ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ТОНКОСЛОЙНОЙ ОЧИСТКИ БОЛЬШИХ ОБЪЕМОВ ВОДЫ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к области очистки жидкости, в частности оборотных вод большего объема, а также смазочно-охлаждающей жидкости и может быть использовано на металлообрабатывающих производствах, в металлургии.
Известно устройство для очистки жидкости и СОЖ по авторскому свидетельству СССР 1131834, С 02 F 1/40. Устройство содержит резервуар с двумя камерами приема и отвода жидкости, двухсекционный сепаратор в виде наклонных V-образных перевернутых элементов, расположенных в разделительном канале между камерами, в верхней части блока сепарации размещен узел сбора масла в виде камеры с маслосборником, снабженный решеткой. В резервуаре имеется конвейер для удаления твердого осадка, который удаляется в периоды простоя резервуара при его очистки.
В устройстве осуществляется гравитационное разделение жидкости, механических примесей и свободного масла. Однако, устройство не обеспечивает высокие показатели по степени и тонкости жидкости и занимает значительные производственные площади.
Наиболее близким заявляемому очистителю является устройство для удаления из жидкости легких примесей из описания изобретения к патенту РФ 2225741, МПК В 01 D 17/00. Устройство содержит отстойную емкость, патрубки ввода и вывода и сепараторы, представляющие собой пакет из волнообразных тарелок на общей вертикальной оси, которые распределяют поступающую жидкость и способствуют перемещению частиц в зону отвода примесей; пакеты соединены перфорированными трубами с распределителем жидкости. Сепаратор имеет секционную форму для целей изготовления, очистки и замены пакетов и не предназначен для примесей тяжелее жидкости.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в том, чтобы увеличить производительность тонкого гравитационного разделения воды и примесей при тех же небольших площадях очистки.
Заявляется полезная модель: интегрированный технологический модуль для тонкослойной очистки больших объемов воды от механических примесей и нефтепродуктов, содержащий установленные в емкости с обрабатываемой водой пакеты из горизонтально ориентированных элементов, скомпонованных в пакете на одной вертикальной оси, отличающийся тем, что в емкости установлены четыре приводные платформы с возможностью вертикального перемещения, с которыми скреплены вертикальные оси, выполненные в виде приводных валов; на каждой платформе укреплены головной частью вертикальные приводные валы двух пакетов горизонтальных пластин, образующих секцию, при этом каждый пакет представляет собой в плане квадрант, прямые кромки которого образуют прямоугольный профиль двух пакетов, вписанный в объем емкости, с расположением валов в крайних диагональных точках прямоугольного профиля, а круглые кромки расположены в непосредственной близости друг от друга без касания; пластины послойно на высоту слоя 20-40 мм разделены посредством втулок, скрепленных с валом, и трех и более упоров, жестко соединенных с каждой пластиной и расположенных вблизи круглых кромок вне пределов хода шламосъемника в виде поворотного ножа для каждой пластины, скрепленного с валом посредством втулки. Для каждой секции пакетов предусмотрены подводящие и отводящие патрубки, снабженные решетками, соединенные соответственно с распределительной и приемной камерами.
В качестве приводных механизмов модуля используются электродвигатели.
Полезная модель поясняется фигурами. На фигуре 1 показан заявляемый интегрированный технологический модуль для тонкослойной очистки больших объемов воды; на фигуре 2 - то же, вид в плане; на фигурах 3 и 4 даны аксонометрические изображения пакетов пластин в одной секции в рабочем положении и в положении очистки; на фигуре 5 показано сечение пакета, поясняющее крепления на валу пластин и шламосъемников, на фигуре 6 показано взаиморасположение пластин, ножей и втулок.
С емкостью 1 скреплены четыре приводные платформы 2 (фигура 1). Каждая платформа установлена с возможностью вертикального перемещения посредством электропривода 3 и вертикальных стоек 4, скрепленных с
емкостью. Подъем платформы предусмотрен для целей ремонта, профилактики и иного контроля за состоянием модуля. С платформой скреплены головной частью вертикальные валы 5 и 6 (фигуры 2-4) двух пакетов горизонтальных пластин 7, образующих секцию, так что в рабочем состоянии пластины расположены в очищаемой среде под платформой. Также на платформе установлены приводы 8 для каждого вертикального вала всех секций. Пластины и все пакеты в плане имеют форму квадрантов и расположены в емкости 1 так, что прямые кромки пакетов 9-12 (фигуры 3-5) образуют в плане прямоугольный профиль, по отношению к которому вертикальные валы 5 и 6 занимают крайнее диагональное положение. Круглые кромки пластин в двух пакетах секции расположены близко друг от друга без касания.
Послойное разделение пластин 7 обеспечивают втулки 13 (фигура 6), взаимодействующие с валом, например, посредством шпоночного соединения 14, и передающие крутящий момент на шламосъемники, которые выполнены в виде поворотных ножей 15, соединенных с кронштейнами (на фигуре 6 показан без позиции), жестко соединенными с втулкой 13. По внутреннему контуру пакетов вблизи круглых кромок на пластинах 7 выполнены упоры 16, по крайней мере не менее трех упоров на пластине, которые расположены вне пределов хода поворотных ножей 15. Выбор количества упоров и их расположение обеспечивают вместе с втулками 13 горизонтальное положение пластин. Количество упоров три и более зависит от выбора размеров и материала пластин, так как при ровной поверхности и горизонтальном положении пластин обеспечивается качество работы шламосъемника. При выборе твердого, прочного, слабо гибкого материала при температуре до 100°С изгибные моменты будут пренебрежимо малы, например, на расстоянии 200-300 мм, тогда упоры должны находится на расстоянии 300 мм друг от друга, и на этом основании определяется их количество. Расстояние между пластинами составляет 20-40 мм: при толщине слоя меньше 20 мм затрудняется установка поворотных ножей, имеющих заданные габариты. Если расстояние между пластинами больше 40 мм, это уменьшает суммарную площадь поверхности отделения осадка.
Описанная компоновка с максимальной плотностью позволяет расположить пластины для разделения воды и тонких частиц в габаритах
емкости. Форма пластины в виде квадранта позволяет за один цикл движения поворотных ножей полностью очистить поверхность пластин от осадка. Перемещение ножей по горизонтальной поверхности пластин более эффективно по сравнению с ожидаемой самоочисткой известных в технике седиментационных наклонных пластин. По сравнению с наклонными пластинами заявляемые пакеты пластин позволяют осуществить тонкое разделение больших объемов воды с высокой производительностью.
Большинство очищаемой воды содержит хотя бы в малых объемах примесные нефтепродукты. Их присутствие затрудняет самоочистку, ввиду повышенного свойства слипаемости и скрепления с поверхностью осаждения (свойство коалесценции). Предложенное тонкое послойное разделение с помощью горизонтальных пластин, снабженных шламосъемниками, полностью обеспечивает удаление осадков с повышенной производительностью при сохранении площадей очистки, что не всегда достижимо для наклонных седиментационных пластин. Также в одном и том же объеме емкости площадь горизонтальных поверхностей разделения больше, чем наклонных.
Горизонтальное расположение пластин используется в связи с тем, что накопившийся на пластине осадок удаляется принудительно с помощью ножей 15 в отличие от пластин с наклонным расположением, где предусмотрено самоочистка.
В емкости 1 перед каждой парой пакетов горизонтальных пластин установлен пеногон 17, которой способствует образованию пены с масляной пленкой и ее продвижению на маслосъемный барабан 18. Верхние пластины пакетов горизонтальных пластин утоплены в емкости для нормальной работы пеногов. Пеногоны 17 ускоряют процесс образования и удаления поверхностной масляной пленки, что облегчает съем осадка шламосъемниками.
Подача очищаемой воды в емкость осуществляется распределительной камерой 19 с подводящими патрубками 20, снабженными решетками 21, для каждой секции модуля (на фигуре 2 место расположения решетки показано пунктирной линией). В избежание нарушения ламинарности потока разбивающие поток решетки также предусмотрены в отводящих патрубках 22 приемной камеры 23.
Опыт изготовления средств очистки показывает, что себестоимость установок связана непропорционально с производительностью очистки и габаритами установок. Рассчитаны некоторые пределы, которые характеризуются тем, что дальнейшее линейное наращивание производительности процесса и капитальных затрат приводит к многократному увеличению себестоимости. В заявляемой полезной модели габариты емкости связаны с более технологическими приемами ее изготовления, транспортирования к месту эксплуатации и монтажа. Также, как описано выше, принимаются во внимание технологические особенности изготовления и эксплуатации пакетов пластин. Исходя из производственного опыта нами выбрана технологическая единица в виде модуля очистки, вмещающего четыре платформы с пакетами пластин в одной емкости.
Интегрированный технологический модуль для тонкослойной очистки больших объемов воды от механических примесей и нефтепродуктов работает следующим образом.
Очищаемая вода поступает в емкость 1 из распределительной камеры 19 через перегородки 21, предусмотренные для обеспечения ламинарности потока. Поэтому скорость движения воды достаточно мала (не более 10-20 мм/сек), что создает условия для процесса седиментации. Частицы шлама оседают на горизонтальные пластины 7. Перпендикулярно движению воды перед каждой парой пакетов горизонтальных пластин устанавливается пеногон 17, которой гонит пену с масляной пленкой в сторону маслосъемного барабана 18, где она и удаляется в конвейер (на рисунке не показан). Очищенная жидкость собирается в приемной емкости 23. По окончанию рабочего цикла, например, в течение рабочего дня, осадок накапливается достаточно большим. Воду спускают из емкости, перекрывая патрубки 20; включением привода 8 поворачивают валы 5, 6 и вместе с ними - ножи 15. Осадок снимают с пластины 7 в придонный конвейер 24, который имеет свой привод 25. Далее процесс очистки повторяется. Для ремонта/замены пластин или скребков предусмотрен подъем пакетов пластин каждой приводной платформой независимо.
Заявляемый модуль обеспечивает тонкость очистки порядка d50=5-10 мкм для магнитных частиц и d50=10-20 мкм для немагнитных частиц.
Интегрированный технологический модуль для тонкослойной очистки больших объемов воды от механических примесей и нефтепродуктов может быть изготовлен с использованием известных технологий, материалов и оборудования.