсивной фильтрации подвижный регулирующий поршень 11 перемещаясь освобождает пространство между собой и поддерживающим обручем-замком 4 для разгрузки обезвоженной пульпы или осадка 9 из геотубы 3, а водоотводящая труба 1 выдавливает осадок 9 наружу через образовавшийся зазор, выворачивая эту часть геотубы 3 наизнанку. Регулирующий поршень 11 в этот момент запирает зазор между собой и другим поддерживающим обручем-замком 4 другой части геотубы 3 и начинается ее заполнение пульпой или суспензией 8. Перемещение водоотводящей трубы 1 в обратном направлении осуществляется под действием прикладываемого к ней усилия 10.

Водоотводящие трубы с коническим или любым другим расширением в рабочей части могут быть использованы и в первом варианте настоящего изобретения рис. 1 и 2.

Таким образом, описанные выше установки обеспечивают высокую производительность работ, связанных с разделением суспензий при помощи фильтрования.

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

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 водоёмов. Задача изобретения состоит в создании геотубы и установки, с помощью которой представляется возможным эффективное обезвоживание водонасыщенной суспензии и освобождение геотубы от осадка с целью ее многократного использования. Через порт 7 осуществляют заполнение торообразной геотубы 3 водной суспензией 8. После заполнения геотубы 3 суспензией 8 и окончания процесса интенсивной фильтрации, при котором происходит отвод фильтрата со всей поверхности геотубы и с нижней части 1.1 трубы 1, открывают замок 4 между внешней и внутренней поверхностями геотубы 3 и начинают освобождение обезвоженного осадка 9 из геотубы 3. Для этого под действием механического усилия 5 осуществляют осевое перемещение трубы 1 внутри геотубы 3, смещая при этом внутреннюю часть геотубы 3 относительно внешней и выворачивая заполненную геотубу 3 наизнанку для извлечения обезвоженного осадка 9. После освобождения геотубы 3 от осадка 9 трубу 1 под действием механического усилия 10 перемещают в обратное положение, возвращая геотубе 3 торообразную форму. После закрытия замка 4 между внешней и внутренней поверхностями геотубы 3 она снова готова к очередному циклу заполнения водонасыщенной суспензией 8. Технический результат – повышение эффективности использования геотубы и установки разделения суспензий, использующей геотубу, за счет технического решения, обеспечивающего многократное освобождение геотубы от осадка. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 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 оболочка заполненной геотубы выполнена торообразной и снабжена замком, при этом геотуба выполнена с возможностью ее выворачивания при освобождении от обезвоженной пульпы или осадка.

2. Геотуба по п. 1, отличающаяся тем, что замок расположен между внешней и внутренней поверхностями геотубы.

3. Установка для разделения суспензий при помощи фильтрования с использованием геотубы по п. 1 или 2, содержащая размещенную внутри торообразной оболочки вдоль ее длины водоотводящую перфорированную трубу, установленную с возможностью ее осевого перемещения в направляющих опорах, причем нижняя сторона водоотводящей трубы выполнена водонепроницаемой для отвода фильтрата, при этом установка снабжена натяжными ремнями, предназначенными для удерживания внешнего слоя оболочки геотубы относительно одной из направляющих опор.

4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что протяженность водоотводящей перфорированной трубы по меньшей мере в два раза превышает длину продольной оси геотубы.

5. Установка для разделения суспензий при помощи фильтрования с использованием геотубы по п. 1, содержащая размещенную внутри торообразной оболочки вдоль ее длины водоотводящую перфорированную трубу, установленную с возможностью ее осевого перемещения в направляющих опорах, нижняя сторона водоотводящей трубы выполнена водонепроницаемой для отвода фильтрата, водоотводящая труба выполнена суженной в центральной ее части, при этом функцию замка для освобождения геотубы от обезвоженной пульпы или осадка выполняет расположенный внутри центральной части торообразной оболочки регулирующий поршень, установленный с возможностью продольного перемещения для образования зазора между поршнем и геотубой при разгрузке геотубы, из которой выдавливается обезвоженная пульпа или осадок, и одновременным уплотнением соединения с противоположной загружаемой частью геотубы, причем установка снабжена натяжными ремнями, предназначенными для удерживания внешнего слоя оболочки геотубы относительно направляющих опор.

6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что протяженность водоотводящей перфорированной трубы по меньшей мере в два раза превышает длину продольной оси геотубы.