ЦЕНТРОБЕЖНО-ТОНКОСЛОЙНЫЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к устройствам для очистки загрязненных сточных вод, содержащих взвешенные вещества, масла, эмульсии, смазочно-охлаждающие вещества, нефтепродукты, и может быть использована в машиностроительной, приборостроительной, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известны устройства для очистки жидкостей от взвешенных веществ, путем отстаивания в тонких слоях, например конструкции тонких плоских или трубчатых устройств (А.С. Тимонин. Инженерно-экологический справочник, т. 2. Калуга. Изд. Н. Бочкаревой, 2003 - 884 с. Рис. 1.20; 1.23; 1.24, стр. 417-419). В тонких устройствах разделение загрязняющих веществ осуществляется за счет осаждения в поле сил гравитации, по закону Стокса. Этот процесс протекает достаточно медленно. Интенсификацию процесса разделения осуществляют в центробежных аппаратах-гидроциклонах.
Известны устройства, в которых реализуют сочетание центробежного разделения и тонкослойного отстаивания, например, в устройстве «Тонкослойный отстойник (патент на полезную модель №110284 от 19.05.2011 г. Бюл. №32. 20.11.2011 г.). Центробежные силы возникают за счет специального входного устройства, и это устройство ориентировано для небольших расходов очищаемой жидкости, так как при больших расходах габариты поворотного устройства возрастают и интенсивность центробежных сил значительно снижается.
Известно устройство (А.с. №1214597, бюл. №8 от 28.02.1986 г.) для очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащее цилиндроконический корпус, установленные один над другим по оси устройства, воронку, трубопроводы подвода сточных вод, отвода очищенной воды, нефтепродуктов и осадка, лотки для сбора нефтепродуктов и очищенной воды и скребок для удаления нефтепродуктов. Для повышения интенсивности и эффективности очистки сточных вод и упрощения эксплуатации устройство снабжено тонкослойным модулем, установленным в корпусе концентрически воронкам, и цилиндроконической перегородкой, установленной соосно над тонкослойным модулем и делящей верхнюю часть корпуса на камеры сбора нефтепродуктов и осветленной воды, при этом тонкослойный модуль выполнен в виде установленных одна над другой усеченных конических полок. Камера сбора осветленной воды снабжена сменными кассетными сорбирующими фильтрами, установленными между лотками для сбора осветленной воды, а камера сбора нефтепродуктов снабжена коалесцирующим фильтром. Скребок для удаления нефтепродуктов выполнен в виде логарифмической спирали. В качестве коалесцирующего материала в кассетных фильтрах применен сипрон и вазопрон.
Данное устройство взято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие:
Прототип характеризуется: низкой эффективностью очистки и низким удобством эксплуатации, а также дополнительными экономическими затратами. Коалесцирующий фильтр и сменные кассетные фильтры быстро будут насыщаться и заиливаться маслами, нефтепродуктами и другими загрязнителями, что требует их частой замены. Внешний привод для вращения скребка по удалению пены требует дополнительных энергетических затрат.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство - повышение эффективности очистки, снижение энергетических затрат и повышение удобства эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в центробежно-тонкослойном сепараторе для очистки сточных вод от масел, нефтепродуктов и взвешенных веществ, содержащем цилиндро-конический корпус с патрубками тангенциального подвода сточной воды, отвода воды после предварительной ступени очистки, в котором коаксиально расположены один под другим цилиндро-конические гидроциклоны, системы наклонных тонкослойных дисков и скребок для удаления пены, новым является то, что на валу, выполненном с возможностью вращения со скребком, закреплены лопасти, расположенные в верхнем цилиндро-коническом гидроциклоне в сечении на уровне патрубка тангенциального подвода сточной воды, при этом сепаратор содержит кольцевой барабан с вертикальной осью вращения, заполненный эластичной коалесцирующей засыпкой, способной к регенерации, установленный с возможностью вращения и расположенный с условием попадания воды в полость барабана по меньшей мере из одного патрубка отвода воды после предварительной ступени очистки, кроме того, в полости кольцевого барабана имеются зоны регенерации засыпки, причем количество таких зон определяется количеством патрубков отвода воды после предварительной ступени очистки, расположенных поочередно.
В центробежно-тонкослойном сепараторе в зоне регенерации эластичной коалесцирующей засыпки кольцевого барабана имеются отжимные ролики, выполненные с возможностью вращения от одного привода с кольцевым барабаном, причем вектора вращения отжимных роликов и кольцевого барабана в зоне регенерации совпадают по направлению, при этом полость кольцевого барабана с двух сторон ограниченна эластичной непровальной сеткой, а под кольцевым барабаном в зоне отжимных роликов имеется поддон для шлама, а в зоне очистки - поддон для чистой воды.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1 и 2, где:
фиг. 1 - общий вид;
фиг. 2 - поперечное сечение кольцевого барабана с роликами (развертка).
Здесь:
1. Корпус.
2. Регулируемые клапаны.
3. Патрубок тангенциального подвода сточной воды.
4. Система наклонных тонкослойных дисков.
5. Цилиндро-конические гидроциклоны
6. Лопасти
7. Лоток-пеносборник
8. Скребок
9. Патрубок отвода пены
10. Вал
11. Верхнее днище
12. Патрубок отвода шлама
13. Отжимные ролики
14. Зубчатое колесо
15. Привод
16. Зубчатая кольцевая рейка
17. Шестерни
18. Поддон для шлама
19. Поддон для чистой воды
20. Внутренняя стенка кольцевого барабана
21. Непровальная эластичная сетчатая мембрана
22. Эластичная коалесцирующая засыпка
23. Наружная стенка кольцевого барабана
24. Патрубок отвода воды после предварительной ступени очистки
Устройство представляет собой цилиндрический корпус 1, внутри которого коаксиально расположены цилиндро-конические гидроциклоны 5, к каждому из которых подводится патрубок тангенциального подвода сточной воды 3 с регулируемыми клапанами 2. В верхнем гидроциклоне, в сечении тангенциального подвода жидкости, расположены лопасти 6, закрепленные на валу 10. Верхняя часть вала 10 проходит через лоток-пеносборника 7, где на валу 10 расположены скребки 8. Вал 10 с лопастями 6 и скребком 8 установлен с возможностью вращения вокруг оси крепления. Лоток-пеносборник 7 имеет патрубок отвода пены 9. Лоток-пеносборника 7 расположен в верхней части верхнего днища 11, установленного на корпусе 1. Внутри корпуса 1, вокруг цилиндро-конических гидроциклонов 5 установлена система наклонных тонкослойных дисков 4. В нижней части корпуса 1, соосно с выпускными патрубками цилиндро-конических гидроциклонов 5, имеется патрубок отвода шлама 12. В нижней части корпуса 1 имеется патрубок 24 отвода воды после предварительной ступени очистки. Этот патрубок 24 расположен над горизонтально расположенным кольцевым барабаном с вертикальной осью вращения. Барабан состоит из наружной стенки 23 и внутренней стенки кольцевого барабана 20. Пространство между стенками 20 и 23 заполнено гранулами вещества, эластичной коалесцирующей засыпкой 22 (пенополиуретан, сипрон, вазопрон и др.), а верх и низ кольцевого барабана ограничен непровальной эластичной сетчатой мембраной 21. Под кольцевым барабаном в зоне патрубка 24 отвода воды после предварительной ступени очистки имеется поддон для чистой воды 19. Кольцевой барабан оборудован зоной регенерации эластичной коалесцирующей засыпки 22, состоящей из двух отжимных роликов 13. Отжимные ролики 13 приводятся во вращение от привода 15. На одном валу привода 15 имеется зубчатое колесо 14, которое состоит в зацеплении с зубчатой кольцевой рейкой 16, установленной по верхнему периметру наружной стенки кольцевого барабана 23. На этом же валу привода 15 находится шестерня 17, состоящая в зацеплении с такой же шестерней 17 на валу нижнего отжимного ролика 13. Под кольцевым барабаном в зоне отжимных роликов установлен поддон для шлама 18.
Центробежно-тонкослойный сепаратор работает следующим образом. Исходная сточная вода по патрубку тангенциального подвода сточной воды 3, через открытые регулируемые клапаны 2 поступает в цилиндро-конические гидроциклоны 5, где за счет тангенциального подвода приобретает вращательное движение, и наиболее крупные частицы загрязняющих веществ отбрасываются к стенкам гидроциклонов, в виде сгущенного шлама сползают вниз и удаляются через патрубок отвода шлама 12. Основная часть жидкости выходит из цилиндро-конических гидроциклонов 5 через верхнюю кромку. Наиболее легкие фракции поднимаются в верхнюю часть корпуса, в зону горловины верхнего днища 11. В этой зоне приводятся в действие скребки 8 от вращающихся лопастей 6, которое обусловлено набегающим потоком воды при тангенциальном входе в верхний цилиндро-конический гидроциклон 5.
Вода, вышедшая через верх цилиндро-конических гидроциклонов 5, попадает в пространство между системой наклонных тонкослойных дисков 4, где происходит дальнейшая ее сепарация. Наиболее легкие фракции загрязнителей поднимаются по нижней поверхности пластин 4 к горловине верхнего днища 11 и скребками 8 попадают в лоток-пеносборник 7 и в виде пены удаляются через патрубок отвода пены 9. Основная масса воды вместе с флокулами масел и нефтепродуктов движется вниз по системе наклонных тонкослойных дисков 4 и попадает в патрубок 24 слива воды после предварительной ступени очистки. Из этого патрубка вода поступает в зону кольцевого барабана между наружной стенкой кольцевого барабана 23 и внутренней стенкой кольцевого барабана 20, заполненной эластичной коалесцирующей засыпкой 22. Проходя через слой эластичной коалесцирующей засыпки 22, за счет сорбции происходит кольматация масел и нефтепродуктов в засыпке и вода, очищенная поступает в поддон для чистой воды 19 и отводится потребителю. По мере прохождения воды через слой эластичной коалесцирующей засыпки 22 его сорбционная способность может быть исчерпана и засыпку необходимо регенерировать. Регенерация может осуществляться механическим путем за счет отжатия отжимными роликами 13. Для того включается привод 15 и вал привода начинает вращать зубчатое колесо 14. От зубчатой кольцевой рейки 16 кольцевой барабан начинает вращаться вокруг вертикальной оси. Загрязненный слой засыпки попадает в зону вращающихся отжимных роликов 13 и отжатые загрязнители попадают в поддон для шлама 18, откуда удаляются по назначению. Отжатая эластичная коалесцирующая засыпка 22 вновь готова к поглощению и подается в зону очистки под патрубком 24 воды после предварительной ступени очистки. Таким образом, подбирая скорость вращения кольцевого барабана, в зависимости от расхода воды, его исходной концентрации загрязняющих веществ, можно осуществлять очистку воды при непрерывной регенерации сорбирующего фильтроэлемента.