аппарат для осветления жидкости

Формула изобретения

1. Аппарат для осветления жидкости, содержащий корпус, коаксиально расположенную в нем камеру хлопьеобразования, ограниченную перегородкой, общей с камерой отстаивания, имеющей тонкослойные осадительные элементы, и системы подвода исходной жидкости, отвода осветленной жидкости, осадка и всплывающих примесей, отличающийся тем, что он снабжен образующими между собой кольцевой канал дополнительными перегородками, одна из которых - внутренняя - является продолжением перегородки камеры хлопьеобразования и образует с днищем аппарата входное кольцевое окно, а другая - внешняя - примыкает к днищу аппарата и образует с перегородкой камеры хлопьеобразования выходное кольцевое окно, сообщающее кольцевой канал с камерой отстаивания на уровне низа тонкослойных осадительных элементов.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что при наличии в нем скребкового механизма для удаления осадка с днища аппарата дополнительная внешняя перегородка выполнена составной по высоте так, что ее верхняя часть установлена стационарно, а нижняя - прикреплена к лучам скребкового механизма и имеет окна для отвода осадка в местах пересечения со скребками.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что его днище выполнено из двух расположенных на расстоянии друг от друга обечаек в виде коаксиальных обратных конусов, верхняя из которых соединена с дополнительной внешней перегородкой, а нижняя - с наружной перегородкой камеры отстаивания, при этом указанные обечайки имеют соосные отверстия для отвода осадка.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к устройствам для обработки жидкостей, преимущественно природных и сточных вод, с целью отделения взвешенных твердых частиц путем осаждения, а также удаления всплывающих примесей при наличии в аппаратах зон флокуляции.

Такие аппараты известны, например, из патента РФ 1722528 В 01 D 21/08, 1992; а. с. СССР 1327912 В 01 D 21/08,1987; а.с. СССР 1101264 В 01 D 21/08, 1984.

Наиболее близким к патентуемому аппарату по совокупности существенных признаков следует считать аппарат для осветления жидкости по патенту РФ 1722528 В 01 D 21/08, 1992. Он содержит корпус, коаксиально расположенную в нем камеру хлопьеобразования, ограниченную перегородкой, общей с камерой отстаивания, и системы подвода исходной жидкости, отвода осветленной жидкости, осадка и всплывающих примесей. В верхней части камеры отстаивания установлены тонкослойные осадительные элементы. Камера хлопьеобразования включает зону реакции и зону флокуляции. По нижнему поясу зоны флокуляции расположена успокоительная решетка. Аппарат оснащен приводным скребковым механизмом для удаления осадка с днища аппарата в кольцевой лоток.

В этом аппарате исходная жидкость поступает в зону реакции тангенциально, что придает потоку жидкости вращательное движение. Этот поток движется в зоне реакции по спирали снизу вверх. В зоне флокуляции движение жидкости происходит по спирали сверху вниз. Здесь формируются и укрупняются флокулы осадка. Вращательное движение жидкости в зоне флокуляции прекращается при проходе потока через успокоительную решетку. После этого жидкость поступает в камеру отстаивания. Пройдя через тонкослойные осадительные элементы, осветленная жидкость направляется в лоток, из которого выводится за пределы аппарата. Отделенные от жидкой фазы твердые частицы из зоны флокуляции и камеры отстаивания собираются на днище аппарата, откуда осадок скребковым механизмом удаляется в кольцевой лоток, а из него по трубопроводу - из аппарата. Всплывшие примеси собираются в отдельном лотке, откуда выводятся за пределы аппарата.

Основной недостаток описанного аппарата состоит в том, что его конструкция не позволяет интенсифицировать очистку жидкости от дисперсной фазы. Это объясняется тем, что занимаемый успокоительной решеткой объем и пространство под ней до днища не могут быть использованы для проведения процесса флокуляции и служат лишь для остановки вращения потока жидкости и накопления осадка. Кроме того, неорганизованный подвод жидкости к камере отстаивания препятствует осаждению частиц из тонкослойных осадительных элементов, что снижает эффективность их работы.

Предложение направлено на создание аппарата с высокими показателями очистки при наименьших его размерах.

Технический результат, который при этом может достигаться, состоит в интенсификации процесса осветления жидкости за счет увеличения рабочего объема зоны флокуляции с обеспечением рециркуляции осадка, отлагающегося на днище аппарата под зоной флокуляции, при вращении потока жидкости в горизонтальной плоскости и под воздействием вертикальных циркуляционных потоков, а также за счет создания организованного горизонтального потока жидкости, подводимого к низу тонкослойных осадительных элементов.

Это достигается тем, что по п.1 формулы аппарат снабжен образующими между собой кольцевой канал дополнительными перегородками, одна из которых - внутренняя - является продолжением перегородки камеры хлопьеобразования и образует с днищем аппарата входное кольцевое окно, а другая - внешняя - примыкает к днищу аппарата и образует с перегородкой камеры хлопьеобразования выходное кольцевое окно, сообщающее кольцевой канал с камерой отстаивания на уровне низа тонкослойных осадительных элементов.

При таком выполнении аппарат не содержит успокоительную решетку, а полезный объем зоны флокуляции увеличен до днища аппарата, что позволяет более продолжительное время обрабатывать жидкость в этой зоне. Возникающие при вращении жидкости вертикальные циркуляционные потоки активизируют перемешивание и поднимают с днища аппарата частицы осадка, которые вовлекаются в процесс, становясь центрами кристаллизации и хлопьеобразования, что интенсифицирует осветление жидкости. В кольцевом канале продолжается вращение жидкости и хлопьеобразование, что также влияет на интенсификацию очистки. На выходе из этого канала вращение жидкости прекращается. Жидкость организованным горизонтальным потоком через выходное кольцевое окно поступает в камеру отстаивания под уровень низа тонкослойных осадительных элементов. Такое направление ввода жидкости в наименьшей степени препятствует выходу осадка из указанных элементов и способствует выносу осадка к днищу.

При наличии в аппарате скребкового механизма для удаления осадка с днища по п.2 формулы дополнительная внешняя перегородка выполнена составной по высоте так, что ее верхняя часть установлена стационарно, а нижняя прикреплена к лучам скребкового механизма и имеет окна для отвода осадка в местах пересечения со скребками.

Выполнение дополнительной внешней перегородки составной и с окнами, с одной стороны, формирует кольцевой канал с дополнительной внутренней перегородкой, а с другой стороны, не препятствует удалению осадка с днища аппарата. Такое исполнение аппарата является предпочтительным при осветлении сточных вод, содержащих тяжелые, малоподвижные осадки.

Согласно п.3 формулы для упрощения системы отвода осадка днище аппарата выполнено из двух расположенных на расстоянии друг от друга обечаек в виде коаксиальных обратных конусов, верхняя из которых соединена с дополнительной внешней перегородкой, а нижняя - с наружной перегородкой камеры отстаивания, при этом указанные обечайки имеют соосные отверстия для отвода осадка. Осадок, образующийся в камере хлопьеобразования, и осадок, образующийся в камере отстаивания, могут удаляться из аппарата по общему каналу, что упрощает систему отвода осадка. Такой аппарат наиболее целесообразен при образовании подвижных осадков, например, при коагуляционной очистке природных вод.

Предложение поясняется фиг. 1-3, где на фиг.1 показан патентуемый аппарат в общем виде; на фиг.2 - то же, при наличии в аппарате скребкового механизма; на фиг.3 - то же, при выполнении общего отвода осадка.

Аппарат для осветления жидкости содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого коаксиально расположены камера хлопьеобразования с зоной реакции 2 и зоной флокуляции 3 и камера отстаивания 4 с тонкослойными осадительными элементами 5. Зона реакции ограничена внешней вертикальной перегородкой 6, общей с камерой отстаивания, внутренней наклонной перегородкой 7, общей с зоной флокуляции, и горизонтальным дном 8. Зона флокуляции ограничена наклонной перегородкой 7 и дополнительной вертикальной внутренней перегородкой 9, которая является продолжением от дна 8 перегородки 6, то есть продолжением перегородки камеры хлопьеобразования. Перегородка 9 образует с днищем 10 аппарата в зоне флокуляции входное для жидкости кольцевое окно 2. Камера отстаивания образована перегородкой 6, корпусом 1, который является наружной перегородкой камеры отстаивания, и дополнительной вертикальной внешней перегородкой 12, примыкающей к днищу 13 аппарата в камере отстаивания. Перегородки 9 и 12 образуют между собой вертикальный кольцевой канал 14. Перегородка 12 образует с перегородкой 6 камеры хлопьеобразования выходное кольцевое окно 15, сообщающее кольцевой канал 14 с камерой отстаивания на уровне низа тонкослойных осадительных элементов 5. Элементы 5 расположены над окном 15.

Аппарат может иметь скребковый механизм для удаления осадка с днища (фиг. 2), который содержит лучи 16 со скребками 17 и привод 18 вращения лучей. В этом случае дополнительная внешняя перегородка выполнена составной по высоте: ее верхняя часть 19 установлена стационарно, например прикреплена к корпусу аппарата, а нижняя часть 20 прикреплена к лучам 16 скребкового механизма. Нижняя часть 20 в местах пересечения со скребками имеет окна 21 для беспрепятственного отвода осадка.

Днище аппарата (фиг.3) может быть выполнено из двух расположенных на расстоянии друг от друга обечаек в виде коаксиальных обратных конусов. Верхняя обечайка 22 соединена с перегородкой 12, а нижняя обечайка 23 - с наружной перегородкой камеры отстаивания.

Аппарат содержит систему 24 подвода исходной жидкости, систему 25 отвода осветленной жидкости, систему 26 отвода всплывающих примесей и систему отвода осадка, включающую патрубки 27 в днище аппарата (фиг.1) или кольцевой лоток 28 и трубопровод 29 (фиг.2) или соосные отверстия 30 в обечайке 22 и 31 в обечайке 23 (фиг.3). В аппарате на фиг.3 для изменения количества удаляемого из камеры хлопьеобразования осадка может служить регулирующий орган 32.

Исходная жидкость, подаваемая в аппарат по системе 24, тангенциально поступает в зону реакции 2, где ей сообщается горизонтальное вращательное движение с перемещением по спирали снизу вверх. В зоне флокуляции 3 жидкость продолжает горизонтальное вращательное движение и перемещается по спирали сверху вниз до днища. В объеме камеры хлопьеобразования, наряду с перемещением жидкости по спирали, возникают вертикальные циркуляционные потоки, которые переносят и вовлекают в процесс хлопьеобразования частицы ранее образовавшегося осадка с днища аппарата. Формирование и выпадение флокул происходит в результате продолжительного перемешивания жидкости при повышенном количестве центров кристаллизации и флокуляции. Осадок из зоны флокуляции удаляется через патрубок 27 или отводится скребками в кольцевой лоток 28 и далее к трубопроводу 29 или выводится через отверстие 30 в обечайке 22.

Жидкость по входному кольцевому окну 11 отводится в кольцевой канал 14, где продолжается процесс хлопьеобразования с постепенным его прекращением. Жидкость на выходе из канала успокаивается и через окно 15 горизонтальным потоком поступает в камеру отстаивания 4 на уровне низа элементов 5. Здесь частицы теряют энергию, часть из них оседает на днище, другая часть отстаивается в элементах 5. Осадок из камеры отстаивания удаляется через патрубки 27 или отводится скребками в кольцевой лоток 28 и трубопровод 29 или выводится через отверстие 31 в обечайке 23. Углы наклона конусов обечаек 22 и 23 выбираются достаточными для непринудительного поступления осадков по обечайкам к отверстиям 30 и 31. Для удаления осадка с днища аппарата по фиг. 2 включают привод 18 вращения лучей 16, скребки которых подают осадок к лотку 28 с трубопроводом 29. Верхняя часть 19 перегородки остается неподвижной, а нижняя часть 20 вращается вместе с лучами. Окна 21 позволяют беспрепятственно отводить осадок. В аппарате по фиг.3 осадки из камер хлопьеобразования и отстаивания отводятся из него по общему каналу.

Осветленная жидкость выводится из аппарата по системе 25. Всплывающие примеси накапливаются в верхней части камеры отстаивания и отводятся по системе 26.

Таким образом, создан аппарат для осветления жидкости, относительно простой по конструкции, позволяющий повысить его компактность за счет интенсификации процесса очистки путем увеличения при тех же размерах агрегата камеры хлопьеобразования и поддержания в ней активного вертикально-циркуляционного перемешивания среды, а также горизонтального подвода жидкости в камеру отстаивания, что способствует осаждению частиц, выделяемых в тонкослойных осадительных элементах.