Ленточный фильтр-пресс для обезвоживания осадков

Полезная модель относится к промышленным фильтр-прессам с фильтровальными лентами, подвижными в процессе фильтрования, в частности к фильтрам с устройством для сжатия и фильтрующими элементами, подвижными в процессе фильтрования, предназначена для очистки сточных вод от осадка, шлама, ила, например, в водоснабжении, канализации при механическом обезвоживании осадка бытовых и промышленных сточных вод. Расширяющиеся потребность в системах очистки сточных вод и объем производства соответствующего оборудования требуют расширения арсенала и усовершенствования технических средств, предназначенных для реализации данного назначения.
Известен фильтр-пресс ленточный для обезвоживания осадков сточных вод, содержащий раму, выполненную в виде сварной пространственной конструкции, на которой установлены приводные валы, отжимные барабаны низкого и среднего давления, валики высокого давления и система роликов, обеспечивающие заданную траекторию движения фильтровальных лент, две фильтровальные сетчатые ленты, приводные устройства, технологические зоны гравитационного фильтрования, предварительного отжима и окончательного отжима, узлы регенерации фильтровальных лент, поддоны для сбора фильтрата и промывной воды, ножи для съема осадка с фильтровальных лент, причем рама выполняется в виде сварной пространственной конструкции из швеллеров, при этом обеспечивается легкий доступ к узлам крепления подшипникодержателей барабанов, роликов и валиков. Фильтровальные ленты приводятся в движение двумя приводными валами, вращаемыми синхронно каждый своим электродвигателем с редуктором. В зоне гравитационного фильтрования устанавливаются плужковые ворошители (RU 32104).
Недостатком этого технического решения является конструктивная сложность и недостаточная эффективность фильтрации.
Известен ленточный фильтр-пресс, содержащий раму с множеством валов, прессовыми валами, нижней и верхней бесконечными фильтровальными лентами, гравитационную зону перед клиновидной зоной, верхний вал клиновидной зоны, смежный вал между клиновидной и гравитационной зонами, в котором гравитационная зона расположена на нижней фильтровальной ленте, нижняя фильтровальная лента в гравитационной зоне имеет уклон от смежного вала в сторону гравитационной зоны, верхний вал клиновидной зоны установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а смежный вал установлен с возможностью перемещения его в горизонтальной плоскости (RU №2484878).
Недостатком этого технического решения является низкая надежность, конструктивная сложность устройства и сложность регулировки устройства в процессе работы.
Наиболее близким к предлагаемому является ленточный фильтр-пресс, содержащий раму, на которой установлены две фильтровальные сетчатые ленты, приводной вал верхней ленты, натяжные элементы лент, отжимные барабаны, валы, поддоны для сбора фильтрата и промывной воды, узлы очистки фильтровальных лент, плужковые ворошители, установленные во входной зоне ленточного фильтр-пресса, отжимные барабаны выполнены перфорированными с площадью отверстий круглой формы суммарной площадью 65-75% от общей площади отжимных барабанов, натяжные элементы лент выполнены с пневматическим приводом, валы по направлению движения лент выполнены попарно с одинаковыми, уменьшающимися по направлению движения лент диаметрами, нижняя часть фильтр-пресса выполнена длиннее верхней части на 25-30% (RU 186519, прототип).
Недостатком этого технического решения является низкая надежность, из-за возможности схода и прекоса лент при их движении, недостаточные равномерность и обезвоживание осадка.
Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее техническое решение заключается в расширении арсенала и повышении эффективности таких технических средств, которые обеспечивают очистку сточных вод от осадка, шлама, ила, например, в водоснабжении, канализации при механическом обезвоживании осадка бытовых и промышленных сточных вод.
Технический результат, достигаемый за счет использования заявленного технического решения, заключается в расширении арсенала за счет создания альтернативной конструкции фильтр-пресса, которая позволяет исключить сход, прекос и иные нарушения движения лент, сохранение однородности и равномерного распределения шлама по ленте при переходе из зоны предварительного обезвоживания в клиновидную зону, а также достичь высокой степени обезвоживания сформированного осадка.
Сущность полезной модели заключается в то, что ленточный фильтр-пресс содержит раму с продольными и торцевыми поперечными сторонами, состоящую из верхней и нижней частей, на которых поперечно размещены валы прессования и приводные валы верхней и нижней фильтровальных сетчатых лент, установленных с образованием вдоль них зоны гравитационного фильтрования и обезвоживания, зоны предварительного отжима и зоны окончательного отжима, а также аппаратуру включения-выключения фильтр-пресса, при этом над верхней лентой в зоне гравитационного фильтрования установлены плужковые ворошители, последующие валы прессования по направлению движения лент выполнены с уменьшающимися диаметрами вдоль рамы и установлены с возможностью сближения верхней и нижней лент с образованием клиновидной зоны предварительного отжима, в конце которой установлены перфорированные барабаны окончательного отжима, указанные фильтровальные ленты снабжены натяжными элементами с пневматическим приводом в виде натяжных пневмоцилиндров, установленных продольно в верхней части рамы, снабженной кронштейнами, узлами механической очистки и узлами промывки фильтровальных лент, патрубками для слива фильтрата, а также патрубками для подвода и отвода промывной воды, причем верхняя и нижняя части рамы снабжены каждая устройством предотвращения перекоса и схода верхней и нижней лент 2, 3, соответственно, выполненным в виде регулятора хода ленты, имеющего два пневмоцилиндра для управления положением соответствующего регулирующего вала, пневмораспределительный автомат управления для регулирования объема воздуха в этих пневмоцилиндрах и датчик-щуп, выполненный с возможностью контроля и передачи информации о положении кромки ленты на соответствующий пневмораспределительный автомат и на аппаратуру включения-выключения фильтр-пресса.
Предпочтительно, валы установлены в самоцентрирующихся роликовых подшипниках и выполнены с износостойким резиновым покрытием, а узлы механической очистки фильтровальных лент выполнены в виде съемных шаберов, установленных под приводными валами на кронштейнах, закрепленных на поперечной стороне рамы.
Предпочтительно, узлы промывки лент выполнены в виде разбрызгивающих воду трубок, а патрубки для подвода и отвода промывной воды расположены на одной из торцевых поперечных сторон рамы.
Предпочтительно, трубки имеют форсунки с плоским соплом, снабженным встроенной металлической щеткой, снабженной штурвалом ручного привода.
Предпочтительно, нижняя лента выполнена с длиной, превышающей длину верхней ленты на 30%, при этом ленты, натянуты на валах
прессования в «шашечном» порядке с образованием S-образной траектории движения.
Предпочтительно, каждый приводной вал снабжен мотор-редуктором, который зафиксирован на валу призматической шпонкой.
Предпочтительно, каждый мотор-редуктор выполнен с возможностью регулирования частотным вариатором.
Предпочтительно, перфорированные отжимные барабаны выполнены с площадью отверстий круглой формы суммарной площадью, составляющей 65 -75% от общей площади боковой поверхности отжимных барабанов.
На чертеже фиг. 1 изображена конструктивная схема фильтр пресса с продольной стороны рамы фильтр-пресса, на фиг. 2 - вид слева по фиг. 1, на фиг. 3 - общий вид ленточного фильтр-пресса.
На фигурах обозначены: рама (станина) 1, верхняя фильтровальная сетчатая лента 2, нижняя фильтровальная сетчатая лента 3, приводной вал 4 верхней фильтровальной сетчатой ленты 2, приводной вал 5 нижней фильтровальной сетчатой ленты 3, натяжные валы 6, 7 лент, перфорированные отжимные барабаны 8, 9, валы 10-15 зоны прессования, регулировочные валы 16, 17, направляющие валы 18-19, технологическая зона 20 гравитационного фильтрования, технологическая зона 21 предварительного отжима (клиновидная зона), технологическая зона 22 обезвоживания при низком давлении, технологическая зона 23 прессования, узлы 24, 25, очистки фильтровальных лент 2 и 3, патрубок для слива фильтрата 26-28, патрубок для отвода промывной воды 29, 30, 31 - ванна для сбора фильтрата, плужковые ворошители 32, натяжные пневмоцилиндры 33, 34 натяжных валов 6, 7. Верхняя часть 35 пресса, нижняя часть 36 пресса, съемные шаберы 37, 38, патрубки 39, 40 подвода воды; регуляторы 41 хода лент 2, 3, каждый из которых включает датчик-щуп 43 и два пневмоцилиндра 42, расположенных по обе стороны регулировочного вала 16 (идентично по обе стороны регулировочного вала 17).
Ленточный фильтр-пресс содержит раму 1 с продольными и торцевыми поперечными сторонами, состоящую из верхней и нижней частей 35, 36, на которых поперечно размещены валы 10-15 прессования и приводные валы 4, 5 верхней и нижней фильтровальных сетчатых лент 2, 3, установленных с образованием вдоль них технологической зоны 20 гравитационного фильтрования, технологической зоны 21 предварительного отжима (клиновидная зона), технологической зоны 22 обезвоживания при низком давлении, технологической зоны 23 прессования,
Над верхней лентой 2 в зоне 20 гравитационного фильтрования установлены плужковые ворошители 32, последующие валы 10-15 прессования по направлению движения лент 2, 3 выполнены с уменьшающимися диаметрами вдоль рамы 1 и установлены с возможностью сближения верхней и нижней лент 2, 3 с образованием клиновидной зоны 21 предварительного отжима, в конце которой расположена зона 22 низкого давления и установлены перфорированные барабаны 8, 9 окончательного отжима зоны 23. Фильтровальные ленты 2, 3 снабжены натяжными элементами с пневматическим приводом в виде пневмоцилиндров 33, 34, установленных продольно в верхней части 35 рамы 1, снабженной кронштейнами, узлами механической очистки и узлами промывки фильтровальных лент 2, 3, патрубками 26, 28 для слива фильтрата, а также патрубками 39, 40 подвода и патрубками 27, 28 отвода промывной воды с фильтратом.
Верхняя и нижняя части 35, 36 рамы 1 снабжены каждая устройством предотвращения перекоса и схода верхней и нижней лент 2, 3 на регулирующих валах 16, 17.
Каждое устройство предотвращения перекоса и схода ленты выполнено в виде регулятора 41 хода ленты (2 или 3), имеющего два пневмоцилиндра 42 для управления с двух сторон ее регулирующим валом 16 (или 17), пневмораспределительный автомат (не изображен) регулирования объема воздуха в этих пневмоцилиндрах 42 и датчик-щуп 43, выполненный с возможностью контроля и передачи информации о положении кромки ленты (2 или 3) на соответствующий пневмораспределительный автомат управления и на аппаратуру (не изображена) включения-выключения фильтр-пресса, выполненную с возможностью останавливать работу фильтр-пресса путем выключения мотор-редукторов.
При этом валы 10-19 установлены в самоцентрирующихся роликовых подшипниках и выполнены с износостойким резиновым покрытием, узлы механической очистки фильтровальных лент выполнены в виде съемных шаберов 37, 38, установленных под приводными валами 10-15 на кронштейнах, закрепленных на поперечной стороне рамы 1, а патрубки 39, 40 подвода и патрубки 27, 28 отвода промывной воды с фильтратом расположены на одной из торцевых поперечных сторон рамы 1, при этом нижняя лента 3 выполнена с длиной, превышающей длину верхней ленты 2 на 30%.
Узлы 24, 25 промывки лент 2, 3 выполнены в виде разбрызгивающих воду трубок, которые имеют форсунки с плоским соплом (не изображены), снабженным встроенной металлической щеткой, снабженной штурвалом ручного привода.
Ленты 2, 3 натянуты на валах 10-15 прессования в «шашечном» порядке с образованием повторяющейся S-образной траектории движения (напоминающей многократно повторяемую латинскую букву "S").
Каждый приводной вал 4, 5 снабжен мотор-редуктором, который зафиксирован на цапфе вала призматической шпонкой (не изображены). Мотор-редуктор выполнен с возможностью регулирования внешним частотным вариатором, управляемым через потенциометр (не изображены). Скорость ленты регулируется в пределах 1-10 метров/мин.
Перфорированные отжимные барабаны 8, 9 выполнены с площадью отверстий круглой формы суммарной площадью 65-75% от общей площади боковой поверхности отжимных барабанов 8, 9.
Ленточный фильтр-пресс работает следующим образом.
С помощью аппаратуры включения-выключения фильтр-пресса приводятся в действие мотор-редукторы приводных валов 4, 5. Приводной вал 4 верхней фильтровальной сетчатой ленты 2 приводит в движение верхнюю фильтровальную сетчатую ленту 2, приводной вал 5 нижней фильтровальной сетчатой ленты 3 приводит в движение нижнюю фильтровальную сетчатую ленту 3. Пневмоцилиндры 33, 34 натяжных валов 6, 7 лент 2 и 3 обеспечивают плавную регулировку необходимого поверхностного давления на исходную пульпу, поступающую в начальный участок технологической зоны 20 гравитационного фильтрования. В технологической зоне 20 обезвоживание происходит под действием силы тяжести: свободная вода, выделяющаяся при флокулировании осадка, дренируется сквозь ленту. Для интенсификации дренажа над верхней фильтровальной сетчатой лентой 2 в технологической зоне 20 гравитационного фильтрования установлены плужковые ворошители 32, которые обеспечивают бережное перемешивание проходящего по ленте 2 осадка и его равномерное распределение по всей ширине верхней фильтровальной сетчатой ленты 2.
Пройдя технологическую зону 20 гравитационного фильтрования, предварительно обезвоженная пульпа перемещается в клиновидную зону 21 предварительного отжима. В клиновидной зоне 21 обезвоживание осуществляется постепенным сближением верхней и нижней лент 2 и 3, что обеспечивает непрерывное возрастание давления по ходу движения лент 2 и 3, которое выжимает воду из осадка. Для того чтобы шлам оставался однородным и равномерно распределялся по ленте при переходе из зоны 20 гравитационного фильтрования в клиновидную зону 21 предварительного отжима, нижняя часть 36 фильтр-пресса длиннее верхней части 35 на 30%.
Затем ленты 2 и 3 переносят пульпу, зажатую между верхней фильтровальной сетчатой лентой 2 и нижней фильтровальной сетчатой лентой 3, в технологическую зону 22 обезвоживания при низком давлении, образованную перфорированными отжимными барабанами 8, 9. Обезвоживание формирующегося твердого осадка (кека) происходит через обе фильтр-ленты 2 и 3 и перфорированные отжимные барабаны 8,9 с площадью отверстий 65-75% от общей площади поверхности барабанов, причем наружу вода уходит через внешнюю ленту, которая оказывает давление, а вовнутрь - через перфорированный барабан 8, 9.
Затем ленты 2 и 3, между которыми находится кек, последовательно огибают валы 10-15, которые образуют технологическую зону 23 прессования. Валы 10-15 имеют уменьшающийся диаметр по направлению движения лент 2, 3. В зоне прессования 23 сформированный осадок подвергается максимальному давлению для того, чтобы достичь высокой степени обезвоживания. При этом осадок подвергается только давлению на поверхность. С этой целью обе фильтровальные ленты 2, 3, натянутые с заданным усилием Н, и находящийся между ними шлам проходят через несколько S-образно расположенных валов 10-15, диаметр которых уменьшается по направлению движения ленты 2 и 3.
Оказываемое давление на площадь увеличивается в направлении движения ленты 2 и 3 согласно следующей формуле:
2
Р (давление, Н/мм)=Н (натяжение, Н/мм)/г (радиус валка, мм)
Регулировка натяжения лент 2 и 3 натяжными валами 6, 7 с приводом от пневмоцилиндров 33, 34 обеспечивает плавную регулировку необходимого поверхностного давления.
Отсутствие бокового смещения и бокового перекоса лент 2, 3, обеспечивается регуляторами 41 хода лент, каждый из которых двумя пневмоцилиндрами 42 управляет, при необходимости, положением соответствующего регулирующего вала 16 или 17.
При этом датчики-щупы 43 регуляторов 41 передают информацию о положении кромки каждой ленты 2, 3 на соответствующий пневмораспределительный автомат управления, который регулирует объем воздуха в цилиндрах 42
Если хотя бы одна из лент 2,3 кратковременно (менее чем на 5 секунд) смещается из центрального положения на валу 16 (или 17) и касается своей кромкой щупа датчика-щупа 43, пневмораспределительный автомат управления регулирует подвод/отвод воздуха в полостях пневмоцилиндров 42 регулятора 41 для перемещения регулирующего вала 16 (или 17) и возвращения, тем самым, ленты 2 (или 3) в рабочее центральное положение.
Если хотя бы одна из лент 2, 3 касается кромкой щупа датчика-щупа 43 более чем на 5 секунд, то мотор-редукторы и весь фильтр-пресс немедленно выключается регулятором 41, имеющим в своем составе реле времени или таймер. Перед повторным запуском лента должна быть приведена в центральное положение в ручном режиме.
Для направления движения лент 2, 3 в местах их поворота служат направляющие валы 18-19.
Фильтрат, образующийся в разных зонах 22, 23 обезвоживания, отводится в ванны 31 для сбора фильтрата и далее через патрубки 26-27 для слива фильтрата, а затем вместе с водой промывки верхней и нижних лент 2, 3 через патрубок 29, 30 отвода промывной воды отводится от зоны 22 обезвоживания в канализацию, либо по усмотрению потребителя.
Обезвоженный твердый остаток (кек) отделяется от фильтрующих лент 2, 3 при помощи съемного шабера 37-38 и направляется на дальнейшую утилизации
В настоящее время изготовлены и успешно испытаны опытные образцы предлагаемого производительного, непрерывно работающего, простого в обслуживании, надежного и долговечного ленточного фильтр-пресса для механического обезвоживания осадка в промышленности. Возможны разнообразные модификации и изменения, следующие из раскрытой в настоящем описании конструктивной схемы.
Таким образом, в результате реализации заявляемой полезной модели осуществляется создание альтернативного оригинальной конструкции для расширения арсенала и повышения эффективности технических средств, которые обеспечивают очистку сточных вод от осадка, шлама, ила, например, в водоснабжении, канализации при механическом обезвоживании осадка бытовых и промышленных сточных вод.
За счет использования заявленного технического решения обеспечено расширение арсенала фильтр-прессов за счет создания альтернативной конструкции фильтр-пресса, которая позволяет исключить сход и нарушения движения лент, сохранение однородности и равномерного распределения шлама по ленте при переходе из зоны предварительного обезвоживания в клиновидную зону, а также достичь высокой степени обезвоживания сформированного осадка.