ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК С ВАКУУМНЫМ ОБЕЗВОЖИВАНИЕМ ОСАДКА
HORIZONTAL SEDIMENT TANK WITH SEDIMENT VACUUM DEWATERING

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод с обезвоживанием осадка в металлургической, горнорудной и других отраслях промышленности.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранный в качестве прототипа отстойник с вакуумным обезвоживанием осадка, содержащий корпус, устройства для подвода исходной воды и отвода осветленной воды, дренажное устройство, вакуумный бак, соединенный с дренажным устройством и оборудованный верхним патрубком для соединения с устройством для создания вакуума с затвором, нижним патрубком для отвода воды с затвором и датчиком верхнего уровня воды, который соединен электроавтоматикой с устройством для создания вакуума. Использование вакуумного бака, устройства для создания вакуума в нем и датчика верхнего уровня воды в нем позволяет за счет создания вакуума обеспечивать увеличение разности давлений для отвода воды из корпуса, а также обеспечивать автоматическое отключение устройства для создания вакуума при заполнении вакуумного бака, не допустить его переполнение и попадание воды в это устройство (патент RU №96861 U, МПК C02F 11/14, опубл. 20.08.10, бюл. №23).
У заявляемого объекта и прототипа совпадают такие существенные признаки. Оба устройства могут быть использованы для осветления сточных вод и содержат корпус, устройства для подвода исходной воды и отвода осветленной воды, дренажное устройство, вакуумный бак, соединенный с дренажным устройством и оборудованный верхним патрубком для соединения с устройством для создания вакуума с затвором, нижним патрубком для отвода воды с затвором и датчиком верхнего уровня воды, который соединен электроавтоматикой с устройством для создания вакуума. Все эти элементы также присущи и горизонтальному отстойнику, который представляет собой прямоугольный вытянутый в направлении движения воды резервуар, в котором осветляемая вода движется вдоль отстойника.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют такие причины. В прототипе не предусмотрена возможность контроля за уровнем воды в корпусе и возможность своевременного отключения устройства для создания вакуума в вакуумном баке для недопущения просасывания воздуха через дренажное устройство, что свидетельствует о недостаточно высокой степени автоматизации и обуславливает недостаточно высокую эффективность процесса обезвоживания осадка в отстойнике.
В основу заявляемого объекта поставлена задача - создать такой горизонтальный отстойник с вакуумным обезвоживанием осадка, в котором усовершенствования путем введения новых элементов позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении степени автоматизации и в повышении эффективности процесса обезвоживания осадка в горизонтальном отстойнике.
Поставленная задача решается за счет того, что горизонтальный отстойник с вакуумным обезвоживанием осадка, содержащий корпус, устройства для подвода исходной воды и отвода осветленной воды, дренажное устройство, вакуумный бак, соединенный с дренажным устройством и оборудованный верхним патрубком для соединения с устройством для создания вакуума с затвором, нижним патрубком для отвода воды с затвором и датчиком верхнего уровня воды, который соединен электроавтоматикой с устройством для создания вакуума, согласно заявляемому техническому решению отстойник оборудован вертикальной трубой, которая установлена в корпусе вблизи дренажного устройства и которая в нижней части оснащена сетчатым фильтром и датчиком уровня воды, соединенным электроавтоматикой с устройством для создания вакуума.
В отдельных случаях использования заявляемый объект может характеризоваться тем, что
- датчик верхнего уровня воды в вакуумном баке соединен электроавтоматикой с затвором на нижнем патрубке вакуумного бака;
- вакуумный бак оборудован датчиком нижнего уровня воды, соединенным электроавтоматикой с затвором на нижнем патрубке вакуумного бака и с устройством для создания вакуума;
- вакуумный бак установлен за пределами корпуса отстойника и соединен с дренажным устройством, например, с помощью трубопровода;
- устройство отвода осветленной воды состоит из устройства для отвода осветленной воды в режиме осветления и устройства для слива воды, осветленной и находящейся над слоем осадка, после завершения режима осветления перед началом режима обезвоживания;
- дренажное устройство расположено в нижней части корпуса горизонтального отстойника со стороны расположения устройства для подвода исходной воды.
При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности процесса обезвоживания осадка в горизонтальном отстойнике за счет повышения степени автоматизации.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует такая причинно-следственная связь.
Оборудование горизонтального отстойника датчиком уровня воды, который соединен электроавтоматикой с устройством для создания вакуума, позволяет в автоматическом режиме осуществлять контроль за уровнем воды горизонтального отстойника в вакуумный бак на режим опорожнения бака при сокращении продолжительности процесса обезвоживания осадка в целом.
Соединение датчика верхнего уровня воды в вакуумного баке электроавтоматикой с устройством для создания вакуума и с затвором на нижнем патрубке вакуумного бака позволяет в автоматическом режиме одновременно с прекращением забора воды в вакуумный бак путем направления команды на отключение устройства для создания вакуума приступать к опорожнению вакуумного бака путем направления команды на открытие затвора на нижнем патрубке вакуумного бака. Все это позволяет обеспечить автоматизацию и повышение эффективности процесса обезвоживания, сократить время на переключение вакуумного бака с режима забора воды на режим опорожнения при сокращении продолжительности процесса обезвоживания осадка в целом.
Дополнительное оборудование вакуумного бака датчиком нижнего уровня воды, соединенным электроавтоматикой с затвором на нижнем патрубке вакуумного бака и с устройством для создания вакуума, позволяет после снижения уровня воды в вакуумном баке до заданной нижней отметки (или при полном опорожнении вакуумного бака) в автоматическом режиме одновременно с прекращением опорожнения вакуумного бака путем направления команды на закрытие затвора на нижнем патрубке вакуумного бака приступать к забору воды в вакуумный бак путем направления команды на включение устройства для создания вакуума. Все это позволяет обеспечить автоматизацию и повышение эффективности процесса обезвоживания, сократить время на переключение вакуумного бака с режима опорожнения на режим забора воды при сокращении продолжительности процесса обезвоживания осадка в целом.
Оборудование горизонтального отстойника датчиком уровня воды, который соединен электроавтоматикой с устройством для создания вакуума, позволяет в автоматическом режиме осуществлять контроль за уровнем воды в непосредственной близости к дренажному устройству, а при снижении уровня воды до заданной отметки путем направления команды на отключение устройства для создания вакуума прекратить процесс забора воды в вакуумный бак и прекратить процесс обезвоживания осадка, например, для недопущения просасывания воздуха через дренажное устройство. Расположение датчика уровня воды в трубе, которая установлена в корпусе отстойника вблизи дренажного устройства, позволяет предотвратить его повреждение выпадающими в осадок взвешенными веществами и обеспечить наиболее достоверный контроль за уровнем воды в корпусе отстойника. Оборудование нижней части трубы сетчатым фильтром позволяет предотвратить попадание в нее с водой осевших взвешенных веществ и повреждение датчика уровня воды, расположенного в ней. Все это позволяет обеспечить автоматизацию, а также сократить продолжительность и повысить эффективность процесса обезвоживания осадка в целом.
Сущность заявляемого объекта поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез заявляемого объекта.
На представленном чертеже использованы такие обозначения:
1 - корпус
2 - устройство для подвода исходной воды
3 - устройство для отвода осветленной воды
4 - устройство для слива воды
5 - дренажное устройство
6 - вакуумный бак
7 - устройство для создания вакуума
8 - трубопровод
9 - верхний патрубок вакуумного бака
10 - затвор
11 - нижний патрубок вакуумного бака
12 - затвор
13 - датчик верхнего уровня воды
14 - датчик нижнего уровня воды
15 - вертикальная труба
16 - сетчатый фильтр
17 - датчик уровня воды
18 - затвор
В конкретном примере исполнения горизонтальный отстойник с вакуумным обезвоживанием осадка содержит корпус 1, устройство для подвода исходной воды 2, например, выполненное в виде водоподводящей трубы, устройство для отвода осветленной воды 3, например, выполненное в виде водосборного лотка и водоотводящей трубы, устройство 4 для слива воды, находящейся над слоем осадка, перед выгрузкой осадка, например, выполненное в виде сливной трубы, и дренажное устройство 5, расположенное в нижней части корпуса 1 со стороны расположения устройства для подвода исходной воды 2 и выполненное, например, в виде сетчатого фильтра.
Для обеспечения вакуумного обезвоживания осадка в корпусе 1 заявляемый объект дополнительно оборудован вакуумным баком 6 и устройством 7 для создания вакуума в вакуумном баке 6, расположенными за пределами корпуса 1. При этом вакуумный бак 6 соединен с дренажным устройством 5 с помощью трубопровода 8, а также оборудован верхним патрубком 9 для соединения с устройством 7 для создания вакуума с затвором 10, нижним патрубком 11 для отвода воды с затвором 12 и датчиком 13 верхнего уровня воды, который соединен электроавтоматикой с устройством 7 для создания вакуума.
Кроме того, датчик 13 верхнего уровня воды дополнительно соединен электроавтоматикой с затвором 12 на нижнем патрубке 11 вакуумного бака 6. Вакуумный бак 6 дополнительно оборудован датчиком 14 нижнего уровня воды, соединенным электроавтоматикой с затвором 12 на нижнем патрубке 11 вакуумного бака 6 и с устройством 7 для создания вакуума. Заявляемый отстойник дополнительно оборудован вертикальной трубой 15, которая установлена в корпусе 1 вблизи дренажного устройства 5 и которая в нижней части оснащена сетчатым фильтром 16 и датчиком уровня воды 17, соединенного электроавтоматикой с устройством 7 для создания вакуума. При этом вертикальная труба 15 установлена так, чтобы ее нижняя часть находилась на заданном расстоянии от дна корпуса 1, а ее верхняя часть выступала над бортом корпуса 1 отстойника, а устройство 4 для слива воды, находящейся над слоем осадка, перед выгрузкой осадка оборудовано затвором 18. В отдельных случаях нижняя часть трубы 15 может быть расположена непосредственно на дне корпуса 1 при обеспечении подвода в нее воды через сетчатый фильтр 16, верхняя часть трубы 15 может быть размещена выше заданной отметки верхнего уровня воды в корпусе 1 (не показано).
В конкретном примере исполнения заявляемый горизонтальный отстойник с вакуумным обезвоживанием осадка работает следующим образом. Вода, содержащая взвешенные вещества, по устройству для подвода исходной воды 2 поступает в корпус 1. В корпусе 1 происходит выпадение взвешенных веществ из потока воды и их оседание на дно корпуса 1. Осветленная вода через устройство 3 для отвода осветленной воды отводится из корпуса 1 по назначению. При заполнении корпуса 1 осадком до заданного уровня (не выше уровня размещения устройства 4 для слива воды) подача исходной воды через устройство 2 в корпус 1 прекращается, открывается затвор 18 и через устройство 4 для слива вода, находящаяся над слоем осадка, выпускается из корпуса 1 и направляется по назначению. После завершения слива затвор 18 закрывается. После этого включается устройство 7 для создания вакуума, и вода через дренажное устройство 5 по трубопроводу 8 поступает в вакуумный бак 6. Затвор 10 на верхнем патрубке 9 в это время находится в открытом положении. Отвод воды из корпуса 1, а следовательно, и обезвоживание осадка осуществляется за счет напора, создаваемого столбом воды, находящейся в корпусе 1, например 3 м в.ст., и за счет вакуума, создаваемого в вакуумном баке 6 устройством 7, например 9 м в.ст. При создании вакуума бак 6 постепенно начинает заполняться водой. При достижении заданного верхнего уровня воды в баке 6 датчик 13 с помощью электроавтоматики подает команду на отключение устройства 7 для создания вакуума и открытие затвора 12. В результате чего отвод воды из корпуса 1 и наполнение бака 6 прекращается и начинается его опорожнение через нижний патрубок 11. Далее при достижении заданного нижнего уровня воды в баке 6 датчик 14 с помощью электроавтоматики подает команду на закрытие затвора 12 и включение устройства 7 для создания вакуума. В результате чего вновь начинается отвод воды по трубопроводу 8 из корпуса 1 и наполнение бака 6. Далее процесс обезвоживания осадка повторяется до тех пор, пока уровень воды в корпусе 1 отстойника не достигнет заданной нижней отметки. По достижению заданной нижней отметки уровня воды в корпусе 1 датчик 17, расположенный в нижней части вертикальной трубы 15, которая установлена в корпусе 1 вблизи дренажного устройства 5, подает команду на отключение устройства 7 для создания вакуума, после чего отвод воды из корпуса 1 и наполнение бака 6 прекращается, и начинается выгрузка обезвоженного осадка из корпуса 1 грейферным краном (не показан).
Кроме того, обезвоживание осадка в заявляемом отстойнике может осуществляться и в полуавтоматическом режиме. В этом случае после автоматического отключения устройства 7 для создания вакуума (по команде датчика 13) оператором осуществляется открытие затвора 12. При открытом затворе 12 происходит опорожнение вакуумного бака 6 полностью или до заданного нижнего уровня воды, после чего оператором осуществляется закрытие затвора 12 и включение устройства 7 для создания вакуума. Далее процесс повторяется. Завершение процесса обезвоживания осадка в корпусе 1 осуществлется оператором при визуальном осмотре осадка в корпусе 1 или же при начале подсоса воздуха через дренажное устройство 5 в вакуумный бак 6 (не показано).
В конкретном примере использование заявляемого горизонтального отстойника с вакуумным обезвоживание осадка позволяет обеспечить отвод воды из корпуса 1 через дренажное устройство 5 под суммарным напором, например, 12 м в.ст., т.е. который примерно в 4 раз больший, чем без использования вакуумного процесса. Все это позволяет обеспечить автоматизацию процесса обезвоживания, сократить время на переключение режимов работы вакуумного бака, а также обеспечить сокращение продолжительности и повышение эффективности процесса обезвоживания осадка в целом.