Устройство для подачи реагентов при обработке суспензий

 

Изобретение относится к фильтровальной технике, а именно к разделению жидкой и твердой фаз суспензии, и может быть использовано в пищевой, химической, нефтехимической промышленности, а также на предприятиях коммунального хозяйства при переработке сточных вод. Устройство для подачи реагентов при обработке суспензии, включающее магистраль подачи обрабатываемой суспензии, к которой подключены магистрали подачи флокулянта и коагулянта, дополнительно содержит буферную емкость суспензии, фильтр-пресс, смеситель, хранилище суспензии, емкость с раствором солей металлов-коагулянтов, магистраль воды и сборник. Технический результат: разработка устройства подачи реагентов в суспензию при обработке указанной суспензии фильтр-прессом. 9 з. п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области фильтровальной техники, а именно к области разделения жидкой и твердой фаз суспензии, и может быть использовано в пищевой, химической, нефтехимической промышленности, а также на предприятиях коммунального хозяйства при переработке сточных вод.

Известно устройство для автоматического дозирования реагентов в водоподготовке (RU, патент 2081848, С 02 F 1/52, 1997). Указанное устройство содержит камеру-смеситель, к первому входу которого подключена магистраль обрабатываемой среды, ко второму и третьему входам указанной камеры через дозаторы подключены емкости с флокулянтом и коагулянтом, причем емкость с коагулянтом через исполнительный механизм поддозирования соединена с четвертым входом камеры-смесителя, выход камеры-смесителя подключен к магистрали очищенной воды.

Недостатком известного устройства следует признать его низкую производительность.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого изобретения, состоит в разработке устройства подачи реагентов в суспензию при обработке указанной суспензии фильтр-прессом.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в повышении производительности работы фильтр-пресса.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство, содержащее буферную емкость суспензии, первый вход которого подключен к магистрали подачи суспензии, а выход подключен как к входу в фильтр-пресс, так и ко второму входу буферной емкости суспензии, при этом магистраль подачи суспензии подключена к установленным параллельно указанной буферной емкости смесителю через его первый вход и хранилищу суспензии, причем выход смесителя подключен к входу хранилища суспензии и к магистрали подачи суспензии до входа в буферную емкость, а выход хранилища суспензии предпочтительно подключен вместе с магистралью подачи сорбента (уголь или опилки) ко второму входу смесителя, при этом выход смесителя отделен от магистрали подачи суспензии и хранилища вентилями, также вентиль установлен перед первым входом смесителя. К магистрали подачи суспензии до ввода в буферную емкость последовательно подключены емкость с раствором солей металлов-коагулянтов, а также, возможно, система подщелачивания суспензии, включающая линию подачи твердого щелочного реагента (извести или золы), подключенную к первому входу сборника, ко второму входу которого подключена магистраль воды, выход сборника посредством шнекового транспортера подключен к первому входу смесителя, ко второму входу которого подключена магистраль воды, выход смесителя подключен к магистрали подачи суспензии, при этом на выходах магистрали чистой воды и раствора солей установлены вентиля. К магистрали подачи суспензии после выхода из буферной емкости подключена магистраль подачи флокулянта. Кроме того, устройство может дополнительно содержать линию подкисления фильтрата, выходящего из фильтр-пресса, включающую емкость с кислотой, выход которой подключен через вентиль к первому входу узла разбавления, ко второму входу которого через вентиль подключена магистраль воды, а выход узла разбавления подключен к магистрали отвода фильтрата из фильтр-пресса. Кроме того, устройство может дополнительно содержать магистраль воды для разбавления исходной суспензии. Ввод магистрали подачи раствора флокулянта в магистраль суспензии предпочтительно выполнен так, чтобы обеспечить максимальное быстрое смешение раствора флокулянта и суспензии (подача из нескольких расположенных по окружности штуцеров, подача по касательной, подача в турбулизатор и т.д.).

Исходная суспензия может содержать различное соотношение жидкой и твердой фаз, поэтому при поступлении суспензии с содержанием твердой фазы, превышающей технологические нормы, осуществляют разбавление исходной суспензии водой. Это позволяет оптимизировать в дальнейшем обработку суспензии, отделить значительную часть жидкой фазы до ввода в фильтр-пресс и повысить тем самым производительность фильтр-пресса. Введение растворов солей металлов приводит к структурированию гелеобразного осадка из жидкой фазы суспензии и более полному разделению жидкой и твердой фаз суспензии, что в свою очередь позволяет отделить значительную часть жидкой фазы до ввода в фильтр-пресс и повысить тем самым производительность фильтр-пресса. Введение подщелачивающего компонента в суспензию приводит к дополнительному разделению твердой и жидкой фаз суспензии и позволяет отделить значительную часть жидкой фазы, по меньшей мере, до ввода в фильтр-пресс или в начале фильтр-пресса и повысить тем самым производительность фильтр-пресса. При необходимости, если после введения раствора солей металлов и подщелачивания разделение жидкой и твердой фаз суспензии прошло недостаточно, суспензию либо для увеличения времени взаимодействия ее с введенными реагентами пропускают через хранилище суспензии и затем через смеситель, в котором происходит взаимодействие суспензии с адсорбентами, либо последовательно через указанный смеситель, хранилище суспензии и повторно через смеситель. В любом случае реализации предложенного устройства в буферной емкости происходит отделение, по меньшей мере, до 2% связанной воды фазы от суспензии. Введение флокулянта в суспензию позволяет выделить до 80% воды и сформировать осадок твердой фазы суспензии, легко отделяемый на фильтр-прессе. При необходимости для увеличения времени взаимодействия флокулянта с суспензией, по меньшей мере, часть суспензии может быть возвращена в буферную емкость для дополнительного отделения жидкой фазы суспензии. Из-за введения кислотных и щелочных компонентов фильтрат, выделяемый в фильтр-прессе, может иметь кислотную, нейтральную или щелочную среду. Поэтому перед сливом фильтрата в канализацию в случае необходимости его нейтрализуют введением дополнительного реагента. Указанный дополнительный реагент вводят в магистраль отвода фильтрата после фильтр-пресса. Кроме указанных элементов устройство может содержать элементы контрольно-измерительной аппаратуры (предпочтительно датчики плотности и рН), определяющей при перемещении суспензии по устройству ее параметры. Также устройство может содержать исполнительные механизмы (дистанционно управляемые насосы и вентили), обеспечивающие поступление соответствующих количеств реагентов в магистраль подачи суспензии, а также перемещение всей суспензии или, по меньшей мере, ее части по отдельным ветвям магистрали подачи суспензии.

На чертеже приведен вид предложенного устройства в базовом варианте, при этом использованы следующие обозначения: магистраль 1 подачи суспензии, магистраль 2 подачи чистой воды, емкость 3 с раствором солей металлов, магистраль 4 подачи раствора солей металлов, смеситель 5 подщелачивателя, магистраль 6 подачи подщелачивания, буферная емкость 7 суспензии, смеситель 8, хранилище 9 суспензии, емкость 10 флокулянта, магистраль 11 подачи флокулянта, узел разбавления 12 кислоты, магистраль 13 подачи кислоты, магистраль 14 отвода фильтрата из фильтр-пресса 15.

Устройство в базовом варианте работает следующим образом. По магистрали 1 подачи суспензии подают суспензию сточных вод из отстойника, содержащую 97% жидкой фазы и 3% твердой фазы. Технологический процесс обезвоживания суспензии рассчитан примерно на подобное соотношение жидкой и твердой фаз, следовательно, добавление чистой воды по магистрали 2 в суспензию излишне. Из емкости 3 через магистраль 4 в магистраль 1 подают 5% раствор хлорного железа. После введения коагулянта и доведения раствора гидроксида кальция рН суспензии составил 8,0-8,5, что обеспечивает оптимальный вариант отделения жидкой фазы от твердой фазы в буферной емкости 7. После буферной емкости 7 содержание жидкой и твердой фаз в суспензии составило соответственно 95 и 5%. Из емкости 10 через магистраль 11 в магистраль 1 подают раствор флокулянта. При этом примерно 20% суспензии было возвращено в буферную емкость 7 для дальнейшего отделения жидкой фазы. Перед вводом суспензии в фильтр-пресс содержание жидкой и твердой фаз в суспензии составило соответственно 80 и 20%. Это позволило повысить производительность фильтр-пресса в 2,5 раза. Поскольку рН получаемого при отделении твердой фазы суспензии фильтрата составил примерно 8,0, введение кислотного реагента излишне.

Таким образом, использование предложенного устройства позволило повысить производительность работы фильтр-пресса в 2,5 раза.

Формула изобретения

1. Устройство для подачи реагентов при обработке суспензий, содержащее магистраль подачи обрабатываемой суспензии, к которой подключены магистраль подачи флокулянта и магистраль подачи коагулянта, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит буферную емкость суспензии, первый вход которой подключен к магистрали подачи суспензии, а выход подключен как к входу в фильтр-пресс, так и ко второму входу буферной емкости суспензии, при этом магистраль подачи суспензии подключена к установленным параллельно указанной буферной емкости смесителю через его первый вход и хранилищу суспензии, причем выход смесителя подключен к входу хранилища суспензии и к магистрали подачи суспензии до входа в буферную емкость, а выход хранилища суспензии подключен ко второму входу смесителя, при этом выход смесителя отделен от магистрали подачи суспензии и хранилища вентилями, также вентиль установлен перед первым входом смесителя, к магистрали подачи суспензии до ввода в буферную емкость последовательно подключена емкость с раствором солей металлов-коагулянтов, ко второму входу которой подключена магистраль воды, выход сборника посредством шнекового транспортера подключен к первому входу смесителя, ко второму входу сборника подключена магистраль воды, выход смесителя подключен к магистрали подачи суспензии, при этом на выходах магистрали чистой воды и раствора солей установлены вентили, к магистрали подачи суспензии после выхода из буферной емкости подключена магистраль подачи флокулянта.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит магистраль подачи сорбента, подключенную ко второму входу смесителя.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит систему подщелачивания суспензии, включающую линию подачи твердого щелочного реагента, подключенную к первому входу сборника.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит магистраль чистой воды, предназначенную для разбавления исходной суспензии и подключенную к магистрали исходной суспензии на входе устройства.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит линию подкисления фильтрата, выходящего из фильтр-пресса, включающую емкость с кислотой, выход которой подключен через вентиль к первому входу узла разбавления, ко второму входу которого через вентиль подключена магистраль воды, а выход узла разбавления подключен к магистрали отвода фильтрата из фильтр-пресса.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит элементы контрольно-измерительной аппаратуры.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит датчики плотности и рН.

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит исполнительные механизмы, обеспечивающие поступление соответствующих количеств реагентов в магистраль подачи суспензии, а также перемещение всей суспензии или, по меньшей мере, ее части по отдельным ветвям магистрали подачи суспензии.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно содержит насосы и дистанционно управляемые вентили.

10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что подачу флокулянта осуществляют способом, обеспечивающим наиболее быстрое смешение его с суспензией.

РИСУНКИ

Рисунок 1