УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к области механической очистки сточных вод, в частности, к устройствам для задержания и извлечения мусора и отбросов из сточных вод.
Известно устройство для задержания и удаления мусора из сточных вод, содержащее фильтрующую решетку, набранную из стержней, установленных с прозорами, устройство для очистки решетки в виде граблин, подъемное устройство граблин и привод (см. «Memento technique de I'еаu», DEGREMONT, 1983 г., т.1, стр.115-120).
Недостатком известного устройства является узкий диапазон размеров удаляемых примесей, не позволяющий удалять из воды примеси с размерами менее 3-х мм, определяемыми размерами прозоров решетки, и требующей перед устройством установки решетки для предварительного удаления крупных примесей, а так же сложность конструкции подъемного устройства граблин.
Известно устройство для задержания и удаления грубых примесей из сточных вод, выполненное в виде корпуса с установленным в нем фильтрующим элементом-процеживателем, шнековым механизмом с возможностью непрерывного вращения, соединенным с приводом. Фильтрующие элементы представляют собой два плоских, перфорированных листа, установленных по боковым стенкам канала, под углом к направлению движения потока сточной воды, при этом корпус шнекового механизма размещен в узкой части канала, образованного перфорированными листами и выполнен перфорированным в форме полуцилиндра, являющегося составной частью фильтрующего элемента-процеживателя (см. патент RU на полезную модель №36399, МКИ Е 03 F 5/14 с приоритетом 03.07.2003 г., опубл. Б.И. №7, 2004 г.).
Недостатком известного устройства является засорение перфорации корпуса примесями, особенно в форме нитей и волос, а так же низкая пропускная способность фильтрующего элемента-процеживателя из-за малого «живого сечениям перфорации.
Известно устройство для удаления механических примесей из сточных вод, содержащее корпус с размещенным в нем цилиндрическим фильтрующим элементом-процеживателем, соединенным с узлом привода и смонтированным с возможностью непрерывного вращения, в котором фильтрующий элемент-процеживатель установлен под углом к горизонтали, выполнен в виде несущего барабана, образованного кольцами, соединенными трубчатыми элементами при суммарной длине просветов между кольцами не менее 0,8 от длины барабана. К внутренней поверхности колец прикреплен цилиндр из сетки с просветом ячеек 1,0-2,5 мм, а на внутренней поверхности сетчатого цилиндра закреплены спиралевидные перегородки, кольца на торцах барабана установлены на опорных роликах с возможностью вращения, кольцо на верхнем торце снабжено канавкой для клинового ремня, узел привода выполнен в виде клиноременной передачи с рычажным механизмом натяжения ремня, устройство снабжено патрубком для рассредоточенной подачи воды в верхней части процеживателя, поддоном с патрубком для сбора воды и ее удаления, лотком для отведения задержанных примесей, размещенным в нижней части процеживателя, узлом регенерации фильтрующей поверхности процеживателя с щелевыми форсунками, расположенными вдоль сетчатого цилиндра процеживателя, чехлом с патрубком для отведения воздуха с парами воды и запахом, причем устройство оснащено щитом управления с элементами автоматического включения привода и форсунок (см. патент RU на полезную модель №54053 с приоритетом от 02.02.2006 г., дата регистрации патента 10.06.2006 г.).
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая производительность из-за низкой площади фильтрации, т.к. узел подачи очищаемой воды расположен в нижней части цилиндра, фильтрующая сетка
предрасположена к интенсивному забиванию, гидравлическая промывка в этом случае мало эффективна.
Известно устройство для задержания и удаления механических примесей из сточных вод, наиболее близкое по назначению и технической сущности к заявляемому, выполненное в виде неподвижного корпуса с размещенным в нем фильтрующим элементом-процеживателем в форме барабана, жестко закрепленного на валу с возможностью непрерывного вращения, соединенным с узлом привода, и изготовленным из перфорированного материала с уложенными на его наружной поверхности с определенным шагом витками проволоки; на наружной поверхности фильтрующего элемента-процеживателя размещена, как минимум, одна планка, прижимающая витки проволоки к его поверхности и не выступающая за внешний диаметр уложенных витков, для чего на наружной поверхности фильтрующего элемента-процеживателя выполнена, как минимум, одна канавка, параллельная цилиндрической образующей барабана и имеющая профиль поперечного сечения, отвечающий профилю планки. При этом каждый виток проволоки расположен в плоскости вращения фильтрующего барабана, а смена каждым витком плоскости положения выполнена под прижимной планкой. Барабан и корпус устройства оснащены уплотнительными элементами. Устройство для задержания и удаления примесей из сточных вод снабжено щеткой из упругих гибких прутков, установленной непосредственно перед скребком с возможностью постоянного вращения и соединенной с узлом привода, а фильтрующий элемент-процеживатель расположен фронтально по отношению к потоку очищаемой воды (см. патент RU на полезную модель №36401, МКИ Е 03 F 5/14 с приоритетом 3.07.2003 г., опубл. Б.И. №7, 10.03.2004 г., ПСЖ-150-00.00.000 ТО, Процеживатель сточной жидкости НИКТИ Городского Хозяйства).
Недостатками известного устройства являются:
- невысокая степень удаления механических примесей из сточных вод вследствие их «проскока» через уплотнительные элементы между вращающимся барабаном и неподвижным корпусом;
- невысокая производительность устройства, обусловленная большим гидравлическим сопротивлением поверхности фильтрующего элемента-процеживателя вследствие фронтального расположения барабана по отношению к потоку, малого «живого сечения» прозоров между витками проволоки, приводящего к повышению уровня (напора) очищаемой воды перед процеживателем и проскоку перед уплотнительными элементами, а так же небольшой суммарной длины прозоров между витками проволоки, уложенными на поверхности барабана - (около 0,5 длины барабана);
- отсутствие надежности устройства в эксплуатации, из-за трудоемкой, требующей специальных навыков замены - повторной намотки витков проволоки при ее обрыве, вследствие создания планкой усилия сдвига при вращении фильтрационного элемента-процеживателя, а также из-за необходимости регулировки уплотнительных элементов или их замены при эксплуатации;
- сложность конструкции, обусловленная наличием двух кинематических связей: привода процеживателя и привода щеток и усложнение ее за счет необходимости изготовления уплотнительных элементов барабана и корпуса с высокой точностью.
Техническим результатом является повышение степени удаления механических примесей из сточных вод, повышение производительности и надежности устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для удаления механических примесей из сточных вод, содержащем корпус с размещенным в нем цилиндрическим фильтрующим элементом-процеживателем в форме барабана, сформированного из витков проволоки, жестко закрепленного на валу, соединенного с узлом привода, и смонтированного с возможностью непрерывного вращения, фильтрующий элемент-процеживатель оснащен
дополнительным, соосным внешнему внутренним барабаном с соотношением диаметров 1:1,3-1,5 соответственно, соотношением прозоров между витками внешнего и внутреннего барабанов, составляющем 1:2,5-4,0 и величиной прозоров уменьшенной и постоянной после зоны рассредоточенного распределения потока воды по ходу его движения, на внутренней стороне каждого из барабанов закреплены ленточные спиралевидные направляющие с уменьшением шага и увеличением диаметра лент спиралей по ходу движения потока воды, устройство оснащено лотком с переливными кромками для рассредоточенной подачи воды в верхней части барабана, поддоном с патрубком для сбора воды и ее удаления, а в каждом из барабанов фильтрующего элемента-процеживателя размещен узел гидравлической регенерации фильтрующей поверхности.
На фигуре 1 представлено устройство для удаления механических примесей из сточных вод в разрезе, вид спереди.
На фигуре 2 представлено устройство для удаления механических примесей из сточных вод в разрезе, вид сбоку.
Устройство для удаления механических примесей из сточных вод состоит из корпуса 1, с размещенным в нем цилиндрическим фильтрующим элементом-процеживателем 2, соединенным с узлом привода 3 и смонтированным с возможностью непрерывного вращения.
Фильтрующий элемент-процеживатель 2 выполнен в виде барабанов 4 и 5, сформированных из витков проволоки 6 и 7 соответственно, причем соосно внешнему барабану 4 смонтирован дополнительный внутренний барабан 5 при соотношении прозоров 8 между витками 6 внешнего барабана 4 и прозорами 9 между витками 7 внутреннего барабана 5, составляющем 1:2,5-4,0.
Соотношение диаметров внешнего 4 и внутреннего 5 барабанов составляет 1:1,3-1,5. Данные соотношения обеспечивают равность расходов сточных вод очищаемых внутренним и внешним барабанами Соотношение диаметров барабанов необходимо также для обеспечения монтажа ленточных
спиралевидных направляющих 10 и прочистки устройства от примесей внутреннего пространства между барабанами.
При соотношении диаметров барабанов менее 1:1,3 резко снижается баланс между пропускной способностью внутреннего и внешнего барабанов, т.к. возможно неконтролируемое засорение пространства между барабанами, которое сложно устранить.
При соотношении диаметров барабанов более 1:1,5 окажется гидравлически недогруженным внешний барабан, т.е. нарушится баланс расходов внешнего и внутреннего барабанов.
К внутренней поверхности каждого из барабанов 4 и 5 фильтрующего элемента-процеживателя 2 прикреплены ленточные спиралевидные направляющие 10 и 11 соответственно.
Устройство для удаления механических примесей из сточных вод снабжено патрубком для подачи очищаемой воды 12 и лотком 13 с переливными кромками для рассредоточенного распределения воды 14 в верхней части процеживателя 2, поддоном с патрубком для сбора воды и ее отведения 15, размещенным в нижней части процеживателя 2, узлом гидравлической регенерации 16 фильтрующей поверхности процеживателя 2 с соплами 17, расположенными вдоль фильтрующего элемента-процеживателя 2, сопла 17 укрыты защитным кожухом 18, который защищает от брызг воды и одновременно снижает загрязнение воздуха. Кожух 18 может быть подключен к системе вытяжной вентиляции. Устройство оснащено щитом управления с возможностью автоматического включения привода 3 и узла гидравлической регенерации 16 (на чертеже не показаны).
Устройство для удаления механических примесей из сточных вод работает следующим образом:
Очищаемая сточная вода самотеком поступает через патрубок 12 в лоток 13 с переливными кромками 14 для ее рассредоточенного распределения, размещенный в верхней части цилиндрического
фильтрующего элемента-процеживателя 2, расположенного в корпусе 1 образуя зону рассредоточенного распределения воды, т.е. рабочую зону. Лоток 13 с переливными кромками 14, расположенный в верхней части внутреннего барабана 5, способствует достижению максимальной площади фильтрации и соответственно максимальной производительности устройства по воде. Корпус 1 устройства может быть выполнен как горизонтальным, так и с наклоном к горизонтали, равным 0-4°. Угол наклона корпуса меняется в зависимости от расхода воды и характера содержащихся в воде механических примесей. При поступлении сточных вод на очистку автоматически включается регулируемый привод вращения фильтрующих барабанов 4 и 5 и узла гидравлической регенерации 16 фильтрующей поверхности с соплами 17. Частота вращения барабанов регулируется в интервале 6÷30 оборотов в минуту.
Очищаемая сточная вода фильтруется в две стадии. На первой стадии - через прозоры 9 между витками проволоки 7 внутреннего барабана 5 с размером 2,0-4,0 мм; на второй стадии очищенная от крупных примесей сточная вода фильтруется через прозоры 8 между витками проволоки 6 соосного внутреннему внешнего барабана 4 с размером 0,8-1,1 мм. Таким образом, соотношение прозоров между витками внешнего барабана и витками внутреннего, составляет 1:2,5-4,0.
При ширине прозоров внутреннего барабана 5 больше 4 мм производительность устройства значительно снижается, т.к. в прозоры будут перекрываться крупными загрязнениями, что снижает производительность по воде внешнего барабана 4 и ведет к аварийному проливу воды через открытые торцы барабанов 4 и 5.
При ширине прозоров внешнего барабана 4 менее 0,8 мм последний будет неработоспособным, т.к. будет постоянно заиливаться.
Из вышеуказанного следует, что только заявляемое соотношение прозоров между витками внешнего и внутреннего барабанов, составляющее 1÷2,5-4,0, обеспечивает достижение технического результата - повышение
производительности устройства, повышение степени удаления механических примесей из сточных вод и повышение надежности работы устройства, в то время как уход от заявляемого соотношения не позволяет достичь технического результата.
Двухстадийная фильтрация значительно снижает засорение внешнего барабана, особенно протяженными отбросами - нитями, тряпками и т.п., удаление которых из мелких прозоров малоэффективно, т.е. обеспечивает общий рост производительности устройства.
Размер прозоров в каждом из барабанов определяется из условия обеспечения максимальной линейной производительности устройства при условии равенства пропускной способности сточных вод через оба барабана. Уменьшение прозоров ведет к резкому возрастанию забиваемости фильтрующего элемента барабана и снижению пропуска сточных вод, а увеличение прозоров ведет к проскоку механических загрязнений и общему снижению эффективности очистки сточных вод. Большая производительность по сравнению с известным устройством обеспечивается также большей суммарной площадью прозоров на единицу длины барабанов.
Очищенная вода стекает в поддон 15 с патрубком, через который удаляется в отводящий трубопровод.
Ленточные спиралевидные направляющие 10 и 11, закрепленные на внутренней поверхности каждого из барабанов 4 и 5 и выполненные с уменьшением шага и увеличением диаметров лент спиралей по ходу движения потока воды, препятствуют проскоку очищаемой воды через открытые торцы барабанов и обеспечивают транспортировку отделенных крупных и мелких примесей наружу. Данное изменение шага и диаметра спиралей предназначено для: препятствия проскоку воды наружу из барабана при повышенной загрязненности фильтрующей поверхности; для удлинения пути выгрузки уловленных отбросов с цель повышения степени их обезвоживания.
Уловленные частицы механических примесей в фильтрующих барабанах под действием потока воды из лотка 13 с водораспределительными кромками 14 группируются с внутренней стороны каждой из ленточных спиралевидных направляющих 10 и 11 и под действием силы тяжести перемещаются вниз по ходу движения потока воды. В условиях вращения барабанов происходит взаимное слипание задержанных частиц в шарообразные агрегаты диаметром 1-3 см, которые в процессе многократного перекатывания подвергаются естественному дополнительному обезвоживанию.
После зоны рассредоточенного распределения потока воды по ходу его движения в конце барабана величина прозоров постоянна и уменьшена по сравнению с вышеуказанным соотношением.
Уменьшение величины прозоров на выходном участке фильтрующих барабанов снижает их засоряемость. Выгрузка уловленных отбросов осуществляется с открытых торцов барабанов на транспортер или в бункер-накопитель.
Ленточные спиралевидные направляющие 10 и 11 сдерживают движение воды в процеживателе 2 и, в сочетании с вращением процеживателя, обеспечивают равномерное распределение воды в верхней части фильтрующего элемента-процеживателя 2, увеличивая тем самым площадь фильтрования и, следовательно, производительность устройства.
Защитный кожух 18 защищает от разбрызгивания воды из сопел 17 и одновременно снижает загрязнение воздуха. Кожух 18 может быть подключен к системе вытяжной вентиляции. Устройство оснащено щитом управления с элементами автоматического включения привода и сопел. При превышении штатной гидравлической нагрузки автоматически включается резервное устройство.
Предложенное устройство для удаления механических примесей из сточных вод по сравнению с известным обеспечивает:
- повышение степени удаления примесей из сточных вод за счет исключения проскока примесей и повторного загрязнения воды, поскольку фильтрование воды происходит в две стадии;
- повышение производительности устройства более чем в 2 раза по сравнению с известным, обусловленное равномерным распределением воды в верхней части внутреннего барабана, создаваемым водораспределительным лотком и вращением барабана, а так же значительной суммарной площадью прозоров на единицу длины барабанов;
- повышение надежности устройства за счет двухстадийной фильтрации очищаемой сточной воды.