Сгуститель осадка

 

(1Ю (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3514438/23-26 (22) 25.11.82 (46) 30.03.84. Бюл.М 12 (72) Э.A.Ïðoøèí, В.Д.Рахамимов, Г.Д.Павлов, М.Я.Харина и И.Я.Лесников (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (53) 628.334,51(088.8) (56) 1. Заявка ФРГ Р 2257351, кл. С 02 С 1/34, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 623834, кл. В 01 F 7/18, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 802200, кл. С 02 F 1/52, 1978. (54)(57)СГУСТИТЕЛЬ ОСАДКА, содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем и центральным приямком, перемешивающее устройство в виде двух вращающихся диаметрально расположенных относительно вала рам, снабженных скребками и вертикальными лопастями, закрепленными на фронтальной стороне каждой рамы, трубопроводы для подачи осадка, отвода воды и сгущенного осадка, отличающийс я .тем, что, с целью увеличения степени сгущения осадка, лопасти выполнены в виде трехгранной прямоугольной призмы с соотношением катетов в поперечном сечении от 1,5 до 2,5 и прикреплены к раме меньшей гранью, при этом лопасти установлены с равномерно увеличивающимся отношением . расстояния между ними к длине мень- Я шей грани лопастей от 2 в середине рамы до 4 у оси вращения и на периферии.

1082454

Изобретение относится к очистке воды, а именно к гравитационному сгущению;осадков, образующихся при физико-хймической очистке природных и сточных вод, и может быть использовано в химической технологии и при 5 обогащении полезных ископаемых.

Известен сгуститель осадка, содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем и устройство для удаления осадка в виде вращающейся 10 фермы со скребками (1) .

Недостатком известного сгустителя является крайне низкая степень сгущения осадка вследствие отсутствия конструктивных элементов для интенсификации процесса естественного гравитационного уплотнения.

Известен сгуститель осадка, содержащий корпус конической формы и перемешивающее устройство в виде вращающихся на вертикальном валу лопастей, выполненных в виде желобов

Г-образной формы и установленных наклонно с подъемом к периферии j2j .

Недостатком известного сгустителя является низкая степень сгущения

25 осадка из-эа отсутствия вертикальных элементов, обеспечивающих образование вертикальных каналов в осадке, необходимых для выхода воды, освобожденной от защемления его структурой.. ЗО

Известен также сгуститель осадка, содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем и центральным приямком, перемешивающее устройство в виде двух вращающихся диаметрально расположенных относительно вала рам, снабженных скребками и вертикальными лопастями, закрепленными на фронтальной стороне каждой рамы и выполненными в виде полуцилиндрических обечаек., 4О трубопроводы для подачи осадка, отвода воды и сгущенного осадка (3) .

Однако известный сгуститель характеризуется недостаточной степенью сгущения осадка, равной 2,5 мас.Ъ вследствие неодинаковых условий его перемешивания лопастями при линейных скоростях их вращения, изменяющихся от оси вращения до конца рамы от нуля до наибольшего значения, и повышенной строительной стоимостью, обусловленной необходимостью изготавливать лопасти с переменным диа-.. метром.

Цель изобретения — увеличение степени сгущения осадка.

Поставленная цель достигается тем, что в сгустителе осадка, содержащем цилиндрический корпус с комическим днищем и центральным приямком, перемешивающее устройство в виде двух 60 вращающихся диаметрально расположенных относительно вала рам, снабженных скребками и вертикальными лопастями, закрепленными на фронтальной стороне каждой рамы, трубonроводы для подачи б5 осадка, отвода воды и сгущенного осадка, лопасти выполнены в виде трехгранной прямоугольной призмы с соотношением катетов в поперечном сечении от 1,5 до 2,5, 4 прикреплены к раме меньшей гранью, при этом лопасти установлены с равномерно увеличивающимся отношением расстояния между ними к длине меньшей грани лопастей от 2 в середине рамы до 4 у оси вращения и на периферии.

На фиг.1 представлен сгуститель осадка, вертикальный разрез, на фиг.2 — сечение A-A на фиг.1, на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.4 — зависимость степени сгущения осадка от соотношения катетов в по перечном сечении трехгранных прямоугольных лопастей; на фиг,5 — то же, от отношения расстояния между перемешивакщими лопастями к длине меньшей грани лопасти на различном удалении от оси вращения рамы.

Сгуститель осадка содержит цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2 и центральным приямком 3, перемешивающее устройство в виде вращающихся на вертикальном валу 4 рам

5 с вертикальными лопастями б и скребками 7, при этом лопасти выполнены в виде трехгранной неравнобокой прямоугольной призмы с отношением катетов в поперечном. сечении от 1,5 до

2,5, прикреплены меньшей гранью 8 к фронтальной стороне рамы 5, большей гранью 9 обращены к оси вращения рамы, а противоположной гранью 10 установлены с равномерно увеличивающимся отношением расстояния между ними к меньшей грани 8 лопастей б от двух в середине радиуса рамы 5 до четырех у оси вращения и на периферии, трубопроводы 11-13 соответственно для подачи осадка, отвода воды и отвода сгущенного осадка.

Выполнений перемешивающих лопастей в,виде трехгранной неравнобокой призмы, прикрепленной меньшей гранью к фронтальиой стороне рамы, обеспечивает.интенсивную водоотдачу осадка за счет формирования более плотной структуры осадка при сдвигании его большей гранью лопасти к оси вращения с одновремейным сжатием структуры осадка, ускоренной водоотдачи осадка вдоль большей тыльной грани, находящейся в облас;ти пониженного давления, а также выделения воды из осадка через вертикальные устойчивые треугольные каналы, образующиеся за меньшей гранью перемешивающих лопастей.

Степень сгущения осадка определяется приростом его концентрации.

Данные, свидетельствующие о влиянии Формы выполнения лопастей на степень сгущения осадка периодическим перемешиванием, приведены в табл.1.

1082454

Продолжение табл. 2

Таблица 1

Концентрация исходного осадка, мас.Ъ

Категории осадков

Концентрация сгущенного осадка, мас.% 5

1,5 3,3

2 0

3,4

Известный сгуститель

Предлагаемый сгуститель

2,5

3,3

3,1

3,0

2,6

4,0

Природные воды

15 маломутные (до 50 мг/л) 1,0 2,5

3,4

20 средней мутности (от 50 до

250 мг/л) 3,0 10,6 14,0 мутные от (250 до

1000 мг/л) 25

8,0 15,8. 20,0

Сточные воды:

1,5 3,5 активный ил

5,0

2,1

2,9

0 5

1,0

П.р и м е ч а н и е. Линейная ско- 35 рость перемещения лопастей на середине радиуса рамы 0,025 м/с40 продолжительность сгущения осадка 4ч.

Таким образом, иэ табл.1 можно сделать вывод, что перемешивание 45 осадка предлагаемыми вертикальными лопастями в виде трехгранной неравнобокой прямоугольной призмы увеличивает степень сгущения осадка в

1,26-1,39 раз.

Данные, подтверждающие целесообразность выбранного интервала с@отношения катетов в поперечном сечении трехгранных прямоугольных лопастей, приведены в табл.2.

Таблица 2

П р и м е ч а н и е. Концентрация исходного осадка маломутных вод вязкостью

5 ° 10 Па с

1,0 мас.Ф; линейная скорость перемещения лопастей на середине радиуса .рамы 0,025 м/с," продолжительность сгущения осадка

4 ч.

Иэ табл.2 следует, что уменьшение соотношения катетов поперечного сечения лопастей менее 1,5 приводит к снижению степени сгущения осадка вследствие прилипания осадка к большей фронтальной грани перемешивающей лопасти. При увеличении соотношения катетов в поперечном сечении.лопастей более 2,5 также имеет место снижение степени сгущения осадка вследствие его вэмучивания за счет повышения потери напора прн процеживании осадка между лопастями и связанного с этим значительного превышения перепада уровней между фронтальной и ты-. льными гранями лопастей при вращении рама.

Перемешивание осадка в радиальных сгустителях осуществляется при переменных линейных скоростях перемещения лопастей, изменяющихся от нуля у оси вращения до максимальной на конце рамы, вследствие чего степень воздействия на осадок лопастей, расположенных на различном расстоянии от оси вращения, неравноценна.

При этом отношение расстояния между перемешивающими лопастями к длине меньшей грани, обуславливающее стедень стеснения живого сечения осадка лопастями, является определяющим для повышения степени сгущения осадка при оптимальных скоростях его леремешивания.

1082454

Таблица 3

Концентрация сгущенного осадка, мас.Ъ

2.5

3 4

Отношение расстояния между лопастями, закрепленными на середине радиуса рамы, к длине меньшей грани, равное 2, при оптимальной скорости перемешивания осадка способствует образованию эффективного перепада уров- 5 ней осадка между фронтальной и тыльными гранями лопастей, равного 0,100,15 м. Укаэанный перепад уровней при перетекании осадка с большего уровня на меньший обеспечивает уве- fO личение степени сгущения осадка за счет деформации его структуры с выделением ранее защемленной воды.

С удалением лопастей от середины радиуса рамы к ее концу линейно воз- 15 растает скорость их перемещения, которая приводит к снижению степени сгущения осадка вследствие возрастания потерь напора при прохождении осадка между лопастями, которое в свою очередь обусловливает увеличение перепада уровней осадка между фронтальными и тыльными гранями лопастей, и к взмучиванию осадка при

его перетеканни с большего. уровня на меньший. Равномерное увеличение отношения расстояния между лопастями к длине меньшей грани от 2 до 4 на участке от середины до конца рамы приводит к снижению перепада уровней осадка при прохождении рамы до эффективного значения, обеспечивающего высокую степень сгущения осадка при его перетекании с большего уровня на меньший.

У оси вращения рамы (при малых линейных скоростях перемешивания осадка) возрастает динамическая вязкость тиксотропных осадков, являющихся типичными .:неньютоновскими структуриро" ванными коллоидными системами. При 40 этом увеличивается ширина области воздействия каждой лопасти на осадок, обусловливающая повышение перепада уровней, снижение которого может быть обеспечено равномерным увеличе- 45 нием отношения расстояния между лопастями к длине меньшей грани от 2 в середине рамы до 4 у оси вращения рамы.

Таким образом, равномерное увеличение отношения расстояния между лопастями к длине меньшей грани от 2 в середине рамы до 4 у оси вращения и на периферии обеспечивает одинаковый перепад уровня осадка вдоль рамы и, . 55 . тем самым, равные условия воздействия перемешивающего устройства на весь объем осадка, обусловливающие повышение степени его сгущения.

Данные, подтверждающие целесооб- 60 разность предлагаемого размещения перемешивающих лопастей по длине рамы по сравнению с размещением их в известном сгустителе, представлены в табл.3. 65

Размещение перемешивающих лопастей по длине рамы

С расстоянием между лопастями, равным сумме диаметров соседних лопастей при увеличивающемся диаметре лопастей от оси вращения к концу рамы

С равномерно увеличивающимся отношением расстояния между лопастями к длине меньшей грани от 2 в середине рамы до 4 у оси вращения и на периферии.

Hp и м е ч а н и е. Концентрация исходного осадка вязкостью

5 <10 Э Па с

1,0 мас. В, линейная скорость перемещения лопастей на середине радиуса рамы 0,025 м/с; продолжительность сгущения осадка 4 ч.

Таким образом, предлагаемое размещение перемешивающих лопастей по длине рамы по сравнению с размещением их в известном сгустителе позволяет повысить степень сгущения осадка с

2,5 до 3,4 мас.%, т.е. в 1,36 раз.

Данные, подтверждающие целесообразность предлагаемого интервала отношения расстояния между перемешивающими лопастями к длине меньшей грани в зависимости от удаления лопастей от оси вращения рамы, приведены в табл.4.

Данные, приведенные в табл.4 и на фиг.5 (кривая 1), свидетельствуют, что при оптимальных скоростях перемешивания осадка у середины радиуса рамы (0,0167-0,025 м/с) как уменьшение, так и увеличение отношения расстояния между лопастями к длине меньшей грани ниже или выше 2 приводит к снижению степени сгущения осадка.

При отношении расстояния между лопастями к длине меньшей грани менее 2 области воздействия смежных лопастей на осадок накладываются друг на друга, осадок плохо процеживается между лопастями, образуется слой осадка в ви1082454

qe сводика, не перетекающего в прозор между лопастями и движущегося в направлении перемещения лопастей.

При малых (0,0009-0,0013 м/с) и больших (0,033-0,050 м/с) скоростях перемешивания (см.табл.4, а также фиг.5, соответственно кривые 2 и 3) как уменьшение, так и увеличение отношения расстояния между лопастями к длине меньшей грани ниже или выше 4 приводит к снижению степени сгущения осадка из-за нарушения оптимального перепада уровней осадка между фронтальной и тыльными гранями лопастей и вследствие изменения реологических характеристик осадка, связанных с 15 повышением его вязкости (у оси вращения рамы) и повышения потерь напора осадка при процеживании между лопастями (на периферии).

Сгуститель осадка работает следующим образом.

Осадок в сгуститель поступает самотеком иэ сооружений очистки воды.

Напуск исходного осадка осуществляется по трубопроводу 11 для подачи осадка в центральный приямок 3.

После окончания напуска осадка приводится в движение перемешивающее устройство в виде вращающейся на вертикальном валу 4 рамы 5 с вертикальными лопастями б и скребками 7.

Вертикальные лопасти б, выполненные в виде трехгранной неравнобокой прямоугольной призмы с соотношением катетов в поперечном сечении от 1,5 до 2,5 и прикрепленные меньшей граньюз5

8 к фронтальной стороне рамы 5, обращены большей фронтальной гранью 9 к оси вращения, а большей тыльной гранью 10 к периферии.

Такое расположение способствует ин- тенсивной водоотдаче и повышению степени сгущения осадка за счет формирования более плотной структуры осадка при сдвигании его большей фронталь45 ной гранью 9 лопасти 6 к оси вращения с одновременным сжатием структуры осадка, ускоренной водоотдачи осадка вдоль противоположной грани 10, находящейся в области пониженного давления, а также выделения воды из осадка через вертикальные устойчивые треугольные каналы, образующиеся за меньшей тыльной гранью 8 перемешивающих лопастей б.

Размещение перемешивающих лопастей 55 б в радиальном сгустителе с равномерно. увеличивающимся отношением расстояния между ними к длине меньшей грани лопасти от 2 в середине радиуса рамы 5 до 4 у оси вращения и на 60 периферии при переменной скорости вращения лопастей б, изменяющейся от оси вращения до периферии рамы 5 от нуля до максимального значения, обеспечивает повышение степени cry.

Концентрация сгущенного осадка, мас.В

Отношение расстояния между лопастями к длине меньшей грани в середине рамы пр оптимальных скоростях перемешивания, равных

0,0167

0,025 м/с у оси вращения ржавы при малых скоростях перемешива ния,равных

0,00090,0013 м/с у периферии при высоких скоростях перемешивания, равных

0,033-

0,05 м/.с

0,5

2,25

2,10

2,05

1,0

2,85

2,50

2,20

2,0

3,0

2,95

3,30

3,40

3,20

2,70

3,15

4,0

3,40

2,90

3,40

2,95

5,0

3,20

2,55

П р и м е ч а н и е. Концентрация исходного осадка вязкостью 5 10 Па с

1,0 мас.%;продолжительность сгущения осадка 4 ч. щения осадка за счет равноценного воздействия на осадок во всем его объеме при одинаковом перепаде уровня осадка вдоль рамы 5.

Сгущенный осадок придонного слоя постоянно перемещается скребками 7 по коническому днищу 2 к приямку 3 и после завершения цикла сгущения удаляется по трубопроводу 13 отвода сгущенного осадка.

Осветленная вода с верхнего уровня после завершения цикла сгущения перекачивается в "голову" сооружений по трубопроводу 12 отвода воды.

Предлагаемый сгуститель осадка обеспечивает высокую степень сгущения осадка не только в режиме периодического поступления исходного осадка, но и в проточной схеме работы при непрерывном поступлении сходного осадка. данный сгуститель осадка по сравнению с известным увеличивает степень сгущения осадка, например осадка, образующегося при коагуляционной очистке маломутных вод поверхностных водоисточников, с 2,5 до 3,4 мас.В т.е. в 1,36 раэ (см. табл.1) ва счет равноценной степени воздействия перемешивакщих лопастей предлагаемой формы выполнения на осадок во всем

ex o объеме вследствие одинакового перепада уровней осадка по длине рамы при предлагаемом размещении лопастей вдоль рама.

Т а б л и ц а 4

1 082454

Риг, Г ф 8,f

Ю

"4юд

Ъ(Фь

Фь еф

О 10 Яд 3g 90

Сеотношение катеяоо лолеречногосечемияерехгранйых ЯРянОЯВОльных. яоюасюей (Рис. 4

% р f

t и едь аь-ЗО

М

g> Zf фь ф ъ ь

Ф Z.oy у zу з,О В 9

Отношение расстояния юек0у яоластяник их ширине

Фиг.5

ЭНИИПИ Заказ 1609/6 Тираж 682 Подписное

«Ю

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4

Сгуститель осадка Сгуститель осадка Сгуститель осадка Сгуститель осадка Сгуститель осадка Сгуститель осадка 

 

Похожие патенты:

Отстойник // 1061320
Наверх