СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ ПУТЕМ КОАГУЛИРОВАНИЯ

Техническое предложение относится к области организации и обеспечения водоснабжения крупных промышленных и жилищных объектов, преимущественно к средствам очистки и обеззараживания воды, а именно к оборудованию для обработки воды, преимущественно применяемому в реагентном хозяйстве предприятий и сооружений станций обработки воды в отраслевых специализированных организациях типа Мосводоканала.
В частности, оно касается технических устройств для мокрого дозирования различных реагентов в жидкой среде, применяемых для улучшения эффекта осаждения взвешенных в воде веществ с использованием подвижных контактных средств. Предлагаемое решение также может быть использовано для аналогичных задач и в других областях человеческой деятельности, например при перемешивании взаимодействующих реагентов (компонентов) в химической промышленности, исследовательских аппаратах различного назначения, в нефтяной отрасли и других.
Известны и широко применяются аналоги настоящего технического решения, например смесители для системы очистки воды путем коагулирования, в частности, описанная в книге «Основы гидравлики, водоснабжения и канализации», под ред. П.В.Лобачева, М., Стройиздат, 1966 г.
Такая система содержит соединенные последовательно загрузочное устройство, емкость для жидкого коагулята с дозатором его подачи, смеситель для приготовления рабочего раствора и отстойное сооружение для осаждения и последующего удаления образующегося осадка, в частности в виде придонной взвеси хлопьев.
Смеситель в рассматриваемой системе представляет собой лоток, в котором поперек потока установлены перегородки с проходами для воды. Благодаря им направление движения воды попеременно меняется, а в суженных сечениях создаются повышенные скорости ее течения и образующиеся завихрения способствуют удовлетворительному смешиванию воды с реагентом.
Другим типом смесителя, часто применяемым в таких системах на станциях обработки воды, является дырчатый смеситель. Он представляет собой лоток, перегороженный дырчатыми переборками. Обычно их не менее трех с отверстиями соответствующих диаметров, расчет которых приведен в известной книге «Очистка природных вод» авторов В.А.Клячко, И.Э.Апельцина, Москва, Стройиздат, 1971 г.
К основным недостаткам указанных выше смесителей такой системы следует отнести невозможность применения для очистки воды твердых коагулятов и низкая эффективность перемешивания реагентов посредством самотека жидкости, особенно при больших скоростях и объемах подачи воды.
Наиболее близким к заявляемому предложению по технической сущности -его прототипом, является смеситель системы очистки воды путем коагулирования, описанный в книге Т.Н.Николадзе, М.А.Сомова «Водоснабжение» - Уч. Пособие для ВУЗов, М. Стройиздат, 1995 г.
Такой смеситель (прототип) выполнен в виде вертикальной емкости, в которой вертикально закреплен возбуждающий жидкость элемент, например решетчатая рамка, кинематически связанная с вращающим ее приводным механизмом. В частном случае, в качестве возбуждающего элемента смесителя может быть использована труба (или трубы) с отверстиями, через которые под давлением подается от компрессора воздух, перемешивающий жидкость с реагентом. Вертикальный смеситель в плане выщдмяют, как правило, круглым или прямоугольным.
Процесс перемешивания воды с коагулянтом в смесителе представляет собой достаточно сложное гидродинамическое явление - при одностороннем вращении возбуждающего элемента, в зависимости от конфигурации емкости смесителя, неизбежно происходит прилипание частиц реагента к ее корпусу в «застойных» (не промываемых потоком) зонах. Те же явления имеют место при подаче воздуха, так как трубы конструктивно не встраиваются в угловые части емкости.
К другим недостаткам такого смесителя можно отнести низкую эффективность перемешивания воды с коагулянтом, вызванную непараллельностью осей вращения приводного механизма с возбуждающим элементом и оси смесителя, вследствие чего возникают узконаправленные потоки смеси и не затрагиваются все застойные зоны. Аналогичные недостатки наблюдаются и при подаче в него сжатого воздуха - сохраняется наличие застойных зон и неравномерность потоков жидкости.
Указанные недостатки рассматриваемой конструкции смесителя могут быть достаточно эффективно устранены при использовании в качестве возбуждающего элемента, размещаемого соосно с корпусом в смесителе, ведущего вала с блоками лопастей типа пропеллерных, используемых в авиации.
i
При этом, вследствие вращения ведущего вала смесителя, происходит принудительное перемешивание смеси, эффективность W которого, в общем случае определяется углами а, установки (наклона, атаки) лопастей в отдельных i-x блоках, их размаха В, его угловыми скоростями W, зависит от диаметра D, глубины Н емкости и многих других факторов, таких как непараллельность б осей приводного механизма, ведущего вала с блоками лопастей и собственно вертикальной емкости смесителя:
Причем, и в таком (настоящем) предложении общего характера можно обнаружить ряд из отмеченных выше недостатков.
Так, при одностороннем вращении ведущего вала с блоками лопастей, в зависимости от конфигурации емкости, все же возможно возникновение «застойных» зон, снижающих эффективность перемешивания реагента с водой и прилипание частиц реагента к корпусу в таких зонах. Вследствие жесткого соединения ведущего вала с приводным механизмом и непараллельной установки под углом б ведущего вала в корпусе смесителя, могут возникать нерегулярные узконаправленные потоки воды с коагулянтом и, как следствие, неэффективное их перемешивание.
Поэтому в предлагаемом техническом решении предусмотрены
соответствующие конструктивные мероприятия по их безусловному устранению:
i
- во-первых, путем принудительного регулирования, в частности дискретного, при монтаже и предварительной настройке смесителя, величины и направления потоков жидкости в емкости, создаваемых каждым из блоков лопастей, посредством индивидуальной установки их углов a атаки. Это позволяет обеспечить непрерывную циркуляцию смеси в застойных зонах емкости и принудительное вымывание налипших на ее корпус твердых, нерастворенных частиц реагента;
- или управления, при необходимости, угловыми скоростями W, вращения соответствующего блока лопастей смесителя и, соответственно, направлением и интенсивностью потоков смеси воды с коагулянтом;
а также, посредством применения направляющих соединений, типа кардановых, приводного механизма и ведущего вала перемешивающих лопастей, в частности с использованием компенсирующих муфт. В случае применения вертикальной емкости смесителя прямоугольной формы или цилиндрической, но диаметром D, намного превышающим размах В лопастей, для повышения эффективности смесеобразования и обеспечения достаточной производительности, целесообразно использовать большее количество М ведущих валов с блоками лопастей, исходя из условия
Таким образом, задачей, на решение которой направлено настоящее техническое предложение, ее целью, является разработка конструкции смесителя, обеспечивающей повышение эффективности смесеобразования и производительности системы очистки воды.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном смесителе для системы очистки воды путем коагулирования, содержащем внешний приводной механизм и выполненном в виде вертикальной емкости, дополнительно, в нее вмонтирован параллельно ее оси ведущий вал с не менее чем двумя блоками лопастей, связанных с соответствующими регуляторами их углов установки, который соединен с внешним приводным механизмом посредством направляющего аппарата и компенсационной муфты.
Кроме того, с целью повышение равномерности и эффективности смесеобразования, направляющий аппарат смесителя выполнен в виде установленных на ведущем валу двух подшипников качения, связанных с другой стороны через жесткий кожух с корпусом вертикальной емкости.
и связанных через свои направляющие аппараты 6 и компенсационные муфты 7 с соответствующими внешними приводными механизмами 1.
Для повышения надежности конструкции смесителя, блоки лопастей 4, начиная со второго, с регуляторами 5 их углов установки связаны с ведущим валом 3 посредством устройств 10 реверса направлений их вращения.
Смеситель в системе очистки воды путем коагулирования функционирует следующим образом:
Перед началом работы по очистке воды в растворно-дозировочное оборудование системы производят загрузку коагулянта, который растворяется в воде и поступает через дозатор подачи полученного материала в смеситель для перемешивания реагента с массой обрабатываемой воды.
i
Затем включают внешний приводной механизм 1, который, через компенсационную муфту 7 и направляющий аппарат 6 вращает ведущий вал 3 с не менее чем двумя блоками 4 перемешивающих лопастей, углы атаки a которых, как правило предварительно, устанавливают посредством соответствующих регуляторов 5 таким образом, чтобы восходящие и нисходящие потоки образующейся смеси вымывали в вертикальной емкости 2 смесителя материал коагулянта из застойных зон, и не допускали его излишнего накопления, в основном в нижней части емкости 2, уменьшая, таким образом, эффективность смесеобразования и работы системы очистки в целом.
При этом, направляющий аппарат 6 смесителя, за счет установленных на ведущем валу 3 двух подшипников качения 8, связанных с другой стороны через жесткий кожух 9 с корпусом вертикальной емкости 2, обеспечивает повышение равномерности и эффективности смесеобразования.
А установка в вертикальной емкости 2 смесителя параллельно ряда ведущих валов 3, оборудованных блоками лопастей 4 и связанных через свои направляющие
Для повышения производительности смесителя в его вертикальной емкости параллельно установлен ряд ведущих валов, оборудованных блоками лопастей и связанных через свои направляющие аппараты и компенсационные муфты с соответствующими внешними приводными механизмами.
Для повышения надежности конструкции смесителя, блоки лопастей, начиная со второго, с регуляторами их углов установки связаны с ведущим валом посредством устройств реверса направлений их вращения.
На рисунках фиг.1 приведена конструктивная схема предлагаемого технического решения.
Фиг.2 иллюстрирует конструктивную схему передачи вращения от внешнего приводного механизма к ведущему валу смесителя.
На фиг.3 представлен фрагмент конструкции смесителя с устройством реверса направления вращения лопастей.
Смеситель для системы очистки воды путем коагулирования, содержит внешний приводной механизм 1 и выполнен в виде вертикальной емкости 2, в которую дополнительно вмонтирован параллельно ее оси ведущий вал 3 с не менее чем двумя блоками лопастей 4, связанных с соответствующими регуляторами 5 их углов установки, который соединен с внешним приводным механизмом 1 посредством направляющего аппарата б и компенсационной муфты 7.
Кроме того, с целью повышение равномерности и эффективности смесеобразования, направляющий аппарат б смесителя выполнен в виде установленных на ведущем валу 3 двух подшипников качения 8, связанных с другой стороны через жесткий кожух 9 с корпусом вертикальной емкости 2.
Для повышения производительности смесителя в его вертикальной емкости 2 параллельно установлен ряд ведущих валов 3, оборудованных блоками лопастей 4
аппараты 6 и компенсационные муфты 7 с соответствующими внешними приводными механизмами 1, позволяет существенно повысить производительность смесеобразования, особенно при больших подачах воды.
После смесителя вода с коагулянтом поступает в отстойное сооружение для осаждения и удаления образующегося осадка из ранее загрязнявших воду веществ и остатков коагулянта.
Кроме того, блоки лопастей 4, начиная со второго, с регуляторами 5 их углов установки соединяют с ведущим валом 3 посредством устройств 10 реверса направлений их вращения, обеспечивая, таким образом, повышения надежности конструкции смесителя и системы очистки в целом. Данный вариант системы работает аналогично приведенного выше описания, при этом регуляторы 5 могут быть отключены или даже демонтированы.
Таким образом, при работе предложенной конструкции смесителя для системы очистки воды путем коагулирования согласно приведенного выше описания, в полной мере достигается заявленный авторами положительный эффект. Как показывают расчеты на имитационных моделях, на 30% увеличивается эффективность смесеобразования, заметно уменьшается время осаждения смеси и остатка коагулянта, увеличивается подача очищенной воды потребителю.