СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДАЧИ В ОТСТОЙНОМ РЕЗЕРВУАРЕ
OPTIMISATION OF FEED DISTRIBUTION IN SETTLING TANK

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится в основном к отстойным резервуарам, используемым для разделения твердых частиц и жидкостей. Более конкретно настоящее изобретение относится к новому типу питающего стакана или системы подачи, используемой в отстойном резервуаре.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Многие промышленные предприятия (такие как горнодобывающие предприятия, промышленные предприятия, химические предприятия, водоочистные сооружения или другие предприятия) используют воду или жидкость для своего технологического процесса (технологических процессов) или в качестве части своего технологического процесса (технологических процессов). Часто жидкость содержит различные твердые примеси или частицы, делая желательным или даже необходимым отделение твердых частиц от жидкости. Одним типом устройства, которое используется для отделения твердых частиц от жидкостей, является отстойный резервуар.
Отстойные резервуары обычно используются при осуществлении отделения твердых частиц/жидкости в промышленности. Иногда термины «сгуститель» или «очистительное устройство» используются в основном для описания отстойных резервуаров. В отстойных резервуарах жидкости и твердые частицы отделяются друг от друга под действием силы тяжести, как описано в принципах, объясняемых законом Стокса. Обычно твердые частицы и жидкости присутствуют в виде суспензии и подаются в отстойный резервуар через питающий стакан (который иногда называют «распределительной камерой»). Однако отстойные резервуары имеют ряд недостатков. Например, для многих этих резервуаров суспензия неравномерно подается из питающего стакана в отстойный резервуар, таким образом делая неэффективным отделение твердых частиц от жидкостей.
Необходимо создать новый тип устройства подачи (для отстойного резервуара), которое может более равномерно распределять суспензию в отстойном резервуаре, таким образом повышая эффективность процесса разделения. Такое устройство раскрыто в данном документе.
Вопросы, связанные с неравномерным распределением твердых частиц в отстойный резервуар, известны, и было выдано несколько патентов, решающих данную проблему. Примером является патент США № 6276537, который использует множество выпускных устройств, проходящих от единственного питающего стакана, в попытке равномерно направлять суспензию в отстойный резервуар. Описанный вариант осуществления данного патента является закрытой нижней частью, за исключением множества выпусков. Данное устройство имеет потенциал в обеспечении осаждения крупных частиц в камере. Опубликованный патент США № 2009/173701 также использует систему единственной камеры, но пытается создать равномерно распределенный поток, выходящий из питающего стакана с помощью ряда перегородок. Описанный вариант осуществления содержит конусную крышу, которая направляет подаваемый поток из центра к стенкам, где расположены перегородки. В дополнение к использованию разных подходов для создания равномерного распределения суспензии в отстойный резервуар каждый из этих патентов, использующих единственную камеру, требует объединения распределения потока и флоккуляции подаваемого потока в одной камере. Система сдвоенных питающих стаканов описана в патенте США № 7591946 для оптимизации смешивания, времени пребывания и распределения растворов для флоккуляции и предложена в качестве альтернативы для смесительных резервуаров вверх по потоку. Первая зона принимает загружаемую суспензию, воду для разбавления, если необходимо, и поток раствора флоккулянта. Эта первая зона или камера содержат перемешивающие устройства, приводимые в действие электродвигателем, для поучения смеси, необходимой для флоккуляции твердых частиц. Затем суспензия сливается из зоны во вторую зону через выпуск, расположенный «по центру над дном» первой камеры. Местоположение одного выпуска камеры должно обеспечивать время пребывания, необходимое для подъема и прохождения через выпуск суспензии. Переходным участком между двумя зонами будет ламинарный поток для предотвращения разрушения полученных флоккулянтов. Суспензия во второй зоне проходит «вниз под действием силы тяжести» к конусному отражателю в нижней части этой второй камеры, который равномерно направляет поток в сгуститель.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрыто устройство подачи для использования с отстойным резервуаром. Устройство подачи содержит подающую камеру, содержащую центральную стенку. По меньшей мере, одно отверстие расположено в основании камеры. Устройство подачи также включает в себя питающий стакан, который является, по существу, концентрическим с подающей камерой, причем подающая камера находится в сообщении с питающим стаканом, и суспензия проходит через канал для доступа к питающему стакану. Устройство подачи также включает в себя выпуск. Выпуск расположен в нижней части питающего стакана, и суспензия будет проходить через выпуск в отстойный резервуар. В некоторых вариантах осуществления подающая камера может иметь дополнительные каналы, расположенные, по меньшей мере, в основании центральной стенки. В других вариантах осуществления канал подающей камеры является непрерывным зазором, причем зазор проходит по всей периферии центральной стенки. В некоторых вариантах осуществления центральная стенка имеет коническую или цилиндрическую форму. Суспензия может проходить в основном по диагонали и/или вниз при прохождении через канал в питающий стакан. В других вариантах осуществления, по меньшей мере, часть подающей камеры может быть расположена над питающим стаканом. Другие варианты осуществления могут быть выполнены таким образом, что при выходе суспензии из питающего стакана суспензия имеет концентрическую картину потока внутри отстойного резервуара.
Настоящие варианты осуществления также раскрывают способ повышения эффективности отстойного резервуара. Способ включает в себя получение питающего стакана, причем питающий стакан содержит выпуск, через который суспензия может проходить в отстойный резервуар. Способ также включает в себя получение подающей камеры, причем подающая камера содержит внутреннюю центральную стенку и, по меньшей мере, один канал, расположенный в основании камеры. Затем подающую камеру устанавливают рядом с питающим стаканом таким образом, что при установке суспензия будет проходить через подающую камеру к каналу, через канал для доступа к питающему стакану, через питающий стакан к выпуску и через выпуск в отстойный резервуар. В некоторых вариантах осуществления подающая камера является модифицированной в существующем питающем стакане.
Как отмечено в данном документе, система подачи может быть предназначена для использования с отстойным резервуаром и может быть способна принимать некоторое количество загружаемой суспензии и подавать суспензию в отстойный резервуар. Загружаемая суспензия содержит смесь твердых частиц и жидкостей, которые отделяются друг от друга в отстойном резервуаре.
В некоторых вариантах осуществления система подачи содержит подающую камеру (которая также называется «камерой распределения загрузочного материала»), которая добавляет загружаемую суспензию в питающий стакан. Подающая камера может быть расположена вверх по потоку от питающего стакана. Подающая камера может быть концентрической с питающим стаканом. Участок подающей камеры может быть расположен над верхней частью питающего стакана. Суспензия входит в подающую камеру перед доступом к питающему стакану.
Подающая камера содержит узкое отверстие (которое называется «каналом») под верхней поверхностью питающего стакана. Суспензия должна проходить через отверстие для доступа к питающему стакану. В этом отверстии возникает перепад давлений между входящей загружаемой суспензией (более высокое давление) и питающим стаканом (более низкое давление). Участок подающей камеры рядом с отверстием имеет более высокую скорость потока, чем остальные участки подающей камеры. Эта более высокая скорость потока создает трение и вихревое движение внутри подающей камеры, особенно вокруг участков с более быстрым потоком. Это вихревое движение создает собственное сопротивление потоку. Следовательно, суспензия, входящая в подающую камеру, будет обычно следовать траектории наименьшего сопротивления, и так как сопротивление потоку выше на участках, подвергающихся более высоким скоростям потока, чем на участках с более медленным потоком, участки с более медленным потоком будут притягивать больше входящей суспензии. Это уравновешивает поток внутри подающей камеры и обеспечивает то, что входящая суспензия всасывается во все участки подающей камеры.
Суспензия, входящая в подающую камеру, может в одном варианте осуществления подаваться по касательной (например, от стороны подающей камеры). Угловой момент будет, таким образом, переносить суспензию кругообразно в подающей камере, таким образом минимизируя способность мелких твердых частиц («мелкой фракции») отделяться от более тяжелых твердых частиц. Этот вращательный поток также способствует обеспечению того, что входящая суспензия равномерно (или, по существу, равномерно) достигает самых удаленных частей подающей камеры. Разделение твердого материала на мелкие частицы и более тяжелые частицы должно быть предотвращено (в некоторых вариантах осуществления), чтобы уменьшить или предотвратить неравномерное осаждение более тяжелых твердых частиц на изолированных участках отстойного резервуара. Если более тяжелые частицы отделяются от мелких частиц, эти более тяжелые частицы будут образовывать отложения внутри отстойного резервуара (которые могут называться «искусственными островками») и будут резко уменьшать эффективность процесса разделения. Посредством подачи суспензии по касательной в подающую камеру возможность образования искусственных островков уменьшена.
В некоторых вариантах осуществления подающая камера является цилиндрической и выполнена таким образом, что поток из подающей камеры (в питающий стакан) направлен радиально наружу и вниз к наружной стенке питающего стакана. Одновременно выпуск питающего стакана расположен в нижней части и центре питающего стакана. Это означает, что траектория потока загружаемой суспензии должна изменять направление назад к центру отстойного устройства. За счет принудительного изменения направления суспензии более эффективный процесс разделения может быть достигнут посредством исключения вероятности возникновения непродолжительной циркуляции, в результате чего суспензия выходит из питающего стакана по прямой траектории.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для того чтобы способ, с помощью которого получены вышеперечисленные и другие признаки и преимущества настоящего изобретения, был легко понятен, более подробное описание настоящего изобретения, кратко описанного выше, будет приведено со ссылкой на его конкретные варианты осуществления, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Понимая, что эти чертежи иллюстрируют только типичные варианты осуществления настоящего изобретения и, следовательно, не должны истолковываться как ограничивающие его объем, настоящее изобретение будет описано и объяснено с дополнительной определенностью и подробностью посредством использования сопроводительных чертежей, на которых:
фиг.1 - вид в разрезе варианта осуществления отстойного резервуара, который включает в себя систему подачи в соответствии с настоящими вариантами осуществления;
фиг.2A - вид в разрезе варианта осуществления системы подачи на фиг.1;
фиг.2B - перспективный вид варианта осуществления системы подачи на фиг.1;
фиг.3A - вид в разрезе другого варианта осуществления системы подачи, которая может быть использована в отстойном резервуаре на фиг.1;
фиг.3B - перспективный вид варианта осуществления системы подачи на фиг.3A;
фиг.4A - вид сверху варианта осуществления системы подачи на фиг.2A, показывающий картину потока суспензии из питающего стакана;
фиг.4B - вид сбоку картины потока на фиг.4A и
фиг.5 - перспективный вид варианта осуществления, показывающий картину потока суспензии из отстойного резервуара.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут лучше всего понятны со ссылкой на чертежи, на которых подобные элементы обозначены подобными ссылочными позициями. Легко понять, что элементы настоящего изобретения, как в основном описано и проиллюстрировано на чертежах в данном документе, могут быть расположены и выполнены в широком разнообразии разных конфигураций. Таким образом, нижеследующее более подробное описание вариантов осуществления, как представлено на чертежах, не предназначено для ограничения объема настоящего изобретения, как заявлено, а только представляет предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.
Со ссылкой на фиг.1 показан вид в разрезе отстойного резервуара 100. Отстойный резервуар 100 может называться сгустителем или очистительным устройством. Следует отметить, что конфигурация отстойного резервуара 100 представлена только в качестве иллюстрации. Существует множество конфигураций, которые могут быть использованы для отстойного резервуара 100. Например, отстойный резервуар 100 может иметь прямоугольную, цилиндрическую или любую другую заданную форму.
Как видно из названия, отстойный резервуар 100 предназначен для отделения большей части твердых частиц 190 или веществ от жидкости 187. Такой процесс разделения осуществляется на основании принципов, объясняемых законом Стокса, в котором твердые частицы 190 оседают в нижнюю часть отстойного резервуара 100, в то время как очищенная жидкость 187 извлекается из верхней части резервуара 100. Отстойный резервуар 100 включает в себя разделительную камеру 114, которая в варианте осуществления на фиг.1 изображена в виде цилиндрического элемента. Как отмечено выше, другие конфигурации также возможны. Разделительная камера 114 образована одной или более наружными стенками 116. Объем внутри камеры 114 содержит зону 118 разделения, которая является зоной, где разделение твердых частиц и жидкостей происходит вследствие, например, силы тяжести. (Зона разделения может проходить по всей вертикальной высоте камеры 114.) Так как твердые частицы 190 оседают в нижней части камеры 114, скребки или сила тяжести могут быть использованы для скопления шламового кека в нижней части камеры 114 к выходу 126.
При добавлении в отстойный резервуар 100 твердые частицы 190 и жидкости 187 обычно смешиваются в суспензию 184 (которая может также называться «загружаемой суспензией»). Основная часть твердых частиц 190 будет оседать в нижнюю часть зоны 118 разделения, и жидкость 187, которая все еще может содержать твердые частицы 190, будет подниматься в верхнюю часть резервуара 100. Процесс разделения может быть непрерывным, когда скорость всплывания или скорость направленного вверх потока в резервуаре 100 (т.е. скорость, при которой суспензия поднимается в резервуаре 100) ниже скорости осаждения основной части твердых частиц 190, содержащихся в загружаемой суспензии 184. Непрерывный процесс означат то, что процесс может осуществляться непрерывно, причем новое количество суспензии постоянно вводится в резервуар 100.
Осветленная жидкость 187, полученная в камере 114, обычно будет собираться в верхней части камеры 114 или рядом с ней. Конкретно, водослив 131 может использоваться таким образом, что жидкость может сливаться из водослива 131 (который также может быть треугольным измерительным водосливом с тонкой стенкой) и захватываться в желоб 134.
Отстойный резервуар 100 включает в себя систему 124 подачи. Система 124 подачи может быть предназначена для подачи смеси (суспензии) твердых частиц и жидкости в зону 118 разделения. Существует множество разных типов систем 124 подачи. На фиг.1 показана система 124 подачи, которая содержит подводящую трубу 130, которая подает смесь (или суспензию) твердых частиц/жидкости в подающую камеру 136. Подающая камера 136 равномерно распределят загрузочный материал (как описано в данном документе) в питающий стакан 140. Один или более наружных баков (или другие устройства для сбора/хранения, которые не показаны на фиг.1) также могут использоваться в качестве части системы 124 подачи.
Загружаемая суспензия может подаваться в систему 124 подачи через впускное отверстие 144. Впускное отверстие 144 может иметь любую форму, которая способна вмещать некоторое количество загружаемой суспензии 184 и/или подавать загружаемую суспензию в систему 124 подачи. Впускное отверстие 144 может быть расположено в подводящей трубе 130, подающей камере 136 или другом устройстве подачи (таком как наружный бак). В варианте осуществления на фиг.1 впускное отверстие 144 расположено на входе подводящей трубы 130. Подающая камера 136 может быть закреплена на мосту 129 (или пешеходной дорожке), который расположен над питающим стаканом 140.
Суспензия 184 входит в систему 124 подачи через впускное отверстие 144 и затем проходит (например, через трубу 130) в подающую камеру 136. Один или более каналов 150 расположены в подающей камере 136, например, в основании 154 (нижней части) подающей камеры 136. Суспензия может выходить из подающей камеры 136 в питающий стакан 140 посредством прохождения через один или более каналов 150. Каждый канал 150 может иметь форму отверстия или непрерывного зазора в стенке подающей камеры 136. В некоторых вариантах осуществления канал 150 может находиться ниже поверхности 160 жидкости 187 в отстойном резервуаре 100. Канал 150 также может быть расположен под верхней частью питающего стакана 140.
Система 124 подачи также включает в себя выпуск 166, который обеспечивает выход всей загружаемой суспензии из системы 124 подачи в отстойный резервуар 100. В варианте осуществления на фиг.1 выпуск 166 может быть открытой нижней частью питающего стакана 140. Другие типы выпусков также могут быть использованы. Кроме того, могут быть созданы варианты осуществления, в которых необязательные каналы 172 и/или затворы (не показаны) в питающем стакане 140 обеспечивают прохождение жидкости 187 низкой плотности от наружной стороны питающего стакана 140 во внутреннюю часть питающего стакана 140. Внутренняя суспензия в основном может иметь больший удельный вес, чем жидкость на наружной стороне питающего стакана, и, таким образом, вследствие градиента плотности жидкость низкой плотности проходит через каналы 172.
Как отмечено выше, множество разных систем 124 подачи возможно в настоящих вариантах осуществления. Например, система подачи может содержать распределитель загрузочного материала, подводящую трубу и/или загрузочный желоб. Такие элементы могут использоваться в дополнение к комбинации подающей камеры 136/питающего стакана 140. Все эти системы 124 подачи могут использоваться в отстойных резервуарах 100.
Данный вариант осуществления устройства 124 подачи также уменьшает скорость сырьевого потока и кинетическую энергию. Конкретно, когда суспензия входит в подающую камеру 136, камера рассеивает кинетическую энергию, связанную с проходящей суспензией. Затем загружаемая суспензия 184 проходит в питающий стакан 140 через узкий канал 150 без разделения, так что поток суспензии имеет однородную картину потока. Когда суспензия входит в питающий стакан 140 таким образом, пользователь может контролировать процессы в питающем стакане 140 так, что добавление воды для растворения (или жидкости) через каналы 172 и/или добавление реагентов 163 (например, через трубу 161), используемых для улучшения физических свойств, коагуляции и флоккуляции, может быть сделано регулируемым и пропорциональным способом, который оптимизирует кинетику реакции, выход химической реакции и характеристики осаждения твердых частиц. Таким образом, условия, связанные с разделением, могут быть оптимизированы для каждого конкретного применения, использующего систему 124 подачи. Используя настоящие варианты осуществления, могут быть получены разбавление в питающем стакане 140, флоккуляция в питающем стакане 140 (например, с помощью реагентов 163) и/или равномерное распределение суспензии, выходящей из питающего стакана 140, даже для питающего стакана 140 с большим диаметром.
Подача загрузочного материала в зону 118 разделения при относительно однородной скорости и постоянном направлении может быть важной как с точки зрения эффективности отстойного устройства, так и характеристик осаждения твердых частиц. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления картина потока внутри питающего стакана 140 обычно направлена радиально наружу (как показано стрелками 180) под углом вниз от горизонтальной плоскости из подающей камеры 136 в питающий стакан 140. Затем поток должен изменять направление назад к центру (как показано стрелками 182) для того, чтобы выйти из питающего стакана 140. Это изменение направления и равномерного распределения потока ограничивает «непродолжительную циркуляцию» в отстойном резервуаре. Непродолжительная циркуляция возникает тогда, когда поток с пропорционально более высокой скоростью внутри разделительной камеры 114 направлен к водосливу 131. (Другими словами, непропорциональное количество суспензии 184 направлено к одному участку отстойного резервуара 100, таким образом приводя к неэффективной работе устройства.) Непродолжительная циркуляция будет приводить к нежелательному переносу твердых частиц в желоб 134. Если возникает непродолжительная циркуляция, она должна быть устранена за счет использования большего количества реагентов и/или замедления потока суспензии, таким образом уменьшая эффективность отстойного устройства 100.
Со ссылкой на фиг.2A и 2B будет более подробно описана система 124 подачи на фиг.1. Фиг.2A - вид в разрезе системы 124 подачи, тогда как фиг.2B - перспективный вид того же устройства. Система 124 подачи может быть использована в отстойном резервуаре, например, как показано на фиг.1. Вся или часть подающей камеры 136 может быть расположена над верхней частью питающего стакана 140.
Суспензия 184 не показана на фиг.2A или 2B для ясности. Суспензия 184 будет проходить через подводящую трубу 130 и будет входить в подающую камеру 136. Как можно видеть на фиг.2A и 2B, суспензия 184 может вводиться в подающую камеру 136 по касательной (например, параллельно или, по существу, параллельно верхней части питающего стакана 140).
Угловой момент суспензии 184, входящей в камеру 136, будет переносить твердые частицы кругообразно (как показано стрелкой 200 на фиг.2B) в подающей камере 136, таким образом минимизируя отделение мелких твердых частиц («мелкой фракции») и более тяжелых твердых частиц. Этот вращательный поток 200 также способствует обеспечению того, что поток суспензии равномерно или, по существу, равномерно достигает самого дальнего конца 204 подающей камеры 136 от подающей трубы 130. Разделение твердых частиц (на мелкие и тяжелые твердые частицы) в подающей камере 136 или питающем стакане 140 должно быть предотвращено с целью уменьшения неравномерного отложения более тяжелых твердых частиц на изолированных участках (иногда называемых «искусственными островками»). Образование таких искусственных островков будет создавать пики крутящего момента или отключать приводные механизмы в отстойных резервуарах, использующих грабельный аппарат, или (где не используются грабли) приводить к оседанию (опусканию) сборных твердых частиц, которые могут вызывать закупоривание отстойного устройства.
Подающая камера 136 включает в себя канал 150. Как показано на фиг.2A и 2B, канал 150 расположен в основании 154 подающей камеры 136. Загружаемая суспензия 184 проходит через канал 150 в питающий стакан 140. В изображенном варианте осуществления канал 150 является непрерывным зазором 150, который проходит по периферии 171 подающей камеры 136. В других вариантах осуществления канал 150 может быть одним или более отверстиями, через которые может проходить суспензия 184.
Существует вероятность того, что твердые частицы в суспензии могут накапливаться и/или закупоривать канал 150. Это закупоривание является нежелательным, так как это будет препятствовать прохождению суспензии 184 в питающий стакан 140. Для уменьшения вероятности такого закупоривания стенки 210 подающей камеры 136 являются вертикальными или находятся под острым углом относительно горизонтальной плоскости. Использование таких острых углов для стенки уменьшает вероятность того, что твердые частицы будут накапливаться и приводить к возникновению закупоривания.
Центральная стенка 216 может быть расположена внутри подающей камеры 136. Как показано на фиг.2A и 2B, центральная стенка 216 обычно имеет коническую форму, означая то, что она сужена таким образом, что верхний участок 220 стенки 216 имеет меньший диаметр, чем нижний участок 221 (конический участок) стенки 216. Нижняя часть 224 стенки 216 расположена рядом с каналом 150.
В некоторых вариантах осуществления расположение подающей камеры 136 может быть важным. Подающая камера 136 расположена вверх по потоку от питающего стакана 140. Как показано на чертежах, канал 150 расположен ниже поверхности жидкости в питающем стакане 140. Подающая камера 136, таким образом, создает перепад давлений (иногда называемый «напором») между входящей подводящей трубой 130 и питающим стаканом 140. Это означает, что суспензия вверх по потоку от канала 150 (например, в подводящей трубе 130) находится под большим давлением, чем суспензия вниз по потоку от канала 150 (например, в питающем стакане 140). Этот перепад давлений создается вследствие небольшой площади поверхности, относящейся к каналу 150, через который должна проходить суспензия. Однако ограничение потока преодолено за счет повышения давления за каналом 150, как показано относительно повышенного уровня воды в подающей камере 136.
Участок подающей камеры 136, открывающийся в питающий стакан 140 (например, рядом с каналом 150), может иметь меньшую площадь поперечного сечения, чем остальные участки подающей камеры 136. Причиной этому является создание сопротивления потоку рядом с каналом 150. При вхождении суспензии 184 в подающую камеру 136 суспензия 184 в основном будет следовать траектории, имеющей наименьшую величину сопротивления, и так как сопротивление потоку выше на участках, испытывающих более высокие скорости потока, вследствие соответствующего вихревого движения и потерь на трение, чем  на участках с более низкими скоростями потока, участки с более медленным потоком будут притягивать большую часть потока входящей суспензии 184. В свою очередь, эта картина потока влияет на уравновешивание потока через подающую камеру 136 (при условии, что сопротивление потоку является достаточным), так что может быть достигнут уравновешенный поток на всех участках камеры 136.
Использование подающей камеры 136 вверх по потоку от питающего стакана 140 также рассеивает некоторое количество энергии сырьевого потока в виде вынужденной потери напора, вызванной каналом 150. Конкретно, существует энергия, связанная с прохождением суспензии 184 через подводящую трубу 130. Вся или часть этой кинетической энергии рассеивается за счет вихревого движения и трения в подающей камере 136 (и того факта, что питающий стакан 140 находится под более низким давлением, чем подающая камера 136). По существу, дополнительные этапы рассеивания энергии потока в отстойном резервуаре 100 не обязательно могут осуществляться.
После прохождения через канал 150 суспензия 184 входит в питающий стакан 140. В некоторых вариантах осуществления поток из подающей камеры 136 направлен радиально наружу к стенке 230 питающего стакана. Как показано стрелками 240, поток суспензии проходит по диагонали вниз и наружу (радиально) от подающей камеры 136. Одновременно нижняя стенка 250 питающего стакана 140 сужена (наклонена под углом) к центру 260 отстойного резервуара. Это означает то, что нижняя стенка 250 сужается внутрь. Выпуск 166 расположен в нижней части нижней стенки 250. Следовательно, после прохождения наружу к стенке 230 траектория потока суспензии 184 должна изменять направление назад к центру отстойного устройства для прохождения вдоль суженной внутрь нижней стенки 250 (как показано стрелками 241). Выпуск 166 питающего стакана 140 является открытой нижней частью, так что суспензия может выходить из питающего стакана 140 в отстойный резервуар. Заставляя суспензию 184 проходить таким образом, вероятность того, что возникнет неравномерное распределение потока через отстойный резервуар, уменьшена.
Фиг.3A и 3B изображают другой вариант осуществления устройства 324 подачи, которое может использоваться совместно с отстойным резервуаром 100 на фиг.1. Устройство 324 подачи подобно устройству 124 подачи, описанному ранее. Для краткости это описание не будет повторено.
Устройство 324 подачи включает в себя подводящую трубу 130, которая распределяет количество загружаемой суспензии 184 (показано на фиг.1) в подающую камеру 136. Подающая камера 136 включает в себя один или более каналов 150a, через которые может проходить суспензия 184 (не показана) для вхождения в питающий стакан 140. В отличие от варианта осуществления, описанного выше, каналы 150a не содержат непрерывный зазор в подающей камере 136. Предпочтительно, каналы 150a содержат одно или более отверстий (такие узкие отверстия), которые распределены рядом с нижним основанием 354 подающей камеры 136, через которые может проходить суспензия 184 для вхождения в питающий стакан 140.
Кроме того, в варианте осуществления, изображенном на фиг.3A и 3B, подающая камера 136 включает в себя центральную стенку 316. Однако в отличие от варианта осуществления, описанного выше, центральная стенка 316 имеет цилиндрическую форму, а не коническую. Суженная в диаметре конфигурация центральной стенки 316 отсутствует (тогда как присутствует в стенке 216). Предпочтительно, суспензия 184 будет входить в подающую камеру 136, контактировать с центральной стенкой 316 и выходить из каналов 150a в питающий стакан 140.
Со ссылкой на все чертежи будут описаны конкретные преимущества настоящих вариантов осуществления. Обычной проблемой, связанной с использованием питающего стакана, является неравномерный поток суспензии из питающего стакана. (Данную проблему иногда называют «непродолжительной циркуляцией» питающего стакана, как указано выше.) Оптимальный рисунок потока из цилиндрического питающего стакана приводит к, по существу, одинаковым количествам потока суспензии, которые выходят вокруг всей периферии (например, 360 градусов) питающего стакана. Однако непродолжительная циркуляция возникает тогда, когда непропорциональное количество суспензии выходит с одного участка питающего стакана. Это ведет к неэффективному использованию объема отстойного резервуара, таким образом, к неэффективному процессу разделения. Непродолжительная циркуляция может также приводить к преждевременному переносу твердых частиц, означая то, что некоторые из твердых частиц 190 будут перемещаться через водослив 131 и не отделяться от жидкости 187. Для устранения этой неэффективности скорость потока суспензии должна регулироваться, и/или должны добавляться дополнительные реагенты (такие как реагенты для коагуляции или флоккуляции). Однако изменение скорости потока и/или использование дополнительных реагентов увеличивает стоимость всего процесса.
Настоящие варианты осуществления решают вопросы, связанные с непродолжительной циркуляцией. Фиг.4A и 4B показывают картину 400 потока суспензии 184 с использованием варианта осуществления на фиг.1. (Подобная картина потока соответствует варианту осуществления на фиг.3A.) Как показано на этих чертежах, суспензия 184 выходит из питающего стакана 140, по существу, равномерно, так что, по существу, одинаковые количества суспензии 184 выходят со всей периферии (например, 360 градусов) питающего стакана 140. Эта картина 400 потока может быть описана как имеющая концентрический профиль 410, что означает то, что рисунок потока почти соответствует ряду концентрических колец, образуемых при прохождении суспензии 184 наружу от питающего стакана 140. Эта картина потока обеспечивает более эффективное использование объема отстойного резервуара 100. (Картина потока для отстойного резервуара 100, который циркулирует непродолжительно, имела бы непропорциональное количество суспензии 184, проходящей со стороны питающего стакана 140.)
Фиг.5 показывает картину 500 потока с использованием варианта осуществления типичного соответствующего промышленным стандартам питающего стакана 540. Как показано на этом чертеже, картина 500 распределения потока суспензии направлена к одной стороне отстойного резервуара 100. Не используя всю площадь для осаждения, обеспеченную отстойным резервуаром, эффективная скорость всплывания (участок отстойного резервуара, отделенный скоростью потока загруженного материала) увеличивается. Более высокая чистая скорость всплывания обеспечивает перенос мелких частиц 190 через водослив. Для противодействия преждевременному переносу твердых частиц 190 или должно быть добавлено больше химреагента 163, что влечет за собой финансовые последствия, или должна быть уменьшена скорость потока загруженного материала 184, что может сказаться на потерях производства.
Настоящее изобретение также относится к способу повышения эффективности отстойного устройства 100. Данный способ включает в себя получение питающего стакана 140, причем питающий стакан 140 содержит выпуск 166, через который суспензия 184 может проходить в отстойный резервуар 100. Способ также включает в себя получение подающей камеры 136, причем подающая камера 136 содержит центральную стенку 216 или 316 и, по меньшей мере, один канал 150 и/или 150a, расположенный в основании 154 подающей камеры 136. Подающая камера 136 установлена рядом с питающим стаканом 140, так что при установке суспензия 184 будет проходить через подающую камеру к каналу 150 или 150a, в питающий стакан 140 через канал 150 и/или 150a, через питающий стакан 140 к выпуску 166 и через выпуск 166 в отстойный резервуар 100. Способ обработки заключается в том, что сначала загруженный материал 184 равномерно распределяется в питающий стакан 140, затем добавляется вода 187 для разбавления через каналы 172 (если необходимо) и смешивается с загруженным материалом. Химический реагент может быть добавлен в каналы 172 или где угодно в питающем стакане 140. Жидкость 187, загружаемая суспензия и химический реагент 163 смешиваются в корпусе питающего стакана 140. Хлопьевидные твердые частицы затем вводятся в зону 118 разделения при равномерной скорости потока через выпуск 166. В некоторых вариантах осуществления данный способ может быть осуществлен посредством модификации существующего отстойного устройства, содержащего питающий стакан с подающей камерой 136.
Настоящее изобретение может быть осуществлено в других конкретных формах без отхода от его устройств, способов или других важных признаков, как широко описано в данном документе и заявлено ниже. Описанные варианты осуществления должны истолковываться во всех отношениях только как иллюстративные и неограничивающие. Следовательно, объем настоящего изобретения указан в прилагаемой формуле изобретения, а не в вышеприведенном описании. Все изменения, которые подпадают под значение и диапазон эквивалентности формулы изобретения, должны быть включены в ее объем.