Сепаратор частиц при циркуляции жидкости с двойным эффектом экстракции, способ и устройство для очистки жидкости биологическим путем

 

Сепаратор предназначен для отделения частиц, содержащихся в обрабатываемой жидкости. Сепаратор содержит цилиндрический корпус, снабженный средствами нагнетания для создания в нем вынужденного вихревого потока. Корпус в своем основании имеет кольцевой канал, дефлектор и камеру для задерживания частиц. Дефлектор создает центральное восходящее вихревое течение обрабатываемой жидкости. Корпус содержит в своей верхней части осевую выходную трубку для отвода осевого столба обработанной жидкости из корпуса. Это устройство отличается тем, что дефлектор содержит по меньшей мере одну центральную плоскую часть, средства регулировки его продольного положения, позволяющие изменять и регулировать величину проходного сечения кольцевого канала, а также тем, что осевая выходная трубка продолжается книзу элементом регулирования потока для создания канала протекания кольцевого сечения. Предложены также способ и устройство очистки жидкости биологическим путем. Изобретение обеспечивает высокую эффективность очистки. 3 с. и 18 з.п.ф-лы, 16 ил.

Настоящее изобретение относится к сепараторам частиц при циркуляции жидкости с двойным эффектом экстракции, и в частности, к устройствам, предназначенным для отделения от жидкости частиц, находящихся в ней во взвешенном состоянии. Настоящее изобретение относится также к способу и устройству для очищения обрабатываемой жидкости биологически путем с использованием такого сепаратора частиц.

Известны разные типы сепараторов, которые в большинстве своем подвергают обрабатываемую жидкость турбулентному движению типа вихря в корпусе, имеющем обычно форму усеченного конуса, в котором частицы вовлекаются жидкостью в движение к вершине усеченного конуса, расположенного в основании аппарата, чтобы попасть затем в камеру, где они задерживаются. Патент FR-A-2205369 описывает такой сепаратор, в котором двигающаяся жидкость, располагаясь на внешней периферии вихря вовлекается в бак удержания.

Если сепараторные устройства этого типа обеспечивают сепарацию путем центрифугирования наиболее крупных частиц, подводя их на периферию вихревого потока, то их экстракция, т.е. отделение от жидкой среды, осуществляется только частично, так как вихревое движение жидкости продолжается и в задерживающей камере, что мешает им легко осаждаться на дно камеры. Таким образом, подобные устройства неэффективны.

Целью настоящего изобретения является сепаратор, который позволяет извлекать твердые частицы, приведенные на периферию вихревого потока, и затем заставляет их осесть в камере удержания, исключая при этом смешивание обрабатываемой жидкости с илом, образованным остатками предшествующей обработки жидкости.

Целью настоящего изобретения является также сепаратор, позволяющий создавать в центре основного нисходящего вихревого течения, второстепенное восходящее, вихревое течение, которое обеспечивает вторичное центробежное отделение твердых частиц, оставшихся во взвешенном состоянии в жидкости после первой сепарации, причем этой второй сепарации предшествует экстракция, которая обеспечивается основным вихревым течением.

Целью настоящего изобретения являются также средства, позволяющие сделать более легким образование вторичного восходящего вихревого потока.

Таким образом, предметом настоящего изобретения является сепаратор частиц, находящихся в обрабатываемой жидкости, содержащий цилиндрический корпус, закрытый на верхнем конце и снабженный средствами нагнетания обрабатываемой жидкости, направленными тангенциально по отношению к внутренней стенке корпуса таким образом, чтобы создавать в указанном корпусе вынужденное нисходящее вихревое течение. Указанный корпус содержит в основании кольцевой канал, ограниченный нижней стороной цилиндрического корпуса и центральной частью дефлектора и предназначенный для обеспечения удаления частиц, содержащихся в обрабатываемой жидкости, и камеру удержания, способную собирать эти частицы. Центральная часть порождает вихревое центральное восходящее течение обрабатываемой жидкости. Осевая выходная трубка предусмотрена в верхней части корпуса для того, чтобы обеспечить отвод осевого столба обрабатываемой жидкости из корпуса. Предлагаемый сепаратор отличается тем, что дефлектор состоит из диска, содержащего по меньшей мере одну плоскую центральную часть, причем этот диск содержит средства регулировки его продольного положения, позволяющие изменять и регулировать величину проходного сечения упомянутого кольцевого канала, а также тем, что выходная осевая трубка продолжается вниз элементом регулирования потока, состоящим при взгляде в направлении течения из конической части, расширяющейся книзу и продолженной цилиндрической частью, внешний диаметр которой меньше внутреннего диаметра цилиндрического корпуса таким образом, чтобы создать между ними кольцевой канал, регулирующий поток.

В одном из вариантов применения улучшают качество протекания основного вихревого потока, придавая кольцевому пространству, заключенному между внутренней стенкой цилиндрического корпуса и внешней стенкой элемента, регулирующего поток, ширину, по существу равную одной трети внутреннего радиуса цилиндрического корпуса. Кроме того, как установил заявитель, стабильность полученных течений повышается, когда проходное сечение средств нагнетания обрабатываемой жидкости равно сечению указанного кольцевого пространства.

В то же время, заявитель установил, что в отличие от устройств предшествующего уровня техники стало возможным воспрепятствовать циркуляции жидкости внутри камеры удержания, используя дефлекторный диск, диаметр которого больше внутреннего диаметра цилиндрического корпуса, причем этот диск располагается под нижним концом цилиндрического корпуса так, что вертикальная составляющая движущейся жидкости отклоняется дефлектором, что мешает всякой циркуляции жидкости внутри камеры удержания. Зато частицы из-за их массы сгоняются наружу центробежной силой, так что они проникают в камеру удержания и затем оседают в ней.

В другом варианте осуществления изобретения средства нагнетания состоят из трубки, ось которой перпендикулярна направлению образующих цилиндрического корпуса и которая фиксируется, например, сваркой на этом корпусе. Чтобы траектория жидкости была более тангенциальна, делают отверстие только в одной половине поверхности стенки корпуса, соответствующей отверстию впрыскивающей трубки, а именно в той половине, которая расположена между вертикальной осью симметрии указанного отверстия и внешней стенкой корпуса.

В еще одном варианте изобретения дефлектор состоит из круглого диска, имеющего серию просверленных каналов, связывающих его нижнюю сторону с его верхней стороной; проекции осей этих каналов на диск дефлектора на выходе этих каналов направлены тангенциально, т.е. перпендикулярно каждому радиусу, идущему из центра диска и проходящему через центр выходного отверстия, причем эти каналы, глядя в направлении изнутри наружу, имеют то же направление, что и канал нагнетания, таким образом, чтобы усилить полученное вихревое течение и улучшить образование вторичного центрального вихревого течения. С другой стороны, оси этих каналов образуют с верхней поверхностью диска дефлектора небольшой угол, преимущественно меньше 30^o. Входы этих каналов соединяются через трубопровод питания жидкостью под внешним давлением, предпочтительно той же жидкостью, которая обрабатывается. Настоящий способ применения позволяет помочь зарождению центрального вихревого течения, когда, например, обрабатываемая жидкость нагнетается под таким малым давлением, что его будет недостаточно для установления этого центрального вихревого течения. Как только центральное вихревое течение установлено, можно, в некоторых случаях, отключить питание жидкостью дефлекторного диска, которое с этого момента не является необходимым для поддержания вихревого течения.

В другом варианте изобретения на верхней стороне диска дефлектора выполняют выемку с плоским дном, внутренние края которой преимущественно округлены таким образом, чтобы иметь форму, плавно сопрягаемую с внутренним нижним краем корпуса. В предпочтительном варианте плоское дно выемки будет иметь диаметр по меньшей мере равный внутреннему диаметру основания элемента регулирования потока. Можно также преимущественным образом округлить, изгибая его внутрь, основание внутренней части корпуса, чтобы улучшить сопряжение формы с внутренним краем выемки, выполненной в диске дефлектора, реализуя ту же округлость, позволяющую основанию вихря направляться к центральной части выемки, не испытывая торможения, и помогать таким образом образованию центрального вихревого течения, необходимого для второй операции сепарации и удаления обработанной жидкости.

Известно также, что очистка вод биологическим путем может выполняться способами биологических добавок, которые состоят в обогащении загрязненной среды специфическими микроорганизмами, предназначенными для разрушения загрязнения. Известно, что для развития таких микроорганизмов необходимы минеральные подложки. Такие подложки, нагруженные соответствующими микроорганизмами, располагаются на дне запаса обрабатываемой воды, откуда микроорганизмы, развиваясь в порах подложек, постепенно выходят, чтобы разрушать окружающее загрязнение. Однако, с одной стороны, такие микроорганизмы боятся обычно света, а с другой стороны, их эффективность уменьшается, когда их заставляют действовать в турбулентных потоках воды или в течениях с принудительной циркуляцией, например, при помощи насосов. В настоящее время такая система очистки биологическим путем может использоваться для поддержания в чистом состоянии замкнутых бассейнов небольшой глубины таких, например, как общественные фонтаны.

Целью настоящего изобретения, таким образом, является способ и устройство, позволяющие применять сепаратор частиц согласно изобретению, чтобы обеспечить очищение жидкости биологическим путем, а именно, обеспечить содержание в порядке бассейнов указанного выше типа через обогащение загрязненной среды специфическими микроорганизмами, фиксированными на подложке.

Предметом настоящего изобретения является также способ очистки жидкости биологическим путем, характеризующийся тем, что он состоит в питании очищаемой жидкостью контактного бака или биологического реактора, содержащего микроорганизмы, фиксируемые на подложке, в откачивании этой жидкости из контактного бака и в ее нагнетании под давлением (периодически) в сепаратор частиц, в отделении в нем частиц и подложек микроорганизмов, содержащихся в жидкости, в сборе частиц в камере удержания, в повторном введении их в контактный бак и в извлечении обработанной и очищенной жидкости из сепаратора.

Целью настоящего изобретения является также устройство, предназначенное для обеспечения очистки жидкости биологическим путем, применяющим микроорганизмы, фиксируемые на подложке, характеризующееся тем, что оно содержит контактный бак или биологический реактор, содержащий названные микроорганизмы, в который выходит трубопровод, подающий обрабатываемую и/или очищаемую жидкость, причем контактный бак имеет выходной трубопровод и средства нагнетания, способные подавать внутрь сепаратора обрабатываемую и/или очищаемую жидкость, извлеченную из контактного бака; камера для задерживания частиц названного сепараторного устройства содержит средства, позволяющие направлять в контактный бак частицы и подложки, содержащие микроорганизмы, отделенные от жидкости во время функционирования сепараторного устройства.

В одном из наиболее интересных способов осуществления изобретения сепаратор позволяет обеспечить отделение подложек микроорганизмов, содержащихся в жидкости, и их возвращение в бак или реактор, где они осуществляют реакции разложения, причем микроорганизмы в избытке смешиваются с обрабатываемой водой и отводятся в бассейн или в поток воды, при этом микроорганизмы продолжают их действие очищения.

Ниже в качестве не являющегося ограничительным примера описываются формы выполнения настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры, где Фиг. 1 - вид в вертикальном и продольном разрезе сепаратора, представляющего первый вариант осуществления изобретения.

Фиг. 2 - частичный вид в вертикальном и продольном разрезе в увеличенном масштабе варианта выполнения устройства на фиг. 1.

Фиг. 3 - частичный вид в вертикальном и продольном разрезе верхней части сепараторного устройства по изобретению.

Фиг. 4 - вид в поперечном разрезе по линии IV-IV на фиг. 3.

Фиг. 4а - частичный вид в поперечном разрезе, в увеличенном масштабе, варианта осуществления изобретения, представленного на фиг. 4.

Фиг. 4б - частичный вид в разрезе, в увеличенном масштабе устройства фиг. 4а, по линии IVб-IVб на фиг. 4а.

Фиг. 5 - вид сверху, в увеличенном масштабе диска дефлектора, используемого в варианте осуществления, представленном на фиг. 9.

Фиг. 6 - частичный вид сверху, в увеличенном масштабе диска дефлектора, представленного на фиг. 5.

Фиг. 7 - частичный вид в вертикальном разрезе по линии VII-VII на фиг. 6.

Фиг. 8 - частичный вид сверху варианта выполнения диска дефлектора, представленного на фиг. 6.

Фиг. 9 - частичный вид в вертикальном и продольном разрезе варианта выполнения сепараторного устройства по изобретению.

Фиг. 10 - вид спереди, иллюстрирующий применение устройства сепаратора частиц по изобретению.

Фиг. 11-13 - схематический вид, иллюстрирующий три варианта осуществления способа и устройства по обработке воды биологическим путем по изобретению.

Фиг. 14 - схема, показывающая соответствующие предпочтительные пропорции различных составляющих элементов устройства сепаратора частиц по изобретению.

На фиг. 1 сепаратор частиц по изобретению содержит корпус 1, состоящей из металлической цилиндрической трубки с продольной осью yy', обычно вертикальной, но которая может также в случае необходимости быть наклонной, причем этот корпус открыт на своем нижнем конце и содержит на своем верхнем конце кольцевой фланец 3. На этот кольцевой фланец установлена крышка 5, состоящая из круглой пластины, фиксируемой на фланце 3, например, серией болтов (не представлены на чертеже) с нахождением между ними уплотнительной прокладки 7. Сквозь крышку 5 проходит коаксиальная трубка 9, фиксированная на ней с помощью сварки. Основание трубки заканчивается элементом, регулирующим поток 10, состоящим из конической части 11 небольшой толщины, расширяющейся книзу, за которой следует цилиндрическая часть 13, диаметр которой меньше диаметра внутренней стенки корпуса 1 так, что между ними образуется кольцевой проход 14. На верхней части корпуса 1 установлена инжекторная трубка 15, которая фиксируется на корпусе с помощью сварки и внутренний проход которой 12 выходит внутрь корпуса 1. Ось xx' этой трубки 15 располагается поперечно по отношению к продольной оси yy' корпуса 1 и тангенциально по отношению к внутренней поверхности корпуса. Внешняя часть этой трубки имеет соединительные средства, например, винтовую резьбу, позволяющие соединять ее с источником обрабатываемой жидкости.

Камера задерживания частиц 17, состоящая из полусферического резервуара 19, соединяется с основанием корпуса 1 через плоский горизонтальный потолок 18. Основание камеры 17 имеет на своей внутренней стенке цилиндрическую опору 20 с продольной осью yy', основание которой расширяется, чтобы обеспечить хорошую фиксацию на камере 17. Опора 20 имеет осевое резьбовое отверстие 21, проходящее через основание камеры 17. Это отверстие 21 принимает винт 23, верхний конец которого жестко связан с диском дефлектора 25, перпендикулярным продольным оси yy'. Диаметр диска почти равен внешнему диаметру корпуса 1, так что он может полностью закрыть нижнее отверстие корпуса 1. Нижний конец винта 23 выступает под камерой 17 и содержит хвостовик квадратного сечения 27, предназначенный для его вращения. Таким образом, можно, завинчивая более или менее винт 23, позиционировать продольно, т.е. вдоль оси yy' корпуса 1, диск дефлектора 25 по отношению к основанию корпуса 1 таким образом, чтобы регулировать проходное сечение кольцевого пространства 26, существующего между верхней стороной диска 25 и нижним краем корпуса 1. Контргайка 29, расположенная на винте 23, позволяет обеспечить неподвижность диска 25 по отношению к камере 17 и, таким образом, по отношению к основанию корпуса 1, в заданном положении. Разумеется, диск дефлектора 25 может также иметь коническую кромку 24 (фигура 2), расширяющуюся книзу, которая имеет наклон по отношению к продольной оси yy', приблизительно равный 45^o, для того, чтобы улучшить форму названного кольцевого прохода 26 и благоприятствовать прохождению частиц, извлеченных из обрабатываемой жидкости. Основание камеры удержания 17 имеет средства слива 31, предназначенные для удаления ила, который аккумулируется во время функционирования устройства, причем эти средства состоят, например, из простой завинчивающейся пробки.

Функционирование устройства согласно изобретению представляет интерес тем, что оно позволяет осуществлять центробежное отделение с двойным эффектом.

Таким образом, в результате тангенциальной направленности инжекторной трубки 15 жидкость, проникающая в корпус 1, приходит известным образом во вращательное движение, которое канализируется конической частью 11 элемента 10, регулирующего поток, затем цилиндрической частью 13 этого элемента, чтобы образовать вынужденное вихревое нисходящее течение X, которое подвергается отклонению на диске дефлектора 25 и образует затем поднимающийся вихревой осевой столб Y, направленный противотоком внутри вихревого нисходящего течения X и входящий во внутреннюю полость 16 элемента 10, регулирующего поток, чтобы быть вытолкнутым за пределы устройства через трубку 9. Твердые частицы, содержащиеся во вводимой жидкости, подлежащей обработке, отделяются от нее центробежной силой вынужденного вихревого движения, и когда они подходят к положению напротив кольцевого пространства 26, они извлекаются из потока и выбрасываются в камеру 17, где затем оседают. Это осаждение становится возможным в результате того, что жидкость, находящаяся в движении в корпусе 1, не вовлекается в движение в камере 17, потому что не существует никакого сообщения в вертикальном направлении между корпусом 1 и названной камерой 17. Таким образом, имеет место фактическое отделение жидкости во время обработки в корпусе 1 от ила, который образуется в камере 17, что особенно интересно в плане гигиены.

После отклонения двигающейся жидкости на дефлекторе 25 вихревой поднимающейся центральный столб Y оказывает на мелкие частицы, оставшиеся во взвешенном состоянии в жидкости центробежное действие, так что они увлекаются во внешний поток X, который вытягивает их из внутреннего потока и вовлекает в свое собственное движение, чтобы удалить их через кольцевое пространство 26.

Устройство по изобретению обладает, таким образом, благодаря двойной центробежной сепарации, значительным коэффициентом полезного действия.

Чтобы сделать более благоприятным отклонение или отражение жидкости на основании устройства, как представлено на фиг. 2, верхняя сторона диска дефлектора 25 имеет центральную выемку 35, дно которой 36 имеет плоскую поверхность, а внутренний край 37 наклонен снизу вверх и изнутри наружу по отношению к продольной оси yy'. Преимущественно основание внутренней стенки корпуса 1 образует закругление 4, вогнутость которого направлена внутрь корпуса, причем это закругление 4 точно сопрягается с внутренним краем 37 выемки 35, кольцевой край 24 диска 25 наклонен приблизительно на 45^o по отношению к продольной оси yy' устройства, а пространство, образованное между краем 24 и основанием корпуса 1, образует проход для протекания 26, имеющий кольцевую форму.

Возможность регулирования сечения прохода 26 для частиц, направляющихся к камере 17, и изменения продольного положения основания образованного центрального вихря Y, позволяет расширить область функционирования устройства сепарации частиц согласно изобетению и использовать, например, один и тот же аппарат для жидкостей и частиц с очень разными физическими параметрами. Во всех случаях устройство по изобретению может быть приспособлено потребителем через простую регулировку продольного положения диска дефлектора 25 к любым условиям функционирования с оптимальным результатом.

Устройство по изобретению позволяет также во время его запуска выполнить заданное позиционирование диска дефлектора 25, особенно благоприятное для установления вынужденного вихревого течения, затем, после образования его, выполнить новое позиционирование, более благоприятное в желаемых условиях сепарации. Различные позиционирования диска 25 могут быть управляемы автоматизированными средствами.

Чтобы сделать более благоприятным при запуске образование вихря и установление осевого восходящего вихревого течения Y обрабатываемой жидкости, можно прибегнуть к нескольким каналам нагнетания, чтобы сочетались тангенциальные усилия, прикладываемые к обрабатываемой жидкости.

В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 3 и 4, используют три инжекторных трубки соответственно 15а, 15b и 15с, расположенные под углом 120^o по отношению друг к другу, а оси которых xx' располагаются тангенциально по отношению к внутренней поверхности трубки 1.

Инжекторные каналы располагаются на трех прямых секциях, расположенных друг под другом и имеются, таким образом, последовательно сверху вниз установленные инжекторные трубки 15а, 15b и 15с.

В варианте осуществления, представленном на фиг. 4а, корпус 1 содержит одну инжекторную трубку 15 обрабатываемой жидкости, который располагается таким образом, чтобы одна из его образующих была касательна поперечному сечению корпуса 1. Внутренняя полость 12 этой инжекторной трубки 15 сообщается с внутренней полостью корпуса 1 через отверстие 12а, находящееся в стенке корпуса. Как представлено на фиг. 4а и 4b, имеет отверстие только половина поверхности корпуса, располагающейся напротив внутреннего сечения 12. Это расположение позволяет делать привилегированными струйки воды, касательные к внутренней стенке корпуса 1, что улучшает образование вынужденного вихревого движения.

В одном из вариантов изобретения диск пересекается серией каналов, питаемых жидкостью под давлением, которые направлены тангенциально по отношению к диску, чтобы создавать струи жидкости, помогающие образованию восходящего центрального вихревого течения Y. Таким образом, на фиг. 5-9, диск 25 дефлектора пересекается серией каналов 40, например, восьмью каналами идущих от периферии нижней стороны 42 диска 25, где они образуют входные отверстия 45 и открывающихся на верхней стороне 44 диска выходными отверстиями 46. Выходные отверстия 46 распределяются равномерно на окружности с центром совпадающим с центром 0 диска 25 и радиуса r, чтобы угол α, разделяющий два соседних выходных отверстия 46, был равен 45^o. Эти каналы 40 направлены таким образом, чтобы их ось симметрии zz' образовывала, как показано на фиг. 7, угол β с верхней поверхностью 44 диска дифлектора 25, преимущественно составляющий меньше 30^o. Кроме того, как показано на фиг. 5, ортогональная проекция aa' оси симметрии zz' канала 40 на выходе отверстия 46 проходит через середину D сегмента BC, соединяющего центры B и C двух соседних выходных отверстий 46 (в направлении T восходящего вихры Y). Это направление каналов 40 на выходе из диска 25 позволяет оптимально сформировать внутренний восходящий вихревой поток Y.

Как представлено на фиг. 8 количество каналов 40 может быть различным и они могут иметь искривленную форму, чтобы уменьшить радиус r круга, на котором располагаются входные отверстия 45 этих каналов 40. Однако в этом варианте выполнения, как и в предшествующем, каналы 40 имеют на выходе прямолинейную часть 40', проекция которой aa' оси симметрии zz' на верхнюю сторону 44 диска дефлектора 25 имеет те же геометрические свойства, что описаны в предшествующем выполнении.

На фиг. 9 представлено устройство, позволяющее обеспечить одновременно питание жидкостью диска дефлектора 25 и продольное перемещение этого диска таким образом, чтобы это перемещение могло осуществляться во время функционирования, без создания утечки жидкости за пределы устройства. Для этого сквозь дно камеры 17 проходит трубка с осью yy' 90, прикрепленная к этому дну, например, сваркой. Нижний конец трубки закрыт пробкой 92. К нижней стороне 42 диска дефлектора 25 прикреплена также с помощью сварки трубка 94 с осью yy'. Внутренний диаметр трубки больше внешнего диаметра трубки 90, что обеспечивает возможность осевого скольжения этих двух трубок одна в другой, причем внутренний объем трубки 94 сообщается с входным отверстием 45 каналов 40. Две тороидальные прокладки или сальника 96 располагаются в периферийных канавках, предусмотренных в одной из этих двух трубок таким образом, чтобы обеспечить между ними герметичность по отношению к жидкости. Осевой винт 98 фиксируется сваркой на нижней стороне 42 диска 25 и завинчивается в гайку 100, удерживаемую скобами 102 на внутренней стенке трубки 90, чтобы позволить свободную циркуляцию жидкости между внутренней стенкой трубки и гайкой 100. Трубка 90 содержит систему питания жидкостью под давлением, состоящую из трубки 108, которая имеет средства 110, позволяющие соединять ее с источником питания жидкостью под давлением. Средства герметизации 104 предусмотрены между трубкой 90 и винтом 98 ниже по потоку средств питания жидкостью под давлением 108. Нижняя часть винта 98 заканчивается приводным хвостовиком квадратного сечения 106.

Таким образом, после снятия пробки 92 можно управлять вращением винта 98, действуя на квадрат 106. Под этим действием винт 98 завинчивается или вывинчивается в гайке 100, что приводит к продольному перемещению диска 25 и трубки 94, жестко связанной с диском, которая перемещается на внешней поверхности трубки 90, сохраняя герметичность по отношению к внешней стороне этих трубок.

Сепаратор частиц согласно изобретению может быть размещен, как представлено на фиг. 10 в сети распределения воды. Чтобы это сделать, канал, подающий обрабатываемую воду 15 в сепараторное устройство, соединяется с трубопроводом подачи воды 50. Между ними располагается клапан с электрическим управлением 52, а трубка 9, через которую выходит обрабатываемая вода, соединена с трубопроводом 51, обеспечивающим неразрывность сети распределения воды. Отвод 54 соединяет вход электроклапана 52 со средствами питания водой диска 25. Дифференциальный манометр 62 показывает разницу давления, существующую между обрабатываемой водой, прибывающей через трубопровод 50, и водой обработанной, выходящей через трубопровод 51, чтобы позволить регулировку интенсивности вихревого движения в зависимости от природы обрабатываемой жидкости и частиц, содержащихся в ней, например, действуя на клапан или вентиль управления 53. Электроклапан 60 обеспечивает удаление ила, который накопился на дне камеры 17 во время функционирования устройства.

В области обработки вод оптимальная эффективность сепаратора частиц достигается тогда, когда соблюдаются определенные пропорции разных составляющих элементов. В качестве примера пропорции указаны в нижеследующей таблице, в зависимости от внутреннего диаметра d корпуса 1 и в соответствии со схемой фиг. 14.

Длина корпуса 1 - L = 5 Диаметр инжекторного канала 15 - d₁ = d/4 Диаметр выходной трубки 9 - d₂ = d/4 Расстояние от малого основания усеченного конуса 11 элемента, регулирующего поток до верхней части корпуса 1 - e = d/2 Диаметр цилиндрической части 13 элемента, регулирующего поток 10 - f = d - 20 мм Продольный ход диска дефлектора 25 - c = 30 мм Устройство по изобретению может быть также использовано для очистки вод биологическим путем, а именно, когда применяют способ биофиксации, состоящий в том, чтобы ввести в контакт с обрабатываемой водой микроорганизмы, предварительно фиксируемые на подложках, например, минеральных, причем эти микроорганизмы развиваются в порах названных подложек и выходят оттуда постепенно, чтобы разрушать окружающие загрязнения.

Таким образом, в способе осуществления, представленном на фиг. 11, предлагается обеспечивать очистку биологическим путем воды, содержащейся в бассейне 120. Для этого соединяют с помощью канала 122 основание бассейна с основанием бака "реактора" или контактного бака 124, содержащего микроорганизмы, природа которых соответствует типу осуществляемой обработки, фиксируемых на подложках, например, минеральных, причем основание этого бака 124 также соединяется с помощью канала 126 с отверстием прочистки 31 камеры 17 в сепараторе частиц согласно изобретению. Выходная труба 9 этого сепаратора соединяется через канал 130 с верхней частью бассейна 120, в котором хотят поддерживать незагрязненное состояние. Трубка откачивания 132 погружается в контактный бак 124 через его верхнюю часть, чтобы выкачивать воду с помощью насоса 134, управляемого средствами замедления или выжидания и подавать ее через канал 136 в инжекторную трубку 15 сепаратора частиц. В одном из вариантов осуществления отвод 137 соединяет канал 136 со средствами питания водой 138 диска дефлектора 25.

Таким образом, при включении насоса 134, он впрыскивает в сепаратор через канал 136 некоторое количество воды для обработки, содержащей микроорганизмы, фиксированные на подложках, а также возможные другие частицы, и вихрь, производимый в сепараторе, позволяет собирать в камере 17, в ее основании, одновременно частицы, содержащиеся в воде, и подложки, содержащие микроорганизмы, которые затем направляются через канал 126 в контактный бак 124. В этом баке микроорганизмы имеют возможность действовать эффективным образом, потому что они, с одной стороны, защищены от света, а с другой стороны, защищены от жестких потоков, вызываемых насосами. Обработанная вода с излишками микроорганизмов направляется через выходную трубку 9 сепаратора и канал 130 в бассейн 120. Таким образом, настоящий способ и устройство обработки биологическим путем воды, содержащейся в бассейне, позволяют микроорганизмам действовать оптимально там, где устройства предшествующего уровня техники оказывались полностью неэффективными.

Можно так же, как представлено на фиг. 12, использовать контактный бак 124, открытый сверху, причем уровень воды в нем тогда обеспечивается бассейном 120, который желательно поддерживать в состоянии незагрязнения, с помощью простого принципа сообщающихся сосудов. Очевидно, можно использовать поддержание уровня другими средствами, такими как устройства измерения уровня, соединяемые с системами насоса или электроклапана.

Способ и устройство очистки биологическим путем согласно изобретению не ограничиваются использованиями в области бассейнов и других типов средств содержания воды.

Можно так же, как представлено на фиг. 13, применять настоящее изобретение для обеспечения очистки в сети распределения воды. Для этого располагают в стволе на канале 140 сети распределения воды контактный бак 124 основание которого соединяется через канал 142 с входом забора воды 144 с размещением между ними контрольного клапана 150. Выходная часть водозабора 144 соединяется, с размещением контрольного клапана 151, с выходом трубы 9 сепаратора частиц, через водозабор 146 и продолжается затем в сеть водораспределения. Контактный бак 124 соединяется с устройством сепаратора частиц таким же образом, как и в способах осуществления, представленных на фиг. 11 и 12. Настоящий способ осуществления изобретения идентичен способу, описанному ранее, и позволяет обеспечить обработку, одновременно физическую и биологическую, данной части поступления воды, вытекающей в канал 140 части, которую можно варьировать с помощью клапанов управления расходом 150 и 151.

Можно также использовать средства питания обрабатываемой жидкостью диска дефлектора 25, чтобы ввести в корпус 1 какие-либо продукты обработки, которые в результате перемешивания при образовании вихревых течений будут эффективно смешиваться с обрабатываемой жидкостью.

Формула изобретения

1. Сепаратор частиц, содержащихся в обрабатываемой жидкости, включающий в себя цилиндрический корпус, имеющий средства тангенциальной подачи обрабатываемой жидкости, способные создать в цилиндрическом корпусе вихревой поток, диск дефлектора, установленный в основании цилиндрического корпуса с возможностью перемещения относительно него и образования кольцевого канала между корпусом и диском и приспособленный для формирования центрального восходящего вихревого потока обрабатываемой жидкости, средство удаления жидкости в верхней части корпуса, выполненное в виде осевой выходной трубы, и элемент регулирования потока, состоящий в направлении течения из расширенной книзу конической части, продолженной цилиндрической частью, внешний диаметр которой меньше внутреннего диаметра корпуса с образованием между ними проточного кольцевого канала, отличающийся тем, что он оснащен камерой удержания отделенных частиц, установленной под нижним концом корпуса с возможностью сообщения с ним через кольцевой канал, образованный между нижним концом корпуса и верхней поверхностью диска дефлектора, диаметр которого по существу равен диаметру корпуса.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что диск дефлектора выполнен с по меньшей мере одной центральной плоской частью, диаметр которой по меньшей мере равен внутреннему диаметру основания элемента регулирования потока.

3. Сепаратор по п.1 или 2, отличающийся тем, что ширина кольцевого канала между внутренней стенкой цилиндрического корпуса и внешней стенкой цилиндрической части элемента регулирования потока составляет по существу одну треть внутреннего радиуса цилиндрического корпуса.

4. Сепаратор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вершина конической части элемента регулирования потока располагается на уровне в продольном направлении самой задней по потоку части выходного отверстия средств подачи обрабатываемой жидкости.

5. Сепаратор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что проходные сечения средств подачи обрабатываемой жидкости и проточного кольцевого канала равны.

6. Сепаратор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что средства подачи обрабатываемой жидкости состоят из жестко связанного с цилиндрическим корпусом трубчатого элемента, внутренний канал которого открывается в корпус отверстием в половину внутреннего канала, заключенную между осью симметрии указанного канала и наиболее выступающей его частью.

7. Сепаратор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что диск дефлектора имеет круглую форму и его верхняя сторона имеет круглую выемку с плоским основанием, внутренний периферийный край которой наклонен снизу вверх и изнутри наружу.

8. Сепаратор по п. 7, отличающийся тем, что нижняя внутренняя сторона корпуса вогнута внутрь так, что она точно сопрягается по форме с внутренним периферийным краем выемки диска дефлектора.

9. Сепаратор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что диск дефлектора имеет внешнюю кольцевую часть, наклонную сверху вниз и изнутри наружу диска, которая располагается под нижним концом цилиндрического корпуса, при этом кольцевой канал образуется между этой частью и нижним концом корпуса.

10. Сепаратор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что диск дефлектора пересекается по меньшей мере одним каналом, содержащим входное отверстие, открывающееся на его нижней стороне, и выходное отверстие, выходящее на его верхнюю сторону, причем входное отверстие питается жидкостью под давлением.

11. Сепаратор по п.10, отличающийся тем, что питание жидкостью под давлением диска дефлектора связано со средствами подачи обрабатываемой жидкости.

12. Сепаратор по п. 10 или 11, отличающийся тем, что диск содержит по меньшей мере три канала, оси симметрии которых ZZ' на выходе из диска образуют с верхней стороной диска угол β, составляющий не более 30^o.

13. Сепаратор по п. 12, отличающийся тем, что входные и выходные отверстия каналов равномерно распределены в угловом отношении на окружностях соответствующих радиусов r' и r с центрами, совпадающими с центром 0 диска, а проекция аа' оси симметрии ZZ' каждого канала на диск проходит через середину D сегмента ВС, соединяющего соответствующие центры В, С двух соседних выходных отверстий, в направлении вращения Т вихревого потока.

14. Сепаратор по одному из пп.10 - 13, отличающийся тем, что нижняя часть камеры удержания пересекается герметичным способом прикрепленной осевой трубкой, а нижняя сторона диска дефлектора содержит трубку, внутренний объем которой сообщается с входным отверстием канала диска, а ее внутренний диаметр больше внешнего диаметра осевой трубки, чтобы обеспечить возможность осевого скольжения этих двух трубок по отношению друг к другу, причем они снабжены средствами герметизации, обеспечивающими между ними герметичность по отношению к жидкости, и осевым винтом, фиксируемым на нижней стороне диска и завинчивающимся в резьбовой элемент, жестко связанный с внутренней стенкой осевой трубки, допуская свободное циркулирование жидкости с одной и с другой его стороны, при этом сепаратор содержит средства питания жидкостью под давлением внутренней части осевой трубки, а средства герметизации предусмотрены также между осевой трубкой и винтом ниже по потоку средств питания жидкостью под давлением, нижний конец винта содержит при этом средства приведения его во вращение.

15. Сепаратор по одному из пп.10 - 14, отличающийся тем, что канал диска содержит средства питания по меньшей мере одним обрабатывающим продуктом, смешиваемым с жидкостью.

16. Сепаратор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что длина L корпуса равна, по существу, пятикратному его внутреннему диаметру d, диаметр d₁ инжекторной трубки средства подачи обрабатываемой жидкости равен по существу четверти внутреннего диаметра d корпуса, диаметр d₂ выходной трубки равен четверти внутреннего диаметра d корпуса, расстояние е между малым основанием конической части элемента регулирования потока и верхней частью корпуса равно половине внутреннего диаметра d корпуса, диаметр f цилиндрической части элемента регулирования потока на 20 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, а продольный ход c диска дефлектора равен 30 мм.

17. Способ очистки жидкости биологическим путем, состоящий в том, что очищаемую жидкость подают в биологический реактор, содержащий микроорганизмы, фиксируемые на подложке, откачивают жидкость из реактора, нагнетают ее в сепаратор, обеспечивают в сепараторе отделение от жидкости частиц и подложек, возвращают их в реактор и выводят очищенную воду, отличающийся тем, что используют сепаратор, имеющий цилиндрический корпус, обрабатываемую жидкость направляют в сепаратор тангенциально к внутренней стенке корпуса с формированием в нем вынужденного вихревого потока, выводят частицы и подложки из сепаратора через кольцевой канал, ограниченный внутренней стенкой корпуса и диском дефлектора и сформированный с учетом исключения возможности протекания через него прямого вертикально направленного потока, регулируют величину проходного сечения кольцевого канала путем перемещения диска относительно корпуса вдоль оси последнего, выведенные из сепаратора частицы и подложки накапливают в камере удержания и уже оттуда направляют их повторно в реактор.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что нагнетание жидкости в сепаратор осуществляют периодически.

19. Устройство для очистки жидкости биологическим путем, включающее биологический реактор, содержащий микроорганизмы, канал ввода очищаемой жидкости в реактор, выходной канал, соединенный через средство нагнетания с входом сепаратора, канал, соединяющий выход тяжелой фазы сепаратора с реактором, отличающееся тем, что сепаратор имеет форму цилиндрического корпуса, средства нагнетания смонтированы с возможностью обеспечения тангенциальной по отношению к внутренней стенке корпуса подачи обрабатываемой жидкости и обеспечения в корпусе вынужденного вихревого потока, при этом корпус снабжен присоединенной к его нижнему концу камерой удержания отделенных частиц, подсоединенной в свою очередь к каналу подачи тяжелой фазы в реактор, а также диском дефлектора, установленным с возможностью перемещения вдоль оси корпуса с образованием между ним и внутренней боковой стенкой нижнего конца корпуса кольцевого канала переменного проходного сечения для отвода частиц в камеру удержания, который сформирован с учетом исключения возможности прямого сообщения в вертикальном направлении между корпусом и камерой.

20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что верхняя часть реактора открыта для свободного доступа воздуха.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что канал ввода очищаемой жидкости в реактор соединен через отвод с каналом распределения, а средство удаления очищенной жидкости из сепаратора соединено через второй отвод с каналом распределения, расположенным ниже по потоку, чем первый отвод.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16