аппарат для очистки природных и сточных вод

Формула изобретения

Аппарат для очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ, содержащий корпус, камеры циркуляционную, хлопьеобразования, тонкослойных элементов, отвода и сбора осветленных вод, сбора осадка, отличающийся тем, что в нем установлены камеры вертикальных сепараторов, выполненные в виде единого модуля с камерами тонкослойных элементов, корпус аппарата образован соединением модулей между собой, при этом выходы камер тонкослойных элементов соединены с входами камер вертикальных сепараторов, а в камерах отвода осветленных вод установлены съемно скорые безнапорные фильтры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для отделения природных и сточных вод от взвешенных веществ путем их осаждения и фильтрации и может быть использовано во многих отраслях промышленности.

Известен аппарат для очистки воды, содержащий корпус с тонкослойным модулем и размещенные под ним окна для удаления избытка осадка, узел подачи исходной воды, узел отвода осветленной воды, продольные и поперечные вертикальные перегородки, размещенные под тонкослойным модулем с возможностью изменения их угла наклона и высоты [1].

В известном аппарате отсутствуют камеры смешения и хлопьеобразования, имеет место сложная схема движения осветляемой воды и всей конструкции, обуславливаемые необходимостью регулирования высоты взвешенного слоя специальными перегородками.

Известен аппарат для осветления жидкости, содержащий корпус, коаксиально расположенную в нем камеру хлопьеобразования, ограниченную перегородкой, общей с камерой отстаивания, имеющей тонкослойные осадительные элементы, системы подвода исходной жидкости, осадка и всплывающих примесей, дополнительные перегородки, одна из которых - внутренняя - является продолжением перегородки камеры хлопьеобразования и образует с днищем аппарата входное кольцевое окно, а другая - внешняя примыкает к днищу аппарата и образует с перегородкой камеры хлопьеобразования выходное кольцевое кольцо, сообщающее кольцевой канал с камерой отстаивания на уровне низа тонкослойных элементов [2].

Известная конструкция жестко регламентирует равномерность подачи очищаемых вод, т.к. в случае прерывистой подачи происходит осаждение взвешенных веществ в верхней части камеры хлопьеобразования. При равномерной подаче очищаемых вод возникает необходимость ограничения верхней границы гидравлической крупности взвешенных частиц из-за их осаждения в верхней части камеры хлопьеобразования. Подача очищаемых вод под нижнюю кромку тонкослойных элементов сопровождается неравномерным распределением скорости потока по площади тонкослойных элементов и возможным срывом расчетного режима осаждения в них.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности аппарата и качества очистки природных и сточных вод при условии нахождения в них только взвешенных веществ. Дополнительно решается задача повышения технологичности изготовления и монтажа аппарата.

Основным техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого аппарата, является увеличение скорости потока осветляемых вод за счет использования нулевой скорости пограничного слоя пластин вертикального сепаратора для осаждения взвешенных веществ и дополнительной их фильтрации скорыми безнапорными фильтрами.

Дополнительным техническим результатом является модульный принцип выполнения камер тонкослойных элементов и вертикального сепаратора и последующий их монтаж в единый корпус аппарата.

Указанный технический результат получают за счет того, что в известном аппарате для осветления жидкости, содержащем корпус, камеру циркуляционную, хлопьеобразования, тонкослойных элементов, сбора и отвода осветленных вод, сбора осадка, установлены камеры вертикальных сепараторов, выполненные в виде единого модуля с камерами тонкослойных элементов, корпус аппарата образован соединением модулей между собой, при этом выходы камер тонкослойных элементов соединены с входами камер вертикальных сепараторов, а в камерах отвода осветленных вод установлены съемно скорые безнапорные фильтры.

Установка камер вертикальных сепараторов позволяет увеличить скорость потока осветляемых вод в аппарате за счет стабилизации гидравлического режима, создаваемого пластинами вертикальных сепараторов, и использования нулевой скорости пограничного слоя пластин для отвода взвешенных веществ, осевших в тонкослойных элементах, в камеру сбора осадка. В вертикальных сепараторах происходит разделение общего потока на более мелкие, что позволяет равномерно распределить его по всему сечению подавать поток из камеры хлопьеобразования непосредственно в камеры тонкослойных элементов, исключить камеру отстаивания, так как в пластинах вертикального сепаратора осуществляется отвод осадка при увеличенной скорости потока. Эти процессы позволяют увеличить гидравлическую нагрузку на аппарат, уменьшить его габариты.

Аппараты, использующие для осветления вод принцип осаждения взвешенных веществ, улавливают 86-94% веществ, имеющих размеры от 1 мкм и выше. Частицы вещества размерами 0,1-1 мкм составляют обычно 6-14% и не могут быть извлечены из природных и сточных вод указанными аппаратами. С целью повышения качества очистки путем улавливания самой мелкой фракции взвешенных веществ в камерах отвода осветленных вод съемно установлены скорые безнапорные фильтры. С их помощью в аппарате используется принцип фильтрации очищаемых вод, что обеспечивает более глубокую их очистку. Съемность фильтров позволяет периодически осуществлять их регенерацию и последующую установку.

Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков аппарата обеспечивает достижение технических результатов и выполнение поставленной перед изобретением задачи.

Принципиальная схема заявляемого аппарата представлена на чертежах. На фиг.1 представлен вертикальный разрез аппарата; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2; на фиг.4 - сечение В-В фиг.2.

Аппарат для очистки природных и сточных вод от взвешенных веществ содержит корпус 1, образованный соединением между собой модулей, включающих камеру вертикальных сепараторов 2 и камеру тонкослойных элементов 3. Оболочки аппарата 4, 5, 6 разделяют корпус аппарата на камеры циркуляционную 7, хлопьеобразования 8, сбора осветленных вод 9, а боковые стенки 10 модулей вертикальных сепараторов и тонкослойных элементов образуют камеры отвода осветленных вод 11. В каждом модуле выход камер тонкослойных элементов 3 соединен с входом камер вертикальных сепараторов 2. В камерах отвода осветленных вод 11 съемно установлены скорые безнапорные фильтры 12. Нижняя часть модулей имеет камеру сбора осадка 13, а в днище центральной части аппарата выполнена шламонакопительная камера 14. Для удаления осевших взвешенных веществ аппарат снабжен скребковым механизмом 15. Аппарат имеет системы подвода исходных вод 16, отвода осветленных вод 17, отвода осадка 18. Нижняя часть циркуляционной камеры 7 соединена с трубами системы подвода исходных вод 16. Ввод исходных вод осуществляют под углом 10° к горизонту, что обеспечивает потоку горизонтальную и вертикальную составляющие движения. В боковых стенках 6 циркуляционной камеры 7 выполнены регулируемые по сечению окна 19, а в днище установлен клапан 20 автоматического сброса осадка. Камеры отвода осветленных вод 11 вертикальными трубами 21 соединены с камерой сбора осветленных вод 9.

Аппарат работает следующим образом.

По трубам системы подвода 16 исходные воды подают в нижнюю часть циркуляционной камеры 7. Соответствующее расположение выхода труб (под углом 10° к горизонту) обеспечивает потоку горизонтальную и вертикальную составляющие движения, формируя его круговым. Круговое движение потока при его переходе из циркуляционной камеры 7 в камеру хлопьеобразования 8 за счет центробежной силы разделяет взвешенные вещества на хлопья с большей гидравлической крупностью и более мелкой. Хлопья с мелкой гидравлической крупностью располагаются ближе к оболочке 6 циркуляционной камеры 7. Регулируемые по сечению окна 18, выполненные в боковой оболочке 6 циркуляционной камеры 7 обеспечивают подсос из камеры хлопьеобразования 8 хлопьев с мелкой гидравлической крупностью, тем самым обеспечивается возможность увеличения времени нахождения их в камере хлопьеобразования 8, что увеличивает выход коагулированных частиц. Поток очищаемой воды, содержащий хлопья взвешенных веществ с большей гидравлической крупностью, поступает в камеры тонкослойных элементов 3, где происходит осаждение взвешенных веществ. При входе в камеры вертикальных сепараторов 2, за счет его пластин, поток очищаемой жидкости разделяется на более мелкие потоки. При этом за счет нулевой скорости пограничного слоя мелких потоков, имеющей место у пластин вертикального сепаратора производится отвод взвешенных веществ, осевших в камерах тонкослойных элементов 3, в камеру сбора осадка 13. Осветленные на 86-94% воды из камер вертикальных сепараторов 2 через стенки 10 переливаются в камеры отвода 11, и, пройдя скорые безнапорные фильтры 12, оставляют в них оставшиеся не осажденные в камерах тонкослойных элементов 3 взвешенные вещества. Через вертикальные трубы 21 осветленные воды попадают в камеру сбора вод 9 и через систему отвода 17 выводятся из аппарата. Выпадающие осадок взвешенные вещества из камеры сбора осадка 13 скребковым механизмом 15 перемещаются в шламонакопительную камеру 14 и через систему отвода осадка 18 удаляются из аппарата.

При работе в режиме прерывистого графика подачи природных и сточных вод, происходит осаждение взвешенных веществ в нижней части циркуляционной камеры 7. Когда общий вес таких частиц превысит расчетную величину, срабатывает клапан 20 автоматического сброса осадка, который выпадает на дно аппарата, скребковым механизмом 15 перемещается в шламонакопительную камеру 14 и также через систему отвода осадка 18 удаляется из аппарата. Аналогично происходит срабатывание клапанов 20 и при непрерывном графике подачи вод, когда очищаемые воды могут содержать частицы с гидравлической крупностью, превышающей расчетную.

Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков устройства позволяет обеспечить выполнение поставленной задачи с достижением технического результата, указанного в описании изобретения, т.е. увеличить скорость потока осветляемых вод или увеличить гидравлическую нагрузку на аппарат, обеспечить более глубокую очистку их от мелкой фракции частиц взвешенных веществ, не извлекаемых аппаратами, реализующими только принцип осаждения, а, также используя модульный принцип сборки аппарата, повысить технологичность изготовления и сборки аппарата.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на изобретение:

Авторское свидетельство СССР №684014, С 02 С 1/26, В 01 D 21/08, заявлено 02.01.78, опубликовано 05.09.79.

Патент РФ №2182838, В 01 D 21/08, заявлено 06.08.2001, опубликовано 27.05.2002.