НАКЛОННЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ОСВЕТЛИТЕЛЬ
INCLINED HORIZONTAL CLARIFIER

Изобретение относится к технике обработки потоков воды различного происхождения и может быть использовано при механической очистке или доочистке сточных вод в системах оборотного водоснабжения или перед сбросом в естественные водоемы, для разделения активного ила на аэробную и анаэробную фракции образующих его микроорганизмов, для обработки моечных сточных вод с возвратом очищенной воды в производство, для очистки ливневых вод, пластовых вод и т.п.
Известен тонкослойный горизонтальный осветлитель, в котором наклонные параллельно размещенные пластины одинаковой длины собраны в два модуля со встречным наклоном пластин, в которых верхние и нижние кромки пластин каждого модуля находятся в двух вертикальных плоскостях, причем части двух внутренних плоскостей, ограниченные нижними кромками верхней и нижней пластин каждого из модулей, образуют вертикальный плоский колодец (коридор), в который по поверхности пластин сползают под действием силы тяжести слои, образованные оседающими на пластинах частицами загрязнителей и в которых эти загрязнители оседают в вертикальных направлениях. Поток воды вдоль пластин имеет горизонтальное направление, а вся система подачи воды в модули, ее осветления в них и вывода из модулей устроена таким образом, что, по мнению авторов, примешивание осадка к осветленной воде не происходит (DE 19712154216, В01D 21/00. опубл. 30.10.1971).
В этом осветлителе не предусмотрено выделение осадков в виде фракций, различающихся по величине (массе) частиц, а также не обеспечена возможность разделения осветленной жидкой фазы на различающиеся по плотности фракции и их раздельного выведения.
Эти факторы следует считать недостатками осветлителя, поскольку ограничивают его возможности.
Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус, тонкослойный модуль в виде наклонных пластин разной высоты, состоящий из двух одинаковых частей, расположенных с вертикальным зазором между ними вдоль горизонтального направления потока жидкости и симметрично относительно оси корпуса, узлы ввода и распределения исходной жидкости и вывода осадка, осветленной воды или ее разделенных фаз (SU 1292801, В01D 21/00, C02F 1/24, опубл. 28.02.87).
В этом устройстве не предусмотрено выделение осадков в виде фракций. Не предусмотрена также возможность замены модулей или очистки пластин. Эти факторы следует считать недостатками устройства.
Известен также осветлитель по заявке WO 2004/073830, содержащий вход для подачи исходной жидкости, корпус с наклонными стенками с размещенным в нем тонкослойным модулем, состоящим из наклонных пластин одинаковой высоты и с находящимися в горизонтальных плоскостях верхними и нижними кромками, вывод для осветленной жидкости, камеры сбора всей совокупности твердых частиц с выводами для частей этой совокупности. В этом осветлителе поток очищаемой воды направлен между пластинами снизу вверх, очищенная вода переливом поступает в лотки и по ним перетекает к выводам из осветлителя. Из-за этих конструктивных особенностей очистка пластин или их замена без остановки процесса осветления воды невозможна. Невозможны также раздельный вывод фракций осадков, различающихся, например, по размеру или удельной массе, разделение жидкой фазы в виде эмульсии на компоненты. Эти факторы следует считать недостатками осветлителя.
Новыми техническими результатами от использования предлагаемого изобретения являются обеспечение возможности выделять осадки в виде фракций, различающихся по величине и/или массе образующих их частиц, разделять жидкую фазу на фракции непосредственно в модуле и выводить из него фракции, уже разделившиеся по высоте слоя жидкой фазы, обеспечение возможности использования в осветлителе последовательно расположенных по тракту движения потока воды тонкослойных модулей, различающихся по расстоянию между пластинами, а также обеспечение возможности заменять "засорившиеся" модули практически без нарушения процесса осветления.
Указанные результаты достигаются тем, что согласно изобретению наклонный горизонтальный осветлитель содержит камеру подачи исходной жидкости, средство с горизонтальными верхней и нижней кромками для ее распределения в ламинарный поток, корпус с наклонными продольными параллельными стенками с последовательно размещенными в нем тонкослойными модулями, состоящими из наклонных пластин одинаковой высоты, расположенных вдоль горизонтального направления движения потока воды, и днищем, выполненным в виде совокупности последовательно расположенных раздельных сборников осадка в виде приямков, а также камеру для осветленной жидкости, при этом верхние и нижние кромки пластин модулей расположены в горизонтальных плоскостях. В корпусе могут быть размещены последовательно 2-4 модуля, и они могут отличаться один от другого расстояниями между пластинами, при этом модули могут быть размещены в корпусе стационарно или с обеспечением возможности их замены. Камера для осветленной жидкости может быть снабжена средством для вывода жидкости из объема ниже ее уровня.
Камера подачи исходной жидкости и средство ее распределения в ламинарный поток имеют наклон, одинаковый с наклоном стенок корпуса и, соответственно, пластин модулей. Средство выполнено, например, в виде перфорированной перегородки, при этом расстояние между горизонтальными верхней и нижней кромками средства задает высоту потока жидкости в модулях. Ширина корпуса достаточна для свободного размещения в нем модулей, а его стенки играют роль наружной и внутренней поверхностей пластины.
Модули собраны из пластин, например, с использованием стержней и фиксируются в корпусе, например, с использованием скоб-подвесок. Расстояние между пластинами в каждом модуле одинаково, однако в последовательно расположенных модулях оно может быть различным.
Наклон пластин к горизонтали может находиться в диапазоне 35-60°.
Высота пластин модулей превышает высоту жидкости в ее потоке в модулях, и в рабочем положении верхние кромки пластин располагаются выше заданного верхнего уровня потока воды (см. Фиг.1 РУПВ), а нижние кромки - ниже нижней границы движущегося потока. Соответственно, слои осадков с пластин сползают в приямке в неподвижную жидкость. В этих условиях исключается возможность подмешивания загрязнителей в осветленную жидкость.
В некоторых условиях возможны затруднения при сползании осадков с поверхности пластин, их накопление, снижение эффективности очистки жидкости из-за уноса частиц загрязнителей с ее потоком. В этом случае модуль или модули меняют, а загрязненные направляют на механическую очистку и/или промывку водой под давлением.
Наклон камеры для осветленной жидкости или ее фракций может быть равным наклону стенок корпуса. Однако камера может быть с вертикальным сечением в виде прямоугольника. Верхние кромки этой камеры находятся на одном уровне с верхними кромками корпуса.
При обработке жидкости, содержащей различающиеся по плотности фракции, например воды и нефти, камера снабжена перегородкой со свободным проходом в нижней части камеры. Она может быть снабжена также средством или средствами для вывода осветленной жидкости или ее фракций независимыми потоками из объема ниже уровней жидкостей.
На Фиг. 1 показан общий вид осветлителя спереди, на Фиг. 2 - вид корпуса сбоку, на Фиг. 3 - вид сбоку корпуса с пластинами модуля, на Фиг. 4 - общий вид фрагмента корпуса с пластинами модуля, на Фиг.5 - вид пластины спереди (а) и сбоку (б).
Обозначения на фигурах следующие:
1 - камера подачи воды, 2 - средство распределения воды, 3 - корпус тонкослойного осветлителя, 4 - сборники осадка, 5 - пластины тонкослойного модуля, 6 - стержни для сборки модуля, 7 - скобы для фиксации модуля в корпусе, 8 - регулируемые затворы для осадка, 9 - камера для осветленных жидких фаз, 10 - перегородка, 11 - средства для раздельного вывода жидких фаз, 12 - щитовые затворы средств для вывода жидких фаз, 13 - штоки для регулирования положения щитовых затворов и уровня вывода жидких фаз, 14 - регулируемые затворы для вывода жидких фаз, Ос - осадок, РУОс - рабочий уровень осадка, РУПВ - рабочие уровни (верхний и нижний) потока осветляемой воды.
На фигурах соотношения размеров элементов осветлителя произвольны.
Горизонтальный осветлитель при очистке, например, пластовой воды, содержащей механические твердые частицы и нефть, работает следующим образом.
В камеру 1 протоком подают подлежащую очистке воду. При прохождении воды через средство её распределения 2 поток становится ламинарным, его форма в поперечном сечении определяется формой сечения корпуса 3 с модулями из пластин 5. Средство задает также верхний и нижний уровень потока (см. Фиг.1, РУПВ). В модулях пластовая вода по механизму тонкослойного осаждения взвешенных твердых частиц и разделения жидкой фазы на легкую фракцию (нефть) и собственно воду осветляется и разделяется на фракции. Поскольку между пластинами 5 при повышении концентрации эмульгированных частиц нефти в верхних слоях воды по мере движения ее потока вдоль пластин 5 процесс коалесценции этих частиц протекает значительно интенсивнее по сравнению с отстаиванием в толще воды, из модулей выводятся практически полностью разделенные фракции исходной воды.
Механические твердые частицы разделяются при осаждении на фракции, различающиеся по размеру и массе частиц, и скапливаются в последовательно расположенных сборниках осадков 4. Если взвешенные вещества содержат микроразмерные частицы, для обеспечения достаточной скорости их осаждения и выведения в сборник осадка целесообразно использовать второй или последующие модули с уменьшенными зазорами между пластинами.
Потоки жидких фаз из модулей попадают в камеру для осветленной жидкости 9. Камера разделена вертикальной перегородкой 10 заданной высоты на две части, сообщающиеся между собой через зазор между перегородкой и дном камеры в нижней ее зоне. В правую часть камеры перетекает чистая вода, в левой части над слоем воды располагается слой нефти. Нефть из этой части камеры и вода из второй части выводятся наружу с заданными скоростями посредством средств 11 из объема жидкостей ниже их уровня через регулируемые затворы 14.
Высота уровня отбора жидкостей задается положением щитовых затворов 12 средств 11, а само положение устанавливается с использованием штоков 13.
Осадки (Фиг.1, Ос) выводятся из сборников осадка с использованием регулируемых затворов 8 с заданной скоростью.
В исходную воду перед ее подачей в осветлитель можно добавлять различные функциональные вещества - коагулянты, флокулянты, ускорители коалесценции и т.п.