Устройство для очистки воды Советский патент 1993 года по МПК B01D21/02 B01D21/08 C02F1/52 

Изобретение касается хозяйственно- питьевого водоснабжения и предназначено для очистки воды и сточных вод.

Известен вертикальный отстойник, содержащий круглый корпус с коническим днищем, центральную трубу в виде водово- ротной камеры хлопьеобразования с гасите- лем в виде решетки из щитов, тангенциальную подводящую трубу, радиальные и периферийный водосборные желоба, отводящую и разгрузочную трубки,

Недостатком его является неравномерность нагрузки тонкослойных элементов изза неравномерного отвода осветленной воды радиальными желобами из круглого отстойника при одинаковой скважности распределительных вырезов на бортах. В результате ухудшается эффективность очистки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является тонкослойный отстойник, содержащий корпус, коническое днище, узлы ввода исходной жидкости и вывода разделенных фаз, тонкослойный модуль, включающий раму, выполненную из реек с

О

W

ю

JSb

W

пазами, установленные на них в вертикальной плоскости наклонные стержни (трубка, провода, нить) и тонкослойные элементы из пленочного материала в виде ленты, огибающей стержни; причем диаметр стержня (трубки) равен расстоянию между тонкослойными элементами, а угол наклона равен углу наклона стержней.

Однако применение тонкослойных элементов из пленочного материала в виде непрерывной ленты возможно только при параллельном взаимном расположении стержней. В радиально расположенных рамах круглого отстойника стержни между собой не параллельны. Использование же рам прямоугольной формы приводит к значительной потере полезной площади отстаивания, увеличению скорости, неравномерности распределения потока, ухудшению гидравлического режима, а следовательно, снижению эффективности очистки.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки жидкости путем улучшения гидродинамического режима потока. .- :

Цель достигается тем, что в устройбтве для очистки воды, содержащем корпус, узлы подвода исходной воды и вывода разделенных фаз, тонкослойный модуль, включающий несущие рамы, стержни и тонкослойные элементы из пленочного материала в виде ленты, огибающей стержни, при этом стержни установлены в вертикальной плоскости под углом, равным углу наклона тонкослойных элементов, узел подвода исходной воды выполнен в виде центральной камеры хлопьеобразования с тангенциальной подводящей трубой и диффузором в нижней части с коническими раз- делителями потока, узел отвода осветленной воды выполнен в виде ради- .альных желобов с распределительными вырезами, сообщающихся с кольцевым водосборным лотком, несущие рамы выполнены в виде радиально размещенных плоских ферм, внутренние торцы которых прикреплены к камере хлопьеобразования, а наружные скреплены канатами, стержни закреплены на стержнях с зазором друг к другу и возможностью перемещения по горизонтали, причем тонкослойные элементы расположены вокруг стержней с образованием кольцевых конических осэдительных каналов. При этом пластины снабжены радиальными ребрами жесткости, а стержни верхними концами закреплены на радиальных желобах, распределительные вырезы которых выполнены с глубиной, уменьшающейся от центра к периферии.

Предложенная конструкция обеспечивает смешение исходной жидкости с резген- тами в камере хлопьеобразования, выравнивание и равномерное распределение смеси в распределительной части отстойника, плавный в ламинарном режиме подвод ее к тонкослойным элементам и равномерный сбор и отвод разделенных фаз. Движение жидкости через диффузор с раз0 делительными коническими вставками с центральным обтекателем положительно влияет на стабилизацию закрученного в центральном патрубке потока. При этом величина потери поддается регулированию и

5 не вызывает необходимости в значительных затратах энергии. Вертикальное вихреоб- разное движение жидкости преобразуется в радиально расходящийся поток, который разворачивается вначале на 90°, далее, вза0 имодействуя со стенками корпуса, еще на

90°, а при входе в тонкослойные элементы еще на 60°, т.е. всего на 240°. Обтекатель в

диффузоре служит также уменьшению осадконакопления в центральной части кониче-

5 ского днища, более равномерному его распределению по донной поверхности и более легкому его удалению с помощью напорной линии разгрузочной трубы.

Возникающая при круговом движении

0 потока центробежная составляющая способствует выносу из него взвеси иной плотности, в том числе механической с более высокой гидравлической крупностью.

Равномерному распределению обраба5 тываемой жидкости между тонкослойными элементами способствует также неравномерная скважность распределительных вырезов (гребенчатого типа, круглых отверстий) на бортах радиальных водосбор0 ных желобов, уменьшающаяся от центра к периферии.

Выполнение же тонкослойных элементов в виде конических колец с поперечными выступами на поверхности, их свободное

5 размещение в зазорах между стержнями дает возможность горизонтального смещения, их-до упора в соседние стержни или до какого-то промежуточного положения равновесия.

0

Другими преимуществами по сравнению с известными техническими решениями являются: более полное использование живого сечения отстойного пространства

5 независимо от конфигурации корпуса (круглого, квадратного, многогранного), упрощение конструкции несущих реек (конструкция в сборе отличается легкостью, ажурностью), что облегчает монтаж и демонтаж при профилактическом и ремонтном обслуживании,

упрощение конструкции за счет исключения из нее механизма для натяжения ленты.

Существенную нагрузку несут периодически расположенные на поверхности кони- ческих колец выпуклости - ребра, образующие перегородки тонкослойных элементов. Они придают кольцам большую жесткость, обеспечивают между ними опре деленную дистанцию и придают потоку направленное восходящее движение без поперечных перетоков и местной циркуляции.

Изменение длины или укорочение ленты под влиянием изменения скорости потока или температуры жидкости, или среды компенсируется за счет смещения колец в sзазорах между стержнями, что, однако, не влияет на изменение расстояния между ними, так как этому препятствуют стержни и поперечные выступы колец.

На фиг. 1 показано устройство для очистки воды; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 - схема размещения пластин вокруг стержней в аксонометрии; на фиг. 5 - фрагмент узла отстаивания в аксонометрии.

Устройство для очистки воды, содержит корпус 1 с конической или цилиндрической верхней частью и коническим днищем. Узел подвода исходной воды содержит центральный патрубок 2, служащий камерой хло пье- образования, тангенциальную подающую трубу 3 и диффузор 4 с разделительными коническими вставками 5, из которых центральная снабжена оголовком 6 и служит об: текателем. Узел отстаивания включает несущие рамы 7, выполненные в виде радиальных плоских ферм 8,и установленные на них с зазорами друг к другу наклонные в вертикальной плоскости стержни 9, тонкослойные элементы 1.0 из пленочного материала в виде ленты, огибающей стержни с образованием конических кольцевых осади- тельных каналов, с возможностью вертикального смещения в зазорах. При этом расстояние между элементами равно величине диаметра стержня d и зазора д . Угол наклона тонкослойных элементов 10 равен углу наклона стержней 9. Узел вывода осветленной воды включает радиальные водосборные желоба 11 с распределительными вырезами 12 на бортах и периферийный кольцевой водосборный лоток 13 с отводной трубой 14. Несущие рамы 7 в силу своей U-образной формы имеют высокие значения момента инерции поперечного сечения, что обеспечивает необходимую прочность несущих рам 7 при минимальных геометрических размерах и, следовательно, уменьшение металлоемкости конструкции.

Распределительные вырезы 12 на бортах радиальных желобов 11 выполнены с уменьшающейся от центра к периферии скважностью. Разгрузочный узел содержит 5 разгрузочную трубу 15 и напорную линию 16 для смыва осадка.

Фиксированные зазоры между стержнями 9 образованы прокладками, установленными в их верхней и нижней частях (не

0 показаны), Стержни 9 с прокладками крепятся на фермах 8 посредством нажимных устройств 17, состоящих, например, из винта, планки и гайки. Тонкослойные элементы 10 снабжены выступами 18, придающими

5 потоку направленное восходящее движение без поперечных перетоков и местной циркуляции и служащими ребрами жесткости. Выступы 18 помогают сохранить коническую . форму тонкослойных элементов в зазорах

0 между стержнями 9.

В процессе монтажа вначале собирают нижние фермы 8 со стержнями 9, крепят их к центральному патрубку 2, на образовавшиеся своего рода гребенки надевают тон5 кослойные элементы. После этого собирают остальные элементы несущих рам Тис внешней стороны закрепляют их канатом (не показан).

Устройство работает, следующим обра0 зом.-....

Обрабатываемую жидкость подают в центральный патрубок 2 через тангенциальную трубу 3. В патрубке 2, служащем камерой хлопьеобразования, жидкость

5 приобретает вращательное движение. Проходя через диффузор 4 с разделителями потока 5, вихреобразный поток обтекает центральный разделитель 5 с оголовком б и преобразуется в расходящийся поток с рав0 номерным распределением скоростей по

сечению. Выходя в значительно большой

объем жидкости, поток продолжает терять

скорость и менять направление - вначале на

90°, затем еще на 90° и на 60° - всего на

5 240°.

В результате действия центробежных сил гидравлически крупные частицы выпа- дг:от из жидкости и оседают в донной части корпуса 1, а жидкость, содержащая более

0 мелкую взвесь, поступает в зону тонкослойного отстаивания.

Под действием сил гравитации и сил, вызываемых восходящим потоком, происходит осаждение взвешенных веществ на

5 стенки наклонных тонкослойных элементов 10 и его непрерывное сползание в направлении, противоположном направлению движения осветленной воды. Осветленная вода восходящим потоком поступает в радиальные желоба 11 и периферийный лоток 13.

Изменяющаяся скважность распределительных вырезов 12 на бортах радиальных желобов 11, уменьшающаяся к периферии, обеспечивает равномерный сбор осветленной воды,а следовательно, и равномерную гидравлическую нагрузку тонкослойных элементов 10 и равномерное распределение осадка в донной части отстойника. Отвод осветленной воды осуществляют через отводную трубу 14. Вывод осадка осуществ

ляют через разгрузочную трубу 15 с использованием напорной линии для смыва осадка 16.

Изготовление заявленного устройства возможно индустриальными методами с использованием блоков (камеры смещения, несущих рам и т.д.).

Изготовление тонкослойных элементов может осуществляться непосредственно на месте производства строительных работ.

Использование: очистка сточных вод. Сущность изобретения: устройство для очистки воды содержит корпус, узел подвода исходной воды, включающий центральный патрубок, являющийся камерой хлопьеоб- разования, тангенциальную трубу и диффузор с коническими разделительными вставками. Узел отстаивания включает несущие рамы и установленные на них с зазором друг к другу наклонные стержни, тонкослойные элементы из пленочного материала в виде ленты, Узел вывода осветленной воды включает радиальные желоба с распределительными вырезами на бортах, периферийный круговой лоток с отводной трубой. Разгрузочный узел содержит разгрузочную трубу и напорную линию. Несущие рамы выполнены в виде радиальных плоских ферм, внутренние стороны которых прикреплены к центральному патрубку, а внешние скреплены канатами. Тонкослойные элементы выполнены в виде конических колец, установленных с возможностью вертикального смещения в зазорах между стержнями 9. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения 1. Устройство для очистки воды, содержащее корпус, узлы подвода исходной воды и вывода разделенных фаз, тонкослойный модуль, включающий несущие рамы, стержни и тонкослойные элементы из пленочного материала в виде ленты, огибающей стержни, при этом стержни установлены в вертикальной плоскости под углом, равным углу наклона тонкослойных элементов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, узел подвода исходной воды выполнен в виде центральной камеры хлопьеобразования с тангенциальной подающей трубой и диффузором в нижней части с коническими разделителями потока, узел отвода осветленной воды выполнен в виде радиальных желобов с распределительными вырезами, сообщающихся с кольцевым водосборным лотком, несущие

рамы выполнены в виде радиально размещенных плоских ферм, внутренние торцы которых прикреплены к камере хлопьеобразования, а наружные скреплены канатами, стержни закреплены на фермах с зазором друг к другу и возможностью перемещения по горизонтали, причем тонкослойные элементы расположены вокруг стержней с образованием кольцевых конических осадительных каналов.

J