Тонкослойный отстойник Советский патент 1992 года по МПК B01D21/02 

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод методом отстаивания от взвешенных веществ, Нефтепродуктов и жиров и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где имеются подобные воды, например в металлургической, машиностроительной, нефтеперерабатывающей, энергетической, масло-жировой

отраслях промышленности, а также для очистки природных и бытовых вод в городском коммунальном хозяйстве.

Известен тонкослойный отстойник, содержащий корпус, тонкослойный модуль, выполненный в виде пакета параллельных пластин (ярусов), установленных под углом к горизонтальной плоскости, устройство для

равномерного распределения очищаемой жидкости и устройство для равномерного сбора осветленной жидкости, установленные соответственно на выходе тонкослойного модуля и входной и выходной патрубки, соединенные, соответственно, с устройством для равномерного распределения очищаемой жидкости и устройством для равномерного сбора осветленной жидкости. В этом тонкослойном отстойнике устройства для равномерного распределения очищаемой и равномерного сбора осветленной жидкости представляют собой каждое расположенный на боковой стенке отстойника карман и размещенную в кармане рас- пределительную перегородку с отверстиями, Между основными наклонными пластинами тонкослойного модуля под углом 15-90° к их поверхности с зазором установлены промежуточные пластины, смонтированные на съемной раме.

Недостатками известного тонкослойного отстойника являются его большие габариты, дополнительный бесполезный объем, а также недостаточно высокое качество очистки жидкости. Это обусловлено наличием на входе потока жидкости в тонкослойный модуль и на выходе из него дырчатых распределительных перегородок, которые должны выравнивать распределение скоростей по живому сечению потока. На практике между дырчатыми распределительными перегородками и тонкослойным модулем требуются значительные расстояния (от 0,5 Н до 2Н, где Н - глубина отстойника, принимаемая обычно 1-3 м).

Кроме того, распределительные перегородки представляют собой перфорированные системы большого сопротивления, которые могут обеспечить более или менее равномерное распределение воды по живому сечению потока (по поперечному сечению) только при условии, что суммарная площадь живого сечения отверстий в перегородках меньше площади живого сечения потока в отстойнике в 20-30 раз.

Таким образом, если даже обеспечить ламинарный режим движения жидкости в тонкослойном модуле отстойника, то при проходе через отверстия распределительной перегородки скорости жидкости за счет стеснения живого сечения потока увеличиваются соответственно в 20-30 раз, Из-за этого возникаетструйность потока, соответствующие турбулентные пульсации. Они ухудшают режим отстаивания в отстойнике и качество очистки жидкости, а чтобы его улучшить, необходимо гасить струйность потока и турбулентные пульсации за счет

увеличения длины отстойника, увеличивая этим его габариты и объем.

Кроме того, в известном тонкослойном отстойнике отверстия в распределительных

перегородках быстро засоряются грубодис- персными и волокнистыми примесями, зарастают отложениями малорастворимых солей, выделяющимися из нестабильной воды, что делает этот отстойник недостаточно

0 надежным в работе.

Одним из недостатков известного тонкослойного отстойника является то, что наличие дополнительных промежуточных пластин усложняет изготовление тонко5 слойного модуля и эксплуатацию отстойника, так как сложно выдержать при изготовлении и эксплуатации зазоры между основными наклонными пластинами и дополнительными промежуточными пласти0 нами.

При эксплуатации промежуточные пластины обрастают отложениями и подвергаются коррозии в условиях очищаемой жидкости, содержащей большое количество

5 взвешенных веществ, что и приводит к уменьшению упомянутых зазоров, а это, в свою очередь, приводит к ненадежности от- стойника в работе.

Кроме того, наличие дополнительных

0 промежуточных пластин ускоряет засорение пространства между основными наклонными пластинами при содержании в исходной жидкости большого количества взвешенных веществ. Помимо этого, в изве5 стном тонкослойном отстойнике трудно вводить в пространство между основными наклонными пластинами и извлекать из него съемную раму с дополнительными промежуточными пластинами.

0 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является тонкослойный отстойник, содержащий корпус, имеющий в плане форму квадрата, тонкослойный модуль, выпол5 ненный в виде пакета наклонных параллельных пластин, параллельные перегородки, установленные на входе и выходе модуля с образованием соответственно входных и сборных каналов, входной и сбор0 ный коллекторы, расположенные параллельно друг относительно друга вдоль противолежащих концов входных и сборных каналов перпендикулярно последним, входной и выходной патрубки, соединенные, со5 ответственно, с противолежащими концами входного и сборного коллекторов, причем входные и сборные каналы сообщены одними своими концами, соответственно, с входным и сборным коллекторами и перекрыты перегородками на их других концах, а угол

наклона пластин тонкослойного модуля составляет до 90о в сторону входящего патрубка.

У этого отстойника по сравнению с предыдущим значительно повышается производительность, однако она остается недостаточно высокой по следующим причинам.

В этом отстойнике для равномерного распределения расхода жидкости по живому сечению тонкослойного модуля реализуется принцип параллельного включения межъярусных пространств, При реализации этого принципа деление исходного потока жидкости на равные по расходу потоки обеспечивается за счет равенства гидравлических сопротивлений при движении жидкости по любой возможной траектории между входным и выходным патрубками.

Параллельное включение межъярусных пространств тонкослойного модуля этого отстойника достигается путем устранения возможностей всех диагональных протоков жидкости как в направлении внутренних диагоналей модуля, так и в диагональных направлениях вдоль всех шести наружных сторон модуля, от точки входа до точки выхода. Так, для устранения возможности движения жидкости в направлении от точки входа до точки выхода по внутренним диагоналям тонкослойного модуля в этом отстойнике предусматривается ориентированием направле- ния наклона пластин модуля. Для исключения возможности диагонального протока жидкости вдоль передней и задней стороны модуля, на входе и выходе модуля установлены параллельные перегородки, которые образуют распределительные и сборные каналы. Для исключения возможности диагонального протока жидкости вдоль боковых, верхней и нижней сторон тонкослойного модуля, тонкослойный модуль по высоте и по ширине больше пакета параллельных перегородок, установленных на его входе и выходе. Величина превышения тонкослойным модулем по высоте и ширине пакета упомянутых параллельных перегородок определяется из условия равенства кратчайших с наименьшим гидравлическим сопротивлением длин путей движения потоков жидкости от точки входа до точки выхода по любой из возможных траекторий. Поэтому длина возможного пути по диагонали вдоль боковых, верхней и нижней сторон тонкослойного модуля должна быть больше на величину

Д h b + I ь h + I -Л диагонали соответствующей сторон тонкослойного модуля, где h - высота пакета параллельных пе регородок, установленных на входе и выходе тонкослойного модуля;

b - ширина пакета параллельных перегородок, установленных на входе и выходе

тонкослойного модуля;

I - длина пакета тонкослойного модуля.

Так, например, при h 1 м, b 1 м, I

1,5 м требуется установить тонкослойный

модуль 1,7 х 1,7 х 1,5 м размером, т.е. дру0 гими словами, для обеспечения параллельного включения межъярусных пространств размером 1 х 1 х 1,5 м3 одним из необходимых условий является установка тонкослойного модуля размером 1,7 х 1,7 х 1,5 м, т.е.

5 требуется дополнительный объем тонкослойного модуля. Это условие не дает достичь теоретически возможного увеличения производительности отстаивания этого отстойника.

0 Для дальнейшего повышения производительности этого отстойника дальнейшее увеличение габаритных размеров тонкослойного модуля при неизменных габаритах корпуса отстойника невозможно.

5 Цель изобретения - повышение производительности отстойника при сохранении его габаритов.

Для достижения поставленной цели тонкослойный отстойник, содержащий кор0 пус, имеющий в плане форму квадрата, тонкослойный модуль, выполненный в виде пакета наклонных параллельных пластин, параллельные перегородки, установленные на входе и выходе модуля с образованием

5 соответственно входных и сборных каналов, входной и сборный коллекторы, расположенные параллельно друг относительно друга вдоль противолежащих концов входных и сборных каналов перпендикулярно последним, входной и выходной патрубки,

0 соединенные, соответственно, с противолежащими концами входного и сборного коллекторов, причем входные и сборные каналы сообщены одними своими концами соответственно с входным и сборным кол5 лекторами и перекрыты перегородками на их других концах, а угол наклона пластин тонкослойного модуля составляет до 90° С в сторону входного патрубка, согласно изобретения, снабжен тремя дополнительными

0 модулями с параллельными перегородками, установленными на входе и выходе модулей с образованием, соответственно, входных и сборных каналов, свободные концы которых перекрыты перегородками, дополнительными

5 сборными коллекторами, размещенными вдоль концов сборных каналов дополнительных модулей, дополнительными входными патрубками, соединенными с концами дополнительных сборных коллекторов, дополнительными

вертикальными перегородками, установленными между каждым последующим и предыдущим модулями, при этом входной коллектор расположен в середине корпуса, входные каналы дополнительных модулей сообщаются с входным коллектором, каждый последующий модуль установлен по отношению к предыдущему под углом 90°, длина поперечной стороны каждого модуля составляет 0,17-0,25 длины диагонали, соединяющей углы квадрата, образованного внутренними сторонами стенок корпуса отстойника, а длина продольной стороны составляет 0,2-0,35 длины диагонали.

Кроме того, отстойник снабжен вертикальными перегородками, установленными вдоль продольных сторон каждого модуля перпендикулярно к ним с образованием каналов для всплывающих и оседающих примесей.

Наличие трех дополнительных тонкослойных модулей является необходимым и достаточным для достижения максимальной производительности заявляемым отстойником при сохранении его габаритов, соответствующих габаритам прототипа. Размещение более трех дополнительных тонкослойных модулей в корпусе заявляемого отстойника с габаритами, равными габаритам прототипа, и с центральным расположением входного коллектора конструктивно не выполнимо,

В случае, если величина поперечной стороны тонкослойного модуля будет больше 0,25 диагонали упомянутого квадрата, то входной коллектор в центре корпуса отстойника разместить будет невозможно, либо во входном коллекторе из-за малого его поперечного сечения будет невозможно пропустить расчетный расход стоков.

В случае, если размер поперечной стороны тонкослойного модуля будет меньше 0,17 диагонали упомянутого квадрата, то живое сечение входного коллектора будет столько велико, что скорости движения жидкости в нем будут равным или меньше скорости движения жидкости во входных и сборных каналах. Это нецелесообразно из- за большого объема, занимаемого входным коллектором и малого объема тонкослойного модуля, что снижает производительность отстойника.

Если величина продольной стороны тонкослойного модуля будет больше 0,35 диагонали упомянутого квадрата, то в этом случае будет невозможно разместить блок параллельных перегородок, образующих входные и сборные каналы, на входе и выходе тонкослойного модуля, либо из-за малого живого сечения этих каналов

невозможно пропустить через них расчетный расход стоков.

Если продольная сторона тонкослойного модуля будет меньше 0,2 диагонали упомянутого квадрата, то в этом случае размеры живого сечения входных и сборных каналов будут столь велики, что в нем из-за малой скорости протока будет происходить осветление стоков, что не рационально из0 за большого объема, занимаемого каналами и нежелательно из-за забивания каналов загрязнениями.

На фиг.1 изображен предлагаемый тонкослойный отстойник, вертикальный разрез;

5 на фиг.2 -тоже, горизонтальный разрез.

Тонкослойный отстойник содержит квадратный в плане или цилиндрический корпус 1 с днищем в виде бункеров 2 и пирамидальной или конической крышкой 3.

0 Внутри корпуса размещены четыре токнос- лойных модуля 4, каждый из которых выполнен в виде пакета наклонных параллельных пластин 5, установленных под углом к горизонтальной плоскости. На входе в каждый

5 тонкослойный модуль 4 установлен блок 6 параллельных одна относительно другой перегородок 7, а на выходе из каждого тонкослойного модуля 4 установлен такой же блок 8, состоящий из параллельных перегородок

0 9. При этом у каждого из тонкослойных модулей 4 перегородки 7 блока 6 параллельны перегородкам 9 блока 8 и расположены напротив перегородок 9. Каждый последующий тонкослойный модуль 4 установлен по

5 отношению к предыдущему тонкослойному модулю 4 под углом 90°, причем между каждым последующим и предыдущим тонкослойными модулями 4 установлены вертикальные перегородки 10, Перегородки

0 7 и 9 каждого тонкослойного модуля 4 одними продольными кромками примыкают соответственно к перегородкам 10 и к стенкам отстойника и образуют с ним прямоугольные призматические входные сборные каналы 11

5 и 12, а другими продольными кромками частично входят в боковые кромки пластин 5 на входе и выходе тонкослойных модулей 4. Таким образом у всех тонкослойных модулей 4 каждый из входных и сборных каналов

0 11 и 12 имеет только три стенки-торцовую, которая является соответствен но частью перегородки 10 или стенки отстойника и две боковые стенки, образованные параллельными перегородками 7 или 9. Со стороны

5 входа в каждый тонкослойный модуль и со стороны выхода из него входной и сборный каналы 11 и 12 стенок не имеют и сообщаются с пространством между пластинами 5 тонкослойных модулей 4, Отстойник имеет также входной коллектор 13, расположенный в его середине вдоль обращенных к нему концов входных каналов 11 перпендикулярно последним и четыре сборных коллектора 14, размещенных параллельно входному коллектору 13 вдоль концов сборных каналов

12.противолежащих концам входных каналов 11, обращенным к входному коллектору

13.Входные каналы 11 концами, обращенными к входному коллектору 13, сообщены с последним, сборные каналы 12 концами, обращенными к сборным коллекторам 14, сообщены с ними, а концы входных и сборных каналов 11 и 12, противоположные их концам, сообщенным с входным коллектором 13 и сборными коллекторами 14, перекрыты перегородками 15. Подача исходной жидкости в отстойник осуществляется снизу через входной патрубок 16, а отвод осветленной жидкости из отстойника - сверху через выходные патрубки 17, число которых соответствует числу сборных коллекторов

14.Входной патрубок 16 и выходные патрубки 17 соединены, соответственно, с противолежащими концами входного коллектора 13 и сборных коллекторов 14. Пластины 5 тонкослойных модулей 4 установлены под углом до 90о в сторону входного патрубка 16. Бункера 2, образующие днище отстойника, соединены с трубопроводами 18 для отведения осадка, а в пирамидальной или конической крышке 3 имеется трубопровод 190 для удаления всплывающих примесей (нефтепродуктов). Число бункеров 2 соответствует числу тонкослойных модулей 4. Количество каналов 11 и 12 у каждого тонкослойного модуля 4 выбирается в зависимости от производительности и размеров отстойника. У каждого из тонкослойных модулей 4 длина поперечной стороны составляет 0,17-0,25 длины диагонали, соединяющей углы квадрата, образованного внутренними сторонами стенок корпуса отстойника, а длина продольной стороны составляет 0,2- 0,35 длины упомянутой диагонали. Вдоль продольной стороны каждого тонкослойного модуля 4, расположенной напротив перегородки 10, установлены перпендикулярно к этой продольной стороне вертикальные перегородки 20, которые одними продольными кромками частично входят в модуль, а другими продольными кромками примыкают к установленной в корпусе отстойника общей для них поперечной стенке 21 или непосредственно к перегородке 10, образуя со стенкой 21 или перегородкой 10 каналы 22 для всплывающих примесей, Вдоль другой продольной стороны каждого тонкослойного модуля 4, расположенной напротив стенки отстойника, установлены перпендикулярно к этой

продольной стороне вертикальные перегородки 23, которые одними продольными кромками на определенную глубину входят в модуль, а другими продольными кромками

примыкают к общей для них поперечной стенке 24 или непосредственно к стенке корпуса отстойника, образуя со стенкой 24 или стенкой корпуса отстойника каналы 25 для оседающих примесей. Перегородки 10

0 предназначены для отделения исходной жидкости, поступающей в последующий тонкослойный модуль 4, от примесей, всплывающих из предыдущего тонкослойного модуля 4, а концы перегородок 10, об5 ращенные к середине отстойника, образуют входной коллектор 13.

Тонкослойный отстойник работает следующим образом.

Исходная жидкость под напором подает0 ся через входной патрубок 16 во входной кол- лектор 13, и, распределяясь по длине коллектора 13, поступает через входные параллельные каналы 11 одновременно во все тонкослойные модули 4. При движении из

5 входного коллектора 13 в каналы 11 исходная жидкость меняет направление движения на четыре направления, перпендикулярные к исходному, и при этом распределяется в плоскостях, параллельных перегородкам 10. Из

0 каналов 11 жидкость, вторично меняя направление на перпендикулярное к исходному, поступает в тонкослойные модули 4, равномерно распределяясь по площадям их поперечных сечений между наклонными пла5 стинами 5. При движении жидкости в пространствах между наклонными пластинами 5 происходит разделение исходной жидкости натри фазы.

Всплывающие примеси, двигаясь вер0 тикально вверх в межпжластинчатых пространствах тонкослойных модулей 4, достигают в каждом межпластинчатом пространстве верхней наклонной пластины из двух пластин, его образующих, и далее дви5 гаются по ее поверхности вверх. При этом они достигают вертикальных каналов 22 для всплывающих примесей и, всплывая по каналам 22 вертикально, попадают в пространство под крышкой 3 отстойника. В

0 пространстве под крышкой 3 происходит дополнительное отделение жидкости от всплывающих в его верхнюю часть нефтепродуктов, которые периодически или непрерывно удаляются через трубопровод 19

5 с задвижкой.

Оседающие примеси, двигаясь в межпластинчатых пространствах тонкослойных модулей 4 вертикально вниз, достигают в каждом пространстве между пластинами нижней наклонной пластины и сползают по

ее поверхности вниз. При этом они достигают вертикальных каналов 25 для оседающих примесей. Затем, опускаясь по каналам 25 вертикально, оседающие примеси попадают в осадочную часть отстойника над его днищем, где дополнительно уплотняются от жидкости, сползая вниз по стенкам бункеров 2.

Уплотненный осадок периодически или непрерывно удаляется через трубопроводы 18 с задвижками.

Осветленная жидкость на выходе из тонкослойных модулей 4 меняет направление движения на 90° и по сборным каналам 12 поступает в сборные коллекторы 14. Из сборных коллекторов 14 осветленная жидкость удаляется за пределы отстойника через выходные патрубки 17.

Таким образом, благодаря новой конструкции отстойника при наличии четырех тонкослойных модулей в его корпусе, соответствующем по габаритам корпусу прототипа, у всех тонкослойных модулей суммарный объем защитных зон, устраняющих возможность диагонального протока жидкости вдоль боковых, верхней и нижней сторон тонкослойных модулей, будет значительно меньше, чем объем аналогичной защитной зоны в одном тонкослойном модуле прототипа. Следовательно, у четырех тонко- слойных модулей заявляемого отстойника суммарный объем рабочих зон, обеспечивающих расчетный расход жидкости в тонкослойных модулях, возрастает по сравнению с объемом аналогичной рабочей зоны в од- ном тонкослойном модуле прототипа, что ведет к повышению производительности заявляемого отстойника.

Формула изобретения

1. Тонкослойный отстойник, содержа- щий корпус, имеющий в плане форму квадрата, тонкослойный модуль, выполненный в виде пакета наклонных параллельных пластин, параллельные перегородки, установленные на входе и выходе модуля с образованием соответственно входных и сборных каналов, входной и сборный коллекторы, расположенные параллельно друг относительно друга вдоль противолежащих концов входных и сборных каналов перпендикулярно последним, входной и выходной патрубки, соединенные соответственно с противолежащими концами входного и сборного коллекторов, причем входные и сборные каналы сообщены одними своими концами соответственно с входным и сборным коллекторами и перекрыты перегородками на их других концах, а угол наклона пластин тонкослойного модуля составляет до 90 в сторону входного патрубка, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности отстойника при сохранении его габаритов, он снабжен тремя дополнительными модулями с параллельными перегородками, установленными на входе и выходе модулей с образованием соответственно входных и сборных каналов, свободные концы которых перекрыты перегородками, дополнительными сборными коллекторами, размещенными вдоль концов сборных каналов дополнительных модулей, дополнительными выходными патрубками, соединенными с концами дополнительных сборных коллекторов, дополнительными вертикальными перегородками, установленными между, каждым последующим и предыдущим модулями, при этом входной коллектор расположен в середине корпуса, входные каналы дополнительных модулей сообщаются с входным коллектором, каждый последующий модуль установлен по отношению к предыдущему под углом 90°, длина поперечной стороны каждого модуля составляет 0,17-0,25 длины диагонали, соединяющей углы квадрата, образованного внутренними сторонами стенок корпуса отстойника, а длина продольной стороны составляет 0,2- 0,35 длины диагонали.

2. Отстойник поп, 1,отл ича ющийся тем, что он снабжен вертикальными перегородками, установленными вдоль продольных сторон каждого модуля перпендикулярно к ним с образованием каналов для всплывающих и оседающих примесей.

Фиг 1

Изобретение относится к области очистки жидкостей, в частности к устройствам для осветления природных и сточных вод путем осаждения. Цель изобретения - повышение производительности отстойника при сохранении его габаритов. Отстойник содержит квадратный в плане корпус, внутри которого размещены четыре тонкослойных модуля, каждый из которых выполнен в виде пакета наклонных параллельных пластин, установленных под углом к горизонтали. На входе и выходе каждого модуля установлены параллельные перегородки, образующие входные и сборные каналы. Каждый последующий модуль установлен по отношению к предыдущему под углом 90°, при этом между каждым последующем модулем и предыдущим установлены вертикальные перегородки. Отстойник имеет также входной коллектор, расположенный в его середине и сообщенный с обращенными к нему концами входных каналов, сборные коллекторы, размещенные параллельно входному коллектору и сообщенные с концами сборных каналов, противолежащими концам входных каналов, сообщенных с входным коллектором, входной патрубок, сообщенный с концом входного коллектора, и выходные патрубки, сообщенные с концами сборных коллекторов, противолежащими концу входного коллектора, сообщенного с входным патрубком. Пластины модулей установлены под углом до 90° в сторону входного патрубка. Поперечная сторона каждого модуля составляет 0,17- 0,25 длины диагонали, соединяющей углы квадрата, ограничивающего полость корпуса отстойника, а продольная сторона - 0,2- 0,35 длины этой диагонали. Вдоль продольных сторон каждого модуля установлены вертикальные перегородки, образующие каналы для всплывающих и оседающих примесей. Очищаемая жидкость подается через входной коллектор одновременно во все модули. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 4 со с о о о |Ю

Редактор

4 Фиг. 2

Составитель С.Полозов

Техред М.МоргенталКорректор М.Демчик