Установка непрерывной очистки оборотной воды от механических примесей

 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к устройствам очистки оборотной промывочной воды для древесной щепы. Установка непрерывной очистки оборотной воды от механических примесей содержит низкоскоростной вихревой сепаратор, резервуар-отстойник, резевуар-накопитель и высокоскоростной вихревой сепаратор, которые образуют последовательную технологическую цепь. Низкоскоростной вихревой сепаратор установлен внутри вертикального резервуара-отстойника на решетчатом каркасе и имеет воронкообразный корпус, внутри которого установлена спиральная направляющая поверхность для потока, шламоотвод. С решетчатым каркасом совмещен пластинчатый успокоитель-распределитель потока, выходящего из низкоскоростного вихревого сепаратора. Резервуар-отстойник содержит коллектор осветленной воды и шламоприемник, снабженный устройством непрерывного смыва шлама за пределы технологической цепи. Технический результат - сбережение водных и энергетических ресурсов при производстве древесного полуфабриката путем повышения эффективности очистки промывочной воды. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к устройствам очистки оборотной промывочной воды для древесной щепы.

Промывка древесной щепы перед размолом имеет исключительное значение в технологическом процессе изготовления древесных полуфабрикатов, она позволяет удалить абразивные составляющие древесной щепы, которые резко влияют на срок службы размалывающей гарнитуры. Тщательная промывка щепы увеличивает срок службы гарнитуры дисковой мельницы до 2500-3000 часов.

Расход воды на промывку щепы составляет ориентировочно 30-35 м³ на 1 тонну. Проблема сбережения водных и энергетических ресурсов требует оснащения целлюлозно-бумажного производства, в том числе производства древесных полуфабрикатов, циклом очистки оборотной воды.

При использовании в производстве оборотной воды возникает проблема ее очистки от примесей, количественный состав которых с каждым циклом использования воды нарастает.

Известна установка для очистки оборотной промышленной воды от твердых компонентов, защищенная патентом DE 3700725, МПК 7 C 02 F 1/38, C 02 F 1/52, B 01 D 21/00, опублик. 21.07.88. Установка содержит резервуар-отстойник, обезвоживатель осадка и вихревой сепаратор. Для лучшей седиментации мелкодисперсных примесей в резервуаре-отстойнике к очищаемой воде добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). Коагулированный осадок извлекают из донной части резервуара-отстойника, обезвоживают и направляют в вихревой сепаратор для отделения грубодисперсной фазы. Полученную в вихревом сепараторе легкую фазу осадка направляют на дополнительную очистку.

Использование ПАВ при очистке промывочной воды для древесной щепы недопустимо из-за отрицательного воздействия ПАВ на дальнейший технологический процесс механической и химической обработки древесины.

Прототипом заявляемого изобретения является установка непрерывной очистки оборотной промывочной воды для древесной щепы, защищенная патентом US 5882509, МПК 7 B 01 D 21/26, опублик. 16.03.99.

Установка очистки воды входит в состав установки для промывки древесной щепы, которая включает также сепаратор отходов щепы и винтовой обезвоживатель щепы. В сепараторе отходов щепа отмывается от минеральных и органических примесей в турбулентном потоке воды, создаваемом лопастной вращающейся мешалкой. В винтовом обезвоживателе промытая щепа отделяется от промывочной воды перед подачей на последующую технологическую обработку.

Вода, отделенная от щепы, подается в установку очистки воды, содержащую вертикальный резервуар-отстойник, высокоскоростной вихревой сепаратор и резервуар-накопитель. При этом в резервуаре-отстойнике происходит осаждение тяжелых частиц (шлама), непрерывно удаляемых через штуцер в коническом дне. Очищенная вода поступает в резервуар-накопитель. Загрязненная шламом вода подается в высокоскоростной вихревой сепаратор, очищается и возвращается в отстойник.

После очистки в вертикальном резервуаре-отстойнике и в высокоскоростном вихревом сепараторе вода возвращается в сепаратор отходов для промывки новой партии щепы.

Недостатком прототипа является то, что очистка воды на первой ступени очистки в вертикальном резервуаре-отстойнике осуществляется без учета индивидуальной способности к седиментации минеральных и органических примесей. Минеральная и органическая дисперсные фазы отделяются от потока оборотной воды только на выходе из высокоскоростного вихревого сепаратора, в связи с чем он подвергается перегрузу взвешенными веществами и степень очистки воды снижается.

Заявляемое изобретение решает техническую задачу сбережения водных и энергетических ресурсов при производстве древесного полуфабриката путем повышения эффективности очистки промывочной воды. Результат достигается благодаря учету индивидуальных способностей к седиментации минеральных и органических примесей, удельные массы которых значительно отличаются.

В соответствии с заявляемым изобретением отделение воды от минеральных и органических примесей производится на раздельных ступенях очистки. Такой подход предотвращает перегруз последующих ступеней очистки взвешенными веществами.

Поставленная задача решается с помощью заявляемой установки непрерывной очистки оборотной воды от механических примесей.

Установка содержит высокоскоростной вихревой сепаратор, низкоскоростной вихревой сепаратор, вертикальный резервуар-отстойник и резервуар-накопитель, причем низкоскоростной вихревой сепаратор, резервуар-отстойник, резервуар-накопитель и высокоскоростной вихревой сепаратор образуют последовательную технологическую цепь. Низкоскоростной вихревой сепаратор содержит воронкообразный корпус, внутри которого установлены спиральная направляющая поверхность для потока и шламоотводы, а сам сепаратор установлен внутри вертикального резервуара-отстойника на решетчатом каркасе. С решетчатым каркасом совмещен пластинчатый успокоитель-распределитель потока оборотной воды, выходящего из низкоскоростного вихревого сепаратора. Вертикальный резервуар-отстойник содержит коллектор осветленной воды и шламоприемник, снабженный устройством смыва шлама за пределы технологической цепи. Устройство смыва шлама выполнено в виде огибающего шламоприемник спрыскового водовода со спрысковыми отверстиями и автономным источником спрысковой жидкости. Резервуар-накопитель снабжен дополнительной секцией для очищенной в высокоскоростном вихревом сепараторе воды, при этом между секциями резервуара возможен верхний перелив воды через полупогружную межсекционную перегородку.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображено:

фиг.1 - установка промывки древесной щепы, включающая заявляемую установку непрерывной очистки оборотной воды;

фиг.2 - разрез резервуара-отстойника с низкоскоростным вихревым сепаратором;

фиг.3 - разрез по А-А фиг.2;

фиг.4 - разрез по Б-Б фиг.2.

Установка промывки древесной щепы содержит сепаратор 1 отходов щепы, винтовой обезвоживатель щепы 2 и заявляемую установку непрерывной очистки оборотной воды, содержащую вертикальный резервуар-отстойник 3 для восходящего ламинарного потока с закрепленным внутри него на решетчатом каркасе 4 низкоскоростным вихревым сепаратором 5, вертикальный резервуар-накопитель 6 для очищенной оборотной воды, высокоскоростной вихревой сепаратор 7, гидронасосы 8, 9, 10 и 11, трубопроводы 12, 13, 14, 15, 16 и 17.

Низкоскоростной вихревой сепаратор 5 имеет воронкообразный корпус 18, внутри которого установлена спиральная направляющая поверхность 19 для потока. В нижней части спиральная направляющая поверхность 19 соединена со шламоотводами 20, количество которых соответствует количеству заходов спиральной направляющей поверхности 19. В верхней части корпуса 18 вихревого сепаратора 5 выполнен патрубок 21 тангенциального подвода оборотной воды.

Вертикальный резервуар-отстойник 3 содержит цилиндрический корпус 22 с кольцевым вертикальным каналом 23 для восходящего осветляемого потока. В нижней части резервуара-отстойника выполнен шламоприемник 24 с устройством автономного смыва шлама через сливной патрубок 25 в бункер-грязевик (не показан). В приведенном примере (фиг.2) шламоприемник 24 выполнен наклонным. Устройство смыва шлама выполнено в виде огибающей шламоприемник спрысковой трубы 26 с питающим патрубком 27 и распределенными равномерно по длине водовода спрысковыми отверстиями 28. На выходе вихревого потока оборотной воды из низкоскоростного вихревого сепаратора 5 в корпусе 22 на решетчатом каркасе 4 установлен пластинчатый успокоитель-распределитель восходящего потока 29. В верхней периферийной зоне корпуса 22 установлен коллектор 30 осветленной воды для сбора осветленной воды со сливом в отводной коллектор 31.

В вертикальном резервуаре-накопителе 6 выполнена вертикальная полупогружная межсекционная перегородка 32, разделяющая резервуар-накопитель на секции В и Г для воды, осветленной на разных ступенях очистки. Резервуар-накопитель в верхней части корпуса снабжен патрубками 33 и 34 для подвода очищенной воды в секции В и Г соответственно, в нижней части корпуса - патрубками 35 и 36 для забора очищенной оборотной воды из секций В и Г соответственно, патрубком 37 для слива избыточной воды и патрубком 38 для сообщения воздушной полости резервуара-накопителя с атмосферой.

Высокоскоростной вихревой сепаратор 7 снабжен устройством 39 с клапанами для регулируемого отвода осадка.

Заявляемая установка непрерывной очистки оборотной воды работает следующим образом.

После промывки древесной щепы в сепараторе 1 отходов щепы и отделения от щепы в винтовом обезвоживателе 2 загрязненная минеральными и органическими примесями промывочная вода стекает через дренирующее сито обезвоживателя в трубопровод 12. За счет гидростатического давления промывочная вода поступает на вход тангенциального патрубка 21 вихревого низкоскоростного сепаратора 5. Перемещаясь по спиральной направляющей поверхности 19 воронкообразного корпуса 18, поток промывочной воды приобретает вихревой турбулентный характер. Вихревой характер течения разрушает структуру промывочной воды и способствует ускоренному выпадению из нее наиболее тяжелых, грубодисперсных минеральных примесей, таких как камни, уголь, цемент, частицы бетона, крупнозернистый песок и т.д. Под воздействием центробежных сил грубодисперсные минеральные примеси в первую очередь отбрасываются на периферию воронкообразного корпуса 18, по винтовым желобам спиральной направляющей поверхности 19 и по шламоотводам 20 направленно транспортируются самотеком в шламоприемник 24. Корпус 18 низкоскоростного сепаратора 5 выполнен в форме усеченного перевернутого конуса для поддержания величины центробежной составляющей скорости потока неизменной по высоте камеры.

На выходе из низкоскоростного сепаратора 5 вихревой поток оборотной воды огибает корпус 18 снизу и поступает в кольцевой вертикальный канал 23. При изменении направления движения потока на вертикальное происходят дополнительное отделение от промывочной воды крупных минеральных примесей и выпадение их в осадок. Площадь поперечного сечения канала 23 превышает площадь поперечного сечения камеры низкоскоростного вихревого сепаратора 5, благодаря чему поток оборотной воды замедляется, процесс выпадения в осадок минеральных примесей усиливается.

На входе в кольцевой канал 23 оборотная промывочная вода встречает на своем пути пластинчатый успокоитель-распределитель восходящего потока 29, размещенный на решетчатом каркасе 4 таким образом, что поток при соударениях с поверхностями пластин теряет энергию и разделяется на ламинарные восходящие потоки, равномерно распределенные по окружности кольцевого канала 23. Одновременно происходит гашение инерционных сил кругового движения примесей.

Пластинчатый успокоитель-распределитель восходящего потока 29 служит дополнительным препятствием для выноса потоком взвешенных частиц в коллектор 30 осветленной воды. При этом в осадок выпадает мелкодисперсная фаза минеральных примесей, такая, например, как мелкозернистый песок. Над шламоприемником 24 резервуара-отстойника образуется зона обновляемого фильтрационного слоя из сгущаемого материала, дополнительно очищающая восходящий поток промывочной воды от мелкодисперсных механических примесей.

Из шламоприемника 24 осажденные минеральные примеси непрерывно смываются водой в выгрузной штуцер 25 и откачиваются насосом 9 в бункер-грязевик. Жидкость для смыва шлама поступает в шламоприемник 24 от автономного источника через питающий патрубок 27 по спрысковой трубе 26 и спрыскивается через отверстия 28, равномерно распределенные по периметру шламоприемника 24. Это обеспечивает непрерывный вывод осажденных примесей из контура оборотной промывочной воды без остановки технологического процесса.

Минеральные примеси, отделенные от промывочной воды на первой ступени очистки, в дальнейшем кругообороте промывочной воды не участвуют.

Степень очистки промывочной воды в первой ступени заявляемой установки достигает 65-70% в зависимости от фракционного состава поступающих с древесной щепой примесей. Фракционный состав может изменяться в зависимости от сезона заготовки древесины.

Осветленная на первой ступени очистки оборотная промывочная вода, содержащая легкие органические примеси, переливается через верхний порог коллектора 30 осветленной воды и самотеком через патрубок 31 и трубопровод 13 поступает на вход 33 секции В резервуара-накопителя 6.

Вторая ступень очистки оборотной промывочной воды происходит в высокоскоростном вихревом сепараторе 7. Через заборный патрубок 35 резервуара-накопителя 6 и трубопровод 16 поток воды нагнетают насосом 11 в высокоскоростной вихревой сепаратор 7, где подвергают высокоскоростной закрутке и, под действием центробежных сил, очищают от легких органических примесей, таких как частицы древесной коры, луба, гнили и т.д. Концентрированные примеси собирают в нижней части высокоскоростного вихревого сепаратора и через устройство 39 регулируемого отвода осадка отправляют в бункер-грязевик. Степень очистки промывочной воды во второй ступени заявляемой установки достигает 75-80%.

Очищенную во второй ступени промывочную воду по трубопроводу 14 подают на вход 34 секции Г резервуара-накопителя 6, откуда через выходной патрубок 36 отбирают насосом 10 и по трубопроводу 15 нагнетают в сепаратор 1 отходов щепы для промывки следующей партии щепы.

Двухсекционный резервуар-накопитель 6 очищенной воды с переменным рабочим уровнем позволяет осуществлять регулирование баланса подачи воды на промывку и за счет системы перелива 17 - регулирование находящегося в контуре количества оборотной воды.

Изобретение позволяет повысить степень очистки оборотной промывочной воды, сократить объем использования свежей воды при одновременном снижении сорности древесного полуфабриката, увеличении срока службы насадок высокоскоростного вихревого сепаратора и размалывающей гарнитуры для щепы.

Формула изобретения

1. Установка непрерывной очистки оборотной воды от механических примесей, содержащая вертикальный резервуар-отстойник, высокоскоростной вихревой сепаратор и резервуар-накопитель очищенной воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит установленный в вертикальном резевуаре-отстойнике на решетчатом каркасе низкоскоростной вихревой сепаратор, имеющий воронкообразный корпус с размещенной внутри него спиральной направляющей поверхностью, соединенной со шламоотводами, решетчатый каркас при этом совмещен с пластинчатым успокоителем-распределителем потока, выходящего из низкоскоростного вихревого сепаратора, кроме того, вертикальный резервуар-отстойник содержит коллектор осветленной воды и шламоприемник, снабженный устройством смыва шлама за пределы технологической цепи, причем низкоскоростной вихревой сепаратор, резервуар-отстойник, резевуар-накопитель и высокоскоростной вихревой сепаратор образуют последовательную технологическую цепь.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство смыва шлама выполнено в виде огибающего шламоприемник спрыскового водовода со спрысковыми отверстиями и автономным источником спрысковой жидкости.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что резервуар-накопитель снабжен дополнительной секцией для очищенной в высокоскоростном вихревом сепараторе воды, причем между секциями возможен верхний перелив воды через полупогружную межсекционную перегородку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4