Установка для обработки осадков природных и сточных вод Советский патент 1984 года по МПК C02F11/20 C02F103/00 

4;а

ел 1 Изобретение относится к обработк осадков, образующихся в процессе очистки природных и сточных вод, и может найти применение в коммунал ном хозяйстве и промышлейности при обработке труднообезвоживаемых осад ков методом замораживания-оттаивани Известно устройство для улучшени водоотдающей способности осадков, включающее горизонтальный охлаждающий барабан, с ножевым устройством для отделения замороженного осадка поверхности и бак-оттаиватель с нагревателем и перемешивающим приспособлением С 1 3 При эксплуатации вращающегося ба р5бана возникают трудности со съемо замороженного осадка с теплообменно поверхности барабана. Учитывая, что ножи устанавливаются на определенном расстоянии от поверхности бараб на, часть замороженного осадка оста . ется на поверхности, в результате чег замораживание следующего слоя осадк проводится в неодинаковых условиях. Исходя из конструктивных требований толщина .стенки барабана выполняется равной не ieнee 15 мм. Однако по мере увелнчения толщины стенки возрастает ее термическое сопротивление, что приводит к необходимости поддержания более низких температур хладоносителя, и следова тельно, к дополнительным энергозатратам. Кроме того, перемещивающее приспособление турбулизует большой сло воды в баке-оттаивателе и усложняет процесс осаждения твердой фазы, которая вьщеляется из осадка при его плавлении. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является-агре гат для агломерации мелкодисперсных взвесей, который состоит из ленточного кристаллизатора, бункера для осадка, плавителя с т плообменником 23Однако известный агрегат не может быть использован для улучшения водоотдающих свойств осадков природ ных и сточных вод по следующим причинам. Бункер для осадка расположен над холодильной камерой по всей ее длине, поэтому при выходе ленты с осад ком из бункера она одновременно покидает и холодильную камеру, в результате чего процесс заморажива152НИН осадка прекращается и он остается частично непромороженным. Во время обезвоживания непромороженного осадка его водоотдающие характеристики соответствуют аналогичным характеристикам исходного осадка, т.е. в этом случае не наблюдается улучшения водоотдачи осадка после его замораживания-оттаивания. Осадки природных и сточных вод обладают большой силой примерзания к теплообменной поверхности. Значения этой силы изменяются в широких пределах в зависимости от состава и структурных особенностях обрабатьшаемого осадка. В известном устройстве отделение замороженного продукта от ленты протекает в основном во время движения ленты в воде, причем сам продукт находится под лентой. Такой . метод характеризуется низкими тепловыми нагрузками, в результате чего процесс отделения осадка и его плавление проходит неравномерно и длительно. Поэтому предложенный в известном устройстве метод съема замороженного продукта с ленты является малоэффективным и не обеспечивает полную очистку рабочей поверхности ленты кристаллизатора. В известном агрегате не обеспечивается непрерывность технологического процесса, из-за несогласования во времени продолжительности процессов замораживания и оттаивания, которые в большой степени зависят от величины коэффициентов теплопередачи. В известном устройстве значение коэффициента теплопередачи при плавлении будет примерно на порядок ниже, чем при замораживании. После замораживания-оттаивания осадок легко разделяется на твердую и жидкую фазы, причем последняя может быть использована в качестве жидкого агента в промьшшенной технологии. Однако известный агрегат предназначен только для обработки неоттаиваемых шламов, т.е. продуктов, которые в процессе плавления не разделяются на твердую и жидкую фазы, и их дальнейшее обезвоживание не требуется. Поэтому конструкция плавителя известного агрегата не предназначается для раздельного отвода жидкой и твердой фаз осадка. Расположение теплообменника внутри плавителя ухудшает осаждение твердой фазы осадка, приводит к посте3 - пенному загрязнению его поверхности и нарушению процесса теплообмена, В агрегате не предусматривается возможность механической очистки ленты кристаллизатора в случае ее загрязнения, что может привести к неравномерному промораживанию осадка Для сокращения энергозатрат в агрегате не предусматривается возможность использования тепла фазовых переходов осадка в процессах замораживания и оттаивания. Целью изобретений является повышение эффективности процесса обработ ки осадка природных и сточных вод, Указанная цель достигается тем, что в установке для обработки осадко природных и сточных вод, содержащей транспортерную ленту, холодильную камеру и бункер для осадка, установленные в верхней части транспортерной ленты, камеру для оттаивания с патрубком вывода оттаявшего продукта, в которой установлена нижняя часть транспортерной ленты, устройст ва для ввода и вывода теплоносителя и хладоносителя, часть холодильной камеры расположена за бункером по ходу транспортерной ленты, нижняя часть ленты имеет вертикальный участок, снабженный очистительной щеткой а устройство для ввода теплоносителя вьтолнено в виде форсунок, часть которых направлена на вертикальный участок ленты, а другая - в камеру оттаивания. Кроме того, камера для оттаивания снабжена вертикальными полупогружными перегородками и лотком для вывода жидкого агента. . При прохождении транспортерной лент с осадком над той частью холодильной камеры, которая расположена после бункера, осуществляется полное промо раживание осадка. Вертикальное расположение лецты кристаллизатора в камере для оттаивания обеспечивает быстрый съем подтаявшего осадка и его дальнейшее равномерное интенсивное плавление. Часть форсунок устройства для ввода теплоносителя направлена на вертикальный участок транспортерной леНты, что обеспечивает интенсивный съем замороженного осадка во время работы. Очистка ленты от возможных загрязнений производится с помощью щетки. 154 Интенсификация процессов плавления осуществляется путем равнбмерного распределения теплоносителя по водной поверхности камеры оттаивания, которое осуществляется с помощью форсунок, направленных а камеру. Конструкция камеры для оттаивания позволяет производить оттаивание и сбор твердой фазы осадка в конической части вертикальной емкости, а также отвод жидкой фазы с помощью вертикальных полупогружных перегородок и лотка. На чертеже представлена предлагаемая установка для обработки осадков природных и сточных вод. . Установка имеет транспортерную ленту 1, холодильную камеру 2, форсунки 3 для хладоносителя, бункер 4 для осадка, промывочные форсунки 5, щетку 6 и козырек 7, камеру 8 для оттаивания, которая включает верти Кальную емкость 9, лоток 10, полупогружную перегородку 11, оросительные форсунки 12 и вентиль 13. Бункер 4 для осадка соединен с резервуаром 14. На линии сброса осадка из бункера 4 в резервуар 14 установлен автоматический клапан 15. Теплохладоснабжение устройства осуществляется спомощью компрессорного агрегата 16, конденсатора 17, испарителя 18, внешней системы 19 водоснабжения и сборника 20. Удаление воды из осадка производится в обезвоживателе 21. Устройство работает следующим образом. Исходный осадок из резервуара 14 подается в бункер 4, с помощью которого он в виде тонкого слоя равномерно наносится на транспортерную ленту 1. За счет охлаждения ленты 1 хладоноситепем, поступающим из испарителя 18 и распределяемого по нижней поверхности ленты форсунками 3, происходит постепеиное рхлаядеч ние и полное замораживание осадка по мере движения ленты иад холодильной камерой 2. При прохождении лентой верхнего ролика замороженный осадок растрескивается. Съем замороженного осадка с ленты осуществляется с помощью воды, которая поступает из оросительных форсунок 12, направленных на ленту, что обеспечивает интенсивное подтаивание и смыв мелких кусочков замороженного осадка с поверхности ленты в вертикальную емкость 9 камеры оттаивания.

Полная очистка ленты 1 кристаллит затора от кусочков замороженного осадка и возможных загрязнений происходит во время ее движения в воде, находящейся в емкости 9, а также с помощью промывочных форсунок 5 и П1етки 6. Козырек 7 предохраняет нижний ролик кристаллизатора от попадания на него твердой фазы осадка.

Процесс плавления осадка ведется с при 1енением интенсивного орошения; его теплой водой, кЬторая поступает из конденсатора 17 и распределяется по водной поверхности емкости 9 оросительными форсунками 12. При оттаивании твердая фаза осадка осаждается и собирается- в нижней части вертикальной емкости 9, а осветленная вода с помощью полупогружной перегородки 11 и лотка 10 отводится в сборник 20. Твердая фаза осадка с небольшим количеством воды отводится в обезвоживатель 21, которьй обеспечивает требуемую влажность го- тового продукта. Вьщеляемьй При обезвоживании фильтрат отводится в сборник 20. ,

Нормальньй режим замораживания и плавления осадка осуществляется путе изменения температуры и расхода теплохладоносителей, которые поддерживаются работой компрессорного агрегата 16, конденсатора 17 и испарителя 18. До вькода установки на рабочи режим снабжение камеры 8 оттаивания и конденсатора 17 водой осуществляется от внешней системы Т9 водоснабжения.В процессе работы установки в аппаратах 8 и 17 используется, в основном, вода, вьделяющаяся из осадка во время его плавления. Из внещней системы 19 потребляется только небольшое количество воды для покрытия

теплопотерь установки. При избытке воды в системе теплоснабжения она сбрасывается в сток через вентиль 13

В случае остановки ленты прекращается подача осадка в бункер 4 и через автоматический клапан 15 происходит его опорожнение.

Рабочий диапазон температур хладоносителя .находится в пределах 230 270 К, а рабочий диапазон теплоносителя составляет 275-320 К. В качестве хладоносителя может быть использован раствор I э гиленгликоля, а в качестве тепланосителя используется вода.

Подвод холода к хладоносителю и тепла к теплоносителю осуществляется за счетi теплообмена с хладагентом, циркулирующим в холодильной системе компрессорного агрегата 16, конденсатора 17 и испарителя 18.

При изменении свойств осадка в устр-ойстве предусматривается возможность регулирования скорости движения транспортерной ленты 1.

Предлагаемая установка по сравнению с известной имеет следующие преимущества: обеспечивается высокий эффект водоотдачи осадка .за счет полного его промораживания; интенсифицируется процесс плавления осадка, уменьшаются энергозатраты за счет использования тепла фазовых переходов осадка} сокращается объем обезвоживаемого осадка в результате повышения в нем концентрации твердых веществ.

При внедрении предлагаемого устройства на водопроводных станциях вместо применяемых в настоящее время иловых площадок ожидаемый экономический эффект составит 100 тыс.руб. в год на каждую станцию с условной суточной производительностью 10 тыс. м оч11щаемой воды.

Г

(смдный рсаЛ}к

Ш

Окзвчквнныи всоиж

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД, содержащая транспортерную ленту, холодильную камеру и бункер для осадка, установленные в верхней части транспортерной ленты, камеру для оттаивания с патрубком вывода оттаявшего продукта, в которой установлена нижняя часть транспортерной ленты, устройства для ввода и вывода теплоносителя и хладоносителя, о т л и ч а юща я ся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, часть холодильной камеры расположена за бункером по ходу транспортерной ленты, нижняя часть ленты имеет вертикальный участок, снабженный очис тительной щеткой, а устройство для ввода теплоносителя выпапнено в виде форсунок, часть которых направлена на вертикальный участок ленты, а другая - в камеру оттаивания. 2. Установка по п. 1, о т л и (Л чающаяся тем, что камера для оттаивания снабжена вертикальными полупогружными перегородками и лотком для вывода жидкого агента. §