Комплекс для снижения влагосодержания сапропеля

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для обезвоживания сапропелей коллоидной и грубодисперсной структуры. Комплекс включает загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы. Технологический аппарат для отвода воды состоит из замкнутой на приводном и натяжном барабанах гибкой плоской ленты для сапропеля, над верхней грузонесущей ветвью которой установлены с возможностью взаимодействия с ней последовательно размещенные друг за другом водоотделители. Каждый из последних выполнен в виде бесконечной гибкой ленты, замкнутой на двух барабанах, а на наружной поверхности этой ленты закреплен слой пористого материала незамкнутой капиллярной структуры. Нижняя ветвь бесконечной гибкой ленты расположена под острым углом к грузонесущей ветви ленты для сапропеля, а величина этого угла α определена из соотношения , где δ, δ₀ - толщина слоя незамкнутой капиллярной структуры до и после сжатия, l - расстояние между барабанами. Оси барабанов соединены между собой шарнирным трехзвенником, одно звено которого размещено в направляющих с возможностью смещения по ним и ориентировано нормально к плоскости грузонесущей ветви ленты для сапропеля, второе звено связывает оси барабанов, а третье звено снабжено винтовыми стяжками. Один из барабанов каждого водоотделителя кинематически цепными передачами связан с такими же барабанами остальных водоотделителей и с приводным барабаном ленты для сапропеля таким образом, чтобы линейные скорости обеих лент с учетом деформации слоя материала незамкнутой капиллярной структуры были одинаковы. Барабан каждого водоотделителя со стороны набегающей на него грузонесущей ветви ленты для сапропеля установлен совместно с отжимным роликом с возможностью его вращения и взаимодействия со слоем пористого материала незамкнутой капиллярной структуры на бесконечной гибкой ленте. Отжимной ролик размещен на конце шарнирно установленного углового рычага с противовесом на другом его конце, а под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды. Загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по всей ширине плоской ленты между неподвижными бортами, размещенными по длине ленты по ее краям. Изобретение позволяет повысить эффективность обезвоживания сапропеля с удалением до 40-60% влаги от массы исходной пульпы при достаточно высокой производительности. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к комплексам для снижения влагосодержания сапропеля и может быть использовано для обезвоживания сапропелей коллоидной и грубодисперсной структуры.

Известно устройство для обезвоживания сапропеля, включающее загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, выполненный в виде дискового фильтра со сближенными дисками (Пат. РФ № 2057726, Кл. С 05 F 11/00, 1996 г.).

Однако недостатком устройства является низкая эффективность при обезвоживании сапропеля коллоидной структуры. Нашими лабораторными исследованиями установлено, что тонкодисперсные сапропели практически не фильтруются, поэтому известное устройство, основанное на фильтрации, для обезвоживания сапропеля коллоидной структуры практически не пригодно.

Задачей изобретения является повышение эффективности обезвоживания сапропеля коллоидной структуры.

Поставленная задача решается за счет того, что в комплексе для снижения влагосодержания сапропеля, включающем загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, технологический аппарат для отвода воды состоит из замкнутой на приводном и натяжном барабанах гибкой плоской ленты для сапропеля, над верхней грузонесущей ветвью которой установлены с возможностью взаимодействия с ней последовательно размещенные друг за другом водоотделители, каждый из которых выполнен в виде бесконечной гибкой ленты, замкнутой на двух барабанах, а на наружной поверхности этой ленты закреплен слой пористого материала незамкнутой капиллярной структуры, причем нижняя ветвь бесконечной гибкой ленты расположена под острым углом к грузонесущей ветви ленты для сапропеля, а величина этого угла α определена из соотношения:

где δ и δ₀ - толщина слоя материала незамкнутой капиллярной структуры до и после сжатия, l - расстояние между барабанами, оси барабанов соединены между собой сдвоенным шарнирным трехзвенником, одно звено которого размещено в направляющих с возможностью смещения по ним и ориентировано нормально к плоскости грузонесущей ветви ленты для сапропеля, второе звено связывает оси барабанов, а третье звено снабжено винтовыми стяжками, при этом один из барабанов каждого водоотделителя кинематически цепными передачами связан с такими же барабанами остальных водоотделителей и с приводным барабаном ленты для сапропеля таким образом, чтобы линейные скорости обеих лент с учетом деформации слоя материала незамкнутой капиллярной структуры были одинаковы, барабан каждого водоотделителя со стороны набегающей на него грузонесущей ветви ленты для сапропеля установлен совместно с отжимным роликом с возможностью его вращения и взаимодействия со слоем пористого материала незамкнутой капиллярной структуры на бесконечной гибкой ленте, причем ролик размещен на конце шарнирно установленного углового рычага с противовесом на другом его конце, а под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по всей ширине плоской ленты между неподвижными бортами, размещенными по длине ленты по ее краям. Лента для сапропеля может быть установлена наклонно к горизонту. Грузонесущая ветвь ленты для сапропеля в зоне установки водоотделителей может размещаться на опорах скольжения. Отжимные ролики могут быть перфорированы отверстиями и выполнены полыми. Размещенное в вертикальных направляющих звено шарнирного трехзвенника может быть снабжено штырями для размещения на них сменных грузов.

Комплекс для снижения влагосодержания сапропеля представлен на фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.1, на фиг.4 - узел подачи сапропеля, на фиг.5 - узел установки водоотделителя, на фиг.6 - вариант выполнения отжимного ролика.

Комплекс состоит из замкнутой на приводном 1 и натяжном 2 барабанах гибкой плоской ленты 3 для сапропеля, наклонно размещенной под острым углом β к горизонту. Над верхней грузонесущей ветвью ленты 3 установлены последовательно размещенные друг за другом с шагом L_B водоотделители, каждый из которых выполнен в виде бесконечной гибкой ленты 4, замкнутой на двух барабанах 5 и 6. На наружной поверхности ленты 4 закреплен слой 7 пористого материала незамкнутой капиллярной структуры. Оси барабанов 5 и 6 соединены между собой сдвоенным шарнирным трехзвенником. Одно звено его 8 размещено в направляющих 9 с возможностью смещения по ним и ориентировано нормально к плоскости грузонесущей ветви ленты 3 для сапропеля. Второе звено 10 связывает между собой оси барабанов 5 и 6. Третье звено 11 снабжено винтовыми стяжками 12.

Один из барабанов (5) каждого водоотделителя цепными передачами 13 кинематически связан с такими же барабанами остальных водоотделителей и с приводным барабаном 1 ленты 3 для сапропеля таким образом, чтобы линейные скорости лент 3 и 4 с учетом деформации слоя 7 материала незамкнутой капиллярной структуры были одинаковы. Барабан 5 каждого водоотделителя со стороны набегающей на него грузонесущей ветви ленты 3 для сапропеля установлен совместно с отжимным роликом 14 с возможностью его вращения и взаимодействия со слоем 7 материала незамкнутой капиллярной структуры на ленте 4. Ролик 14 размещен на конце углового рычага 15 с противовесом 16 на другом его конце. Угловой рычаг 15 шарнирно (17) подвешен к звену 8 шарнирного трехзвенника. К этому же звену 8 прикреплены штыри 18 для размещения на них сменных грузов 19.

Над верхней грузонесущей ветвью ленты 3 в хвостовой ее части размещено загрузочное приспособление для подачи на ленту 3 предварительно смешанного с реагентом сапропеля. Загрузочное приспособление состоит из щелевого дозатора 20, установленного на разгрузочном патрубке 21 шнека 22, а последний размещен под контактным чаном 23 для смешивания сапропеля с реагентом. Ширина В щелевого дозатора 20 соответствует ширине ленты 3, а высота h щели принята равной от 3 до 6 мм.

Над лентой 3 по всей длине по ее краям установлены неподвижные борта 24 с возможностью размещения между ними на ленте 3 слоя 25 сапропеля. Под верхней ветвью ленты 3 в зоне размещения водоотделителей установлены роликовые опоры 26 с возможностью опирания на них верхней ветви ленты 3. Нижняя ветвь ленты 3 опирается на роликоопоры 27.

Под каждым отжимным роликом 14 размещен наклонный желоб 28 для отвода воды в сливную трубу 29.

Отжимной ролик 14 может быть выполнен полым и перфорированным отверстиями 30 (фиг.6).

Разгрузочное приспособление снабжено установленным в зоне сбегания ленты 3 с приводного барабана 1 скребковым очистителем 31 ленты 3.

32 - направление движения верхней ветви ленты 3; 33, 34 - направления вращения бесконечной ленты 4 и отжимного ролика 14.

Комплекс для снижения влагосодержания сапропеля действует следующим образом. За счет подбора веса сменных грузов 19 создается необходимое давление бесконечной ленты 4 в зоне огибания ею барабана 5 на слой 25 сапропеля, находящийся на ленте 3. Установкой противовесов 16 на угловых рычагах 15 формируется необходимое усилие прижатия отжимных роликов 14 к слою незамкнутой капиллярной структуры 7 бесконечной ленты 4, достаточное для отжатия воды.

С помощью винтовых стяжек 12 взаимное расположение звеньев 10 и 11 относительно звена 8 изменяется таким образом, чтобы нижняя ветвь бесконечной гибкой ленты 4, взаимодействующая со слоем 25 сапропеля, располагалась под углом α к грузонесущей ветви ленты 3. При этом величина этого угла α выбирается из соотношения:

где δ и δ₀ - толщина слоя 7 материала незамкнутой капиллярной структуры до и после его деформации (под барабаном 5), l - расстояние между барабанами 5 и 6 шарнирного трехзвенника.

Соотношение скорости движения υ грузонесущей ленты 3, определяющей производительность комплекса, и расстояния l между барабанами 5 и 6 принимается равным:

где t - время экспозиции, определяемое экспериментально и зависящее от свойств сапропеля и материала незамкнутой капиллярной структуры (толщины δ слоя 7, размеров пор и др.).

При включении приводного барабана 1 лента 3 начинает двигаться в направлении 32, ленты 4 и отжимные ролики 14 - двигаться и вращаться в направлениях 33 и 34. При этом линейные скорости грузонесущей ленты 3 и лент 4 водоотделителей за счет выбора соответствующего передаточного отношения цепных передач 13 будут практически одинаковыми.

При включении шнека 22 сапропель, предварительно перемешанный в контактном чане 23 с калийсодержащим реагентом при его концентрации 0,1-0,5% от исходной массы сапропеля, добываемого из внутреннего водоема, из контактного чана 23 подается под давлением через патрубок 21 в щелевой дозатор 20.

Из щелевого дозатора 20 сапропель слоем 25 толщиной h и шириной В подается на верхнюю ветвь движущейся гибкой грузонесущей ленты 3, располагаясь между бортами 24. Продвигаясь с лентой 3 и последовательно взаимодействуя с лентой 4, покрытой слоем 7 материала незамкнутой капиллярной структуры, сапропель (25) отдает влагу этому слою 7. Обезвоживание сапропеля обеспечивается за счет гигроскопического эффекта, проявляющегося при следующих друг за другом циклах сжатия и восстановления первоначальной структуры слоя 7 материала незамкнутой капиллярной структуры.

Сжатие слоя 7 происходит под барабаном 5, а восстановление первоначальной структуры слоя 7 происходит в течение временного периода t, определяемого параметрами l и υ комплекса.

При движении всех бесконечных лент 4 с постоянной скоростью каждый ее обогащенный водой слой 7 постоянно набегает на отжимной ролик 14, благодаря чему аккумулированная в слое 7 влага отжимается и попадает в наклонный желоб 28 и далее - в сливную трубу 29. По трубам 29 отжатая вода отводится в сборное устройство (не показано).

Максимально обезвоженный слой сапропеля 25 сбрасывается с ленты 3 в зоне приводного барабана 1 и направляется на дальнейшую обработку или хранение (не показано). Прилипший к ленте 3 слой сапропеля с помощью скребкового очистителя 31 отделяется от ленты 3 и объединяется с общим потоком разгружаемого с ленты обезвоженного сапропеля.

Скорость движения ленты 3 и производительность комплекса могут быть повышены за счет увеличения зоны контакта каждой бесконечной ленты 4 со слоем 25 сапропеля за счет увеличения расстояния l между барабанами 5 и 6, на которых замкнута бесконечная лента 4.

Эффективность отбора воды из слоя 7 каждой ленты 4 может быть повышена при использовании перфорированного отжимного ролика 14 (фиг.6). При этом часть воды отводится внутрь ролика 14 через отверстия 30. Через эти же отверстия вода сливается в желоб 28. Остальная отжатая из слоя 7 вода отводится через наружную поверхность ролика 14.

Наклонное расположение ленты 3 к горизонту под углом (β облегчает отвод отжатой роликами 14 воды с помощью наклонных желобов 28, особенно при достаточно большой ширине ленты 3, выбираемой из условия обеспечения заданной производительности комплекса, т.к. увеличивается размер зон для размещения отжимных роликов 14 и желобов 28.

Отличительные признаки изобретения позволяют повысить эффективность обезвоживания сапропеля коллоидной структуры с удалением, как показали исследования, до 40-60% влаги от массы исходной пульпы при достаточно высокой производительности комплекса и низкой энергоемкости процесса обезвоживания и при относительно несложной технической реализации комплекса непрерывного действия.

Формула изобретения

1. Комплекс для снижения влагосодержания сапропеля, включающий загрузочное приспособление для подачи сапропеля под давлением, разгрузочное приспособление, технологический аппарат для отвода воды из сапропелевой массы, отличающийся тем, что технологический аппарат для отвода воды состоит из замкнутой на приводном и натяжном барабанах гибкой плоской ленты для сапропеля, над верхней грузонесущей ветвью которой установлены с возможностью взаимодействия с ней последовательно размещенные друг за другом водоотделители, каждый из которых выполнен в виде бесконечной гибкой ленты, замкнутой на двух барабанах, а на наружной поверхности этой ленты закреплен слой пористого материала незамкнутой капиллярной структуры, причем нижняя ветвь бесконечной гибкой ленты расположена под острым углом к грузонесущей ветви ленты для сапропеля, а величина этого угла α определена из соотношения

,

где δ, δ₀ - толщина слоя незамкнутой капиллярной структуры до и после сжатия;

l - расстояние между барабанами,

оси барабанов соединены между собой шарнирным трехзвенником, одно звено которого размещено в направляющих с возможностью смещения по ним и ориентировано нормально к плоскости грузонесущей ветви ленты для сапропеля, второе звено связывает оси барабанов, а третье звено снабжено винтовыми стяжками, при этом один из барабанов каждого водоотделителя кинематически цепными передачами связан с такими же барабанами остальных водоотделителей и с приводным барабаном ленты для сапропеля таким образом, чтобы линейные скорости обеих лент с учетом деформации слоя материала незамкнутой капиллярной структуры были одинаковы, барабан каждого водоотделителя со стороны набегающей на него грузонесущей ветви ленты для сапропеля установлен совместно с отжимным роликом с возможностью его вращения и взаимодействия со слоем пористого материала незамкнутой капиллярной структуры на бесконечной гибкой ленте, причем ролик размещен на конце шарнирно установленного углового рычага с противовесом на другом его конце, а под отжимным роликом размещен наклонный желоб для отвода воды, загрузочное приспособление снабжено щелевым дозатором с возможностью подачи через него сапропеля и его размещения по всей ширине плоской ленты между неподвижными бортами, размещенными по длине ленты по ее краям.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что лента установлена наклонно к горизонту.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что отжимные ролики перфорированы отверстиями и выполнены полыми.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6