Непрерывно и автоматически работающее устройство для обезвоживания обработанного коагулянтом осветленного шлама

 

В устройстве предусмотрены первая цилиндрическая зона (10), примыкающая к ней коническая зона (12) со сплошной стенкой и зоны прессования (13,14,15), расположенные за конической зоной. Диаметр первой цилиндрической зоны превышает диаметр зон прессования. На вал насажены цилиндрические тела (49.51,52). В каждой зоне прессования расположена транспортировочная спираль

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я3„„183á302 А3 (я)5 С 02 F 11/ l2, 3/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К ПАТЕНТУ (21) 4830774/26 (22) 21,08,90 (46) 23.08.93. Бюл. N 31 (31) Р 3927642.2; P 3942561.4 (32) 22.08.89; 22.12.89 (ЗЗ) DE (75) Ханс Георг Хубер (DE) (56) Патент США М 4380496, кл, С 02 F 11/12, 1983. (54) НЕПРЕРЫВНО И АВТОМАТИЧЕСКИ

РАБОТА10ЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ОБРАБОТАННОГО КОАГУЛЯНТОМ ОСВЕТЛЕННОГО ШЛАМА

Изобретение относится к непрерывна и автоматически работающим устройствам для обезвоживания обработанного коагулянтом шлама, в частности, осветленного шлама.

Известно устройство для обезвоживания шлама, включающее приводимые во вращение насаженные на ступенчато возрастающие диаметры вала транспортировочные спирали, образующие в направлении прохождения шлама примыкающие друг к другу зоны прессования, Недостатком известного устройства является малая надежность работы.

Цель изобретения — повышение надежности работы, На фиг.1 показана устройство для обезвоживания шлама с новым устройством; на фиг.2 — перфорированная стенка нового устройства; на фиг,3 — в схематическом виде часть устройства с тремя зонами пр".ссова(57) В устройстве предусмотрены первая цилиндрическая зона (10), примыкающая к ней коническая зона (12) со сплошной стенкой и зоны прессования (13,14,15), расположенные за конической зоной. Диаметр первой цилиндрической зоны превышает диаметр зон прессования. На вал насажены цилиндрические тела (49,51,52). В каждой зоне прессования расположена транспортировочная спираль (16 — 18) ступенчато уменьшающаяся в каждой зоне прессования. Цилиндроканические тела (49,51,52) в зонах прессования выполнены с наружными диаметрами цилиндров, ступенчато возрастающими в направлении обрабатываемого потока. 4 з.п.ф-лы, 7 ил. ния; на фиг.4 — уменьшение объема устройства в направлении пропускания; на фиг.5— схема обработки шлама; на фиг.б — следующая форма выполнения нового устройства; на фиг.7 — перфорированная стенка устройства по фиг.б; на фиг.8- сечение по И1! — Vill нэ фиг.3 с преобразованным коническим телом.

На фиг.1 устройство 1 с наклонно расположенной осью изображено в схематичесКоМ виде в качестве составленной части установки для обезвоживания шлама, Сначала предусмотрен коагуляционный реактор 2, в котором шлам вводится сверху через линию 3 в соответствии со стрелкой 4. В коагуляционном реакторе расположено тонкое сито 5 с приблизительно цилиндрической формой, внутри которого пре,.-.,усмотрена мешалка 6, приводимая в действие с помощью электродвигателя 7. На обработанный коагулянтом шлам в тонком сите 5

1836302 воздействуют только сила тяжести, а также реализованное мешалкой 6 движение, в результате чего все новые партии шлама входят в контакт со стенками тонкого сита 5.

Производится предварительное обезвоживание и на основании коагуляционного реактора скапливается фильтрат 8. Через линию 9 предварительно обезво>кенный шлам поступает в устройство 1, а именно в первую цилиндрическую область 10 с относительно большим диаметром, где осуществляется перемешивание шлама. В данном случае .еще не вырабатывается дополнительного давления, а используется только сила тяжести и, следовательно, статистическое давление, которые воздействуют в каждой позиции сообщающейся трубы на шлам.

За счет интенсивного перемешивания существенное количество фильтрата П отводится уже в цилиндрической области до входа в коническую часть 12, которая служит для уменьшения диаметра, К конической части 12 примыкают в свою очередь вновь цилиндрическая часть, причем здесь пре- дусмотрено несколько зон 13, 14, 15 прессования. Внутри устройства 1 предусмотрено шнековый транспортер, содержащий вал 16 со спиралью 17, которому в отдельных описанных областях придана перфорированная стенка 18. Вал 16 приводится в действие электродвигателем 19 с понижающей передачей 20. За счет уменьшения числа оборотов вала 16 может быть увеличено время пребывания шлама в устройстве. Через самотечный желоб 21 обеэвоженный шлам с содержанием твердого вещества около 30 поступает в резервуар 22. При помощи нагревательного устройства, выполненного, например, в виде нагреваемого основания в устройстве t, подлежащий обработке шлам может нагреваться при входе в устройство

1. Такое повышение температуры оказывает благоприятное действие на процесс обезвоживания. Все устройства 1 в целом вместе с валом 16 и спиралью 17 расположены наклонно, в результате чего обрабатываемый в устройстве шлам одновременно транспортируется вверх с достижением необходимой высоты выгрузки.

Предусмотрен растворительный и доэирующий резервуар 23, в который вводится коагуляйт 24, растворяющийся либо в технологической воде, которая поступает из линии 25, либо в фильтратной воде, которая поступает.из линии 26. В рэстворительном и дозирующем резервуаре 27 расположена мешалка 27, Через дозирующий насос 28, смеситель 29 и линию 30 дозированный коагулянт 24 поступает в линию 3 и, следовательно, в коагуляционный реактор 2.

Попадающий в коагуляционный реактор 2 фильтрат может выводиться через линию

31, в которую встроен насос 32 для фильтрата, либо в линию 26 к растворительному и дозирующему резервуару 23 или через линию 33 к смесителю 29, Поступающий из линии 26 фильтрат 8 может подводиться в качестве промывочной воды, через линию

34 к устройству 1 и используется для очистки

10 перфорированной стенки 18.

На фиг.2 изображена перфорированная стенка 18 устройства 1. Цилиндрическая область 10, в которой шаг спирали 17 является неизменным, разделена на две области 45 и

15 46, Стенка 18 в области 45 имеет ширину зазора 1 мм. В области 46 ширина зазора составляет 0,5 мм, Перфорированная стенка

18 простирается на протяжении всей зоны периметра на 360О, После этого расположена коническая часть 12, в случае которой в соответствии с формой усеченного конусапредусмотрены три распределительных по периметру области с углом около 70О, которые выполнены в виде дырчатых стенок, в то

25 время как остальная часть является закрытой. В этом происходит существенное уменьшение диаметра. Ширина зазора составляет 0,25 мм, После этого следует первая зона 13 прессования, длина которой в

30 два раза большедлины последующих эон 15 и 16 прессования. Зона 13 прессования разделена в свою очередь на участки 47 и 48.

Ширина зазора в области 47 составляет 0,25 мм, а в области 48 предусмотрена ширина

35 зазора 0,2 мм. Само собой разумеется, что в данном случае перфорированная стенка 18 предусмотрена на протяжении всего периметра цилиндрической стенки. В зоне 14 прессования ширина зазора составляет

40 0,15 мм. В зоне 15 прессования предусмотрена ширина зазора 0,1 мм. Видно, что уменьшающиеся в направлении пропускания величины ширины зазора располагаются ступенчато.

45 Фиг.3 поясняет внутреннюю структуру устройства 1 или шнекового транспортера.

Цилиндрическая область 10 изображена лишь частично. Там спираль 17 имеет постоянный шаг. В области примыкающей кони50 ческой части 12 диаметр уменьшается.

Также и диаметр вала 16 несколько уменьшен в конце конической области 12.

В первой зоне 13 прессования вал имеет первый диаметр, а спираль 17 отличается

55 уменьшающимся шагом, в результате чего уже перед коническим в телом 49 возникает эффект уплотнения, посредством которого подлежащий обезвоживанию шлам подвергается воздействию давления. Также и.коническое тело 49 функционирует в результате

1836302

10 приложения давления в смысле формирования обратного подпора. Спираль 17 в oGnaсти конического тела 49 не предусмотрена, Внешний диаметр конического тела 49 согласен с желаемым уплотнительным эффектом в этой первой зоне 13 прессования, На входе во вторую зону 14 прессования коническое тело 49 образует ступень 50, которая служит для разрежения или уменьшения давления, в результате чего устраняется давление, действующее на частично обеэвоженный шлам в первой зоне 13 прессования, и этот шлам поступает во вторую зону

14 прессования. С помощью ступени 50 осуществляется также перемешивание, так что теперь и другие партии шлама водят в прямой контакт с перфорированной стенкой 18, в то BpBMfl как такие участки шлама, которые ранее располагались в зоне 13 прессования с относительно далеко наружным расположением, переслаиваются во все большей степени во внутрь. Также и во второй зоне

14 прессования спираль 17 имеет уменьшающий наклон, Вал 16 имеет здесь уже сравнительно больший диаметр. Коническое тело 51, которое закрывает зону 14 прессования, также имеет внешний диаметр, который больше внешнего диаметра конического тела 49 первый зоны 13 прессования. Согласование выбрано в целесообразном случае таким образом, что оно определяется в соответствии с уменьшением обьема посредством фильтратной воды, отводимой в первой зоне 13 прессования.

Градация давления в отдельных зонах 13, 14. 15 прессования могут быть идентичными или приблизительно одинаковыми, повышения давления н направлении пропускания в большинстве случаев не требуется, Третья эона 15 прессования выполнена соответствующим образом. Вал 16 имеет здесь еще больший диаметр. Также и спираль 17 имеет уменьшающийся шаг, а коническое тело 52 имеет внешний диаметр, который превышает внешний диаметр конического тела 51. Также и на конических телах 51 и 52 предусмотрены или.образованы ступени 53 и 54, которые выполняют ту же функцию, что и ступень 50. Каждая зона 13, 14. 15 прессования закрывается, таким образом, с уменьшением давления, то есть с относительными устранением давления и перемешиванием шлама, Цель этих эон 13, 14, 15 прессования, количество которых может изменяться, заключается в постоянном подводе шлама из состояния пониженного давления к ступени обезвоживания, в достижении относительного повышения .давления и в обеспечении воэможности отвода дальнейшей доли фильтратной воды. Через

55 самотечный желоб 21 шлам с долей содержания твердого вещества около 30 выходит иэ устройства, Он может направл.-пься на хранение, сжигаться или компостироваться, Фиг.4 показывает уменьшение обьема внутри устройства 1, начиная с перехода от цилиндрической части 10 к конической части 12, то есть там, где проходная поверхность заполчяется первоначально полностью. Видно, что в конической час и 12 уже происходит существенное уменьшение обьема приблизительно на одну треть. В последующих зонах 13, 14. 15 прессования уменьшение обьема уже не является столь выраженным, что само по себе понятно, поскольку доля содержания твердого вещества возрастает и извлечение дальнейшего фильтрата из шлама становится все более затруднительной операцией.

Фиг,5 показывает схему обработки шлама, в случае которой поочередно расположено большое количество агрегатов для обработки шлама. Обработка может осуществляться в этой последовательности. Само собой разумеется, специальные виды шлама могут пропускаться лишь через часть агрегатов. В основном, однако, подлежащий обработке шлам проходит сначала через решетку 36 и отстойник 37 для песка, в результате чего из сточной воды удаляются крупные инородные предметы и песок. После этого сточная вода поступает в предварительный отстойник 38, в наиболее глубоком месте которого может отводиться первичный шлам. Из предварительного отстойника смесь сточной воды и шлама может направляться также, однако, и далее в аэрационный танк 39 и дополнительный отстойник 40, причем эа счет этого возникает отводной шлам и избыточный шлам.

Различные виды шлама могут просеиваться либо по отдельности, либо в качестве смешанного шлама. Это просеивание шлама осуществляется в ситовом шнеке 41. П росеивание шлама является целесообразной операцией, так как большая часть расходов на техническое обслуживание расположенных далее агрегатов, например, коагуляционных реакторов 2, 2, сапропелевых башень 42, соответствующих насосов и линий для подачи шлама обусловлена тем, что грубые вещества, например, пластиковая пленка, волокна и т.п. ведут к закупорке насосов, золотников, теплообменников и трубопроводов. Использование ситовых шнеков или аналогичных установок для просеивания шлама позволяет предотвратить возникновение атой проблемы и облегчает манипуляции со шламом на дальнейших.

1836302

35

55 стадиях обработки, например, в сапропелевой башне (лучшая плавучая крышка), и при утилизации, например, сжигании. компостировании или при использовании в сельском хозяйстве.

На выход ситового шнека поступает шлам с содержанием твердого вещества

2 . С целью обеспечения возможности сравнительного указания тех или иных оста-. точных количеств в литрах и отображения доли остаточного количества в процентах в качестве подлежащего обработке количества в данном случае предполагается количество 1000 литров. После просеивания шлам поступает в коагуляционный реактор 2, в котором осуществляется предварительное сгущение. При этом не только добавляется коэгулянт, но и производится обезвоживание с помощью тонкого сита 5. Первичные шламы и прежде всего избыточные шламы с весьма низким содержанием доли твердого вещества должны сгущаться непрерывно с целью поддержания работы насосов, теплообменников и прежде всего размеров башень и циркуляционных насосов в рентабельных пределах, На выходе коагуляционного реактора 2 присутствует шлам с далей содержания твердого вещества 5$.

Поскольку 60 воды уже было удалено, подлежащее обработке остаточное количество составляет 400 и или 40 исходного шлама.

Расположенная далее башня гниения (M8TBHTGHt:) 42 нагружается таким образом лишь этим остаточным количеством. В ней осуществляется гниение шлама. Эта анаэробная стабилизация шлама и гниение представяяет собой наиболее часто использующийся способ стабилизации. С его помощью достигавтся преимущество, выражающееся в выработке энергии из гаэа. Принцип работы и конструкция башни 42 является по себе известными.

К башне 42 может быть подключен следующий коагуляционный реактор 2, который выполнен по себе аналогично коагуляционному раствору 2. Установленное в нем сито 5 имеет ширину зазора, которая больше ширины зазора сита 5 коагуляционного реактора 2. Здесь производится дополнительное сгущение. После удаления органических составных частей шлама в процессе стабилизации (гниения) шлам вновь становится более водянистым и возникает необходимость в дополнительНоМ сгущении шлама с дополнительным обезвоживанием. На выходе коагуляционного реактора 2 присутствует шлам с содержанием твердого вещества 10 .

Подлежащее обработке количество уменьшилось до 207. Таким образом, расположенное далее устройство 1 нагружается лишь этим небольшим остаточным количеством. В устройстве 1 осуществляется дальнейшее обезвоживание. Доля твердого вещества на выходе устройства 1 составляет около 25 и может колебаться в зависимости от вида шлама, Возможно . достижение содержания твердого вещества до 30%. Оставшееся остаточное количество составляет 87; от первоначального количества или 80 л. Эта высокая степень обезвоживания оказывает предпочтительное действие как на возможно возникающие транспортные расходы, так и на расходы, связанные с дальнейшей утилизацией шлама на складе, в сельском хозяйстве, путем сжигания или компостирования. При помощи непрерывно работающего устройства 1 и в случае необходимости других названных, расположенных до устройства 1 агрегатов можно добиться существенной зкономии площади и времени по сравнению с другими известными способами подготовки шлама. Поступающий нг выход устройства 1 шлам может также первоначально подвергаться в смесителе 43 обработке известью. 3а счет этого достигается то преимущество, что шлам гигиенизируется путем подмешнвания обоженой извести и после этого н ожет незамедлительно использоваться в сельском хозяйстве, С другой стороны, в результате этого доля содержания твердого вещества повышается до приблизительно 35 — 40Д и тем самым достигается достаточная для хранения прочности.

В случае устройства 1, которое изображено на фиг.1-3, шнековый транспортер расположен под наклоном, В совокупности с коагуляционным реактором 2 возникает . сообщающаяся труба, в результате чего сточная вода/смесь шлама обрабатывается с дополнительным воздействием соответствующего статистического давления. Вследствие наклонного расположения устройства

1 величина статистического давления в отдельных областях»вляется различной. В первой цилиндрической области 10 устройства действует наибольшее статистическое давление. Внутреннее пространство этой области 10 является полностью заполненным, равно как и прочиеобласти. В направлении обработки шлама при прохождении через устройство 1 доля статистического давления уменьшается от ступени к ступени, так кэк шлам поднймается на более высокий уровень. На эту долю статистического давления накладывается доля давления. которая обусловлена исполнением последующих областей. Примыкающая коническая

1836302

10

40 часть 12, которая может быть либо оснащена выполненными в виде сита областями, либо полностью закрытой без каких-либо проходных поверхностей, не только обуславливает уменьшение диаметра в направлении пропускания, но и обеспечивает создание обратного подпора в отношении предшествующей цилиндрической области

10, В последующих Зонах 13, 14, 15 прессования за счет наличия соответствующих конических тел 49, 51, 52 осуществляется относительное снижение давления, причем в общей сложности, то есть с учетом статистической доли давления, несмотря на зто в конце каждой ступени 50, 53, 54 еще может действовать пусть даже пониженное избыточное давление, Важно то, что на каждой ступени 50, 53, 54 происходит относительно уменьшение давления, в результате чего шлем может переслаиваться и перемешиваться, и за счет этого обеспечивается, с одной стороны, равномерное распределение содержания воды по поперечному сечению, и, с другой стороны, все новые порции шлама прилегают в наружном направлении к перфорированной стенке 18 и в отдельных зонах 13, 14, 15 прессования вновь и вновь протекает процесс сжатия, Фиг.б показывает воэможность конструкции устройства 1 со включенным перед ним коагуляционным реактором 2, причем ось устройства 1 расположена горизонтально. При этом дырчатая стенка 18 выполнена . с воэможностью вращения на 360 в области первой цилиндрической области, в результате чего также и в этом случае может действовать давление подпора. В конце устройства 1 перфорированная стенка 18, равно как и внешняя стенка 44, переходит в наклонно расположенную трубу 55, на верхнем конце которой предусмотрен самотечный желоб 21 для сбрасывания обезвожен:oro шлама в резервуар 22. Устройство 1 образует в совокупности с коагуляционным реактором 2 и наклонной трубой

55 сообщающуюся трубу, в результате чего уровень 56 заполнения может действовать в устройстве 1 с соответствующим статистическим давлением. Вследствие горизонтального расположения оси устройства 1 статистическая доля давления в отдельных областях 10, 12, 13, 14 имеет сдинаковую величину. Видно, что за счет вариации наклонного положения в направлении подачи вверх или вниз может быть реализована уменьшающая или увеличивающая доля статистического давления в направлении пропускания. Также и в этом случае величины ширины зазора в отдельных областях 10, 13, 14 расположены ступенчато и, напр мер. аналогично тому, как это описано на основании формы исполнения по фиг.1-3.

Статистическое давление действует, однако, не только в устройстве 2. но и в коагуляционном реакторе 2, так что на выходе коагуляционного реактора 2 на переходе к устройству 1 присутствует шлам с содер>канием твердого вещества 10 — 12%, если используется устройство 1 в соответствии с фиг.6 и 7 с горизонтальной осью в соответствии со схемой на фиг.5. Подлежащее обработке количество шлама при вхождении в устройство 1 после коагуляционного реактора " уменьшалось приблизительно до 20%, Иа выходе устройства 1 шлам может иметь содержание твердого вещества до 35% Остаточное количество составляет 7% от первоначального количества или 70 л, Возможно даже увеличение содержания твердого вещества приблизительно до 4045%, что является весьма благоприятной мерой для последующего сжигания шлама, С другой стороны достигается повышенная прочность шлама при его хранении. Вал 16 и/или спираль ".7 могут быть оснащены не изображенными шлицами, отверстиями или т.п„которые служат для дальнейшего обезво>кивания или перемешивания шлама.

Фиг,7 повторно поясняет выполнение перфорированной стенки 18 в отдельных областях, Первая цилиндрическая область

10 подразделена на две области 45 и 46, Перфорированная стенка 18 также и в этом случае выполнена с возможностью вращения на 360О, Свободная проходная погерхность, то есть щели или отверстия в стенке

18 в областях 45 и 46, реализована различным образом, а именно с уменьшением. Коническая область 12 выполнена полностью закрытой, то есть не содержит никакой необходимой проходной поверхности в области своей перфорированной стенки 18.

Далее расположены обе эоны 13 и 14 прессования, в которых щели или отверстия соответствующих областей стенки 18 имеют продолжающие уменьшаться размеры. Как видно из сравнению фиг,2 и 7, также и угол конической части 12 выбран иным образом с тем, чтобы обеспечить возможность использования большей поверхности в последующих зонах 13 и 14 прессования (фиг.2).

В результате этого за счет конической части

12 действующей в направлении цилиндрической области 10 обратной подпор несколько уменьшается, С другой стороны, атой тенденции противодействует статистическая доля давления.

Фиг.8 показывает сечение в соответствии с линией ВИ-Vii) на Фиг.3, а именно через выполненное несколько иным обра1836302 зом коническое тело 49 . Коническое тело

49 . выполнено в виде спирали с возрастающим диаметром и насажено на взл 16, с которым оно соединено крутильно жестко.

Также и в результате этого возникает сужение поперечного сечения, а именно в радиальном направлении по периметру, если вап

16 приводится во вращение. Спиральное исполнение конического тела 49 относится в данном случае к диапазону 360 и также и в этом случае завершается на ступени, которая служит для относительного снижения давления или перемешивания или переслоения шлама, Это радикальное уменьшение поперечного сечения может использоваться также в комбинации с изображенным на фиг.3 осевым сужением поперечного сечения. 9 этом случае также и другие конические тела 51 и 52 различных зон прессования могут быть выполнены с соответствующим согласованием.

Формула изобретения

1. Непрерывно и автоматически работающее устройство для обезвоживания обработанного коагулянтом осветленного шлама. включающее приводимые во враще«ие насаженные на ступенчато возрастающие диаметры вала транспортировочные спирали, образующие в направлении прохождения шлама примыкающие одна к другой зоны прессования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено первой цилиндрической зоной, имеющей диаметр, превышащий диаметр зон прессования, и примыкающей к цилиндрической зоне конической зоной со сплошными стенками, за которой расположены эоны прессования, перфорированной стенкой, охватывающей все зоны и имеющей перфорацию, уменьша5 ющуюся от зоны к зоне в направлении от первой цилиндрической зоны, а также насаженными на взл цилиндроконическими телами, при этом шаг транспортировочной спирали уменьшается ступенчато в каждой I0 зоне прессования, а цилиндроконические тела в зонах прессования выполнены с наружными диаметрами цилиндров, ступенчато возрастающими в направлении обрабатываемого потока.

15 2. Устройствопоп.1, отл ича ю щеес $3 тем, что оно установлено наклонно.

3. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что перфорации в цилиндрической зоне составляют1-0,5мм, а в примыкающих

20 зонах прессования 0,25-0,1 мм.

4. Устройство поп.1, о тл ич а ю щ еес я тем, что оно снабжено нагревательным устройством для чистки перфорированной стенки.

25 5. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес л тем, что оно снабжено коагупяционным реактором с тонким ситом для предварительного сгущения и дополнительным коагуляционным реактором, расположенным

30 между. первым коагуляционным устройством и устройством для дополнительного сгущения шлама, оснащенным ситом и с большей величиной отверстий.

Приоритет по пунктам:

35 22,08,89 по п.1;

22.12.09 — по пп.2-5.

1836302

1836302

1836302

1836302

Составитель 3, Яшкова

Техред М.Моргентал

Корректор С, Лисина

Редактор Т. Шагова

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

Заказ 3002 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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