Устройство для флокулирования Советский патент 1980 года по МПК B03D3/06 C02F1/52 C02F1/52 C02F101/00 C02F103/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ,ФЛОКУЛИРОВАНИЯ

1 . , Изобретение относится к аппаратам, . используемым для очистки и осветления сточных вод, в частности к смесительным устройствам для персамешивания флокулянта с суспензией очищаемой среды. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является устройство для флокулирования сточных вод, включающее в себя корпус, выполненный в виде отрезка трубы с патрубками для подачи флокулянта/ и установленную на оси турбулизирующую вставку 1. Недостатки такого устро тва - .снижение эффективности и увеличение времени очистки вследствие частичного разрушения и стабилизации ранее образовавшихся флокул из-за недостаточной равномерности интенсивности перемешивания в поперечном сечении потока. Это происходит вследствие ра личия по радиусу подвижной крыльчатки линейных скоростей, которые пропорциональны диаметру крыльчатки. Взведенные частицы, находящиеся на расстояниях от оси вращения, получают различную энергию, что: приводит к получению флокул широкого полидисперсного состава, включая и мелкие раздробленные, образующиеся по периферии подвижной крыльчатки. Конструкция известного устройства исключает возможность дробной подачи флокулянта, которая, как известно, обычно приводит к повышению.эффективности флокулирования и снижению расхода реагентов по сравнен1 ю.с разовой подачей. Кроме того, указанное устройствр имеет сложную конструкцию. Цель изобретений - повышение эффективности процесса за счет изменения скорости и направления потока суспензии. Цель достигается тем, что турбулизируюиая вставка выполнена в виде системы плоских лопастных элементов, установленных друг от друга на расстоянии, равном диаметру тру&л, при этом длина участка, содержащего эле-менты с одинаковым числом лопастей, составляет 15-20 диаметров трубы, а патрубки для подачи флокулянта размешены на каждом участке. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - то же, сечение А-А на.фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1.

Устройство включает в себя корпус в виде трубы, 1, снабженный патруками 2 для подачи. флокуляйтШ и содержащий неподвижную турбулиэирующую вставку 3, вьтолнённую из плоских прямолопастных элементов 4, установленных на оси 5 перпендикулярно к потоку и на рассто$|нии друг от дру га, равном диаметру трубы. Турбулизирующая вставка 3 содержи последовательно участки мести-, четйрехи двухлопастных элементов, длина каждого srmacTKa составляет 15-20 диаMiSTpoB -трубы, каждый участок содержит свой индивидуальный патрубо 2 для подачи флокулянта.

Устройство работает следующим , образом,

Компоненты смеси поступают в направлении, показанном стрелками. Перемешивание раствора .флокулянта, подаваемого пр патрубкам 2, с потоком суспензии очищаемой среди осуществляется за счет дросселирования потока через плоские тфямбйопастйыё элементы 4, установленные с определенньм шагчэм на оси 5. Поскольку элементы 4 установлены перпендикулярно к потоку и,следовательно, перекрывают его поперечное сечение/то ,и вся(Неподвижная вставка 3 перекрывает поперечное сечение потока, но не В какой-либо локальной точке, а в иестах установки турбулизирукмшх элементов 4, Ртноситёльное расположение турбулизйрутоших элементов 4 таково, что каждый последутаадай элемент смещен относительно предыдущего на уголФУп, где п - число лопастей турбулйзирующего элемента. Соответственно, дпя шестилопастных элементов угол между сходствениьами точками соседних элементов равен 30 (фиг.2) для четырехлопастных 45 (фиг, 3), для двухлопастных 90°(фиг, 4). Если мысленно пронумеровать элементы по ходу потока, то все нечётные элементы (повернуты относительно четных на соозветсг вуйющёчяслу лопастей углы а внутри этих групп взаимного смещения элемейтов нет. Этим устраняется возможность упо рядОченного движения жидкости в просветах элементов и повышается интенсивность и равномерность переметоив ания .

При обтекании турбуЛйзй|Гутай ёй вставки 3 жидкостью происходит прежде ,Моего резкое увеличёййё cK potjTH по .Направлению потока в плоскостях турбулнзируюйтах элементов 4 за счет уменьшения проходного сечения. Кроме того, наблюдается постоянное изменение направления потока за счет относительного смездейия соседних элементов и вследствие этого пульсаций . скорости в направлении, перпендикулярном к потоку. Эти два эффекта в совокупности обусловливают высокую эффективность перемшаивания суспензии в предлагаемом устройстве за счет постоянного изменения скорости и направления потока, а также пульсаций скорости как по направлению потока, так и перпендикулярно к нему,

, Турбулизируюшая вставка 3 содержит последовательно участки шести-, четырех- и двухлопастных элементов 4j установленных друг от друга на расстоянии,, равном диаметру трубы, а длина каждого участка составляет 15-20 диаметров трубы. Так как турбулизаторы с различным числом лопастей обладают различным перекрывающим сечением, проходное сечение потока на участке шестилопастных элементов значительно меньше, чем на участке двухлопастных элементов, и, следовательно, на первом участке пульсации скорости больше, а они в свою очередь предопределяют интенсивность турбулентности потока. При этом уровень турбулентности, характерный для участка шестилопастных элементов значитёльно выше, чем научастке двухлопастных элементов. Таким образом, по ходу потока наблюдается в известной мере плавное (точнее ступенчатое) снижение интенсивности пёреме1аивания. Это создает благо.приятные условия для флок лирования, так как в начале процесса необходимо энергичное перемешивание для быстрого и равномерного распределения . реагента, а при завершении ланивое перемешивание во избежание разру1дения и.-стабилизации ранее образовавшихся флокул. .

Результаты исследований эффективности устройства при использовании вставки фиксированной длины но с неодинаковьми по длине участками турбулизаторов с различным числом лопастей, позволяют сделать вывод, что только одинаковая длина (допустимые отклонения от средней длины.+15% этих участков обеспечивает оптимальное сочетание процессов распределения флокулянта в объеме очищаемой суспензии (участок .шестилопастных Элементов), хлопьеобразования (участок четырехлопастных элементов) и укрупнения флокул (участок двухлопастных элементо.в) и равномерное снижение интенсивности перемешивания по ходу потока. Эксперименты с использованием вставки с одинаковыми по длине тремя участками различных турбулизаторов позволяют установить, что рациональная длина вставки составдяет 45-60 диаметров трубы (отсюда длина каждого участка 15-20 d и зависит от содержания взвешенных частиц в сточных водах, которое в производственных условиях изменяется в широких пределах. Так для эффективного флокулирования сточных вод, содержатих более 200 мг/л взвешенных .частиц, достаточно длины вставки 45 диаметров, a для раэбавдеиних суспензий необходимая длина устройст ва увеличивается, : Поскольку разбавленные растворы флоку; янтов вызывают флокулирование почти мгновенно, реагенты целесообразно подавать в трубу в нескольких точках. Поэтому предлагаемое устройство снабжено тремя патрубками для подачи флокулянта соответственно числу участков различных турбулизаторов. Оптимальной интенсивности пер мешивания в устройстве соответствуе .линейная скорость потока s пределах 0,25-0/4 м/с. При скоростях потока менее 0,2 м/с зачастую наблюдается каналообразование, резко снижающее эффективность перемешивания, а увеличение скорости выше 0,4 м/с нецелесообразно ввиду значительного возрастания энергетических затрат, не приводящего к повышению эффективност флокулирования. Преимущество предлагаемого устрой .ства .по сравнению с известным состоит прежде всего в том) ч,то течение жидкости в .нем приближается к режиму идеального вытеснения, характерной

740289 особенностью которого является малая величина продольного перемешивания. Формула изобретения . . Устройство для флокулирования, включающее в себя корпус, выполненный в виде отрезка трубы с патрубками для подачи флокулянта, и установленную на оси турбулизируюшую вставку, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет изменения скорости и направления потока суспензии,, турбулизирующая вставка выполнена в виде системы плоских лопастных элементов, установленных друг от друга на расстоянии,равном диаметру трубы,при этом длина участка, содержащего элементы с одинаковым числом лопастей, составляет-15-20 диаметров трубы, а патрубки для подачи флокулянта размещены на каждом участке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 404776, кл. С 02 С 1/18, 1970.

41Г

//

Т

-г

г.(

/t-/l

Фиг.г

S-6

фиг. it.

фаг.З