Способ и устройство очистки воды от взвешенных примесей
METHOD AND DEVICE FOR WATER TREATMENT FROM SUSPENDED IMPURITIES

Изобретение относится к области очистки воды, технологических жидкостей, смазочно-охлаждающих жидкостей, моющих растворов от содержащихся в них взвешенных примесей и может быть использовано на станциях водоподготовки и промышленных производствах.
Известен по авторскому свидетельству СССР №977404, публ.1982, аэротенк-отстойник, содержащий корпус разделенный наклонной перегородкой, не доходящей до дна корпуса, на камеру аэрации и камеру отстаивания с тонкослойным модулем в виде съемных блоков из параллельных поворотных пластин из упругого волнообразного стеклопластика. Под тонкослойным модулем расположенный илосборник с эрлифтом для удаления осадка. Поворотные пластины снабжены направляющими, взаимодействующими с разъемной рамой, шарнирно связанной с нижней частью каждой пластины. С верхней частью каждой пластины связана приводная тяга с выступающей концевой частью и периодически взаимодействующим с ней упругим элементом в виде, например, рессоры, расположенной соосно с тягой и закрепленной на стенке корпуса.
В указанном тонкослойном модуле съем осадка с пластин осуществляют путем создания многократных колебаний пластин преимущественно виброприводом, что приводит к разрушению пластин и их замене, но также в результате вибрации пластин осадок разукрупняется и частично остается в модуле в виде взвеси, что снижает производительность и качество очистки воды.
Наиболее близкой к заявленному способу является очистка воды от взвешенных примесей по описанию патента РФ 2145514, Отстойник. Очистка осуществляется путем подачи очищаемой воды через устройство подвода в корпус, выполненный с возможностью поворота, перемещения очищаемой воды в блок тонкослойного осаждения и направления ее вдоль элементов осаждения. Выход очищенной воды осуществляется через устройство для вывода фильтрата. Осевшие примеси сбрасывают в нижнюю часть корпуса.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится следующее.
Во-первых, в известном техническом решении очистки воды от взвешенных примесей угол наклона элементов осаждения относительно горизонта в процессе очистки фиксируют на каком-либо значении (в диапазоне от 0 до 90°), превышающем величину угла естественного сползания осадка с элемента осаждения во влажном состоянии. Однако в процессе очистки под действием внешних факторов (изменение температуры окружающей среды, залповый сброс в воду загрязнений и др.) может измениться температура поступающей в отстойник очищаемой воды, а также концентрация и размеры, содержащихся в ней примесей. Это приведет к тому, что при фиксированном угле наклона элементов осаждения на них либо вообще не смогут оседать взвешенные частицы примесей, либо степень их оседания будет незначительна, что существенно снизит эффективность процесса очистки воды.
Во-вторых, в процессе оседания и накопления примесей на элементах осаждения частицы примесей сцепляются с поверхностью элементов осаждения и между собой, что затрудняет или делает невозможным смещение и последующий сброс осадка при периодической очистке элементов осаждения путем их поворота на 90° относительно горизонта. В результате чего эффективность очистки элементов осаждения уменьшается.
Наиболее близким устройством того же назначения является отстойник по патенту РФ 2145514, содержащий корпус с возможностью установки под углом в рабочем положении с устройствами подвода очищаемой воды и отвода фильтрата и блок тонкослойного осаждения, принятый за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится следующее.
Во-первых, в известном устройстве по патенту 2145514 периодический сброс накопившегося на элементах осаждения осадка осуществляют путем поворота на угол 90° относительно горизонта всего устройства вместе с корпусом и неподвижно закрепленными в нем элементами осаждения. С учетом габаритов и массы устройства вместе с находящейся в нем очищаемой водой для реализации такого поворота необходим сложный и мощный поворотный механизм, что делает затруднительной техническую реализацию такого устройства на практике. Кроме того, проблема усугубляется при попытке использовать такое устройство для очистки больших объемов воды.
Во-вторых, в процессе поворота всего устройства, кроме сброса осадка с элементов осаждения, в результате перемещения всего объема воды, находящейся в устройстве, будет вновь переведен во взвешенное состояние осадок, находящийся на дне корпуса. В результате этого очищаемая вода дополнительно будет загрязнена вновь взвешенными частицами, что приведет к снижению эффективности процесса очистки воды.
В-третьих, отсутствие в известном устройстве конструктивных элементов для инициации смещения осадка затрудняет или делает невозможным эффективное очищение элементов осаждения от осажденных примесей.
Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности процесса очистки воды от взвешенных примесей и в повышении эффективности очищения элементов осаждения от осажденных примесей.
Поставленная задача решается предлагаемой группой изобретений.
Заявляется:
Способ очистки воды от взвешенных примесей, включающий подачу очищаемой воды в корпус с элементами тонкослойного осаждения, перемещение очищаемой воды в блок тонкослойного осаждения и сброс осевших примесей в нижнюю часть корпуса. В отличие от прототипа угол наклона элементов осаждения в блоке тонкослойного осаждения периодически изменяют, при этом значение угла наклона подбирают экспериментально таким образом, чтобы обеспечить наибольшую степень оседания взвешенных частиц, периодически очищают элементы осаждения от осевших примесей путем инициации смещения осадка путем перемещения массы воды над блоком тонкослойного отстаивания за счет горизонтального перемещения подвижной лопасти над указанным блоком с последующим поворотом элементов осаждения и кратковременным ударным воздействием на элементы осаждения в их вертикальном положении
Также заявляется:
Устройство очистки воды от взвешенных примесей, включающее корпус с устройствами подвода очищаемой воды и отвода фильтрата, блок тонкослойного осаждения. В отличие от прототипа внутри неподвижного корпуса закреплены с возможностью поворота относительно горизонтальной оси элементы осаждения, шарнирно соединенные в нижней части с общей тягой, размещенной с возможностью совмещения с упором внутри корпуса при вертикальном положении элементов осаждения, а над блоком тонкослойного осаждения, ниже лотка для отвода очищенной воды размещена подвижная лопасть с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости.
Устройство, реализующее заявленный способ очистки воды от взвешенных примесей, представлено на фигурах 1 и 2. На фигуре 1 показан схематичный вид заявленного устройства. На фигуре 2 - разрез А-А на фигуре 1.
Устройство включает неподвижный корпус 1, в верхней части которого расположены устройство для подвода очищаемой воды 2 и устройство для отвода фильтрата 3. Внутри корпуса 1 размещен блок тонкослойного осаждения 4.
В блоке тонкослойного осаждения 4 шарнирно закреплены плоские элементы осаждения 5, имеющие возможность поворота относительно горизонтальной оси и соединенные между собой в нижней части общей тягой 6.
Также в нижней части корпуса 1 изнутри закреплен упор 7, с которым контактирует тяга 6 при повороте элементов осаждения 5 до угла наклона 90° относительно горизонта.
В устройстве для отвода фильтрата 3 размещен лоток 8. Ниже лотка и над элементами осаждения 5 закреплена лопасть 9 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости над блоком тонкослойного осаждения 4.
Представленное устройство позволяет осуществить способ очистки воды от взвешенных примесей следующим образом.
На стадии очистки воды водный поток, загрязненной взвешенными примесями, через устройство для подвода очищаемой воды 2 попадает в нижнюю часть корпуса 1, далее перемещается над дном блока тонкослойного осаждения 4 и упирается в переднюю стенку блока. Затем поворачивает наверх и меняет направление движения на горизонтальное непосредственно под пакетом плоских элементов осаждения 5. После этого поток очищаемой воды поворачивает вниз и сливается с входящим в блок тонкослойного осаждения 4 водным потоком (входящий поток подкручивает образующийся вихрь). Часть очищаемой воды из верхнего горизонтального потока проходит через зазоры между плоскими элементами осаждения 5. Подкрученный поток под элементами 5 играет роль выравнивающей сетки, что обеспечивает ламинарное истечение воды между элементами 5 и создает условия более полного осаждения взвешенных частиц на элементах 5. В зависимости от температуры очищаемой воды, а также размеров и концентрации взвешенных примесей с помощью привода (условно не показан) или вручную периодически изменяют угол наклона элементов осаждения 5 относительно горизонта. При этом значение угла наклона подбирают экспериментально таким образом, чтобы обеспечить наибольшую степень оседания взвешенных частиц на элементах осаждения, а следовательно, повысить эффективность очистки воды от взвешенных примесей. Затем очищенный поток воды перетекает дальше в лоток 8 и выводится из устройства для отвода фильтрата 3, например, в специальную емкость или на дополнительные ступени очистки, например, на ультрафильтрацию.
На стадии очистки элементов осаждения периодически выполняют очистку элементов 5 от осевших примесей. Для этого прекращают подачу очищаемой воды в заявленное устройство. Так как осевшие на плоских элементах осаждения частицы примесей сцепляются с поверхностью элементов осаждения 5, то их эффективная очистка от примесей затруднена или становится невозможной. Поэтому для повышения эффективности очищения элементов осаждения от осажденных примесей осуществляют инициирование смещения осадка. Для этого перемещают в горизонтальной плоскости над пакетом элементов осаждения 5 подвижную лопасть 9. Движения лопасти 9 генерируют волны, которые инициируют смещение осадка с поверхности элементов осаждения 5. Далее элементы осаждения 5 поворачивают на 90° относительно горизонта до совмещения тяги 6 с упором 7, закрепленным в нижней части корпуса 1. В момент совмещения происходит кратковременный удар тяги 6 об упор 7, что приводит к сбросу осадка на дно корпуса 1, а значит, и эффективному очищению элементов осаждения 5 от осевших примесей и, следовательно, способствует повышению степени очистки воды.