Устройство для непрерывной очистки технологических жидкостей

Изобретение относится к устройству для разделения водомаслянных эмульсий и других жидких смесей с различной плотностью и твердыми примесями и может использоваться в любой отрасли народного хозяйства, в частности, для отделения нефтепродуктов и твердых включений от воды. Устройство содержит отстойную зону в виде спирали с отгибами в концевых частях, в торцах которых расположены входной и верхний выходной патрубки. Входное отверстие в верхний и нижний сливные патрубки выполнено общим и снабжено горизонтальной разделительной кромкой. Площадь проходного сечения входного канала равна площади проходного сечения отстойной зоны, входное отверстие и верхний сливной патрубок расположены на противоположных концах отстойной зоны. Технический результат состоит в повышении качества очистки воды от нефтепродуктов и песка, снижении времени разделения смеси по фракциям, упрощении процесса очистки и расширении области применения. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей от механических нерастворимых примесей, преимущественно песка и других нерастворимых твердых включений, преимущественно воды с нефтепродуктами и твердыми включениями в непрерывном цикле, и может быть использовано при очистке загрязненных бассейнов от промышленного производства при добыче полезных ископаемых и других продуктов из отходов производства и улучшении экологических последствий от жизненной и производственной деятельности человека.

Известна установка для очистки сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей, содержащая отстойник с перегородками, отсек для накопления нефтепродукта, патрубки для подачи сточной воды, отвода очищенной воды и нефтепродуктов, регуляторы уровней нефтепродукта и воды, верхние кромки перегородок расположены на одном уровне, при этом последняя перегородка выполнена глухой снизу и образует отсек для очищенной воды, а отсек очищенной нефти образован последней глухой перегородкой снизу, патрубок для подачи сточной воды размещен открытым концом вверх на уровне нижней кромки первой перегородки, а патрубок для отвода очищенной воды расположен в нижней части отстойника перед последней перегородкой и соединен с гидрозатвором и снабжен распылителем (см. патент РФ №2118197 по кл. В01D 17/028 за 1998 г.).

Недостатком данных установок является сложность и громоздкость конструкции самой ванны и низкое качество разделения воды и твердых включений. Кроме того, установка потребляет много энергии на подачу воды на распыление и снижает производительность самой установки в процессе.

Известен отстойный резервуар, содержащий прямоугольную в плане емкость с входным патрубком и лотками для подвода и выпуска воды. В качестве устройства для сбора и удаления осадка использована водопроницаемая пленка, расположенная на дне емкости. Осадок осаждается на пленку, которая потом наматывается на вал с помощью отдельного привода, а вода без осадка через верхний сливной лоток удаляется из резервуара самотеком (см. патент РФ №2173570 по кл. В01D 21/02 за 2001 г.).

Недостатком данного вида устройств является сложность конструкции из-за введения уровневых трубок и сливного отсека, ненадежное и неэффективное разделение жидкостей в процессе эксплуатации. Это происходит потому, что при увеличении подачи смеси в первую емкость, скорость ее увеличивается, а длина пути остается постоянной. В результате уменьшается время нахождения смеси в отстойной зоне емкости, не успевает эффективно отделиться тяжелыми фракциями, перетекает вместе с ними в сливные лотки и удаляется из емкости, не отделившись от жидкой фазы. Кроме того, сама емкость выполнена громоздкой и тяжелой, и в ней поток жидкости движется узким потоком и не по всей ширине емкости. Это происходит потому, что внутренняя площадь емкости значительно превышает площадь входного канала, и жидкость заполняет всю емкость только до тех пор, пока жидкость не достигнет сливных лотков, а затем движется в ней узким потоком и не перемешивается с остальной жидкостью, находящейся в емкости, создает местный локальный поток, преимущественно в верхней зоне, и захватывает с собой мелкие взвеси и не отделяет их от жидкости, т.к. в самой емкости нет смены направления движения потока, а имеется только свободное течение.

Технической задачей предлагаемого устройства является упрощение конструкции, улучшение качества отделения жесткой нерастворимой фазы от жидкости, повышение производительности при очистке жидкостей и возможность ее мобильности при установке непосредственно на месте работы вблизи водоема, подлежащего очитке, и не требуется перекачка и транспортировка содержимого на разделение смеси и обратное возвращение очищенной жидкости.

Указанная техническая задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве для непрерывной очистки технологических жидкостей, содержащем приемную емкость с входным каналом, отстойную зону и не менее двух сливных патрубков, причем входной канал и сливные патрубки расположены в разных местах отстойной зоны, один из сливных патрубков выполнен в нижней и верхней частях отстойной зоны, приемная емкость и сама отстойная зона выполнена совместно, имеют форму спирали с отгибами в концевых частях, в торцах которых расположены входной и верхний сливной патрубок, площадь проходного сечения входного канала, по меньшей мере, выполнена равной площади проходного сечения отстойной зоны, входное отверстие верхнего и нижнего сливных патрубков выполнено общее и снабжено разделительной кромкой, расположенной внутри отстойной зоны и параллельной горизонтальной образующей отстойной зоны.

Еще одним отличием предлагаемого устройства является то, что площадь проходного сечения спирали до нижнего сливного патрубка выполнена больше проходного сечения спирали после нижнего сливного патрубка, суммарная площадь проходного сечения верхнего и нижнего сливных патрубков равна площади проходного сечения отстойной зоны, противоположные торцы спирали отстойной зоны снабжены плавными переходами, которые могут быть одно- или многоступенчатыми.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства (вид сверху).

На фиг.2 - вид А фиг.1 (общий вид).

На фиг.3 - сечение по А-А фиг.2.

Предлагаемое устройство содержит приемную емкость 1, входной канал 2, отстойную зону 3, верхний 4 и нижний 5 сливные патрубки. Отстойная зона 3 выполнена в виде спирали с ветвями 6 и 7 и снабжена общим входным отверстием 8 с жесткой разделительной кромкой 9. В торцевых частях 10 и 11 отстойной зоны 3 выполнены плавные изгибы 12, 13, 14, а сливной патрубок 4 расположен выше входного канала 2. Разделительная кромка 9 расположена внутри отверстия 8 и выполнена параллельно внутренней стенке отверстия 8 ветви 6 отстойной зоны 3. Площадь проходного сечения ветви 6 выполнена равной площади проходного сечения и равна (S), а площади проходных сечений нижнего сливного патрубка 5 (S₁) и верхнего сливного патрубка 4 (S₂) находятся в соотношении S=S₁+S₂.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Установку доставляют на место работы и жестко закрепляют. Затем закачивают из естественного или искусственного водоема или резервуара смесь жидкости с твердыми примесями из водоема или магистрали и через входной канал 2 подают в отстойную зону 3. Из отстойной зоны 3 через плавный переход 12 смесь направляется в ветвь 6 спирали. Двигаясь по кривой линии, твердая часть смеси под воздействием сил инерции и сил тяжести прижимается к внутренней поверхности канала ветви 6, а жидкость движется на некотором расстоянии от нее. Достигнув разделительной кромки 9, часть жидкости вместе с нерастворимыми включениями выводится из отстойной зоны потоком жидкости и направляется на фильтрующие установки, где происходит их разделение. А другая часть потока жидкости движется по ветви 7 спирали вверх и, пройдя плавные переходы 13 и 14, выводится из устройства через верхний сливной патрубок.

За счет равенства проходных сечений и расположения по спирали весь объем жидкости принудительно прижимается к наружной поверхности ветви 6 спирали и в нижней ее части выводится из нее на дополнительную фильтрацию. Большая же часть жидкости без твердых тяжелых включений выводится из устройства и направляется или на слив, или на дополнительную переработку.

Использование предлагаемого устройства при разделении смесей от тяжелых твердых включений позволяет более интенсивно производить процесс разделения смеси, независимо от количества смеси. Кроме того, само устройство более просто в изготовлении и более мобильно по сравнению с известными конструкциями устройств аналогичного назначения.

Еще одним из преимуществ предлагаемого устройства является то, что движение жидкостей внутри резервуара осуществляется без дополнительных устройств, а его направление движения многократно меняется и заставляет весь объем жидкости разделяться мгновенно, а не использовать только силу тяжести и оседать на дно емкости по всей его площади, что делает его экономичным в процессе эксплуатации. Кроме того, выполнение самого устройства в виде спирали со смещением в вертикальной плоскости и разделение потоков в нижней части позволяет упростить конструкцию, снизить вес установки с одновременным хорошим качеством разделения смеси на компоненты, а также позволяет сделать его мобильным с большой пропускной способностью, что дает большое преимущество перед известными устройствами аналогичного назначения.

1. Устройство для непрерывной очистки технологических жидкостей, включающее приемную емкость с входным каналом, отстойную зону и не менее двух сливных патрубков, причем входной канал и сливные патрубки расположены на противоположных сторонах приемной емкости, отличающееся тем, что сливные патрубки выполнены в нижней и верхней частях отстойной зоны, приемная емкость и сама отстойная зона выполнены совместно, имеют форму спирали с отгибами в концевых частях, в торцах которых расположены входной и верхний сливной патрубки, площадь проходного сечения входного канала, по меньшей мере, выполнена равной площади проходного сечения отстойной зоны, входное отверстие в верхний и нижний сливные патрубки выполнено общим и снабжено разделительной кромкой, расположенной внутри отстойной зоны и параллельной горизонтальной образующей отстойной зоны.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь проходного сечения спирали до нижнего сливного патрубка выполнена больше проходного сечения спирали после нижнего сливного патрубка.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что суммарная площадь верхнего и нижнего сливных патрубков равна площади проходного сечения отстойной зоны.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний сливной патрубок расположен выше верхней части спирали отстойной зоны.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что противоположные торцы спирали отстойной зоны снабжены плавными переходами.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что плавные переходы могут быть одно- или многоступенчатые.