УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ САПРОПЕЛЯ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ САПРОПЕЛЕВОГО ПРОДУКТА

Устройство относится к сушильным камерам для получения сапропелевого продукта, например маслопоглощающего сорбента, удобрения и других продуктов на основе сапропеля с влагосодержанием 30-40%.
Известен ряд устройств, направленных на решение таких процессов в технологической цепочке переработки исходной пульпы сапропеля при добыче из озер и других пресноводных водоемов, как обезвоживание и последующая сушка до получения продукта требуемой влажности.
Так например, известны машины для обезвоживания сапропеля [патенты на изобретения РФ №2336255, МПК: C05F 7/00, C02F 11/12, опубл. 20.10.2008 Бюл. №29; №2336256, МПК: C05F 7/00, C02F 11/12, опубл. 20.10.2008; Бюл. №29 №2276111, МПК: C05F 7/00, C02F 11/12, опубл. 10.05.2006 Бюл. №13], в которых для отвода воды из сапропелевой массы предложен технологический аппарат, включающий замкнутую в вертикальной плоскости гибкую ленту на которую размещают сапропелевую массу. Вдоль ленты на заданном расстоянии установлены вращающиеся барабанные водоотделители на поверхности которых закреплен слой материала незамкнутой капиллярной структуры, и снабженные отжимными роликами устройство обеспечивает уменьшение влагосодержания сапропеля на 50-60%.
Большое количество деталей (барабаны, пружины, ролики, втулки и др.) в известных устройствах изготавливаются из стали, и работа их во влажной среде приводит к быстрому появлению ржавчины, выходу их из строя, что требует частой замены этих деталей. Это создает существенные трудности в эксплуатации оборудования, учитывая многочисленность деталей. Замена стальных деталей на изделия из нержавеющих сталей или цветных металлов приводит к резкому удорожанию конструкций и, соответственно, существенному удорожанию производимой продукции. Большое количество деталей требует высокую точность их сопряжения и взаимодействия в работе так, что при выходе из строя любой из деталей вся конструкция становится неработоспособной.
В устройствах для обезвоживания применяется тканевая подложка с нанесенным на нее слоем материала незамкнутой капиллярной структуры, который требует периодической замены по мере износа, что является достаточно трудоемкой и материалоемкой операцией при малом ресурсе обезвоживающего слоя.
Для получения сапропелевого продукта низкой влажности, например, соответствующей сыпучему состоянию сапропеля, используют конвективные сушильные камеры ленточного типа [патенты на изобретения РФ №2249165, МПК: F26B 15/24, опубл. 27.03.2005 Бюл. №9; №2296923, МПК: F26B 9/06, опубл. 26.03.2005 Бюл. №10; №2298746, МПК: F26B 9/06, опубл. 10.05.2007 Бюл. №13]. В известных устройствах сушки сапропелевую массу наносят на решетку с формированием тонкого слоя на этой решетке, осуществляют последующий двусторонним обдувом этого слоя подогретым воздухом. При этом отделение высушенного сапропеля от решетки осуществляется путем стряхивания или ударного воздействия на решетку.
Недостатками известных устройств для обезвоживания и сушки сапропеля является сложность конструкций, высокая металлоемкость оборудования, необходимость периодической замены отдельных деталей, высокая трудоемкость, недостаточная надежность кинематических систем устройства и, соответственно, высокая себестоимость производимых продуктов. Возможен неконтролируемый по толщине слоя захват сапропелевой массы решетками, зависящий от вязкости и влажности массы, который из-за перегрузок в перемещающем механизме приводит к заклиниванию и остановке устройства. Это связано с перекосом решеток, запутыванию цепей и т.д.
Известно устройство для обезвоживания сапропеля при получении сапропелевого продукта до влажности 60% [патент на изобретение РФ №2484074, МПК: C05F 7/00, опубл. 10.06.2013 Бюл. №16], в котором сапропель подвергается сушке в накопительной емкости в виде гибкого рукава, выполненного из прочного фильтрующего воду материала. Устройство включает каркас, накопительная емкость в котором, выполненная в виде гибкого рукава, в верхней части оснащена петлями для размещения с возможностью съема на каркасе. Сушка сапропеля может быть осуществлена, как на воздухе, так и в рефрижераторе, для чего каркас снабжен подвижными катками.
Недостатками известного устройства являются получение сапропелевого продукта до влажности 60% и сложность с обезвоживанием больших объемов сапропеля, заключающаяся в следующем:
- вследствие вертикального расположения рукава высотой 4-6 м, а при его усилении до 10-12 м, заполненного жидким сапропелем, возникает большое внутреннее давление столба жидкого сапропеля, особенно в случае его высоты 10-12 м. Это приводит к высокому давлению в нижней части рукава и опасности его прорыва. Так небольшое отверстие, дефект ткани вызовет утечку сапропелевой пульпы. А при любых перемещениях каркаса с рукавами трудно исключить касание рукавов с твердыми или острыми посторонними деталями, что также может вызвать разрыв напряженной ткани рукава.
- по этой же причине, даже если высота рукава в 2 м, возникает сложность с герметизацией открывающегося дна рукава и нижнего загрузочного клапана (вязкость сапропелевой пульпы с обычной естественной влажностью около 95% соответствует вязкости воды);
многократное использование рукавов, особенно большой высоты, сомнительно, т.к. полный цикл включает закачку, перемораживание, оттаивание, сушку, разгрузку с перемещением конструкции, что вызывает естественное старение ткани, а также возможные порывы ее. Поэтому работа с малыми диаметрами гибких рукавов (менее 70 см) являются трудоемкой, а с большими диаметрами (более 70 см) усиливаются риски разрывов рукавов в их нижней части;
- применение более плотной ткани для материала рукавов приводит к более медленному оттоку воды из рукавов.
Кроме того, применение рефрижераторных камер для промораживания и оттаивания сапропелевой пульпы является довольно затратным по электроэнергии и существенно удорожает продукцию.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание простого эффективного устройства, в котором в одном технологическом цикле осуществляется и процесс обезвоживания, и фактически сушки сапропеля, т.е. получение сапропелевого продукта влажностью 30-40%, например, маслопоглощающего сорбента, удобрения и других продуктов на основе сапропеля.
Технический результат достигается тем, что для обезвоживания сапропеля при получении сапропелевого продукта используют каркас с вертикально-подвешенными изолированными накопительными емкостями для сапропеля естественной влажности, выполненными из прочного фильтрующего воду материала, причем каркас выполнен в виде короба, снабженного трубопроводами для подачи сухого воздуха и для слива воды, изолированные накопительные емкости равномерно подвешены на штанге, установленной в верхней части короба, выполненной с возможностью линейного перемещения внутри короба в процессе сушки со скоростью 5-7 м/час. при длине короба 30-50 м и возможностью вибрации с частотой не менее 100 Гц при амплитуде 0,5-1 мм.
Технический результат достигается также тем, что соотношение суммарного объема накопительных емкостей к объему короба составляет от 1/10 до 1/50.
Схема устройства для обезвоживания сапропеля при получении сапропелевого продукта представлено на фиг. 1.
Для обеспечения эффективной сушки сапропеля каркас, выполненный в виде короба 1, снабжен трубопроводом 2 для подачи сухого воздуха и, установленным по днищу короба трубопроводом 3 для слива отжимной воды. В верхней части короба прикреплена штанга 4, на которой равномерно вертикально подвешены изолированные накопительные емкости 5 для сапропеля естественной влажности. Штанга 4 подсоединена к приводу (на чертеже не показан) для обеспечения линейного перемещения емкостей 5 со скоростью 5-7 м/час. внутри короба длиной 30-50 м и к вибратору (на чертеже не показан) для обеспечения вибрации штанги с частотой не менее 100 Гц при амплитуде 0,5-1 мм.
Устройство работает следующим образом. Сапропель, добываемый со дна водоема в виде пульпы, закачивают в накопительные емкости 5, мешки объемом 50-60 л, выполненные из мембранной ткани - проницаемой для воды полипропиленовой пленки. Мешки подвешивают равномерно перед входом в короб на штангу 4 с помощью петли на мешках и крючков на штанге. Передвигаясь внутри камеры со скоростью 5-7 м/час, мешки с сапропелем обезвоживаются вследствие просачивания воды через стенки мешков под собственным весом и одновременной сушки сапропелевой массы поступающим через трубопровод 2 сухим воздухом с температурой 25-30°C. Вибрация с частотой, как минимум 100 Гц при амплитуде 0.5-1 мм, ускоряет процесс сушки сапропелевой массы. Конвективность потоков воздуха при сушке обеспечена соотношением суммарного объема накопительных емкостей к объему короба от 1/10 до 1/50, что обеспечено равномерным распределением 60-100 мешков в коробе длиной 30-50 м. Увлажненный воздух выбрасывается в атмосферу, а вода стекает на дно короба и отводится через сливной трубопровод 3 в накопительную емкость с последующей экстракцией легкорастворимых биологически активных веществ.
Таким образом, в результате обезвоживания сапропеля естественной влажности получают сапропелевый продукт с влажностью 30-40%, что позволяет его использовать в качестве маслопоглощающего сорбента, удобрения и для производства других продуктов на основе сапропеля. Устройство отличается простотой и экономичностью, не требует больших энергозатрат, что доступно для малого и среднего бизнеса. Накопительные емкости можно также использовать для транспортировки обезвоженного сапропеля, предохраняя от возможности загрязнений.