способ и устройство для отделения шлама от воды

Формула изобретения

1. Способ отделения шлама от воды, включающий подачу подлежащих очистке продуктов от прилипшего к ним шлама в резервуар, заполненный водой, перемещение продуктов через резервуар с образованием суспензии шлама в воде, при этом шлам имеет плотность, которая приблизительно равна плотности воды, подачу через суспензию шлама с помощью перфорированных элементов с отверстиями, диаметр которых составляет 10-60 мкм, вертикально восходящего потока мелко раздробленных пузырьков воздуха для снижения плотности воды относительно плотности шлама, осаждение шлама и выпуск обогащенной шламом воды над перфорированными элементами и выпуск продуктов из резервуара после удаления из них шлама.

2. Способ по п. 1, в котором обогащенную шламом воду подвергают дальнейшей обработке для отделения шлама.

3. Устройство для отделения шлама от воды, содержащее резервуар для разделения шлама и воды, заполняемый водой, причем резервуар снабжен средством для подачи в него подлежащих очистке продуктов от прилипшего к ним шлама, а основание резервуара снабжено средством для подачи вертикально восходящего потока мелко раздробленных пузырьков воздуха, содержащим перфорированные элементы с отверстиями, диаметр которых составляет 10-60 мкм, и средством для выпуска обогащенной шламом воды из резервуара.

4. Устройство по п.3, в котором диаметр отверстий перфорированных элементов составляет 20-30 мкм.

5. Устройство по п.3, в котором перфорированные элементы для подачи воздуха выполнены в виде перфорированной пластины.

6. Устройство по п.3, в котором средство для подачи продуктов выполнено в виде конвейера.

7. Устройство по п.6, в котором средство для подачи продуктов проходит вдоль эффективной длины резервуара, а затем от этой точки оно выполнено в виде разгрузочного конвейера.

8. Агрегат, содержащий несколько устройств для отделения шлама от воды, которые выполнены по одному из пп.3-7 и расположены ниже друг друга в направлении потока.

9. Агрегат по п.8, в котором устройства для отделения шлама от воды расположены в виде каскада на различных уровнях.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу отделения шлама от воды, при этом шлам имеет плотность, которая приближается к плотности воды, в котором суспензию, содержащую воду и шлам, перемещают через резервуар.

В уровне техники известен подобный способ, в котором обеспечивается возможность шламу всплыть наверх посредством процесса флотации, при этом шлам, который поднимается вверх, можно удалять с помощью оборудования для снятия пены. Для этого необходимы особые пенообразующие реагенты. Добавление реагентов не только увеличивает расходы, но часто приводит к возрастанию загрязнения воды.

Другие способы отделения шлама от воды включают нагрев, в результате которого вода удаляется посредством испарения, а шлам остается. Такой способ требует особенно больших затрат энергии и используется, например, для концентрации подобных навозу материалов.

Из заявки на патент Японии 57094388 известен способ сдерживания и предотвращения всплытия и концентрации шлама. Удаление анаэробного газа осуществляют посредством воздействия на шлам потоком воздуха. После аэрации шлам направляют в отдельный резервуар для дальнейшей обработки.

Задача настоящего изобретения заключается в создании способа и устройства, посредством которого воду и шлам, по существу, отделяют друг от друга без добавления химикатов или без стадий с большими затратами энергии, обычно необходимых для этой цели.

Технический результат достигается посредством способа отделения шлама от воды, включающего подачу подлежащих очистке продуктов от прилипшего к ним шлама в резервуар, заполненный водой, перемещение продуктов через резервуар с образованием суспензии шлама в воде, при этом шлам имеет плотность, которая приблизительно равна плотности воды, подачу через суспензию шлама с помощью перфорированных элементов с отверстиями, диаметр которых составляет 10-60 мкм, вертикально восходящего потока мелко раздробленных пузырьков воздуха для снижения плотности воды относительно плотности шлама, осаждение шлама и выпуск обогащенной шламом воды над перфорированными элементами и выпуск продуктов из резервуара после удаления из них шлама.

Затем обогащенную шламом воду подвергают дальнейшей обработке для отделения шлама.

Таким образом настоящее изобретение в противоположность уровню техники не предполагает использование флотации для шлама, а предполагает снижение плотности воды посредством подачи воздуха, в результате которой происходит осаждение шлама, поскольку при этом плотность шлама становится выше. После этого шлам можно выгрузить.

Способ, описанный выше, можно использовать также для концентрации подобных навозу материалов.

Однако неожиданно было обнаружено, что способ можно также использовать для очистки продуктов, как, например, цветочных луковиц. Шлам всегда прилипает к таким луковицам, а в случае экспорта в некоторые страны нормы устанавливают, что должен абсолютно отсутствовать прилипающий к луковицам шлам. Для этого, согласно способам, известным из уровня техники, луковицы подвергают обработке распыленной водой при высоком давлении. В результате постоянно происходят повреждения луковиц. Кроме того, отсутствует гарантия того, что крупинки песка и т.п. полностью удалены с луковиц.

Другой способ очистки луковиц заключается во введении их в барабаны большого диаметра, например, имеющие объем 15 м³. Такие луковицы, как, например, луковицы лилии, очищают, используя обработку в моечной машине. Однако песок, присутствующий в воде, повреждает луковицы посредством их истирания. Кроме того, этот способ приводит к образованию большого количества сточной воды, которую в дальнейшем не используют. Производительность становится существенно меньше допустимой в современных условиях.

Согласно настоящему способу луковицы, включая прилипший к ним шлам, имеющие плотность, которая приближается к плотности воды, пропускают через ванну, в которой перемещают поднимающийся воздух, и любой шлам, прилипший к луковицам, отделяют очень легким способом и вводят в суспензию, а шлам осаждают посредством механизма, описанного выше.

Обогащенную шламом воду можно подвергать дальнейшей обработке, например снова пропускать ее через ванну с потоком воздуха, в результате чего происходит дальнейшая концентрация шлама.

Технический результат достигается посредством устройства для отделения шлама от воды, содержащего резервуар для разделения шлама и воды, заполняемый водой, причем резервуар снабжен средством для подачи в него подлежащих очистке продуктов от прилипшего к ним шлама, а основание резервуара снабжено средством для подачи вертикально восходящего потока мелко раздробленных пузырьков воздуха, содержащим перфорированные элементы с отверстиями, диаметр которых составляет 10-60 мкм, и средством для выпуска обогащенной шламом воды из резервуара.

Причем диаметр отверстий перфорированных элементов составляет 20-30 мкм.

Предпочтительно перфорированные элементы для подачи воздуха выполнены в виде перфорированной пластины, а средство для подачи продуктов выполнено в виде конвейера.

Целесообразно, чтобы средство для подачи продуктов проходило вдоль эффективной длины резервуара, а затем от этой точки оно было выполнено в виде разгрузочного конвейера.

Несколько устройств для отделения шлама от воды, образующие агрегат, могут быть расположены ниже друг друга в направлении потока. При этом в агрегате устройства для отделения шлама от воды по существу расположены в виде каскада на различных уровнях.

Устройство может иметь различную конструкцию в зависимости от применения способа, описанного выше. При очистке луковиц или других продуктов, такие продукты подаются с помощью конвейерной ленты в резервуар, который содержит воду или другую подходящую жидкость. Воздух проходит через резервуар, а осажденный шлам выгружается. Затем продукты удаляются из резервуара точно так же с помощью механического средства.

Если, например, требуется концентрировать навоз, то нет необходимости удалять продукты из резервуара. В этом случае имеются, по существу, два потока отходов: один с концентрированным шламом и другой с очищенной жидкостью, такой как вода. При этом можно осуществлять некоторое количество стадий обработки и это является особенно важным в случае концентрации шлама.

По существу, одно и то же количество воды можно еще раз использовать согласно предложенному способу. Количество воды в выгружаемом шламе относительно невелико. Соответственно образуется небольшое количество сточной воды, что заметно уменьшает проблемы, связанные с очисткой. Устройства предварительной обработки и постобработки можно разместить выше и ниже устройства согласно изобретению. В качестве примера устройства предварительной обработки можно использовать вакуумную камеру, с помощью которой, например, отделяют прилипший шлам, включающий пористые фракции. В качестве устройства предварительной обработки может быть сепаратор, обеспечивающий использование промывочной воды. Для сельскохозяйственных культур можно также предусмотреть (инфракрасную) сушилку.

Ниже изобретение будет пояснено со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, показанные на чертежах, на которых:

фиг. 1 - схематичный вид сбоку устройства для отделения воды от шлама, применяемого для очистки собранных луковиц;

фиг. 2 - схематичный вид сбоку устройства для отделения воды от шлама, применяемого для концентрации навоза.

На фиг. 1 показано устройство для отделения воды от шлама, применяемое для очистки луковиц. Устройство обозначено в целом позицией 1. Конвейер 2, на который с помощью питателя 3 помещаются луковицы, схематично обозначенные позицией 5. Конвейер 2 снабжен перегородками 4, чтобы луковицы по мере возможности удерживались на своих местах, особенно на нисходящем и восходящем участках конвейера. Затем по транспортировочной части 12 конвейера 2 луковицы подаются в резервуар 6. Последний заполнен водой 7. Основание 8 резервуара снабжено средством для подачи вертикально восходящего потока мелко раздробленных пузырьков воздуха, содержащим перфорированные элементы с отверстиями, диаметр которых составляет 10-60 мкм, а более предпочтительно 20-30 мкм. Перфорированные элементы для подачи воздуха могут быть выполнены в виде перфорированной пластины и изготовлены из нержавеющей стали или из пластика. Под перфорированным основанием имеется камера, через которую с помощью средства 9 подачи подается воздух. Как показано стрелками 11, воздух поднимается кверху через перфорированные элементы основания 8. Над перфорированными элементами находится выпуск 14 для шлама. В качестве варианта возможно, чтобы первый участок конвейера 2 также находился ниже уровня воды. Благодаря этому падение массы на конвейер смягчается с помощью воды.

Луковицы, которые находятся на транспортировочной части 12 конвейера 2, затем перемещаются из резервуара 6 и ссыпаются в сборный бункер 10.

Описанное выше устройство работает следующим образом.

При перемещении луковиц, к которым прилип шлам, в резервуар 6 и через него этот шлам намокает и легко отделяется от луковиц поднимающимися мелкими пузырьками воздуха. Поскольку плотность воды является относительно низкой в результате присутствия воздуха, шлам будет сразу же осаждаться и перемещаться по направлению к выпуску 14 с помощью перегородок 4, которые перемещаются на возвратной части 13 конвейера 2. Таким образом, с одной стороны, луковицы очищаются, а с другой стороны, шлам удаляется из загрязненной воды.

На фиг.2 показан второй вариант способа согласно изобретению. Показанный на этой фигуре агрегат в целом обозначен позицией 21. Агрегат состоит из подающего конвейера 23 и некоторого количества соединенных разделительных камер 24-27, расположенных ниже него по ходу в виде последовательных каскадов. В каждой разделительной камере установлена перфорированная пластина 28. Пластина имеет примерно те же самые характеристики, что и перфорированные элементы основания 8. Под каждой пластиной установлено средство 29 для подачи воздуха. Разделительная перегородка 30 установлена на самом нижнем участке каждой разделительной камеры. Разделительная перегородка 30 может иметь фиксированное положение или может быть регулируемой по высоте, чтобы регулировать высоту относительно перфорированной пластины 28.

Позицией 31 показана траектория поднимающихся пузырьков воздуха, выходящих из средства 29 для подачи воздуха.

Перегородка 30 предусмотрена для отделения шлама с относительно высокой плотностью (с внутренней стороны) от сравнительно чистой воды, которая проходит через слив 32 чистой воды к месту 33 для выпуска. Стрелками 36 показано направление движения выгружаемого шлама.

Кроме того, установлен разгрузочный конвейер 34, который выходит к резервуару 35, для транспортировки относительно тяжелого шлама.

Описанный выше агрегат работает следующим образом.

Продукт, подлежащий очистке, например, навоз и т.п., который содержит большую долю воды, помещается на подающем конвейере 23, а затем подается в первую камеру 24. Плотность воды снижается поднимающимися пузырьками воздуха, в результате чего шлам выделяется из водной суспензии вместе с водой и перемещается в соответствии со стрелкой 36 поверх перфорированной пластины 28 под перегородкой 30 в камеру 25. Относительно чистая вода поступает непосредственно в слив 32 чистой воды. Этот же самый процесс происходит в камере 25, в которой осуществляется дальнейшая концентрация шлама. Тот же самый процесс происходит в камерах 26 и 27. Таким образом концентрация шлама может происходить без значительных энергетических затрат и без подачи химикатов. Подача воздуха может осуществляться при относительно низком давлении. На практике было обнаружено, что отвечающий требованиям воздух можно перемещать через воду, используя простой вентилятор относительно небольшой мощности.

Из рассмотрения совершенно различных устройств в иллюстрированных вариантах осуществления, описанных выше, специалистам в данной области техники понятно, что возможны различные варианты осуществления изобретения без выхода за рамки настоящей заявки. Поэтому, например, в варианте в соответствии с фиг. 2 можно выполнить угол между различными камерами регулируемым в зависимости от обрабатываемого материала. Кроме того, можно обрабатывать разнообразные продукты, а также, например, археологические находки, которые необходимо обрабатывать очень осторожно. Поэтому также подразумевается, что такие варианты попадают в рамки изобретательской идеи, заявленной в приложенной формуле изобретения.