ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОСВЕТЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к установкам для осветления коагулированных маломутных высокоцветных природных вод для технического водоснабжения и может быть использовано для очистки производственных сточных вод бумажного производства.
Известно устройство для очистки воды, содержащее цилиндрический корпус с коническим днищем, с расположенной внутри него и соосно ему камерой хлопьеобразования, снабженный трубопроводом подачи осветляемой воды и реагента, оснащенного соплом, состоящим из насадка Вентури, переходящего в конически сходящийся насадок, с расположенным внутри последних стаканом, оснащенным патрубком, к которому примыкает гибкий трубопровод; соосно корпусу и над насадками расположена камера смешения, состоящая из конфузора, цилиндрической части и диффузора, сообщенная с камерой хлопьеобразования. Корпус оснащен трубопроводом для удаления осадка, желобом сбора осветленной воды с трубопроводом для ее отведения (см. патент RU №2087424, МКИ В01D 21/08, C02F 1/52, приоритет 24.03.93 г., опубл. 20.08.97 г. Б.И. №23).
Недостатками известного устройства являются: сложность конструкции нижней конической части с боковым отводом осадка через сосредоточенный патрубок, которая способствует ее зашламлению и приводит в неработоспособное состояние; наличие сопла, обуславливающего повышенную скорость, подсос и разрушение хлопьев, образовавшихся в камере хлопьеобразования, что нарушает седиментационный процесс; отсутствие эффективного перемешивания в камере смешения за счет прямолинейности потока.
Известен вертикальный осветлитель "Circulator", состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с коническим днищем, трубопровода подачи осветляемой воды, размещенного в коническом днище, центрального патрубка для подачи реагентов - в верхней части корпуса, гидроэжектора, присоединенного к трубопроводу подачи осветляемой воды и сообщенного с камерой смешения; гидроэжектор обеспечивает рециркуляцию осадка и/или образовавшихся флокулл, а так же их смешение с реагентами и обрабатываемой водой. Корпус осветлителя снабжен периферийной камерой осветления, ограниченной отражающей цилиндрической перегородкой. Из камеры осветления осадок соскальзывает к эжектору, уплотняется в коническом днище и отводится (см. "DEGREMONT", «Технический справочник по обработке воды», «Новый журнал», Санкт-Петербург, 2007 г., том 2, стр.844, 845).
Недостатками известного устройства являются: наличие в гидроэжекторе турбулентной струи, обладающей высокой скоростью и приводящей к разрушению образовавшихся хлопьев; наличие гидроэжектора препятствует осаждению хлопьев.
Известно устройство для осветления воды, состоящее из цилиндрического корпуса с коническим днищем, центральной камеры смешения с трубопроводом подачи осветляемой воды и реагента, камеры хлопьеобразования, выполненной в виде цилиндра с коническим раструбом в нижней части и расположенной вокруг камеры смешения; камера хлопьеобразования оснащена перегородками, например, горизонтальными, придающими волнообразное движение потоку воды. В нижней части камеры хлопьеобразования размещены тангенциально направленные перегородки, например, вертикальные для обеспечения вращательного движения воды на выходе из камеры хлопьеобразования. Нижний торец корпуса соединен с коническим
днищем. Корпус устройства снабжен периферийной по отношению к камере хлопьеобразования камерой осветления, выполненной в виде расширяющегося вверх усеченного конуса, сообщенного со шламоуплотнителем шламоотводящими трубами и люками, позволяющими осуществлять отвод осадка из зоны осветления. Корпус устройства оснащен трубопроводом для отведения осветленной воды, расположенным в верхней части корпуса и трубопроводом для отведения осадка из шламоуплотнителя, размещенным в нижней части корпуса (см. патент SU №2142315 А1, МКИ: B01D 21/08, С02F 1/52, с приоритетом 29.10.98 г, опубл. 10.12.99 г., Б.И. №34).
Недостатками известного устройства являются:
- наличие днища у камеры смешения, образующего замкнутое снизу пространство, что приводит к зашламлению камеры смешения тяжелыми частицами;
- наличие горизонтальных перегородок в камере хлопьеобразования приводит к осаждению на них слоя осадка и последующему их зашламлению;
- сложность конструкции устройства, обусловленная наличием большого количества трубопроводов и люков, затрудняющего эксплуатацию.
Известен осветлитель, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, состоящий из цилиндрического корпуса с коническим днищем, разделенного конусообразной перегородкой, центральной камеры хлопьеобразования и периферийной камеры осветления. Корпус снабжен центральным трубопроводом подачи осветляемой воды и реагентов, оснащенным соплом, направленным вниз и установленным на уровне верхней кромки камеры хлопьеобразования. Центральная камера хлопьеобразования снабжена конфузором, размещенным под соплом
и камерой смешения с диффузором, при этом сопло, конфузор, камера смешения и диффузор образуют эжекционную систему.
Конфузор герметично соединен с верхней кромкой камеры хлопьеобразования, а камера смешения через кольцевую щель между соплом и конфузором сообщена с камерой осветления. Под диффузором размещен распределительный щит, выполненный в виде перфорированного диска с отверстиями, к одной из сторон которых прикреплены отклоняющие козырьки под углом 30-60° к плоскости щита в тангенциальном направлении для закручивания потока воды вокруг вертикальной оси осветлителя. В верхней части корпуса расположены отводящие лотки, соединенные с трубопроводом для отведения осветленной воды, а в нижней части конического днища предусмотрен трубопровод для отведения осадка (см. патент SU №1511219 А1, МКИ: B01D 21/08, C02F 1/52, с приоритетом от 25.01.88 г, опубл. 30.09.89 г.).
Недостатками известного осветлителя являются:
- наличие сопла, обеспечивающего повышенную скорость и подсос образовавшихся хлопьев, приводящих к их разрушению и снижению эффекта осветления;
- наличие единственного трубопровода для отведения осадка, расположенного в нижней точке конического днища, приводящего к его зашламлению тяжелыми частицами осадка и неудовлетворительным условиям эксплуатации.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности осветления воды и улучшение условий эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в вертикальном осветлителе, состоящем из цилиндрического корпуса с коническим днищем, оснащенного камерами смешения, хлопьеобразования и осветления, отделенной от камеры хлопьеобразования, не доходящей
до днища перегородкой, трубопроводами подачи осветляемой воды и реагентов, отводящим лотком, трубопроводом для отведения осветленной воды, размещенными в верхней части корпуса, и трубопроводом для отведения осадка, корпус осветлителя оснащен подводящим лотком, ограниченным с внутренней стороны внешней стенкой камеры смешения, плоская разделительная вертикальная перегородка размещена на расстоянии 4/5 радиуса корпуса от его оси, при этом ее нижняя кромка расположена выше нижней кромки цилиндрического корпуса, а верхняя кромка выступает выше уровня воды в лотках, камера смешения образована совокупностью чередующихся горизонтальных распределительных лотков и вертикальных вихреобразующих ячеек в форме параллелепипеда, причем боковая поверхность вихревых ячеек обращена к лотку и оснащена щелью, ячейки оснащены смещенными относительно центра ячейки донными отверстиями с присоединенными к ним отводящими патрубками, обращенными к камере хлопьеобразования, камера смешения расположена между стенкой подводящего лотка, плоской вертикальной перегородкой и плоской горизонтальной перегородкой, разделяющей камеру смешения и камеру хлопьеобразования и являющейся днищем камеры смешения, расположенным на уровне подводящего лотка, корпус осветлителя дополнительно оснащен желобами для сбора осветленной воды, трубопровод подачи осветляемой воды оснащен перпендикулярным ему патрубком подачи реагентов, при этом осветлитель дополнительно оснащен трубопроводом для отвода осадка из взвешенного слоя, нижний торец которого расположен в коническом днище, верхний торец расположен выше уровня воды, а отводящий патрубок на уровне окончания наклонной перегородки.
Вертикальный осветлитель состоит: из корпуса 1 с коническим днищем 2, оснащенного камерами смешения 3, хлопьеобразования 4 и
осветления 5, плоской разделительной перегородки 6, расположенной выше уровня воды и разделяющей камеру хлопьеобразования 4 и камеру осветления 5, подводящего 7 и отводящего 8 лотков, желобами для сбора осветленной воды 9, трубопровода подачи осветляемой воды 10, снабженного перпендикулярными ему патрубками подачи реагентов 11, трубопровода для отведения осадка 12, трубопровода отведения осветленной воды 13. Плоская перегородка 6, размещена на расстоянии 4/5 радиуса от оси корпуса 1. Камера смешения 3 размещена между подводящим лотком 7 и перегородкой 6, оснащена воздухоотделителями 14 и чередующимися горизонтальными распределительными лотками 15 и вертикальными вихреобразующими ячейками 16 в форме параллелепипеда, боковой поверхностью обращенного к лотку 15 и оснащенного щелью, оборудованными «эксцентрично» расположенными донными отверстиями 17 с присоединенными к ним отводящими патрубками 18, обращенными к камере хлопьеобразования, днище камеры смешения 19 расположено на уровне подводящего лотка 7; трубопровод для отведения осадка из взвешенного слоя размещен вдоль образующих цилиндрического корпуса 1 и конического днища 2, при этом верхний торец трубопровода для отведения осадка из взвешенного слоя 20 расположен выше уровня воды, нижний торец в средней части конического днища 2 корпуса 1, патрубок для отведения осадка из взвешенного слоя 21 присоединен перпендикулярно к трубопроводу 20 над коническим днищем 2.
Вертикальный осветлитель работает следующим образом:
Осветляемая вода через трубопровод подачи осветляемой воды 10, в который через перпендикулярно расположенные патрубки 11 подаются реагенты, поступает в подводящий лоток 7 и далее в камеру смешения 3, расположенную между стенкой корпуса 1 и плоской разделительной вертикальной перегородкой 6. Плоская
разделительная вертикальная перегородка 6 размещена на расстоянии 4/5 радиуса корпуса 1 от его оси, при этом ее нижняя кромка расположена выше нижней кромки цилиндрического корпуса 2, а верхняя кромка выступает выше уровня воды в лотках. Данное расположение обеспечивает оптимальные показатели скорости движения и времени нахождения осветляемой воды в камере хлопьеобразования 4. Камера смешения 3 представляет собой ряды чередующихся горизонтальных распределительных лотков 15 и вертикальных вихреобразующих ячеек 16. Данная конструкция позволяет равномерно распределить поступающую на осветление воду перед смешением и хлопьеобразованием. Поступающая в камеру вода распределяется по горизонтальным распределительным лоткам 15 и поступает во множество вертикальных вихреобразующих ячеек 16, симметрично расположенных по обеим сторонам лотков 15. Ячейки 16 представляют собой параллепипед, боковая поверхность которого примыкает к лотку 15, оснащена щелью и выполняет роль вихреобразователя. В них происходит образование вихревой воронки и обеспечивается интенсивное смешение воды с вводимыми химическими реагентами. Ячейки 16 оснащены донными отверстиями 17, смещенными относительно центра ячейки для лучшего воронкообразования. Через донные отверстия 17 с присоединенными к ним отводящими патрубками 18 вода с введенными реагентами поступает в камеру хлопьеобразования 4, ограниченную стенкой корпуса 1 и плоской вертикальной перегородкой 6 с боков и днищем камеры смешения 19 сверху. На выходе из отводящих патрубков 18 образуются одновременно расширяющиеся затухающие вихри, которые, накладываясь друг на друга, обуславливают более интенсивное смешение воды с реагентами. Вдоль плоской вертикальной разделительной перегородки 6 обеспечивается стабилизация движения потока в камере хлопьеобразования 4 по
нисходящей сверху вниз с постоянной скоростью, что создает оптимальные условия для хлопьеобразования. В процессе реакций хлопьеобразования могут выделяться воздух и газы, их удаление осуществляется через воздухоотделители 14, устроенные в днище камеры смешения 19. У нижней кромки вертикальной перегородки 6, расположенной выше нижней кромки цилиндрического корпуса 1, поток изменяет свое направление на восходящее и поступает в камеру осветления 5, образуя взвешенный слой, в котором происходит осветление воды. Часть наиболее тяжелых хлопьев оседает и собирается в коническом днище 2. Осветленная вода поступает в расположенные в верхней части корпуса желоба для сбора осветленной воды 9, далее в отводящий лоток 8 и направляется по трубопроводу отведения осветленной воды 13 на последующие сооружения.
Образованный более легкий осадок под действием гидростатического давления поступает в трубопровод для отведения осадка из взвешенного слоя 21, нижний торец трубопровода 22 расположен в коническом днище 2, верхний торец трубопровода 20 расположен выше уровня воды и сообщается с атмосферой, а отводящий патрубок на уровне окончания наклонной перегородки. Осадок поднимается по трубопроводу и отводится на утилизацию через патрубок для отведения осадка 23. Через трубопровод для отведения осадка 12 производится удаление тяжелых фракций осадка и опорожнение вертикального осветлителя. Наличие двух трубопроводов для отведения осадка 12 и 21 обеспечивает дифференцированное отведение легкой и тяжелой фракций осадка и предотвращает зашламление нижней части конического днища 2 осадком.
Предложенный вертикальный осветлитель по сравнению с известным обеспечивает повышение эффективности осветления воды на 35-40% за счет:
- оснащения осветлителя плоской разделительной вертикальной перегородкой, размещенной на расстоянии 4/5 радиуса корпуса от его оси и обеспечивающей оптимальные показатели скорости движения и времени нахождения осветляемой воды в камере хлопьеобразования, камерой смешения, образованной совокупностью чередующихся горизонтальных распределительных лотков и вертикальных вихреобразующих ячеек в форме параллелепипеда, позволяющей равномерно распределить поступающую на осветление воду перед смешением и хлопьеобразованием, снабжения вихреобразующих ячеек донными отверстиями с присоединенными к ним отводящими патрубками, смещенными относительно центра ячейки и обеспечивающими воронкообразование и интенсивное смешение реагентов с осветляемой водой;
- наличия двух трубопроводов для отведения осадка: из взвешенного слоя и более тяжелых фракций осадка из конического днища, что способствует более эффективному отведению осадка и улучшению условий его эксплуатации.