Установка для обезвоживания осадка Российский патент 2024 года по МПК C02F11/121 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к области очистных сооружений и может найти свое применение на вновь строящихся станциях очистки сточных вод, а также при модернизации существующих очистных сооружений хозяйственно-фекальных и производственных сточных вод.

Уровень техники

Основной составной частью сырого осадка, избыточного и уплотненного активного ила, а также сброженного осадка является вода, которая достаточно плохо отделяется от минеральных и органических частиц. Во всех видах осадка (кроме отбросов с решеток и осадки из песколовок) содержится 90-99% влаги, которая состоит из свободной, коллоидно-связанной и гигроскопической воды.

Обезвоживание осадков сточных вод предназначено для получения осадка (кека) влажностью 50-80%. Ранее обезвоживание осуществлялось в основном сушкой осадков на иловых площадках. Однако низкая эффективность такого процесса, дефицит земельных участков в промышленных районах и загрязнение воздушной среды обусловили разработку и применение механического обезвоживания: вакуум-фильтрование, центрифугирование, фильтрпрессование, термическая сушка.

Например, основными конструктивными элементами фильтр-прессов являются: плиты, оборудованные фильтрующей перегородкой, с протянутой между ними фильтровальной лентой; механизм зажима и раскрытия плит; устройство для выгрузки обезвоженного осадка; коммуникации и арматура для подвода осадка, сжатого воздуха и отвода фильтрата (Обработка осадков городских сточных вод: учебное пособие / Л.Р. Хисамеева, А.С. Селюгин, Р.Н. Абитов, А.В. Бусарев, Н.С. Урмитова. - Казань: Изд-во Казанск. гос.архитект.-строит.ун-та, 2016. - 105 с.).

Несмотря на эффективность фильтр-прессов, недостатком таких решений является сложность конструкции и обусловленная этим низкая надежность, а также высокие затраты энергии на эксплуатацию.

К более простым решениям, к которым имеет непосредственное отношение предлагаемое изобретение, относятся установки гравитационного обезвоживания осадка.

В качестве аналога выбрано решение, известное из патента [1] - RU 2564997 С2, 10.10.2015. Известное решение представляет собой установку для обезвоживания и утилизации осадков сточных вод, содержащую корпус в виде станины, в верхней части которой располагается емкость-накопитель, снабженная горловиной, трубопровод подвода осадков сточных вод с запорной арматурой, фильтровальные перегородки в виде нетканых гидрофобных полимерных мешков.

В известном решении повышение пропускной способности материала мешков обеспечивается за счет применения дополнительных средств -проволочных тканых сеток полотняного переплетения с квадратными ячейками.

Таким образом, известное из [1] решение связано с усложнением конструкции установки. Кроме того, в решении не предусмотрено решение вопроса о дальнейшем использовании полимерных мешков - отмечено лишь то, что они являются удобными для транспортирования и складирования при хранении.

Предлагаемое изобретение направлено на преодоление недостатков уровня техники и при своем осуществлении позволяет обеспечить достижение технических результатов, заключающихся в упрощении конструкции установки, повышении эффективности обезвоживания осадка, расширении области применения расходных комплектующих установки.

Раскрытие изобретения

Для достижения указанных, а также иных следующих для специалиста из данного описания технических результатов, предлагается установка для обезвоживания осадка, содержащая корпус в виде станины, подводящий трубопровод, связанный в верхней части корпуса с емкостью-накопителем, имеющей горловины и соответствующие им патрубки с хомутами для закрепления фильтрационных мешков; установка также содержит решетчатый поддон и имеющее уклон дно, связанное с отводящим трубопроводом, при этом фильтрационные мешки выполнены из иглопробивного геотекстиля на основе полипропилена, каждый их них имеет уплотненную горловину, донный армирующий шов и длину, такую, что при закреплении и загрузке не опирается на решетчатый поддон, выполненный из параллельных скрепленных между собой прутков.

В дополнительном варианте осуществления установка содержит соединенное с подводящим трубопроводом средство для подачи флокулянта, обеспечивающего хлопьеобразование ила.

Далее в описании представлены сведения в отношении осуществления предлагаемого изобретения, а также сведения, показывающие возможность достижения указанных выше и иных технических результатов.

Осуществление изобретения

В данном разделе описания представлены сведения в отношении предпочтительного варианта осуществления изобретения. Представленный вариант осуществления не следует интерпретировать как ограничение охраны изобретения, предъявляемой в формуле изобретения.

Для более полного понимания сущности изобретения в описании сделана отсылка на поясняющие чертежи, согласно которым представлены:

Фиг. 1 - внешний вид установки обезвоживания осадка.

Фиг. 2 - габаритные размеры частного варианта осуществления.

Устройство для обезвоживания состоит из контейнера (фиг. 1), в верхней части которого выполнена емкость-накопитель, связанная с подводящим трубопроводом посредством фланцевого соединения. Емкость-накопитель имеет горловины, заканчивающиеся внутри корпуса устройства патрубками (сливами), на которые посредством хомутов закрепляются фильтрационные мешки (один или более в зависимости от варианта выполнения и количества патрубков). Сливы могут быть дополнительно оснащены запорными кранами.

Материалы изготовления устройства выбраны из условия обеспечения коррозионной устойчивости, например, корпус и трубопроводы могут быть выполнены из полипропилена. Зажимные хомуты для закрепления мешков выполняются из стали. Использование полимерных деталей способствует снижению уровня шума и гасит вибрации, возникающие в процессе переработки, полностью не подвержены коррозии.

Подводящий трубопровод изготавливается из полипропиленовых труб и фасонных частей (обычно Д_у=32, 40, 50, 100 для всех типоразмеров устройства обезвоживания).

В нижней части устройства расположен решетчатый поддон, выполненный из параллельных скрепленных между собой прутков. Расположенное под решеткой дно устройства имеет уклон (как показано на фиг. 2), позволяющий отводить отфильтрованную жидкость, и связано с отводящим трубопроводом посредством фланцевого соединения (отводящий патрубок закончен фланцем Д_у=100 или большим диаметром).

Для улучшения водоотдающих свойств осадка в него добавляют специальные реагенты - в большинстве случаев органические, полимерные на основе полиакриламида. Эти реагенты (флокулянты, коагулянты) связывают между собой мелкие частицы осадка, благодаря чему увеличивается скорость водоотдачи, а фильтрат, выходящий из контейнера, получается чистым и не содержит механических взвесей.

Таким образом, для повышения эффективности обезвоживания осадка в предлагаемом решении предусматривается возможность подачи флокулянта перед подачей осадка в емкость-накопитель. Для этого ил при помощи илового насоса подается по подводящему трубопроводу через смеситель в трубопровод. В подающий трубопровод перед смесителем при помощи насоса-дозатора дозируется соответствующий флокулянт, который способствует хлопьеобразованию активного ила. При использовании катионактивного флокулянта, его расход для аэробно стабилизированного ила составляет 1-4 г на кг сухого вещества ила. Тип насоса-дозатора выбирается в зависимости от количества и концентрации поступающего ила. Управление подачей флокулянта и подачей ила может быть осуществлено вручную или посредством шкафа управления.

Хлопьеобразный ил стекает из сборной емкости через горловины в фильтрационные мешки, закрепленные хомутами. Ил задерживается в мешках, а отфильтрованная вода стекает по отводящему трубопроводу в голову очистных сооружений.

Осадок периодически подается в приемную распределительную емкость и поступает внутрь мешочных фильтров из нетканого полимерного материала, закрепленных хомутами на патрубках подачи осадка. После заполнения фильтров подача осадка на установку прекращается.

В качестве материала мешков выбрано нетканое полипропиленовое полотно, которое не разрушается от влаги, грязи, плесени.

Кроме того, существенным отличием предложенного изобретения является то, что фильтрационные мешки выполнены из иглопробивного геотекстиля на основе полипропилена. Выбор такого исполнения обуславливается следующим.

Предлагаемое решение работает по принципу безнапорной (гравитационной) фильтрации, что упрощает конструктивное выполнение и снижает энергозатраты на его эксплуатацию. Вместе с тем, в связи с отсутствием дополнительных средств механического воздействия, задача повышения эффективности обезвоживания осадка может быть решена только путем усовершенствования используемых материалов.

Известно, что иглопробивной геотекстиль получают из коротких или непрерывных нитей с помощью пресса с иглами. При прокалывании волокна проникают из одного слоя в другой, образуя плотный материал наподобие войлока. В отличие от термоскрепленного (каландрированного) геотекстиля, иглопробивной геотекстиль обладает отличной фильтрующей способностью - пропускает воду и в поперечном, и в продольном направлении. Каландированный геотекстиль получают путем сплавления волокон при нагреве. Это в значительной степени повышает его прочность и сокращает вероятность разрыва в процессе использования. Однако фильтрация в данном случае происходит только в поперечном направлении. Поэтому поры в термоскрепленном геотекстиле быстро заполняются грязью и илом.

Таким образом, использование иглопробивного геотекстиля в качестве материала фильтрующих мешков, которые используются при гравитационном методе обезвоживания, позволяет обеспечить улучшение выхода жидкости из мешка как в поперечном, так и в продольном направлении (т.е. как через боковые стенки, так и через дно), тем самым повышая эффективность обезвоживания ила.

Кроме того, длина используемых мешков в предложенном решении выбрана таким образом, что при закреплении их на горловинах и загрузке жидкостью они находятся в подвешенном состоянии и не опираются своим дном на решетчатый поддон. Поскольку полипропиленовый материал обладает растяжимостью при нагрузке, загрузка мешков поступающей суспензией, при условии их свободного подвеса, вызывает сжатие стенок мешков, что дополнительно оказывает влияние на вытеснение жидкости из обезвоживаемой субстанции. Следовательно, в предлагаемом решении исключается необходимость использования дополнительных средств воздействия, указанных в уровне техники, при этом функция вытеснения жидкости сохраняется. При этом выбор длины может быть осуществлен на основе известных табличных значений растяжимости полипропилена.

При этом для повышения надежности эксплуатации в указанных условиях мешки имеют уплотненную горловину, обеспечивающую надежную фиксацию мешка хомутом к горловине, а также донный армирующий шов, повышающий прочность самого мешка и препятствующий его разрыву в подвешенном состоянии.

Следует отметить, что размещение мешков в подвешенном состоянии представлено в описании в качестве преимущественного варианта осуществления изобретения, наиболее полно обеспечивающего достижение указанных результатов. Однако осуществление изобретения не ограничено указанным, поскольку в процессе эксплуатации вследствие свойства растяжимости материала мешки в некоторых случаях могут вступать в контакт с решетчатым поддоном.

При соблюдении инструкции по эксплуатации можно получить обезвоживание на 10-20% в течение 24-часового цикла. На площадке складирования за 40-60 дней ил будет обезвожен на 20-40%.

Обычно заполненные мешки, содержащие около 15 кг сухого вещества и 75…80 кг воды, закрываются, снимаются с помощью средств механизации с установки и перемещаются на специальной тележке на площадку складирования. Складирование и хранение мешков с осадком рекомендуется осуществлять на площадке с навесом, закрытом холодном или отапливаемом ангаре.

Однако, в отличие от описанного выше уровня техники, в предложенном решении предусматривается возможность использования мешков после выполнения ими основной функции по другому назначению, что обусловлено выбранным материалом. А именно, мешки из геотекстиля после их опорожнения могут быть использованы в качестве полотна, разделяющего прослойки дорожных покрытий, обеспечивая дренаж и распределяя точечные нагрузки на общую площадь, что предотвращает проседание покрытия и образование трещин. Таким образом, в заявленном решении обеспечивается расширение области применения используемых комплектующих и снижение неиспользуемых отходов производства.

Кроме того, выполнение решетчатого поддона в виде параллельных скрепленных между собой концевыми частями прутков, а также размещение мешков в подвешенном состоянии обеспечивает снижение вероятности повреждения как мешков, так и корпуса устройства при снятии мешков, например, посредством специализированного вилочного погрузчика или тележки, так как вилы (или иные средства при ручной операции) могут быть размещены в свободном пространстве между прутками без контакта (трения) с корпусом и донной частью мешка.

На фиг. 2 представлены габариты одного из иллюстративных вариантов осуществления изобретения. В других не ограничивающих вариантах осуществления, габариты установки могут быть выбраны в зависимости от требований и условий эксплуатации, как это, например, представлено ниже в таблице 1.

Таким образом, предлагаемое изобретение может быть осуществлено посредством известных методов и при своем осуществлении обеспечить достижение технических результатов, следующих из представленного выше описания.

Изобретение относится к области очистных сооружений и может найти применение на вновь строящихся станциях очистки сточных вод, а также при модернизации существующих очистных сооружений хозяйственно-фекальных и производственных сточных вод. Установка для обезвоживания осадка содержит корпус в виде станины, подводящий трубопровод, связанный в верхней части корпуса с емкостью-накопителем, имеющей горловины и соответствующие им патрубки с хомутами для закрепления фильтрационных мешков, решетчатый поддон и имеющее уклон дно, связанное с отводящим трубопроводом посредством фланцевого соединения. Фильтрационные мешки выполнены из иглопробивного геотекстиля на основе полипропилена, каждый их них имеет уплотненную горловину, донный армирующий шов и длину, такую, что при закреплении и загрузке не опирается на решетчатый поддон, выполненный из параллельных скрепленных между собой прутков. Технический результат: упрощение конструкции, повышение эффективности обезвоживания осадка, расширение области применения расходных комплектующих установки. 2 ил., 1 табл.

Установка для обезвоживания осадка, содержащая корпус в виде станины, подводящий трубопровод, связанный в верхней части корпуса с емкостью-накопителем, имеющей горловины и соответствующие им патрубки с хомутами для закрепления фильтрационных мешков; установка также содержит решетчатый поддон и имеющее уклон дно, связанное с отводящим трубопроводом посредством фланцевого соединения, отличающаяся тем, что фильтрационные мешки выполнены из иглопробивного геотекстиля на основе полипропилена, каждый их них имеет уплотненную горловину, донный армирующий шов и длину, такую, что при закреплении и загрузке не опирается на решетчатый поддон, выполненный из параллельных скрепленных между собой прутков.