Устройство для механической очистки сточных вод

Изобретение относится к области очистки сточных вод от твердых отходов и мусора, в частности к устройствам грабельного типа. Устройство содержит раму с фильтровальным полотном, граблины с зубьями, закрепленные на двух бесконечных цепях, установленных на парах приводных и рабочих зубчатых колес. Фильтровальное полотно выполнено в виде набора гибких тонких полос, которые одним концом закреплены в нижней поперечине рамы, а другим концом, снабженным ярусными шипами, размещены в гнездах верхней поперечины. Вершины зубьев граблин расположены в плоскости их движения, а рабочая поверхность фильтровального полотна установлена под углом к ней. Гнезда образованы ярусными выступами и пазами вставок верхней поперечины. Технический результат - повышение эффективности и надежности устройства за счет исключения из фильтровального полотна перемычек и обеспечения самоочищаемости полос. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области очистки сточных вод, в частности к устройствам для задержания и извлечения мусора и отбросов из сточных вод.

Известно устройство для механической очистки сточных вод, содержащее решетку с фильтровальным полотном из стержней, прикрепленных к нескольким перемычкам (стяжками), граблины (скребки) с зубьями, закрепленные на двух бесконечных цепях, установленных на парах приводных и рабочих зубчатых колес, и привод (РФ патент №2224851 от 27.02.2004 г. по кл. Е 03 F 5/14).

Недостатком устройства является низкая эффективность и надежность его работы при наличии в сточных водах или осадке отходов текстильной промышленности (ворса, нитей, волокон, тряпок и т.д.). При работе устройства в этих условиях происходит интенсивное образование из отходов трудноудаляемых валков, «ковровых дорожек» и «бород» между фильтровальными стержнями и на перемычках фильтровального полотна, обусловленное наличием перемычек, что приводит к быстрой засоряемости полотна и потере работоспособности устройства. Вследствие этого возникает необходимость в частой принудительной очистке фильтровального полотна от засоров вручную или промывке его водой под высоким давлением, что увеличивает эксплуатационные расходы и повышает трудоемкость обслуживания устройства.

Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству для механической очистки сточных вод является устройство для механической очистки сточных вод, содержащее раму с установленной в ее поперечинах решеткой с фильтрованным полотном в виде набора тонких полос, граблины с зубьями, закрепленные на двух бесконечных цепях, установленных на парах приводных и рабочих зубчатых колес, и привод (РФ патент №2238374 от 20.10.2004 по кл. Е 04 F 1/00).

Данное устройство частично устраняет недостатки вышеописанного, то есть перемычки выполнены самоочищающимися в виде «рыбки» в поперечном направлении и с боковых сторон снабжены двухступенчатыми отражателями потока сточных вод.

Недостатком данного устройства является наличие перемычки, присущей ей вышеуказанными недостатками, включая образование на полотне валков, «ковровых дорожек» и «бород», и смыв накопленных на распорах волокнистых загрязнений в уже очищенную воду, что в целом снижает эффективность и надежность устройства.

Техническая задача - повышение эффективности и надежности устройства.

Указанная техническая задача достигается тем, что в устройстве для механической очистки сточных вод, содержащем раму с установленной в ее поперечинах решеткой с фильтрованным полотном в виде набора тонких полос, граблины с зубьями, закрепленные на двух бесконечных цепях, установленных на парах приводных и рабочих зубчатых колес, и привод, причем тонкие полосы фильтровального полотна одним концом закреплены в нижней поперечине рамы, а другим концом, снабженным торцевыми ярусными шипами, размещены в гнездах, выполненных в верхней поперечине, вершины зубьев всех граблин расположены в плоскости движения граблин, а рабочая поверхность фильтровального полотна выполнена под углом к указанной плоскости с уклоном в направлении верхней поперечины.

Кроме того, гнезда образованы ярусными выступами, выполненными на верхней поперечине и расположенными перпендикулярно к шипам полос и под углом к их торцам, и пазами вставок, установленных на ярусных выступах.

Полосы имеют толщину, равную 1,0...3,0 мм, ширину - 80...200 мм и длину - 1000...3000 мм.

Использование предложенного устройства позволяет обеспечить надежную и эффективную его работу при очистке сточных вод или осадка с присутствием в них отходов текстильной промышленности за счет того, что тонкие полосы фильтровального полотна одним концом закреплены в нижней поперечине рамы, а другим концом, снабженным торцевыми ярусными шипами, размещены в гнездах, выполненных в верхней поперечине, что позволяет полностью исключить из фильтровального полотна перемычки и обеспечить самоочищаемость полос за счет их колебания. Это исключает засоры полотна и экслуатационные расходы, связанные с его принудительной очисткой.

Расположение вершин зубьев всех граблин в плоскости их движения и установка рабочей поверхности фильтровального полотна под углом к указанной плоскости с уклоном в направлении верхней поперечины исключают заклинивание волокнистых включений между полотном и дном впадин зубьев за счет возрастания расстояния между ними при рабочем движении граблин, что также повышает надежность и эффективность работы устройства.

Кроме того, конструкция гнезд, образованных ярусными выступами, выполненными на верхней поперечине и расположенными перпендикулярно к шипам полос и под углом к их торцам, и пазами вставок, установленных на ярусных выступах, позволяет обеспечить надежную фиксацию полос в верхней поперечине рамы.

Выполнение полос толщиной, равной 1,0...3.0 мм, шириной - 80...200 мм и длиной - 1000...3000 мм, позволяет обеспечить колебание полос.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет создать на его базе типовой ряд устройств для механической очистки сточных вод и осадка с прозорами между полосами фильтровального полотна не менее 2 мм для подводящих каналов и лотков шириной 500...3000 мм.

Вышеизложенное показывает, что совокупность заявленных признаков обеспечивает достижение поставленной цели, а именно позволяет повысить эффективность и надежность устройства.

На фиг.1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 - вид А (повернуто) на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2; фиг.4 - разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.4; на фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.4; на фиг.7 - сечение Е-Е на фиг.4.

Устройство для механической очистки сточных вод содержит корпус 1 (фиг.1), раму 2 (фиг.2) с решеткой 3, граблины 4 с зубьями 5 (фиг.7) и привод 6 (фиг.3).

Привод 6 содержит приводной вал 7, зубчатые колеса-приводные 8 и рабочие 9 и бесконечные цепи 10. Колеса 8 установлены на приводном вале 7, а колеса 9 - на опорах 11. Бесконечные цепи 10 установлены на парах приводных 8 и рабочих 9 зубчатых колес.

Каждая граблина 4 выполнена сборной, имеющей балку 12 (фиг.4) и гребенку 13 с зубьями 5. Гребенка 13 закреплена на балке 12. Устройство снабжено несколькими граблинами, закрепленными на бесконечных цепях 10. Вершины 14 (фиг.7) зубьев 5 всех граблин расположены в плоскости 15 (фиг.4) движения граблин.

Рама 2 имеет поперечины - нижнюю 16 и верхнюю 17, на которой выполнены ярусные выступы 18 под углом «α» к ней. Угол «α» равен от 5 до 30 градусов.

Поперечины 16 и 17 снабжены опорными вставками 19 и 20 с пазами 21 (фиг.5). Вставки 19 свободно установлены на нижней поперечине, а вставки 20 - на ярусных выступах 18. В поперечинах 16 и 17 рамы установлена решетка 3 с фильтровальным полотном 22 (фиг.4). Фильтровальное полотно 22 выполнено в виде набора гибких тонких полос 23, которые имеют в поперечном сечении прямоугольную форму и жесткость, равную величине, выраженной зависимостью:

J≤C≤EJ/1-μ²,

где С - жесткость полос при изгибе;

J - осевой момент инерции поперечного сечения полос;

Е - модуль упругости материала полос;

μ - коэффициент Пуассона.

Полосы 23 имеют толщину, равную 1,0...3,0 мм, ширину - 80...200 мм и длину - 1000...3000 мм для обеспечения указанной жесткости, возможности их колебания.

Материал полос - сталь или высокопрочный полимер.

Нижний конец 24 каждой полосы 23 снабжен отверстием 25, установлен в пазах 21 вставок 19 и посредством стяжки 26, размещенной в отверстии 25, закреплен в нижней поперечине 16.

Верхний конец 27 каждой полосы 23 снабжен торцевыми ярусными шипами 28, расположенными под углом «α» к ее торцу 29.

Рабочая поверхность 30 фильтровального полотна образована ребрами 31 (фиг.7) полос и установлена под углом «β» (фиг.4) к плоскости 15 движения граблин 4 с уклоном в направлении верхней поперечины 17. Угол «β» равен от 0,5 до 3,0 градусов. На рабочей поверхности 30 размещено от 1 до 5 граблин в зависимости от размеров полос. Ярусные выступы 18 верхней поперечины 17 расположены перпендикулярно к шипам 28 полос и под углом «α» к их торцам 29. В верхней поперечине 17 размещены гнезда 32 (фиг.6), которые образованы ярусными выступами 18 и пазами 21 вставок 20. Верхние концы 27 полос 23 размещены в гнездах 32. Материал опорных вставок 19 и 20, гребенок 13 - высокопрочный полимер.

Устройство работает следующим образом.

Привод 6 через приводной вал 7 с зубчатыми колесами 8 и 9 приводит в движение бесконечные цепи 10 с граблинами 4.

Граблины 4 с гребенками 13, перемещаясь, переходят с холостого участка на рабочий участок, где зубья 5 гребенок 13 входят в прозоры 33 (фиг.7) между полосами 23 фильтровального полотна 22.

Далее зубья 5 гребенок 13 прочищают прозоры 33 между полосами 23, одновременно ограничивая их колебание, а гребенки 13 граблин 4 удаляют с рабочей поверхности 30 мусор на склиз (фиг.4) и затем транспортируют его в зону сброса. В зоне сброса мусор сбрасывателем (на чертеже не показан) удаляется в контейнер 35 (фиг.1) или транспортер 36. Далее граблины 4 вновь перемещаются на холостой участок. После этого цикл работы повторяется.

Преимущества новой системы:

- Зазор, появляющийся между граблиной и решеткой, в предыдущих системах приводит к ухудшению ее очищающей способности.

- Глубокое проникновение в решетку и наличие зазора между решеткой, состоящей из полос, и зубьями граблины, позволяет полосе решетки свободно колебаться под действием потока воды, приводя к дополнительной очистке полос решетки.

- Нет высоких требований к плоскостности решетки, которая в случае прототипа и аналогов очень высока - 0,2 мм/м.

- Поперечные перегородки в аналогах, обеспечивающие жесткость решетки, приводят к образованию «косы», ухудшающих очистительную способность фильтра. При обрыве «косы» могут привести к порче установленного далее фильтровально-насосного оборудования. Роль поперечных перегородок, определяющих расстояние между полосами фильтра, обеспечивают сами граблины, которых на длине полосы в процессе работы имеется не менее трех штук.

- Экспериментально установлено, что попадание посторонних тряпок в зазор между граблинами и полосами устройства не приводит к заклиниванию или увеличению зазора между ними, а только улучшает очистку полос от грязи. Проходимость фильтра увеличивается примерно в 3 раза. После аварийного останова на 1 час происходит самоочистка за 15 минут, в то время как у аналогов требуется ручная очистка в течение не менее 8 часов.

- Нет заклинивания, поскольку имеется сдвиг в сторону уменьшения перекрытия граблины и решетки.

Ниже приведены результаты испытаний экспериментальных решеток и решеток старого образца.

Результаты сравнительного определения пропускной способности решеток НКСА

3 августа 2004 г. силами ИТЦ и КСА было проведено сравнительное определение пропускной способности установленных на НКСА-2 экспериментальных решеток и решеток старого образца.

Пропускную способность решеток оценивали по средней скорости потока сточной воды в области шандора. Скорость измеряли скоростемером фирмы «Сигма». Датчик прибора был закреплен на штанге, которую фиксировали на раме в проеме для шандора. Скорость определяли на глубине 70 см в трех точках: по центру и в четверти расстояния от края потока справа и слева (60 см от края). Замеры проводили в промежуток времени от 13 до 14 часов, когда расход сточной воды соответствует дневному максимуму и стабилен. Замеры проводили в двухкратной повторности при усреднении скорости за период 20 секунд. Результаты замеров представлены в таблице.

Результаты измерения скорости потока и расчета расхода сточной воды на экспериментальных решетках (11 и 12) и решетках старого образца (13 и 14)
Решетка №	Скорость, м/сек	Расход, куб.м/час
Справа от центра	В центре	Слева от центра	Среднее значение
11	1,036	1,122	0,96	1,049	11830
1,074	1,13	0,97
12	1,037	1,149	1,192	1,131	12750
1,025	1,141	1,242
13	0,291	0,408	0,289	0,288	3250
0,324	0,395	0,021
14	0,449	0,367	0,290	0,362	4080
0,410	0,35	0,310

Как видно из таблицы, скорость потока через решетки 11 и 12 в период измерения была в 3-4 раза выше, чем через решетки старого типа (13 и 14).

Для определения пропускной способности решеток (равной произведению средней скорости потока на его сечение) рассчитывали площадь сечения потока по его ширине (1,8 м) и разности между высотой канала (3,09 м) и расстоянием от уровня бетонного перекрытия канала до поверхности воды. Поскольку последнее оказалось практически одинаковым для каналов всех четырех решеток (1,35 м), сечение потока в каналах также было одинаковым и составило 3,13 м². Как видно из результатов расчета расхода сточной воды (см. таблицу), в период проведения измерений расход поступающей сточной воды на новых решетках в 3-4 раза превышал таковой на решетках старого образца.

В период измерений общий расход поступающей сточной воды на ККСА-2 составил 54000 м³/ч, а в среднем на решетку - 6750 м³/ч. Таким образом, расход воды на экспериментальных решетках в 2 раза превышал средний уровень, а на старых решетках составлял лишь его половину.

1. Устройство для механической очистки сточных вод, содержащее раму с установленной в ее поперечинах решеткой с фильтровальным полотном в виде набора тонких полос, граблины с зубьями, закрепленные на двух бесконечных цепях, установленных на парах приводных и рабочих зубчатых колес, и привод, отличающееся тем, что тонкие полосы фильтровального полотна одним концом закреплены в нижней поперечине рамы, а другим концом, снабженным торцевыми ярусными шипами, размещены в гнездах, выполненных в верхней поперечине, вершины зубьев всех граблин расположены в плоскости движения граблин, а рабочая поверхность фильтровального полотна выполнена под углом к указанной плоскости с уклоном в направлении верхней поперечины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гнезда образованы ярусными выступами, выполненными на верхней поперечине, и расположенными перпендикулярно шипам полос и под углом к их торцам и пазами вставок, установленных на ярусных выступах.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полосы имеют толщину 1,0-3,0 мм, ширину 80-200 мм и длину 1000-3000 мм.