ЩЕЛЕВОЙ СГУСТИТЕЛЬ

Полезная модель относится к отраслям промышленности, в которых производится отделение взвешенных частиц от жидкости. Полезная модель предназначена для очистки природных и сточных вод, а конкретно к сгущению образующихся осадков, и может быть использовано в водоочистных сооружениях городских и производственных сточных вод, где образуются жидкие отходы в виде осадков и шламов, которые необходимо подвергать обезвоживанию.
Известен гравитационный сгуститель, содержащий коническое днище, которое выполнено ступенчатым, в виде кольцевых выступов с вертикальными цилиндрическими или прямоугольными стенками. Твердые частицы в своем движении вниз приближаются к кольцевым выступам конического днища, на которых в начальный период работы сгустителя образуют осадок воронкообразной формы. По достижении верхней поверхностью осадка угла наклона близкого по величине углу естественного откоса твердые частицы, поступающие на этот осадок, изменяют направление движения и стекают с выступа в виде слоя сгущенной суспензии. Далее этот слой движется вдоль вертикальной стенки выступа до слоя осадка на следующем выступе, стекает с него и т.д., приближаясь к выпускному патрубку (патент Российской Федерации №2089262, МПК B01D 21/24, опубл. 10.09.1997 г.).
Известен ленточный сгуститель осадка, включающий шнековый транспортер с переменным шагом, бесконечную фильтровальную ленту, проходящую по системе роликов через узел регенерации, трубопровод подачи и удаления осадка, сборник фильтрата и привод, при этом шнековый транспортер снабжен водосборной камерой с перфорированной цилиндрической поверхностью и камерой флокуляции со спиральным трубопроводом, входной патрубок которого соединен с трубопроводом подачи осадка, оснащенным дозатором флокулянта, а выходной патрубок спирального трубопровода снабжен диффузором, спиральный трубопровод выполнен с постоянно увеличивающим проходным сечением от входного патрубка к выходному (патент Российской Федерации №2100296, МПК C01F 11/12, опубл. 27.12.1997 г.).
Известен ленточный сгуститель осадка, включающий раму, приводное устройство, бесконечную фильтровальную ленту, в верхней части проходящую по поддерживающим элементам-валкам, устройство управления смещением фильтровальной ленты, содержащее концевик, исполнительный орган - тормозную камеру управления, регулирующий вал, устройство натяжения фильтровальной ленты, узел регенерации, трубопроводы подачи осадка и удаления фильтрата, устройство распределения осадка. В устройстве управления смещением ленты концевик соединен с электроклапаном системы водоснабжения, который посредством трубы соединен с тормозной камерой управления, шток которой соединен с регулирующим валом. Устройство натяжения фильтровальной ленты содержит натяжной вал, выполненный с вращающимися полуосями на обоих концах, каждая из которых соединена со своей зубчатой рейкой, находящейся в зацеплении с шестеренкой, которая через трещетку соединена с противовесом, при этом шестеренки обеих полуосей соединены между собой общим валом, причем лента соприкасается с концевиком устройства управления смещением ленты, а также проходит под валом предварительной регулировки смещения (патент Российской Федерации №2186609, МПК B01D 33/048, опубл. 10.08.2002 г.).
Известен сгуститель, состоящий из корпуса с патрубком отвода осадка, патрубков отвода осветленной жидкости, патрубка для ввода исходной суспензии. Корпус в виде усеченной пирамиды вершиной вниз заканчивается патрубком отвода осадка. Он выполнен из двух или более ярусов осадительных элементов герметично и жестко- разъемно закрепленных на несущей конструкции. Каждый из элементов представляет собой герметичную плоскую полую конструкцию типа пенал, в которой стенка, контактирующая с суспензией, выполнена из проницаемого для жидкостей и газов материала, а остальные стенки - из некорродирующего материала. Полость каждого элемента сообщена с системой трубопроводов отвода осветленной жидкости и с системой воздуховода, содержит аппаратуру управления подачей рабочего тела высокого и низкого давления, влагоотделители, резервуар для слива жидкости и источники рабочего тела высокого и низкого давления (патент Российской Федерации №2199368, МПК B01D 21/24, опубл. 27.02.2003 г.).
Известны ленточные фильтрпрессы для сгущения и обезвоживания шламов фирмы АНДРИТЦ. Шлам перемешивается в статическом смесителе, расположенном перед процеживающим столом. В зоне процеживания происходит разделение жидкой и твердой фракции под действием силы тяжести. Большая часть жидкости, находящейся между частичками твердого вещества стекает через сито. Первый участок зоны процеживания служит для подачи шлама и равномерного распределения флоккулированного шлама по всей рабочей ширине стола при помощи распределительной пластины. Гравитационный стол оборудован направляющими элементами (два, три, или четыре ряда) которые уплотняют, перенаправляют и перемешивают шлам. Сгущенный шлам снимается с сита износостойким скребком. Фильтрат собирается в поддоне внутри рамы и стекает со стороны привода. Промывка ленты осуществляется посредством разбрызгивающих трубок, снабженных плоскоструйными соплами. С их помощью, оставшиеся частички снимаются с фильтровальной ленты. В качестве опции предлагаются очищающие щетки. Щетки приводятся в действие вручную через маховичок и прочищают сопла во время работы PowerDrain (Рекламный проспект Seymposium Andritz Graz 1-5 марта 1993 года). Известны сита щелевидные сварные плоские и дуговые ТУ14-4-1849-2001 и другие, а также шпальтовые сито и плетеные стальные сетки, сита дуговые щелевые сварные (ТУ14-198-123-96) для решения проблем фильтрации и обезвоживания выпускаемые соответственно УралПромТехнологией, ООО «Вибро Сито», «Hein Lehmann» GmbH, УкрПром. Сварные щелевидные сита состоят из параллельно расположенных колосниковых профилей, методом сварки прикрепленных к поперечным ребрам жесткости на заданном расстоянии друг от друга, образуя щелевидные отверстия. Ширина щели варьируется и может быть выполнена для большинства сфер применения сита. Используемая форма профилей может быть разной. Вышеперечисленные аналоги кроме фильтровального элемента содержат приемно-распределительное устройство, устройство отвода фильтрата и устройство выгрузки шлама. Вышеперечисленные устройства - аналоги заявляемому изобретению обладают рядом преимуществ в конкретном использовании.
Известно дуговое сито предназначенное для отделения твердого вещества от жидкости. Обезвоживаемая суспензия подается по всей ширине сита через подводящий трубопровод и приемно-распределительное устройство. Жидкость проникает через щели сита, а условно обезвоженный остаток перемещается к основанию сита. Жидкость стекает в отводную емкость фильтрата, а твердая фракция сваливается в устройство выгрузки шлама. Дуговое сито, выполненное из профильной проволоки треугольной формы и, благодаря образованию клинообразной щели, исключает забивание твердым материалом, что обеспечивает его самоочистку. Вышеописанное дуговое сито ближайшее по конструктивным признакам техническое решение, принятое за прототип (продукция Луганского Электро Машиностроительного завода - ЛЭМЗ, Украина, опубл. каталог 2004-2010). Известное дуговое сито используется только для разделения не растворимых в воде крупнозернистых материалов, которые не подлежат предварительной обработке реагентами по причине слабой механической прочности флоккул (хлопьев). Производительность одного сита зависит от просвета и типа профильной проволоки. Примерная производительность сита с щелью 1 мм составляет 75-110 м 3/час на один метр (м2) площади сита. Данное дуговое сито имеет ограниченное применение в связи с низкой эффективностью разделения сред.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей, повышении эффективности разделения сред, за счет обезвоживания различных осадков, шламов обработанных реагентами и флокулянтами, получении более обезвоженного осадка, где конечная влажность W% составляет 90-95%, повышении производительности.
Технический результат достигается тем, что в щелевом сгустителе, содержащем фильтровальный элемент, представляющий собой щелевое сито, выполненное из металлической, профильной проволоки, приемно-распределительное устройство, устройство отвода фильтрата и устройство выгрузки шлама, новым является то, что в объемной раме, выполненной в виде трех емкостей, где одна емкость для приема фильтрата с патрубком для отвода фильтрата, другая для приема осадка с патрубком подачи осадка, а третья для обработки осадка, расположено плоское щелевое сито, которое отделяет третью емкость, образованную двумя боковыми стенками рамы от емкости приема фильтрата, при этом вышеупомянутые две емкости имеют одну общую сторону, к боковым стенкам емкости приема осадка, на ее выходе, прикреплен распределитель осадка, плоское щелевое сито закреплено в объемной раме, в гнезде, между третьей емкостью и верхней частью емкости приема фильтрата, с углом наклона к горизонтальной плоскости, к боковым стенкам третьей емкости прикреплено приводное натяжное устройство, которое содержит ведущий вал с двумя одинаковыми звездочками и ведомый вал с двумя одинаковыми звездочками через которые перекинуты две бесконечные тяговые цепи со скребками, при этом вышеупомянутый ведомый вал буксами с подшипниками закреплен к боковым стенкам рамы с возможностью радиального вращения, а вышеупомянутый ведущий вал закреплен буксами с подшипниками к боковым стенам рамы с возможностью радиального вращения и продольного перемещения.
В щелевом сгустителе, новым является то, что плоское щелевое сито, выполнено из стальной, профильной проволоки призматической формы с размерами щелей 0,1-0,5 мм и оно закреплено в гнезде объемной рамы с углом наклона 5°-45° к горизонтальной плоскости, к боковым стенкам третьей емкости закреплены четыре поддерживающих элемента.
В щелевом сгустителе, новым является то, что в сгустителе установлен, по меньшей мере, один дополнительный фильтровальный элемент, выполненный в виде короба, дно которого представляет собой плоское щелевое сито, идентичное вышеупомянутому, в нижней части боковых стенок короба выполнены отверстия для отвода фильтрата, дополнительный фильтровальный элемент прикреплен к боковым стенкам рамы параллельно вышеупомянутому ситу.
Принципиальная схема заявляемого щелевого сгустителя представлена на чертежах.
На фиг.1 представлен общий вид щелевого сгустителя с одним плоским щелевым ситом: на фиг 2 сечение А-А фиг.1; на фиг 3 - увеличенный вид А фиг.2; на фиг 4 - вид сбоку плоского щелевого сита; фиг 5 сечение Б-Б фиг 4; на фиг 6 - увеличенный вид Б фиг.1. На фиг.7 представлен общий вид щелевого сгустителя с двумя плоскими щелевыми ситами: на фиг 8 сечение Б-Б фиг.7; на фиг 9 продольный разрез второго щелевого сита фиг 7; на фиг 10 увеличенный поперечный разрез В-В фиг.9.
Щелевой сгуститель представляет собой объемную раму 1, выполненную в виде трех емкостей, одна емкость для приема фильтрата 11, другая для приема осадка 13 соответственно с патрубком для отвода фильтрата 12 и патрубком для подачи осадка 14. Эти емкости имеют одну общую сторону. Третья емкость для обработки осадка образована двумя боковыми стенками объемной рамы 1, и отделена от емкости приема фильтрата 11 фильтровальным элементом 10. Фильтровальный элемент представляет собой плоское щелевое сито, выполненное из нержавеющей стальной, профильной проволоки призматической формы, при этом размеры щелей между проволоками составляют 0,1-0,5 мм. Плоское щелевое сито 10 неподвижно закреплено в гнезде (посадочное место, углубление, бортики и.т.д.) 17 между третьей емкостью и верхней частью емкости приема фильтрата 11. Угол наклона гнезда 17 к горизонтальной плоскости составляет 5°-45° и определен на этапе определения водоотдающих свойств конкретных осадков, исходя из требования получения максимального эффективного обезвоживания. К боковым стенкам емкости приема осадка 13, на ее выходе, прикреплен распределитель осадка 15. Осадок равномерно распределяется по всей ширине плоского щелевого сита 10 посредством распределитель осадка 15. К боковым стенкам третьей емкости прикреплено приводное натяжное устройство 2 и четыре поддерживающих элемента 8. Приводное натяжное устройство 2 содержит ведущий вал 3 с двумя одинаковыми звездочками 4 и ведомый вал 5 с двумя одинаковыми звездочками 6. Ведомый вал 5 с двумя одинаковыми звездочками 6 прикреплен буксами с подшипниками к боковым стенкам третьей емкости объемной рамы 1 только с возможностью радиального вращения звездочек 6, которые обеспечивают направление движения двух бесконечных тяговых цепей 7 со скребками 9. Ведущий вал 3 с двумя одинаковыми звездочками 4 прикреплен буксами с подшипниками к боковым стенкам третей емкости рамы 1, но с возможностью радиального вращения и продольного перемещения (элементы крепления ведомого и ведущего валов показаны на фигурах, но не обозначены позициями). Ведущий вал 3 обеспечивает вращение звездочек 4, радиальное вращение и продольное перемещение, с целью натяжения цепей 7 со скребками 9. Вертикальное штатное положение бесконечных тяговых цепей 7 обеспечивается четырьмя поддерживающими элементами 8, представляющими собой уголки, прикрепленные посредством резьбовых соединений к боковым стенкам третей емкости рамы 1. По всей длине бесконечных тяговых цепей 7, между ними закреплены скребки 9, через определенный интервал в зависимости от свойств обезвоживаемых осадков.
В целях повышения производительности в щелевой сгустителе установлен дополнительный фильтровальный элемент 18, по меньшей мере, еще один, который выполнен в виде короба, дно которого представляет собой плоское щелевое сито, идентичное вышеупомянутому ситу 10, закрепленный в гнезде 17. В нижней части боковых стенок короба 18 выполнены симметрично отверстия 20 для отвода фильтрата. Дополнительный фильтровальный элемент 18 прикреплен к боковым стенкам рамы 1 параллельно вышеупомянутому ситу 10.
Щелевой сгуститель осадка работает следующим образом. На стадии регулировки сгустителя приводное устройство 2 посредством ведомого вала 3 и звездочки 4 натягивает бесконечную цепь 7. Затем приводное устройство 2 начинает вращать верхний ведущий вал 3 со звездочками 4, чем обеспечивает движение бесконечных цепей 7 со скребками 9, с определенной скоростью в зависимости от свойств обезвоживаемых осадков. Исходный сфлокулированный осадок подается через трубопровод подачи осадка 14 в емкость приема осадка 13, после выравнивания потока осадка распределителем 15 по всей ширине верхней приемной части емкости 13, осадок попадает на плоское щелевое сито 10, на котором за счет гравитационного эффекта происходит его обезвоживание. Затем обезвоженный осадок непрерывно убирается с плоского щелевого сита 10 скребками 9 и выгружается по склизу 16. Фильтрат с щелевого плоского сита 10 попадает на дно рамы 1, затем сливается в приемную емкость фильтрата 11 и выводится через патрубок отвода фильтрата 12.
В случае использования в щелевом сгустителе, по меньшей мере, более одного фильтровального элемента осадок одновременно поступает на все фильтровальные элементы, в частности, 10, 18. Бесконечные тяговые цепи 7 протаскивают скребки над поверхностями плоского щелевого сита 10 и другого фильтровального элемента 18. Обезвоживание на фильтровальном элементе, плоском щелевом сите 10, происходит за счет гравитационного эффекта, а на другом фильтровальном элементе 18 за счет перепада давления столба осадка и давления в емкости приема фильтрата 11.
Для эффективной и надежной работы щелевого сгустителя необходимо, чтобы была обеспечена качественная сборка и регулировка сгустителя с учетом свойств обезвоживаемых осадков, суспензий и других шламов. Сборка щелевого сгустителя с одним плоским щелевым ситом осуществляется следующим образом. Путем сварки из нержавеющей стали организуют объемную раму из трех емкостей. Одну емкость для приема фильтрата с встроенным патрубком, вторую для подачи осадка с встроенным патрубком. Они имеют одну общую сторону. Третья емкость образована для обработки осадка. Она образована двумя боковыми стенками объемной рамы и отделена от емкости приема фильтрата плоским щелевым ситом, выполненным из нержавеющей стальной, профильной проволоки призматической формы. На этапе определения водоотдающих свойств конкретных осадков определяется размер щелей между проволоками плоского щелевого сита. Плоское щелевое сито неподвижно закреплено в гнезде объемной рамы. Исходя из требования получения максимального эффективного обезвоживания, угол наклона гнезда к горизонтальной плоскости определяется на этапе определения водоотдающих свойств конкретных осадков. К боковым стенкам третьей емкости прикреплено приводное натяжное устройство и четыре поддерживающих элемента. Ведомый вал с двумя одинаковыми звездочками приводного натяжного устройства через буксы и подшипники посредством натяжных винтов прикреплен к боковым стенкам объемной рамы только с возможностью радиального вращения. Ведущий вал с двумя одинаковыми звездочками приводного натяжного устройства, через буксы и подшипники посредством натяжных винтов прикреплен к боковым стенкам объемной рамы с возможностью радиального вращения и продольного перемещения. Через звездочки вышеупомянутого натяжного устройства перекинуты две бесконечные тяговые цепи. Вертикальное штатное положение бесконечных тяговых цепей обеспечивается четырьмя поддерживающими элементами, представляющими собой уголки из нержавеющей стали, прикрепленные к боковым стенкам объемной рамы. По всей длине бесконечных тяговых цепей, между ними закреплены скребки, через определенный интервал в зависимости от свойств обезвоживаемых осадков. Скребки могут быть выполнены из любого материала с определенной жесткостью (сталь, пластмасса, армированная резина и.т.д.).
Таким образом, предлагаемая конструкция щелевого сгустителя технологична, многие комплектующие узлы, элементы - стандартные и выпускаются промышленностью серийно. Специалистам данной разрабатываемой техники они широко известны. В предлагаемой конструкции щелевого сгустителя они эффективно использованы. Объемное исполнение рамы в виде трех емкостей, использование плоского щелевого сита, выполненного из профильной проволоки призматической формы с определенными размерами щелей между проволоками, его расположение в конкретно выполненном гнезде, а также определенная конструкция приводного устройства, где ведомый вал имеет возможность радиального вращения, а ведущий вал возможность радиального вращения и продольного перемещения обеспечивают достижение технического результата, на достижение которого направлено предлагаемая полезная модель. Введение дополнительных элементов фильтрования (сит) позволяет повысить производительность щелевого сгустителя, не усложняя его очень технологичной и простой конструкции.
В предлагаемом простом конструктивном исполнении щелевого сгустителя с одним фильтровальным элементом и более одного обезвоживание на фильтровальных элементах происходит соответственно за счет гравитационного эффекта и перепада давления столба осадка и давления в емкости приема фильтрата.
Предлагается высокоэффективная полезная модель, позволяющая расширить функциональные возможности путем использования его во многих отраслях промышленности, в которых производится отделение взвешенных частиц от жидкости и очистки природных и сточных вод (в сельском хозяйстве, угольной, химической, горно-рудной, строительной, коммунальной и других отраслях). Надежность и простота конструкции обеспечивается за счет жестко направленного движения цепей, направляемых звездочками, позволяющих обойтись без сложных механизмов слежения и управления смещением плоского щелевого сита. Очистка плоского щелевого сита скребками позволяет полностью исключить возможность забивания щелей сита и применение промывной воды, и соответственно упрощает процесс эксплуатации и ремонта. В частности, в случае применения на очистных сооружениях канализации такого сгустителя позволит обойтись без уплотнителей избыточно активных илов и осадков, что очень эффективно. Производный продукт предложенного щелевого сгустителя - обезвоженный осадок, где конечная влажность осадков W% составляет 90-98% при исходной влажности 99,8%.