Установка обработки осадков природных и сточных вод

 

Цель изобретения - повышение эффективности процесса обработки за счет обеспечения высокой водоотдачи обработанного осадка и интенсификации процесса плавления. Установка снабжена сообщенной с кристализатором рециркуляционной станцией и вариатором, узел нанесения осадка в кристализаторе выполнен в виде поливочных насадок, а узел съема замороженного осадка снабжен гибкими подборщиками, плавитель снабжен шнеком с приводом , смывными и оросительными форсунками, при этом последние сообщены с теплообменникомконденсатором. Гибкие подборщики в кристализаторе установлены с возможностью перемещения относительно теплообменной поверхности. Поливочные форсунки в узле нанесения кристализатора расположены в верхней части теплообменных поверхностей под углом 30-60° к их радиальному сечению и в направлении, противоположном их движению. Рециркуляционная станция выполнена в виде емкости с переливочной трубой и дозирующим клапаном и снабжена сообщенным с ней и установленным под поливочными форсунками кристаллизатора сборником жидкого осажка с регулирующим вентилем. Шнек с приводом размещен в нижней части плавителя, оросительные форсунки - в его верхней части. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (и) А1 (51)4 С 02 F 11 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕКИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ П(НТ СССР (21) 3283754/23-26 (22) 25.05.81 (46) 07.12.89. Бюл. )) 45 (71) Научно-исследовательский инсти-. тут коммунального водоснабжения и очистки воды Академии коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова и Государственный проектно-конструкторский институт рыбопромыслового флота, (72) В.М.Любарский, А.И.Федоров, H.Â.Ôîìèí, В.Ф.Диденко, Б.М.1(енин, Г,И,Кравцов и Ф.Е.Довжко (53) 628.336(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 704643, кл. В 01 D 9/02,С 02 С 3/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

 582211, кл. С 02 F 11/12, 1976. (54)(57)1. УСТАНОВКА ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ

ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД, содержащая кристаллизатор с теплообменными поверхностями и узлами нанесения осадка и съема замороженного осадка, плавитель, теплообменник-конденсатор, обезвоживающий аппарат, компрессорнохолодильный агрегат, насосы и технологические трубопроводы, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса обработки осадка эа счет обеспечения высокой водоотдачи обработанного осадка и интенсификации процесса плавления, она снабжена сообщенной с крис" таллизатором рециркуляционной станцией и вариатором, узел нанесения осад2 ка в кристаллизаторе выполнен в виде поливочных насадок, а узел съема замороженного осадка снабжен гибкими подборщиками, плавитель снабжен шнеком с приводом, смывными и оросительными форсунками, при этом последние сообщены с теплообменником-конденсатором.

2, Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что гибкие подборщики в кристаллизаторе установлены с возможностью перемецения относительно теплообменной поверхности.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что поливочные форсунки в узле нанесения кристаллиэатора расположены в верхней части теплообменных поверхностей под углом

30-60 к их радиальному сечению и в направлении, противоположном их движению.

4. Установка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что рециркуляционная станция выполнена в виде емкости с переливкой трубой и доэирующим клапаном и снабжена сообщенным с ней и установленным под поливочными форсунками кристаллиэатора сборником жидкого осадка с регулирующим вентилем.

5. Установка по и ° 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что шнек с приводом размещен в нижней части плавителя, оросительные форсунки — в его верхней части.

1527195

Изобретение относится к области обработки осадков, образующихся в процессе очистки природных и сточных вод, и может быть использовано в канализационных сооружениях, а также при опреснении соленых вод.

Известно устройство для улучшения водоотдающей способности осадков природных вод, включающее горизонтальный охлаждающий барабан с ножевым устройством для отделения замороженного осадка от поверхности барабана и бак-оттаиватель с нагревателем и перемешивающим приспособлением (11 .

При эксплуатации вращающегося барабана возникают трудности с равномерным распределением хладоносителя по внутренней поверхности барабана, а также с необходимостью постоянного 20 наблюдения эа работой сальниковых уплотнений. Кроме того, ведется только одностороннее намораживание осадка, а перемешивающее приспособление турбулизирует большой слой воды в 25 баке-оттаивателе и усложняет процесс осаждения твердой фазы, выделившейся при плавлении замороженного осадка, Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для обезвоживания осадка обработанных вод, состоящая из кристаллизатора и плавителя. Кристаллизатор содержит двухстенный барабан с внутренней и

35 наружной теплообменными поверхностями и устройства для нанесения на теплообменные поверхности слоя осадка и срезания с этих поверхностей замороженного осадка. Нанесение осадка на теплообменные поверхности осуществляют с помощью камер, а удаление замороженного осадка — с помощью ножей или фрез. Плавитель установки имеет емкость, имеющую внутри цилиндрическую перегородку, на наружной поверхности которой размещен трубчатый теплообменник. Днище плавителя выполнено в виде конуса $2J .

Осадок, обладающий тиксотропными

50 свойствами, находясь в камере, частично восстанавливает свою структуру, нарушенную при подаче его на заморакивание, Процесс восстановления нарушенной структуры идет в осадке неравномерно, в результате чего B нем образуются хлопья, имеющие различные вязкость и размеры. При этом на теплообменных поверхностях образуется неровный слой замороженного осадка, что приводит к неравномерному прилеганию уплотнительных элементов камер к теплообменным поверхностям и утечке жидкого осадка, обуславливающие падение его уровня в камере. Кроме того, возможно примерзание находящегося в камере осадка к теплообменным поверхностям в случае остановки движения фрез и камер.

Ножи или фрезы в известном устройстве устанавливают на определенном расстоянии от теплообменных поверхностей, поэтому часть замороженного осадка остается несрезанной, Это ведет к увеличению местного термического сопротивления, к неполному промораживанию следующего слоя осадка, а также к неравномерному прилеганию камер к теплообменным поверхностям, Учитывая, что свойства осадка изменяются в широком диапазоне в зависимости от качества исходной воды, .времени года, технологии обработки воды и т,д., необходимо изменять режим замораживания и, в частности, скорость вращения узлов нанесения и съема, В известном устройстве это не предусмотрено, Указанные недостатки в конструкции кристаллизатора не позволяют максимально снижать водоотдающую способность оттаявшего осадка.

Кроме того, не обеспечиваются согласования во времени процессов замораживания и оттаивания ввиду возможного накопления замороженного осадка на поверхности воды, находящейся в плавителе.

В плавителе передача тепла от хладагента к осадку протекает с низким коэффициентом теплообмена (со стороны осадка), который не превышает

100 Вт/м, поэтому теплообменник пла2 вителя должен иметь большую поверхность, что значительно увеличивает металлоемкость аппарата, Предусмотренная в прототипе конструкция плавителя не обеспечивает полного удаления твердой фазы осадка вниду его осаждения и накапливания на стенках конического днища, Целью изобретения является повышение эффективности процесса обработки осадка. природных и сточных вод за счет обеспечения высокой водоотдачи обработанного осадка и интенсификации процесса плавления.

1527195 подаваемого на замораживание осадка к замороженному не менее 2.

Гибкий подборщик узла съема располагают непосредственно за ножом или фреэой с равномерным прилеганием к теплообменной поверхности. С помощью подборщика теплообменную поверхность очищают от оставшихся кусочков замороженного осадка, что обеспечивает равномерное нанесение следующего слоя осадка. Регулировочное приспособление узла съема позволяет установить наиболее целесообразный режим среэки и удаления замороженного осадка с теплообменной поверхности.

Для интенсификации процесса плавления осадка в верхней части плавления устанавливают оросительные форсунки, к которым из бака-плавителя с помощью насоса через теплообменникконденсатор подается осветленная теплая вода. Наличие шнека и смывных форсунок, располагаемых в нижней части плавителя (у днища), гарантирует полное удаление оттаявшего осадка на обезвоживание.

На фиг. 1 изображена установка обработки осадков природных и сточных вод, общий вид; на фиг. 2 — разрез

А-A на фиг. 1; на фиг ° 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — рециркуляционная станция, продольный разрез, Установка обработки осадков природных и сточных вод содержит кристаллизатор 1, под которым установлен плавитель 2, холодильный компрессорный агрегат 3 и обезвоживающий àïïàрат 4.

Кристаллизатор 1 имеет рециркуляционную станции 5, теплообменные поверхности 6 и 7, поливочные насадки 8 с регулирующим приспособлением 9, эапорные вентили 10, крышки 11 и 12, фрезы (ножи) 13 и гибкие подборщики

14, которые оборудуют регулирующими приспособлениями 15, вал 16, на котором закрепляют узлы нанесения (8-10) и съема осадка (13-15), а также сборник 17 жидкого осадка и приводное колесо 18.

Вращение приводного колеса осуществляют с помоцью электродвигателя 19 и вариатора 20. Подачу хладоагента в кристаллизатор 1 регулируют вентилем 21, Плавитель состоит из бака 22, о6орудованного перегородкой 23, шнека с приводом 24, смывных форсунок 25

55 приямка 26, оросительных форсунок 27 ю насоса 23 осветленной воды, теплообменника-конденсатора 29, запорных вентилей 30 и 31

Рециркуляционная станция кристаллизатора содержит емкость. 32, переливную трубу 33, дозирующий клапан

34, регулирующий вентиль 35, сборник

17 жидкого осадка и насос 36.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Обрабатываемый осадок через дозируищий клапан 34 поступает в емкость

32 рециркуляционной станции 5, откуда он забирается насосом 36 и направляется в поливочные насадки 8. Расход осадка регулируется вентилями 35 и 10. Поступаюций осадок свободно изливается из насадок 8 и ровным слоем наносится на теплообменные повепхности 6 и 7. Стекающий с поверхностей излишек жидкого осадка собирается в сборник 17, установленный под поливочными насадками 8 в нижней части кристаллиэатора, и отводится обратно в емкость 32 рециркуляционной станции 5.

Замораживание осадка происходит эа счет теплообмена с кипящим.хладоагентом, поступающим через вентиль 21 в замкнутую полость, образованную теплообмениыми поверхностями 6, 7 и крышками 11, 12, Пары хпадагента отсасываются компрессорным агрегатом 3. Замороженный осадок удаляется с поверхностей 6, 7 с помощью фрез (ножей) )3 и гибких подборщиков 14.

Срезанный осадок падает в бак 22 плавителя, где эа счет непосредственного контакта с нагретой в теплообменнике-конденсаторе 2 водой, поступающей из оросительных форсунок 27, происходит плавление осадка. Оттаявший осадок разделяется в процессе гравитационного отстаивания на твердую фазу и воду. Твердая фаза осадка собирается с помоцью осветленной воды, поступающей через вентиль 30, смывные форсунки 25 и шнек с приводом 24, и отводится в приямок 26, откуда затем удаляется на обеэвоживающий аппарат 4. Осветленную воду насосом 28 забирают из эоны, образованной стенками бака 22 и перегородкой 23, и направляют в теплообменникконденсатор 29. В теплообменникеконденсаторе 29 происходит нагрев ос5 15

Указанная цель достигается тем, что установка обработки осадков, содержащая кристаллиэатор с теплообмен" ными поверхностями, узлами нанесения осадка и съема замороженного осадка, плавитель, теплообменник-конденсатор, обезвоживающий аппарат, компрессорно-холодильный агрегат, насосы и технологические трубопроводы, снабжена рециркуляционной станцией и вариатором, узел нанесения выполняют в виде поливочных насадок, узел съема снабжен гибкими подборщиками, а плавитель снабжен шнеком с приводом, смывными и оросительньп и форсунками, при этом плавитель и оросительные форсунки с помощью насоса и системы трубопроводов сообщены с теилообменником-конденсатором, который расположен за пределами бака-плавителя.

Рециркуляционная станция выполнена в виде емкости, оборудована доэирующим клапаном и переливной трубой, которая с помощью насоса, системы трубопроводов с регулирующим вентилем и сборника жидкого осадка соединена с кристаллизатором.

Поливочные насадки размещены в верхней части кристаллизатора, узел съема замороженного осадка снабжен регулировочными приспособлениями для установки гибких подборщиков относительно теплообменных поверхностей.

Кроме того, поливочные насадки устанавливают таким образом, что их отверстия направлены в сторону, противоположную движению насадок, под углом 30 — 60 к радиальному сечению теплообменных поверхностей.

Кроме того, шнек с приводом и смывные форсунки располагают в нижней части бака-плавителя, а оросительные форсунки — в его верхней части, Рециркуляционная станция служит для снижения вязкости осадка и подачи его в кристаллизатор на замораживание в количестве, обеспечивающем полное покрытие жидким осадком тех участков теплообменных поверхностей, которые находятся в зоне полива.

С помощью дозирующего клапана устанавливают и поддерживают рабочий уровень осадка в емкости рециркуляционной станции. Аварийный уровень осадка в емкости определяют переливной трубой. Осадок, проходя насос, понижает свою вязкость и приобретает

27195 6

5

35. однородную структуру, что способствует нанесению на теплообменные поверх ности ровного слоя осадка и одновременного его промораживания. Сборник жидкого осадка препятствует попаданию стекающего с теплообменных поверхностей жидкого осадка в плавитель и загрязнению им замороженного осадка.

С помощью вариатора, установленного на приводе кристаллиэатора, в зависимости от свойств обрабатываемого осадка выбирают наиболее эффективный режим замораживания, обеспечивающий максимальное увеличение водоотдающей способности осадка при минимальных энергоэатратах.

Использование в качестве узла нанесения поливочных насадок, которые устанавливаются в определенном положении с помощью регулировочных приспособлений, позволяет создавать такой режим нанесения осадка на теплообменные поверхности, при котором не формируются наслоения, струйные течения и их перекрещивание на поверхности, а также отсутствует распыление осадка в воздухе. 3а счет направления насадок в сторону, обратную их движению, удается снизить скорость сближения осадка с теплообмениой поверхностью и тем самым уменьшить степень турбулизации потока, а также исключить воэможность попадания жидкого осадка в срезаемый замороженный осадок.

При подаче осадка под углом менее

30 наблюдается образование струйных течений на поверхности и распыление осадка после его соприкосновения с теплообменной поверхностью. При угле о подачи более 60 увеличивается ширина эоны нанесения, что приводит к многократному наслоению осадка, а также к увеличении количества сбрасываемого с теплообменных поверхностей жидкого осадка. Наиболее благоприятный режим нанесения осадка наблюдается при угле подачи осадка к теплообменной поверхности 30 — 60, при этом отверстия насадок должны иметь круглое или продолговатое в вертикальной плоскости сечение. Расход подаваемого на теплообменные поверхности осадка и проходное сечение поливочных насадок выбирается таким образом, что скорость вытекания осадка не правьппа". ет 1 м/с при соотношении количества

1527195

Ф хО оса

0&здп осада

Фолылрпю ветленной воды эа счет тепла конденсации парообразного хладоагента, который поступает из компрессорного агрегата 3. Количество осветленной во- . ды, подаваемой в оросительные форсунки 27, регулируются вентилем 31, причем,излишек воды сбрасывается в канализационную систему, В производстве целесообразно испольэовать для нескольких кристаллизаторов один общий плавитель.

Преимущества предлагаемой установки обработки осадков природных и сточ- 5 ных вод по сравнению с известной заключаются в том, что обеспечивается высокий эффект водоотдачи осадка за счет нанесения ровного слоя жидкого осадка на теплообменные поверхности, его промораживания и полного удаления с поверхности, Использование вариатора в приводе кристаллизатора позволяет задавать необходимую для конкретного осадка продолжительность замораживания,.Кроме того, интенсифицируется процесс плавления осадка и теплообмен осветленной воды с конденсирующимся хладоагентом; механизируется сбор и удаление твердой фазы осадка иэ плавителя, !

1527195

Аю юр. 29

Фиг. Я ацlд

ФиИ

Составитель Л. Суханова

Техред Л.Сердюкова

Корректор Л.Бескид

Редактор Н.Гунько

Заказ 7473/31 Тираж 828 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101