УСТАНОВКА И СПОСОБ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОСАДКА ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ
INSTALLATION FOR AND METHOD OF MUDDY WATER SLUDGE TREATMENT

Настоящее изобретение относится к установке и способу для обработки осадка загрязненной воды. А именно, настоящее изобретение относится к обезвоживанию осадка загрязненной воды и транспортировке этого обезвоженного осадка.
Процессы обработки загрязненной воды обычно включают процесс фильтрации, при котором удаляют твердые частицы при проходе воды через сетчатый фильтр. Удаленные твердые частицы, высевки, образуют мокрый, содержащий воду осадок, который должен быть обезвожен и во многих случаях промыт, прежде чем его можно где-то разместить, сжечь или найти какое-либо другое применение. Чтобы получить такой удобный в обращении осадок, который можно было бы легко транспортировать, где-то хранить или сжигать, важно, чтобы процент содержания твердых веществ в этих обезвоженных высевках был как можно более высоким. Тот же самый тип обезвоживания и/или сепарации твердых веществ/жидкости и те же самые проблемы, что и описанные ниже, встречаются во многих процессах промышленного производства, например при обезвоживании и промывке целлюлозной массы в целлюлозно-бумажной промышленности, а также в пищевой промышленности при отжиме фруктовых соков и/или экстрагировании масел из овощей или продуктов животноводства, но для краткости приведенное ниже описание ссылается, в виде примера, на высевки, полученные в результате обработки загрязненной воды.
Обработанные на очистных установках высевки из осадка городских сточных вод обычно содержат волокна целлюлозы. Такой осадок является подходящим для обезвоживания в винтовых прессах и/или в поршневых прессах, называемых также плунжерными прессами. Эти типы прессов, как и основанные на их принципе промывочные прессы, все вместе называются в данном тексте просто прессами. В винтовом прессе осадок подается в полый цилиндр, имеющий водопроницаемую стенку, в котором вращающийся винт пресса сжимает осадок таким образом, что вода из него отжимается и вытекает через эту водопроницаемую стенку цилиндра. В поршневых или плунжерных прессах осадок подобным образом поступает в полый цилиндр, имеющий водопроницаемую стенку, но здесь обезвоживание достигается с помощью поршня, который входит в этот полый цилиндр и посредством прессования отжимает воду из осадка. Вода уходит через водопроницаемую стенку цилиндра. Как винтовые, так и плунжерные прессы обычно снабжаются устройством для уплотнения осадка, где этот осадок уплотняется и происходит дальнейшее отделение воды. Такое устройство уплотнения обычно является продолжением полого цилиндра и может иметь или плотные, или водопроницаемые стенки и быть прямым или изогнутым.
В так называемом промывочном прессе в осадок добавляется промывочная вода, которая смешивается с этим осадком и затем в процессе прессования удаляется, унося с собой мелкие твердые частички, которые возвращаются назад на водоочистную установку для обработки вместе с загрязненной водой. Эта процедура может повторяться до тех пор, пока не будет получена желаемая степень чистоты осадка. В этом случае при каждом повторном цикле промывки давление на осадок уменьшается, промывочная вода вводится и смешивается с осадком и затем удаляется при возобновлении прессования. При однократной промывочной процедуре осадок первоначально обезвоживается прессованием, после которого давление на осадок отпускается, вводится промывочная вода и смешивается с этим осадком и затем удаляется при возобновлении прессования. Эта процедура также может повторяться до тех пор, пока не будет достигнута желаемая степень чистоты осадка. Такой промывочный пресс может согласно своей конструкции относиться либо к прессам винтового типа, либо к поршневым.
Обычно непосредственно к прессу присоединяется труба конвейера, служащая для транспортировки обезвоженных высевок к контейнеру или к месту складирования. Такой конвейер может быть предназначен для транспортировки обезвоженных высевок в горизонтальном положении или под любым углом к горизонтали. При обезвоживании высевок осадка желательно и экономически очень выгодно как можно лучше высушить данные высевки осадка после их обезвоживания и промывки/обезвоживания. Однако современные способы получения сухого осадка после его обезвоживания приводят к возникновению неполадок в оборудовании системы пресс/конвейер, вызываемых главным образом проблемами транспортировки этого осадка в трубных конвейерах, которые обычно используются в комплексе с данными прессами. Поскольку сухой осадок представлен в виде комьев, скоплений частиц или твердых "колбасок", он вызывает такое сильное трение о стенки конвейерной трубы, что может застревать в этом конвейере и засорять его. Это означает, что для обеспечения транспортировки обезвоженного осадка на требуемое расстояние и под требуемым углом к горизонтали этот осадок должен быть более влажным, чем это необходимо с экономической точки зрения.
Проблема комбинирования операции обезвоживания осадка до высокой степени его высушивания в прессах с операцией транспортировки этого обезвоженного осадка в трубном конвейере или в трубном винтовом конвейере широко известна в данной отрасли промышленности, и было предпринято множество попыток ее решения, но ни одно из известных решений не дало удовлетворительного результата.
Например, широко известно применение конвейерных труб с расширяющимися в направлении транспортировки диаметрами для предотвращения засорения этих конвейеров сухим осадком. Эти меры срабатывают, когда свойства осадка и показатели обезвоживания находятся в соответствии с проектными характеристиками конвейера. Однако осадок, и в том числе обезвоженный осадок, является таким продуктом, свойства которого подвержены изменениям, и эта особенность осадка непосредственно влияет на работу обезвоживающего пресса. Поэтому при использовании конвейеров с расширяющимися трубами, то есть с коническими трубными секциями, нужно всегда учитывать изменения этих показателей, задавая параметры обезвоживающему прессу таким образом, чтобы в результате получить более влажный осадок и быть уверенным, что конвейер не засорится в случае изменения показателей загрузки осадка и/или изменений свойств осадка, находящегося в прессе. Для того чтобы работать в оптимальном режиме с осадками, имеющими различные показатели, потребовался бы целый ряд конвейерных труб с различным наклоном стенки конической секции, и такие трубные секции пришлось бы менять в соответствии с показателями осадка, что представляется непрактичным. Решение использовать расширяющиеся конвейерные трубы дает не самые оптимальные результаты в отношении сухости осадка, к тому же такой вариант может привести к нарушению нормальной работы оборудования в случае непредвиденного изменения свойств осадка. Для того чтобы обезопасить конвейер от поломок, обезвоженный осадок обычно поддерживают в более влажном состоянии, чем позволяют возможности пресса.
Эту проблему пытались решить путем использования трубного конвейера такого типа, который позволяет изменять наклон конической секции. Таким образом может быть достигнута некоторая регулировка наклона трубы во время работы оборудования в случае изменения свойств осадка и степени его осушенности после процесса обезвоживания, но это требует постоянного наблюдения или внедрения сложной системы управления. Такие изменения нельзя выполнить достаточно быстро, чтобы должным образом приспособить оборудование к изменениям загрузки или свойств осадка, да и диапазон возможных регулировок наклона трубной секции ограничен. Еще один недостаток этой системы состоит в том, что она может использоваться только для транспортировки осадка на короткое расстояние и для подъема осадка только на небольшую высоту к конвейеру и/или к контейнеру. Осадок из устройства выходит в виде больших комков, что требует применения конвейерного винта большого диаметра для дальнейшей транспортировки этого осадка. А процесс перезагрузки осадка в винтовой конвейер большого диаметра является дорогостоящим и непрактичным.
Обезвоживание осадка при помощи винтовых, поршневых и промывочных прессов является важной операцией в обработке сточных вод и промышленном производстве. Законы и предписания, обеспечивающие надзор за утилизацией осадка и отходов, становятся все более строгими, и существует насущная необходимость в простых способах и устройствах, с помощью которых высушенный осадок можно было бы транспортировать на большие расстояния и при этом под нужными углами к горизонтали. Согласно гигиеническим требованиям данный осадок должен обезвоживаться и транспортироваться в закрытом оборудовании и конвейерах. Местоположение водоочистных сооружений часто требует закрытых устройств для транспортировки осадка на большие расстояния и также для вертикальной транспортировки между этажами здания из-за ограниченности помещения.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить такую установку и способ, которые обеспечивали бы высокую степень осушения осадка в прессе и транспортировку этого обезвоженного осадка на значительные расстояния и с любым наклоном к горизонтали.
Соответственно согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечивается установка для обработки осадка, включающая пресс для обезвоживания осадка, устройство уплотнения для принятия и уплотнения обезвоженного прессом осадка и трубный конвейер для перемещения осадка из устройства уплотнения. Данная установка отличается тем, что имеет измельчитель, расположенный в трубном конвейере и предназначенный для измельчения осадка, уплотненного устройством уплотнения.
В результате установка согласно изобретению обеспечивает работу винтового, поршневого или промывочного пресса и, таким образом, появляется возможность провести обезвоживание этого осадка до высокой степени сухости, в то же время этот обезвоженный осадок может также быть без каких-либо проблем транспортирован трубными конвейерами с транспортирующими винтами или без них на значительные расстояния и с любым углом наклона к горизонтали. При использовании эксплуатационных параметров пресса для управления потоком обезвоженного осадка, выходящего из пресса и/или устройства уплотнения, вместе с устройством, разбивающим или измельчающим комья или "колбаски" обезвоженного осадка, в результате получается обезвоженный осадок, имеющий высокую степень сухости, к тому же легко транспортируемый в трубном конвейере на большие расстояния и под любым углом наклона.
Поток осадка, выходящий из пресса и/или устройства уплотнения может управляться таким образом, что в работе пресса достигаются требуемые показатели обезвоживания. Кроме того, используя средства управления потоком вместе с измельчителем, обезвоженный осадок можно транспортировать в трубных конвейерах на большие расстояния и под любым углом наклона к горизонтали. При этом может производиться замер различных параметров с целью подачи сигнала для управления потоком осадка, выходящего из пресса, например замер степени осушения осадка в устройстве уплотнения. В случае когда пресс для обезвоживания является винтовым прессом, таким измеряемым параметром может быть мгновенная потребляемая мощность двигателя пресса и/или крутящий момент приводного вала. В случае когда пресс для обезвоживания является поршневым прессом, таким измеряемым параметром может быть давление поршня и/или гидравлическое и/или пневматическое давление в приводном механизме поршневого пресса. Обычно этим параметром может быть давление на осадок в этом прессе и/или устройстве уплотнения и входной поток и/или водный поток, выходящий из пресса.
Например, измеряя мгновенную потребляемую мощность двигателя пресса и используя этот показатель для управления потоком осадка, выходящего из пресса и, если требуется, также из измельчителя, всегда можно управлять двигателем пресса так, чтобы его потребляемая мощность приближалась к максимальной, но тем не менее была ниже ее, при этом будучи уверенным, что с помощью данного пресса будет обеспечено максимальное обезвоживание осадка, равно как и его максимальное время пребывания в прессе, получая, таким образом, самый сухой осадок для данного пресса и загруженного туда материала. Такой тип управления также может обеспечить регулирование работы пресса исходя из меняющихся показателей входного потока, также как и меняющихся свойств подаваемого сырья, так, что этот пресс будет всегда обеспечивать хорошее обезвоживание. Измельчитель производит мелкие куски обезвоженного и уплотненного осадка, которые легко транспортируются по трубному конвейеру. Измельчитель согласно настоящему изобретению является важным для работы пресса, поскольку если данный пресс будет эксплуатироваться с описанным выше управлением потока, но без измельчителя, то полученный в результате обезвоженный уплотненный осадок заблокирует трубный конвейер и соответственно сам пресс. Точно так же, когда пресс для обезвоживания является винтовым прессом, можно измерить крутящий момент винта и получить сигнал, используемый для того типа управления, которое описано выше.
Аналогичным образом, когда пресс для обезвоживания является поршневым прессом, можно измерить применяемое к поршню гидравлическое и/или пневматическое давление и использовать этот показатель для управления скоростью потока обезвоженного осадка, выходящего из поршневого пресса, и, если требуется, также для управления измельчителем.
Подобным же образом может быть определена концентрация обезвоженного осадка в таком прессе или устройстве уплотнения, и полученный сигнал может быть использован для управления потоком выходящего из пресса обезвоженного осадка и, если требуется, также для управления измельчителем.
Другие сигналы, которые могут использоваться для управления процессами согласно настоящему изобретению, принимаются от датчиков, измеряющих направленный к прессу входной поток, поток воды от пресса, от находящихся в прессе вискозиметров и/или любых других подходящих датчиков, измеряющих в прессе требующиеся эксплуатационные параметры. Более того, согласно настоящему изобретению для управления прессом может быть использована объединенная система сигналов, полученных от различных датчиков.
Для управления прессом в соответствии с настоящим изобретением может также использоваться программный регулятор временной последовательности, и/или управление последовательностью операций может осуществляться посредством компьютера или другим подобным способом по отдельности или вместе любым другим способом управления, описанным выше. В одном варианте предлагается осуществлять управление прессом с помощью программного регулятора временной последовательности, если только он не заблокирован любыми другими сигналами управления, описанными выше. Другая альтернатива состоит в том, чтобы использовать сигнал временной последовательности и/или компьютерное управление последовательностью операций для обезвоживания партий осадка, то есть когда сначала проходит операция заполнения пресса, затем включается таймер, и после этого выполняется операция обезвоживания партии осадка до тех пор, пока сигнал от одного или большего количества датчиков не достигнет установленного параметра и/или не сработает установленный на определенное время таймер, когда по его сигналу начнется и будет какое-то время проходить выгрузка осадка из этого пресса, или в альтернативном варианте сменится другой операцией в соответствии с алгоритмом управления. Эта последовательность может быть повторена любое количество раз.
Управление потоком может осуществляться при непостоянном или постоянном задействовании средств управления и/или поэтапном внесении изменений в настройки их параметров.
Со средством управления потоком обезвоженного осадка может быть объединен измельчитель, чтобы большие комья или твердые "колбаски " разбивались на меньшие куски, которые можно легко транспортировать на большие расстояния в трубном конвейере с транспортирующим винтом или без него.
Существует много видов средств управления потоком и измельчителей, которые могут быть использованы в данном случае, например клапан с регулируемым отверстием, используемый вместе с измельчителем в виде вращающегося ножа для измельчения осадка. Другим таким средством может быть вращающийся конус, имеющий гребни на своей поверхности, при этом такой конус можно перемещать относительно выпускного отверстия винтового, поршневого или промывочного пресса, образуя управляемый кольцевой канал и достигая таким образом желаемого эффекта в соответствии с настоящим изобретением. Еще одно средство относится к клапану, за которым размещен передний конец транспортирующего винта трубного конвейера, причем этот передний конец транспортирующего винта снабжен измельчителем так, что комья осадка и «колбаски» разбиваются на меньшие куски, пригодные для транспортировки.
Было обнаружено, что выгоднее всего использовать комбинированное средство управления для выходящего из пресса потока обезвоженного осадка, а также для потока измельченного осадка, выходящего из измельчителя. Таким комбинированным средством управления может быть транспортирующий винт в трубном конвейере, непосредственно присоединенный к прессу и/или устройству уплотнения и использующий сигналы, полученные от соответствующих замеренных параметров, относящихся к данной операции пресса, чтобы управлять как потоком выходящего из пресса обезвоженного осадка, так и измельчением комьев этого осадка или "колбасок". Таким образом, выходящий из пресса осадок может управляться изменением числа оборотов в минуту транспортирующего винта винтового трубного конвейера. Например, частота вращения этого транспортирующего винта может меняться в ответ на воспринятое изменение, по меньшей мере, одного эксплуатационного параметра данного пресса, такого как мгновенная мощность, требуемая для работы пресса, или давление, концентрация или вязкость осадка, находящегося в прессе. В предпочтительном варианте транспортирующий винт включает спиралеобразно проходящий элемент, имеющий периферическую кромку, и на этой периферической кромке спиралеобразного элемента образован измельчитель. Таким образом, процессом измельчения также можно управлять, управляя числом оборотов транспортирующего винта. Согласно настоящему изобретению возможно также обеспечить наличие, по меньшей мере, еще одного измельчителя, который расположен ниже по потоку от первого измельчителя. Такой измельчитель может быть выполнен на транспортирующем винте.
Упомянутый выше транспортирующий винт трубного конвейера может быть спроектирован таким образом, что при его полной остановке из пресса по существу не будет никакого выхода осадка. Управляя частотой вращения такого транспортирующего винта можно легко достичь любого желаемого потока, сопровождаемого одновременным измельчением комьев или "колбасок" этого осадка. Направленный вверх по потоку конец транспортирующего винта может быть снабжен прикрепленным в центре коническим острием, которое будет разбивать обезвоженный осадок и направлять его к той части транспортирующего винта, которая обеспечивает измельчение, а также управление и защиту транспортирующего винта от перегрузки.
В случае когда транспортирующий винт в трубном конвейере используется так, как описано выше, он выполняет три функции: a) управляет выходом потока обезвоженного осадка из пресса по сигналу, поступающему в результате восприятия параметров работы пресса и/или подаваемому таймером, или в результате заранее определенной временной последовательности, b) разбивает комья и/или "колбаски" осадка и c) транспортирует измельченные куски осадка. При использовании этого способа осадок может быть обезвожен до высокой степени сухости, и при этом представляется возможной транспортировка обезвоженного осадка на большие расстояния и под любым углом наклона при помощи трубного конвейера с имеющимся у него внутри транспортирующим винтом или без него. Затем обезвоженный осадок выгружается из трубного конвейера в том состоянии, которое идеально подходит для дальнейших операций и сжигания.
Применяя настоящее изобретение, можно также улучшить процесс промывки в промывочном прессе для получения более чистого осадка. Более чистый осадок означает меньшие затраты на дальнейшую обработку, хранение и утилизацию высевок, оставшихся после процесса водоочистки. Он также означает более чистую целлюлозную массу и улучшенное извлечение химикатов при использовании настоящего изобретения в целлюлозно-бумажной промышленности, что имеет большую экономическую ценность. Извлечение химикатов из осадка в химической промышленности является еще одним применением настоящего изобретения.
Обычно простые трубные конвейеры используются в том случае, когда пресс, присоединенный к такому конвейеру, проталкивает спрессованную массу осадка через этот трубный конвейер. Однако трубный конвейер, снабженный внутри транспортирующим винтом, имеет преимущество в том, что он работает независимо от пресса, поскольку транспортирующий винт перемещает обезвоженный осадок через трубный конвейер и, следовательно, совсем не задействует мощность, потребляемую прессом. Следовательно, вся потребляемая прессом мощность может использоваться для процесса обезвоживания, что обеспечивает получение более сухого твердого осадка. Правда, однако, что трубные конвейеры с транспортирующими винтами, которые перемещают осадок, обычно не могут применяться для транспортировки осадка, обезвоженного в прессе до высокой степени сухости, поскольку этот осадок образует жесткие комья, которые не поддаются нормальной транспортировке и разгрузке при использовании трубного конвейера. Эта проблема принята во внимание при разработке способа и установки согласно настоящему изобретению. В одном варианте настоящего изобретения обеспечивается выполнение, по меньшей мере, еще одного измельчения или разбивания комьев, которые могут образоваться во время транспортировки, оно производится с помощью измельчителя (измельчителей) вдоль транспортирующего винта. Возможно также наличие дополнительных измельчителей, которые устанавливаются у нисходящего конца трубного конвейера, чтобы разбивать любые образовавшиеся в нем скопления. Этот измельчитель, расположенный ниже по потоку, может включать вращающийся нож, работающий вместе с неподвижным ножом. Таким образом, достигается как бесперебойная транспортировка осадка транспортирующим винтом в трубном конвейере, так и его бесперебойная выгрузка из трубного конвейера при широком диапазоне показателей состояния данного осадка.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ обработки осадка, включающий этапы обезвоживания осадка, уплотнения обезвоженного осадка, измельчения уплотненного осадка, транспортировки размельченного осадка по закрытому каналу и выгрузки осадка из канала.
Осадок может быть измельчен, по меньшей мере, еще один раз, когда он транспортируется по каналу, предпочтительно перед самой его выгрузкой из канала. Этот осадок может быть подвергнут промывке, предпочтительно циклической, выполняемой одновременно с обезвоживанием.
Данный способ может дополнительно включать обеспечение пресса для выполнения стадии обезвоживания и устройства уплотнения для выполнения стадии уплотнения. Пресс имеет средства управления для управления скоростью потока осадка и транспортировкой его к устройству уплотнения или от него, в предпочтительном варианте изменяя скорость потока осадка в ответ на сигнал, поступивший, по меньшей мере, от одного эксплуатационного параметра пресса. Такой параметр может представлять собой мгновенную мощность пресса, давление в осадке, находящемся в прессе, концентрацию осадка в прессе, а также поступающий в пресс поток осадка или выходящий из пресса поток отжатой воды. В альтернативном варианте этот эксплуатационный параметр может представлять собой мгновенную потребляемую мощность двигателя, который приводит в действие данный пресс, или крутящий момент приводного вала, соединяющего двигатель и винт пресса.
Пресс может также иметь управление для изменения скорости потока осадка в ответ на сигнал, поступивший, по меньшей мере, от одного эксплуатационного параметра устройства уплотнения, например, такого как давление в осадке, находящемся в устройстве уплотнения, или концентрация осадка в этом же устройстве уплотнения.
Этот способ может дополнительно включать обеспечение измельчителя для выполнения стадии измельчения, причем операция по измельчению предпочтительно управляется в ответ на сигнал, поступивший, по меньшей мере, от одного эксплуатационного параметра пресса, такого как мгновенная мощность пресса, давление в осадке, находящемся в прессе, концентрация осадка в прессе, поступающий в пресс поток осадка или выходящий из пресса поток отжатой воды.
В альтернативном варианте или в комбинированном варианте этот параметр может представлять собой мгновенную потребляемую мощность двигателя пресса или крутящий момент приводного вала, соединяющего двигатель и винт пресса. Измельчитель может также управляться в ответ на сигнал, поступивший, по меньшей мере, от одного эксплуатационного параметра устройства уплотнения, такого как давление в осадке, находящемся в устройстве уплотнения, или концентрация этого осадка в устройстве уплотнения. Измельченный осадок может транспортироваться в направлении вверх от измельчителя и может выгружаться из канала, размещенного над измельчителем.
Данный способ может дополнительно включать обеспечение транспортирующего винта в закрытом канале и предназначенном для выполнения стадии транспортировки, где частота вращения транспортирующего винта управляется в ответ на, по меньшей мере, один сигнал, поступивший от одного эксплуатационного параметра пресса, такой как мгновенная мощность пресса или давление, концентрация или вязкость осадка в прессе. Этот транспортирующий винт может быть приспособлен для перемещения измельченного осадка в направлении вверх от канала.
Обычно способ дополнительно включает управление циклами пресса, и/или управление циклами измельчителя, и/или управление циклами транспортирующего винта.
Настоящее изобретение описано далее более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
на Фиг.1, 2 и 3 изображены установки, выполненные согласно предшествующему уровню техники,
на Фиг.4 изображен общий вариант воплощения установки согласно настоящему изобретению, включающий пресс для обезвоживания осадка, устройство уплотнения осадка, измельчитель осадка и трубный конвейер для транспортировки измельченного осадка,
на Фиг.5 изображена модификация общего варианта воплощения настоящего изобретения, показанного на фиг.4,
на Фиг.6 изображена модификация трубного конвейера варианта воплощения, показанного на фиг.5,
на Фиг.7-10 изображены четыре дополнительных модификации варианта воплощения на фиг.4, снабженные системами управления, и
на Фиг.11 изображена модификация трубного конвейера вариантов воплощений, показанных на фиг.7-10.
Что касается ссылочных номеров, то необходимо отметить, что одинаковые ссылочные номера обозначают одинаковые или соответствующие элементы конструкции на всех чертежах.
На Фиг.1, 2 и 3 показаны установки, выполненные согласно предшествующему уровню техники. Соответственно на Фиг.1 изображен обычный винтовой пресс/винтовой промывочный пресс для обезвоживания осадка, включающий устройство уплотнения, за которым следует трубный конвейер для транспортировки обезвоженного осадка.
Фиг.2 показывает обычный поршневой пресс для обезвоживания осадка, включающий устройство уплотнения, за которым следует трубный конвейер.
Фиг.3 показывает видоизмененный обычный винтовой пресс/винтовой промывочный пресс для обезвоживания осадка, включающий устройство уплотнения, за которым расположен трубный конвейер для транспортировки обезвоженного осадка, имеющий транспортирующую трубу с расширяющимся диаметром в направлении транспортировки, чтобы избежать засорения сухим осадком.
Варианты воплощения настоящего изобретения будут теперь объяснены подробно со ссылкой на Фиг.4-11.
На Фиг.4 показан общий вариант воплощения, включающий винтовой пресс 3, устройство уплотнения 10 в виде изогнутой трубы, присоединенной к винтовому прессу 3 ниже по потоку и к трубному конвейеру 11, проходящему вверх от уплотнительного устройства 10 и ограничивающему канал для транспортировки осадка. Предназначенный для обезвоживания осадок вводится в пресс 3 через загрузочное отверстие 5, где перемещается и подвергается давлению винта 4 пресса, присоединенного к валу 19, который приводится в действие двигателем 1 пресса с помощью приводного механизма 2. Винт 4 пресса вращается внутри цилиндра 3 пресса, который имеет водопроницаемую стенку 8. В цилиндр пресса 3 через трубы 7, снабженные клапанами, может быть введена промывочная вода. Отжимаемая из осадка вода собирается в поддон 9, расположенный под винтом 4 пресса, и выпускается через выпускное отверстие 6 для воды в поддоне 9. Осадок, выходящий из винтового пресса 3, затем уплотняется и обезвоживается в устройстве уплотнения 10. Между изогнутой трубой устройства уплотнения 10 и трубным конвейером 11 установлен регулировочный клапан 16. Этот клапан 16 управляется вручную или с помощью автоматического устройства управления 17 для обеспечения необходимой скорости потока обезвоженного осадка, выходящего из устройства уплотнения 10.
Трубный конвейер 11 включает трубу 21, в которой проходит ось 13, приводимая в действие двигателем 14 с помощью механизма передачи 15, расположенного у расположенного ниже по потоку конца трубы 21. В расположенном выше по потоку конце трубы 21 находится винтообразный измельчитель 12, прикрепленный к оси 13. Измельчитель 12 имеет конический наконечник 18 (см. Фиг.6), прикрепленный к концу оси 13. Выходящий из устройства уплотнения 10 обезвоженный осадок разбивается сначала коническим наконечником 18 и затем измельчается измельчителем 12. Обезвоженный и размельченный осадок выгружается из трубного конвейера 11 у его верхнего нисходящего конца через разгрузочное отверстие 20.
На Фиг.5 показан вариант воплощения, подобный воплощению, показанному на Фиг.4, и отличающийся только тем, что между изогнутой трубой устройства уплотнения 10 и трубным конвейером нет регулировочного клапана и что сам трубный конвейер сконструирован иначе. Таким образом, в этом варианте воплощения трубный конвейер 32 включает проходящую вверх трубу 30 и спиралеобразный транспортирующий винт 28, проходящий внутри трубы 30. Внутри трубы 30 размещены не показанные на фиг.5 бруски 30 износа, выполненные из твердого материала. Эти бруски, предпочтительно в количестве трех, центрируют транспортирующий винт 28 и предотвращают износ стенки трубы 30 так же, как увеличивают транспортировку. Возможно также заменить транспортирующий винт 28 винтом без сердцевины. Ось 29 присоединена к двигателю конвейера 33 с помощью механизма передачи 34. Обезвоженный осадок, выходя из устройства уплотнения 10, входит в расположенный по той же оси выше по потоку конец трубного конвейера 32, где он сначала разбивается коническим наконечником 22, установленным в этом расположенном выше по потоку восходящем конце транспортирующего винта 28, и затем направляется к периферии переднего конца спиралеобразного транспортирующего винта 28, где и измельчается. Транспортирующий винт 28 подает измельченный обезвоженный осадок вверх к расположенному ниже по потоку концу трубного конвейера 32, где имеется разгрузочное отверстие 27 для обезвоженного осадка, удаленное от транспортирующего винта 28. Вдоль транспортирующего винта 28 трубного конвейера 32 может быть установлен, по меньшей мере, один дополнительный измельчитель 24. На находящихся вниз по потоку/вверх по потоку концах трубного конвейера 32 установлено дополнительное средство для дополнительной стадии измельчения, включающее, по меньшей мере, один вращающийся нож 26, насаженный на ось 29, и, по меньшей мере, один неподвижный удлиненный нож 25, прикрепленный к трубе 30. Вращающийся нож 26 расположен перед выпускным отверстием 27, тогда как удлиненный неподвижный нож 25 проходит аксиально вниз от вращающегося ножа 26 на такое расстояние, что его конец находится ниже, чем нижняя кромка выпускного отверстия 27. Ножи 25 и 26 предохраняют выпускное отверстие 27 от засорения осадком.
На Фиг.6 показана восходящая часть транспортирующего винта 28 более подробно. Конический наконечник 22 прикреплен к оси 29, и рядом с этим наконечником 22 расположен транспортирующий винт 28 со спирально проходящим элементом, имеющим измельчитель 23 в виде периферийной кромки. Радиальное удлинение периферийной кромки измельчителя 23 короче, чем на остальном участке транспортирующего винта 28. По меньшей мере, три стержня 31 из твердого материала, два из которых показаны на Фиг.6, прикреплены к внутренней стороне стенки трубы 30 для центрирования транспортирующего винта 28 и предохранения от износа стенки трубы 30, а также для увеличения транспортировки обезвоженного осадка. Один дополнительный измельчитель 24 с кромкой показан расположенным на транспортирующем винте 28 у расположенного вниз по потоку конца кромки измельчителя 23. Спирально проходящий элемент транспортирующего винта 28 имеет вырезанный участок между расположенными вниз по потоку и вверх по потоку концами транспортирующего винта 28, причем по вырезанному участку проходит дополнительный измельчитель 24.
На Фиг.7 показан вариант воплощения на Фиг.5, обеспеченный средствами управления. Так, блок управления 36 средств управления управляет выходом осадка из винтового пресса 3, и/или его дальнейшим перемещением к устройству уплотнения 10 или от него, и/или его выходом из трубного винтового конвейера 32, управляя конвейерным двигателем 33 в ответ на сигналы, полученные от одного или более следующих датчиков. Датчик 37, которым снабжен двигатель 1 пресса, подает сигнал о мгновенной мощности, требуемой для работы пресса 3; датчик 38, относящийся к винтовому прессу 3, подает сигнал о крутящем моменте на валу 19 винта 4 данного пресса; датчик 39, которым также обеспечен винтовой пресс 3, подает сигнал, относящийся к давлению, и/или концентрации, и/или вязкости осадка в винтовом прессе 3; датчик 40, которым снабжено устройство уплотнения 10, подает сигнал о концентрации осадка, и/или о давлении, и/или вязкости в устройстве уплотнения 10. Блок временной последовательности 35 средств управления управляет циклами работы двигателя 1 пресса и/или двигателя 33 конвейера так, чтобы они работали согласно запрограммированной временной последовательности, которая может быть запущена вручную или с помощью сигнала, передаваемого по линии связи 41 от управляющего производственным процессом компьютера (не показан), и/или исходить из другого источника, задействованного в процессе вверх по потоку от поршневого пресса 3. Блок временной последовательности 35 управляет двигателем пресса 1 и конвейерным двигателем 33 согласно заранее определенной временной последовательности в том случае, если он не заблокирован сигналами, идущими от блока управления 36. Блок временной последовательности 35 может также использоваться для управления промывочным циклом в винтовом прессе 3, проводимым известным в данной области способом.
На Фиг.8 показан вариант воплощения, описанный со ссылкой на Фиг.5, с добавленными средствами управления, которые отличаются от средств управления варианта воплощения, показанного на Фиг.7. Так, блок управления временной последовательности 35, описанный со ссылкой на Фиг.7, имеет добавленные датчики: первый датчик 43 для слежения за входным потоком осадка, который подается к винтовому прессу 3, и второй датчик 45, сигнализирующий о выпуске воды через выходное отверстие для воды 6. Блок временной последовательности 35 управляет двигателем 1 пресса и конвейерным двигателем 33 согласно заранее определенной временной последовательности, которая может быть запущена сигналом от датчика 43, означающим, что винтовой пресс 3 получает или уже получил осадок для обезвоживания. Блок временной последовательности 35 может также управлять потоком, входящим в винтовой пресс 3 известным в данной области способом, хотя это не показано подробно на Фиг.8. Запрограммированная временная последовательность от блока 35 может запускаться или отключаться датчиком 45, регистрирующим водный поток, выходящий из винтового пресса 3, как результат обезвоживания находящегося в нем осадка. Например, запрограммированная временная последовательность может быть отключена и/или снова запущена, когда датчик 45 показывает, что вода из осадка больше не отжимается.
Блок управления 36 имеет датчики 42 и 44, присоединенные для управления конвейерным двигателем 33. Такое управление может основываться на сигналах, полученных от датчика 42, регистрирующего входной поток осадка в винтовой пресс 3, и/или основываться на сигналах от датчика 44, регистрирующего поток отжатой воды, выпускаемой через выходное отверстие для воды 6.
На Фиг.9 показан вариант воплощения настоящего изобретения, включающий поршневой пресс 50 для обезвоживания осадка, присоединенный к устройству уплотнения 10, и трубный конвейер 32, как описано выше в варианте воплощения на Фиг.5. Поршневой пресс 50 приводится в действие гидравлическим или пневматическим двигателем 48 пресса, присоединенным к гидравлическому или пневматическому блоку 49, в котором создается гидравлическое или пневматическое давление, которое передается поршневому прессу 50 по напорным трубам 59. Поршневой пресс 50 имеет цилиндр поршневого пресса с водопроницаемой стенкой 54, в котором поршень 51 перемещается в ответ на давление в камере повышенного давления 60, которое подается туда через напорные трубы 59. Подлежащий обезвоживанию осадок вводится через загрузочное отверстие 52 и сжимается перемещением поршня 51 по мере того, как давление в камере сжатия 60 возрастает. Отжатая вода проходит через водопроницаемую стенку 54 цилиндра поршневого пресса, собирается в водном коллекторе 61 и выпускается через отверстие 53. Обезвоженный осадок выталкивается в устройство уплотнения 10, где он уплотняется и дополнительно обезвоживается. Затем обезвоженный и уплотненный осадок измельчается и транспортируется по трубному конвейеру 32, как это описано выше.
Средства управления включают блок управления 47, управляющий выходом осадка из поршневого пресса 50, и/или его дальнейшим перемещением к устройству уплотнения 10 или от него, и/или его выходом из трубного конвейера 32, управляя конвейерным двигателем 33 в ответ на сигналы, поступающие от одного или нескольких следующих датчиков. Так, первый датчик 55 подает сигнал относительно мгновенной мощности, потребляемой двигателем 48 пресса, другой датчик 56 подает сигнал о давлении в гидравлическом или пневматическом блоке 49, третий датчик 57 подает сигнал о давлении, и/или концентрации, и/или вязкости осадка в поршневом прессе 50, и датчик 58 подает сигнал о концентрации осадка, и/или давлении, и/или вязкости в устройстве уплотнения 10.
Средства управления дополнительно включают блок временной последовательности 46, который управляет двигателем 48 пресса и конвейерным двигателем 33 так, что они работают согласно запрограммированной временной последовательности, которая может быть запущена вручную или с помощью сигнала от управляющего производственным процессом компьютера и/или происходить из другого источника, задействованного в процессе вверх по потоку от поршневого пресса 50. Блок временной последовательности 46 управляет двигателем 48 пресса и конвейерным двигателем 33 согласно заранее определенной временной последовательности в том случае, если он не заблокирован сигналами, идущими от блока управления 47. Блок временной последовательности 46 может также использоваться для управления промывочным циклом в поршневом прессе 50, проводимым известным в данной области способом.
На Фиг.10 показан вариант воплощения, подобный варианту воплощения на Фиг.9 и отличающийся только тем, что он имеет другие средства управления. Так, блок управления временной последовательности 46 имеет первый датчик 63 для слежения за входным потоком осадка, который подается к поршневому прессу 50, и второй датчик 65, сигнализирующий о выпуске воды через выходное отверстие для воды 53. Блок временной последовательности 46 управляет двигателем 48 пресса и конвейерным двигателем 33 согласно заранее определенной временной последовательности, которая может быть запущена сигналом от датчика 63, означающим, что пресс 50 получает или уже получил осадок для обезвоживания. Блок временной последовательности 46 может также управлять потоком, входящим в пресс 50 известным в данной области способом, хотя это на Фиг.10 подробно не показано. Запрограммированная временная последовательность может запускаться или отключаться датчиком 65, регистрирующим водный поток, выходящий из пресса 50 в результате процесса обезвоживания. Например, запрограммированная временная последовательность может быть отключена и/или снова запущена, когда датчик 65 показывает, что вода из осадка больше не отжимается.
Блок управления 47 имеет первый датчик 62 и второй датчик 64, присоединенные для управления конвейерным двигателем 33. Такое управление может основываться на сигналах, полученных от датчика 62, регистрирующего поток осадка, подаваемого в поршневой пресс 50, и/или датчика 64, регистрирующего поток отжатой воды, выпускаемый через поршневой пресс 50.
На Фиг.11 показана модификация трубного конвейера 32. Так, транспортирующий винт 28 проходит по всей трубе 30 вплоть до нижнего края разгрузочного отверстия 27, где вращающийся нож 26 и неподвижный нож 25 расположены таким образом, что они находятся напротив этого разгрузочного отверстия 27. Конечно, неподвижный нож 25 расположен относительно этого разгрузочного отверстия так, что он не проходит ниже последнего, чтобы не мешать работе транспортирующего винта 28. Поэтому неподвижный нож 25, разработанный для этой модификации, несколько короче, чем в вариантах воплощений согласно Фиг.5-10.
Описанные выше различные варианты блоков управления и временной последовательности могут применяться к любым из приведенных выше вариантов воплощений настоящего изобретения.
Относящаяся к настоящему изобретению установка была подвергнута испытанию. В этом испытании концентрация сухих твердых частиц в обезвоженном осадке составила 54%. В то время как обезвоживание осадка в обычных установках, предназначенных для этой операции, обеспечивает максимальную концентрацию сухих твердых частиц 40-45%. Более того, осадок, обезвоженный установкой, относящейся к настоящему изобретению, может транспортироваться трубным конвейером вертикально на восемь-десять метров против максимально трех метров при использовании обычной установки для обработки осадка. В вариантах воплощений согласно Фиг.5-10 эксплуатационные параметры, относящиеся к прессу, регистрируются, и сигнал, основанный на этих параметрах, используется для управления скоростью потока осадка, проходящего через пресс, и/или устройство уплотнения, и/или трубный конвейер. Кроме того, согласно настоящему изобретению в альтернативном варианте также возможно производить замеры эксплуатационных параметров, относящихся к трубному конвейеру и/или к измельчителю, и использовать сигналы, полученные от этих замеренных параметров, для управления работой пресса. Например, может быть выполнен замер мгновенной потребляемой мощности конвейерного двигателя, и/или двигателя измельчителя, и/или крутящего момента оси транспортирующего винта, чтобы получить сигнал, который можно использовать для управления потоком осадка, проходящего к прессу, и/или для управления частотой вращения пресса, и/или для блокировки сигнала, идущего от блока временной последовательности.