УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к области охраны окружающей среды, касается производства сорбентов на основе органических и неорганических составляющих и может быть использована для очистки воды от различных химических загрязнений. Предложенная установка позволяет получить термообработанные сорбенты с широким спектром действия, в частности, предназначенные для удаления примесей из жидких сред.
Известна установка для получения сорбента - активного угля (Патент РФ №2051094, опубл. 27.12.1995). Активные (активированные) угли являются одним из типов промышленных сорбентов, пористая структура которых и развитая поверхность обуславливают наличие адсорбционных свойств. Установка содержит последовательно соединенные сушилку, реактор-карбонизатор и камеру активации с узлом загрузки полукокса и узлом выгрузки активного угля и котел-утилизатор. Камера активации снабжена снаружи камерой окислительной газификации, вход которой соединен трубопроводом с выходом топливопарогазовой смеси из сушилки, а выход с входом котла-утилизатора, в котором расположен змеевик. Выход из змеевика через узел выгрузки реактора-карбонизатора соединен с камерой активации трубопроводом, который в верхней части камеры активации установлен вертикально. Выход парогазовой смеси из камеры активации соединен с реактором-карбонизатором трубопроводом, который в верхней части реактора-карбонизатора установлен вертикально, и выход парогазовой смеси из реактора-карбонизатора соединен с сушилкой трубопроводом, который в верхней части сушилки установлен вертикально.
Известна также установка для получения активного угля (Патент РФ №61280, опубл 27.02.2007), содержащая приемо-подающий блок, последовательно соединенный с камерой пиролиза, содержащей кольцевой теплопровод с подключенным и расположенным внутри него на выходе камеры газовым теплогенератором, выполненным в виде кольцевого горелочного отсека, и с блоком обработки, выполненным в виде двух последовательно соединенных камер, в первой из которых расположен активатор, выполненный в виде трубки под сухой пар, а во второй камере узел охлаждения выполнен в виде кольцевой емкости под воду, внешняя стенка которой охватывает стенку камеры. Приемо-подающий блок содержит привод подачи и сушильную камеру, соединенную с камерой сжатия с поршнем. Стенка пиролизной камеры охвачена внешней стенкой кольцевого теплопровода. Теплопровод камеры пиролиза дополнительно содержит подключенный к нему воздуховод охлаждения, а камеры в приемо-подающем блоке расположены в одной плоскости и дополнительно содержат два, соединенных между собой, кольцевых теплопровода, внешняя стенка каждого из которых охватывают соответствующую ей стенку камеры, при этом привод подачи выполнен в виде шнека и расположен в сушильной камере, а приемо-подающий блок выполнен в количестве не менее двух идентичных блоков, теплопроводы которых соединены с общим для них теплопроводом камеры пиролиза.
Недостатками данных установок является их сложность конструкции и то, что они не могут перерабатывать отходы сельскохозяйственной продукции.
Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка получения сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов при их разливах путем утилизации рисовой шелухи (Патент РФ №2304559, опубл. 20.08.2007 г). Установка включает загрузочный бункер для рисовой шелухи, виброгрохот, надгрохотное пространство которого через параллельные друг другу дезинтегратор и желоб связано с линией для производства высокочистого диоксида кремния. Подгрохотное пространство связано с камерой для термической обработки отходов с нагревательным элементом-реактором пиролиза, которое выполнено герметичным и связано с бункером-накопителем сорбента. Реактор пиролиза снабжен герметизируемыми приемным и выпускным узлами и воздушным насосом и установлен с возможностью прокачки газов-продуктов пиролиза по каналу, снабженному фильтром.
Недостатком данной установки является то, что она предназначена только для переработки рисовой шелухи и может быть использована для очистки воды от нефтепродуктов. Данная установка имеет сложную конструкцию за счет использования в ней виброгрохота и узлов для дополнительной переработки остатков рисовой шелухи и получения диоксида кремния.
Технической задачей предлагаемого технического решения является возможность использования любых отходов сельскохозяйственной переработки в качестве исходного сырья и расширение области применения полученного сорбента, т.е. класса продуктов загрязнения воды, для которых может быть использован полученный на данной установке сорбент, который обладает высокими адсорбционными свойствами, при этом упрощается конструкция установки.
Техническая задача достигается тем, что установка получения сорбента для очистки воды, содержит бункер для загрузки отходов и камеру для термической обработки с нагревательным элементом, которая связана с емкостью для сбора полученного сорбента и бункером для загрузки отходов. Новым является то, что в камере для термической обработки размещено устройство для измельчения, выполненное в виде шнека, стержень которого расположен по оси камеры и выполнен с возможностью вращения с заданной скоростью вокруг своей оси, а винтовая поверхность выполнена в виде лопастей, при этом камера для термической обработки имеет длину не менее 1,5 м.
Кроме этого лопасти винтовой поверхности шнека выполнены в виде лопаток треугольной формы заостренных на конце. Нагревательный элемент расположен по внутренней поверхности камеры для термической обработки с отступом со стороны емкости для сбора полученного сорбента, образуя участок охлаждения не менее 20 см. К шнеку подключен мотор для вращения стержня шнека с заданной скоростью вокруг своей оси, а камера для термической обработки связана с бункером для загрузки отходов ленточным транспортером, подключенным к мотору для вращения стержня шнека.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид установки получения сорбента, на фиг. 2 - шнек для измельчения отходов, где позициями чертежа обозначены:
1 - камера для термической обработки отходов
2 - нагревательный элемент
3 - изоляционный материал
4 - шнек для измельчения отходов
5 - мотор
6 - емкость для подачи отходов в камеру для термической обработки
7 - крышка для выгрузки сорбента
8 - ленточный транспортер
9 - бункер для загрузки отходов
10 - емкость для сбора полученного сорбента
11 - клапан-регулятор подачи отходов
12 - редуктор
13 - участок охлаждения
14 - изоляционный материал
15 - стержень шнека
16 - винтовая поверхность шнека, выполненная в виде лопастей
Установка получения сорбента для очистки воды содержит (фиг. 1) бункер для загрузки отходов 9, камеру для термической обработки 1 с нагревательным элементом 2 и емкость для сбора полученного сорбента 10. Бункер для загрузки отходов 9 снабжен клапаном-регулятором подачи отходов 11. Камера для термической обработки 1 связана с бункером для загрузки отходов 9 ленточным транспортером 8. Отходы через клапан-регулятор 11 поступают на ленточный транспортер 8, который связан с емкостью для подачи отходов 6 в камеру для термической обработки 1. В камере для термической обработки расположено устройство для измельчения, выполненное в виде шнека 4. Стержень шнека 15 расположен по оси камеры и выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси с заданной скоростью за счет того, что стержень подсоединен к мотору 5 через редуктор 12. Винтовая поверхность шнека 4 выполнена в виде лопастей 16 (фиг. 2). Лопасти имеют вид лопаток треугольной формы заостренных на конце. Нагревательный элемент 2 расположен по внутренней поверхности камеры для термической обработки и покрыт изоляционным материалом 3, 14, который используют для повышения теплоемкости установки и для технологической безопасности. Нагревательный элемент 2 расположен в камере 1 с отступом со стороны емкости для сбора полученного сорбента 10, образуя участок охлаждения 13 не менее 20 см. Участок охлаждения менее 20 см. не позволяет произвести охлаждение полученного сорбента до температуры, безопасной для дальнейшей работы с сорбентом и возгорания на воздухе. Камера для термической обработки 1 имеет длину не менее 1,5 м. При выполнении камеры 1 менее 1,5 м переработка отходов будет производиться некачественно и снизятся адсорбционные свойства полученного сорбента. Камера для термической обработки отходов со стороны емкости для сбора полученного сорбента 10 имеет отверстие, которое может быть закрыто крышкой 7. Ленточный транспортер 8 подключен к мотору 5 для вращения стержня шнека через редуктор 12.
Установка работает следующим образом. Отходы сельскохозяйственной переработки, в качестве которых может быть использована лузга пшеницы, проса или подсолнечника, из бункера для загрузки отходов 9 поступают на ленточный транспортер 8, а затем через емкость для подачи отходов 6 попадают в камеру для термической обработки отходов 1. Объем подачи сырья на ленту регулируют клапаном-регулятором 11. Необходимую температуру обеспечивают нагревательным элементом 2. Измельчение, перемешивание и передвижение отходов осуществляют за счет движением шнека 4, подключенного к мотору 5 и редуктору 12, которые осуществляют также движение ленты ленточного транспортера 8 и регулируют скорость вращения стержня шнека 15 и движения ленточного транспортера 8. Скорость вращения стержня шнека 15 обеспечивает необходимое время термообработки, которое можно регулировать мотором 5 и редуктором 12. Регулируют также количество подачи отходов за счет изменения скорости движения ленточного транспортера 8. При прохождении через камеру для термической обработки отходов 1 сельскохозяйственные отходы непрерывно измельчают, перемешивают и нагревают до определенной температуры, в результате получают сорбент. Лопасти 16 шнека в виде лопаток треугольной формы заостренные на конце позволяют качественно измельчать отходы. Далее готовый сорбент движется по участку 13 для охлаждения во избежание окисления и возгорания на воздухе. Готовый продукт поступает в емкость для сбора сорбентов 10 при открытой крышке для выгрузки сорбента 7.
ИТМ
НП
пор
уд
3
2
Устройство для измельчения, выполненное в виде шнека позволяет производить переработку поступающих отходов - их измельчение, перемешивание и продвижение, которое обеспечивает равномерный и качественный нагрев всей массы, что позволяет получить сорбент с высокими свойствами, который может быть использован для очистки воды не только от нефтепродуктов, но и от ионов тяжелых металлов. За счет изменения скорости движения ленточного транспортера и скорости движения шнека возможно также регулирование поступления отходов в камеру для термической обработки и степени переработки, что позволяет выбрать необходимый режим и производить переработку различных сельскохозяйственных отходов. Предложенная форма выполнения лопастей шнека в виде лопаток треугольной формы заостренных на конце также позволяет более качественно измельчать отходы и производить их полную переработку без остатка при использовании сырья любой фракции. Адсорбенты полученные в предлагаемой установке обладают высокими адсорбционными свойствами по ионам тяжелых металлов (Э=98%, А≈20-17 мг/г) и нефтепродуктам (Э=99%, А≈9-3 г/г), суммарным объемом пор по воде V=0,3 см/г, удельной поверхностью S=188 м/г.
Таким образом использование предложенной установки позволяет получить сорбент с высокими адсорбционными свойствами, производить переработку любых сельскохозяйственных отходов и расширить области применения полученного сорбента, который возможно применять не только для очистки воды от нефтепродуктов, как предлагается в прототипе, но и от тяжелых металлов. При этом упрощается конструкция установки за счет снижения количества громоздких технологических узлов.
Производство таких сорбентов имеет исключительную значимость для проблемы очистки воды в различных сферах деятельности человека.