Коагулятор

 

Изобретение относится к оборудованию для извлечения металлов и других примесей из сточных вод, технологических растворов и может быть использовано в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: коагулятор содержит корпус, установленный с возможностью вращения, с патрубком для подачи очищаемого раствора и очищенной воды, привод, опоры, основание. Внутри коагулятора соосно его корпусу располагаются цилиндрические кассеты для загрузки реагентов. Корпус коагулятора снабжен направляющей по образующей внутренней поверхности, а кассеты имеют ответный паз. Высота кассеты кратна длине корпуса, а диаметр составляет 0,96 - 0,97 внутреннего диаметра корпуса коагулятора. Очищаемый раствор подается через патрубок и проходит последовательно через все кассеты, заполненные реагентами. Качественный и количественный состав реагентов в кассетах может быть различен в зависимости от качества очищаемого раствора. При этом протекает ряд электрохимических и осадительных процессов, приводящих к переходу примесей из раствора в твердый осадок. Очищенная вода поступает на фильтрование. В результате использования коагулятора снижаются эксплуатационные затраты, процесс очистки происходит в одну стадию в одном аппарате. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для извлечения металлов и других примесей из сточных вод (СВ), технологических растворов и может быть использовано в металлургической, химической, машиностроительной, пищевой и других областях промышленности.

Известен аппарат для извлечения металлов из растворов в виде горизонтального барабана, установленного на опорных роликах, имеющего привод, загрузочное и разгрузочное устройства; на внутренней поверхности барабана, футерованной медью, расположены полки, причем внутренний объем барабана с помощью сетки делится на две зоны: зону размещения реагентов и образования осадка и зону ферритизации (укрупнения) осадка, в которой установлены магниты [1].

Недостатком такой конструкции является отсутствие возможности размещения разнородных реагентов для одновременной очистки сточных вод от примесей различного происхождения (органических и неорганических), наличие жестко закрепленной ограничительной сетки, препятствующей проведению ремонтных и разгрузочных работ. Установка системы магнитов в зоне ферритизации способствует "налипанию" образующихся ферритов на корпус, снижая тем самым количество магнетита и его удельную поверхность, что уменьшает эффект очистки.

Известен аппарат для очистки СВ (коагулятор), содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным устройством, привод, опоры и основание, причем загрузочное и разгрузочное устройства выполнены в виде гибких трубопроводов, герметично соединенных с корпусом; корпус выполнен из нескольких металлических обечаек из биметалла, снабженных в местах соединений вставкой в виде кольца с прикрепленными к нему пластинами; загрузочное устройство снабжено соосно расположенным трубопроводом для подачи кислорода внутрь аппарата [2].

Недостатком конструкции данного коагулятора является отсутствие возможности размещения в одном аппарате разнородных по составу реагентов, требуемых для очистки растворов от примесей различного происхождения, громоздкость загрузочных и разгрузочных устройств, а также отсутствие цельности корпуса, что может вызвать в процессе эксплуатации коагулятора разгерметизацию соединения.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является коагулятор барабанный КБ-1, содержащий горизонтально расположенный корпус, установленный с возможностью вращения, с загрузочным и разгрузочным устройствоми, патрубки для подачи очищаемого раствора и вывода очищенной воды, опоры, привод и основание для установки опор и привода [3].

Недостатком данного аппарата является невозможность одновременного размещения различных по составу реагентов, что исключает очистку сточных вод от примесей разного происхождения за одну стадию.

Для достижения заданного эффекта очистки необходима последовательная установка двух или более коагуляторов с различными составами реагентов, что значительно повышает стоимость и продолжительность очистки [4].

Задачей предлагаемого изобретения является создание простого по конструкции и изготовлению коагулятора, в котором можно достичь эффект очистки сточных вод от примесей различного происхождения в одну стадию, снижение продолжительности за счет сокращения числа стадий и стоимости процесса очистки, а также уменьшение эксплуатационных затрат.

Поставленная задача достигается тем, что в коагуляторе, содержащем корпус, установленный с возможностью вращения, с патрубками для подачи очищаемого раствора и вывода очищенной воды, привод, опоры, основание, согласно изобретению во внутреннем объеме коагулятора соосно его корпусу размещены кассеты для загрузки реагентов, корпус коагулятора внутри снабжен направляющей по образующей внутренней поверхности и имеет разъемное основание, соединяющееся с ним с помощью фланца.

Кроме того, кассеты для загрузки реагентов выполнены в виде полых цилиндров с ответным пазом по образующей с высотой, кратной длине корпуса коагулятора и диаметром в основании, равном 0,95 - 0,97 внутреннего диаметра корпуса коагулятора; боковые стенки кассет выполнены из проволочной сетки на каркасе из ребер жесткости, а сплошные основания кассет имеют с одной стороны ограничительные упоры, являющиеся продолжением ребер жесткости, а с другой стороны - отверстие по центру основания.

Выполнение корпуса коагулятора в виде цилиндра с одним основанием без размещения дополнительных деталей - полок для перемешивания, разделительных перегородок, колец, загрузочных и разгрузочных устройств и т. п. дает возможность значительно упростить процесс изготовления аппарата, снизить металлоемкость изделия за счет снижения его массы.

Кроме того, размещение во внутреннем объеме аппарата соосно его корпусу кассет для загрузки реагентов позволяет варьировать состав реагентов как в качественном, так и количественном отношении. Использование последовательно расположенных взаимозаменяемых кассет с разными по составу реагентами, составляющими гальванопару, позволяет проводить процесс очистки растворов от различных примесей в одном аппарате, что сокращает время и стоимость технологии.

Кроме того, форма кассет в виде полых цилиндров позволяет компактно разместить их соосно длине корпуса коагулятора, причем выполнение стенок кассет из проволочной сетки на каркасе из ребер жесткости способствует свободному контакту очищаемого раствора с реагентами, а наличие сплошного основания с одной стороны и основания с отверстием по центру с другой стороны сводит к минимуму контакт различных реагентов между собой. Ограничительные упоры, являющиеся продолжением ребер жесткости и располагающиеся со стороны сплошного основания кассеты позволяют создать между ними зазор, необходимый для продвижения очищаемого раствора по длине коагулятора.

Кроме того, для перемешивания реагентов, осуществляемого в процессе вращения кассет вместе с коагулятором, его корпус снабжен направляющей по образующей внутренней поверхности, а кассеты выполнены с соответствующим ответным пазом.

Кроме того, для загрузки и разгрузки кассет корпус коагулятора имеет разъемное основание с фланцевым соединением, поэтому отпадает необходимость размещения специальных устройств для загрузки и разгрузки реагентов.

На фиг. 1 показан коагулятор, вид сбоку, на фиг. 2 - конструкция кассеты коагулятора.

Коагулятор состоит из вращающегося корпуса 1, выполненного в виде барабана, основания 2, бандажа 3, привода 4, опор 5, устройств для подачи очищаемого раствора 6 и вывода очищенной воды 7 в виде патрубков, кассет 8, установленных с возможностью перемещения во фронтальной плоскости, проходящей по оси коагулятора по направляющей 9, ограничительные упоры 10, переходящие из ребер жесткости 11, приваренные с помощью тепловой сварки, разъемного основания 12 и патрубка для слива воды 13.

В качестве реагента в коагуляторах подобного типа (гальванокоагуляторах) применяют смесь материалов с различными значениями электрохимических потенциалов, например смесь железа (стальная стружка, высечка и др.) и кокса, железа и меди, алюминия и кокса и т.п. При контакте частиц материалов между собой, очищаемым раствором и кислородом воздуха происходит образование короткозамкнутого гальванического элемента - (гальванопары), в котором реагент с наиболее отрицательным значением электрохимического потенциала подвергается анодному растворению. За счет протекающих процессов происходит изменение кислотности раствора и образование оксигидратов, являющихся сорбентами примесей. Примеси различного происхождения (органические соединения и неорганические катионы и анионы) селективно извлекаются из растворов на различных сорбентах, образующихся путем подбора состава гальванопары и соотношения реагентов.

Коагулятор работает следующим образом. Перед началом работы кассеты 8 коагулятора загружают смесью реагентов. В зависимости от качества примесей в растворах и требований к очищенной воде состав реагентов в кассетах может быть разнообразен, например, можно загрузить две первые кассеты смесью железо-кокс, две последующие - смесью алюминий-кокс.

Установку кассет 8 в корпус 1 проводят через разъемное основание 12, совмещая направляющую 9 с ответной частью кассеты, обеспечивая тем самым их вращение вместе с корпусом. Кассеты располагают сплошным основанием с ограничительными опорами 10 по направлению к входному патрубку барабана 6. Далее осуществляется монтаж разъемного основания коагулятора 12. Число кассет должно быть кратно длине корпуса коагулятора, а их диаметр должен составлять 0,95 - 0,97 от размера внутреннего диаметра корпуса.

Пройдя предварительную аэрацию, очищаемый раствор вместе с кислородом воздуха подается через устройство для подачи (входной патрубок) 6, далее поток раствора, разбиваясь о глухую стену крайней кассеты 8, поступает в корпус 1. Конструкция кассет позволяет создать поток раствора по длине коагулятора в направлении, указанном на фиг. 1 стрелками. После включения привода 4 корпус 1 вместе с кассетами 8 начинает вращаться вокруг оси, при этом в рабочей зоне кассет протекают электрохимические и физико-химические процессы, обеспечивающие извлечение примесей из растворов, сопровождающиеся образованием осадка оксигидратов, например, железа и алюминия. В результате протекания электрохимических и осадительных процессов при прохождении через корпус коагулятора из аппарата через устройство 7 выходит очищенная вода с взвесью оксигидратов, которая в дальнейшем направляется на отстаивание и фильтрование для очистки от механических примесей (не показано).

По мере истощения загрузки коагулятор останавливают на профилактический осмотр, сопровождающийся заменой кассет. Полное удаление воды из коагулятора в целях профилактического ремонта осуществляют через патрубок 13.

Обеспечение коагулятора кассетами, посредством которых производится загрузка аппарата реагентами, позволяет менять состав материалов гальванопар, а их конструкция позволяет обеспечить большой контакт потока очищаемой жидкости с поверхностью реагентов.

Коагулятор является промышленно применимым аппаратом, прост в конструкции и изготовлении.

Коагуляторы нашли применение при очистке сточных вод в химических, металлургических, пищевых и др. областях.

Источники информации 1. А. с. СССР N 841369, кл. C 22 B 11/12.

2. Патент РФ N 2048853, кл. B 01 D 21/08, C 02 F 1/52.

3. Коагулятор барабанный КБ-1. Инструкция по эксплуатации КК 227.00.003. ИЭ/СКБ. Казмеханобр, 1987.

4. Дзюбинский Ф.А., Феофанов В.А., Жданович Л.П. //Цв. Металлургия. -1990. -N 8. - с. 66-68.

Формула изобретения

1. Коагулятор, содержащий корпус, установленный с возможностью вращения, с патрубками для подачи очищаемого раствора и вывода очищенной воды, привод, опоры, основание для установки опор и привода, отличающийся тем, что во внутреннем объеме коагулятора соосно с его корпусом размещены кассеты для загрузки реагентов, а корпус коагулятора внутри снабжен направляющей по образующей внутренней поверхности и имеет разъемное основание, соединяющееся с ним с помощью фланца.

2. Коагулятор по п.1, отличающийся тем, что кассеты для загрузки реагентов выполнены в виде полых цилиндров с ответным пазом по образующей и с высотой, кратной длине корпуса коагулятора, диаметром в основании, равным 0,95 - 0,97 внутреннего диаметра корпуса коагулятора боковые стенки кассет выполнены из проволочной сетки на каркасе из ребер жесткости, а сплошные основания кассет имеют с одной стороны ограничительные упоры, являющиеся продолжением ребер жесткости, а с другой стороны - отверстие по центру основания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2