Система соскабливания, транспортировки и сбора ила и отстойник на водоочистных станциях
Изобретение относится к системе соскабливания, транспортировки и сбора ила и может использоваться на водоочистных станциях. Система содержит выполняющий возвратно-поступательные движения скребковый конвейер, состоящий из транспортирующих элементов. Транспортирующие элементы расположены на двух уровнях. В нижнем уровне элементы выполнены дугообразными в горизонтальном направлении и/или изогнуты в середине под углом. В верхнем уровне элементы выполнены прямыми и перпендикулярны относительно продольной оси отстойника. Технический результат состоит в исключении перетекания ила через край транспортирующего элемента. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.
Настоящее изобретение относится к системе соскабливания, транспортировки и сбора ила, содержащей в первую очередь ряд скребковых и транспортирующих элементов, отстойник, а также выполняющий возвратно-поступательные движения скребковый конвейер, состоящий из таких скребковых и транспортирующих элементов и предназначенный для перемещения ила и подобных ему осадков на водоочистных станциях, причем указанные станции содержат отстойник с карманом или карманами для сбора ила и/или участками удаления ила.
До настоящего времени во многих отстойниках для удаления ила, оседающего на дно отстойника, применяют цепные скребковые конвейеры. Эти цепные скребковые конвейеры состоят из одного или нескольких скребковых ножей, простирающихся поперек дна отстойника, которые тянут вперед непрерывно действующими цепями, выполняя движение конвейера типа «патер ностер». Эти конструкции обладают определенными преимуществами, обеспечивая качественную очистку и, кроме того, имеют хорошие функциональные возможности при условии, что конструкция находится в хорошем состоянии. Однако, несмотря на качество базовой конструкции, часто имеют место серьезные отказы оборудования. Это связано с сильной коррозией, которой подвержены все детали, включая цепи. В отстойниках водоочистных станций окружающая среда является чрезвычайно агрессивной в связи с присутствием на водоочистных станциях кислых солей алюминия и железа, применяемых в ходе операции химического осаждения, каковые соли применяются, между прочим, для осаждения фосфора.
Предлагают также использовать поперечину, которую перемещают над поверхностью воды в отстойнике. На плечах поперечины устанавливают поднимающийся вертикально скребковый конвейер. Недостаток этой конструкции заключается в том, что ее трудно использовать в существующих отстойниках, в которых довольно часто над отстойником располагается различное оборудование, такое как переходные мостики, а также иное оборудование, служащее препятствием. Кроме того, осаждению мешают вертикальные устройства, удерживающие скребковый конвейер.
В некоторых отстойниках, в особенности в Восточной Европе, а также там, где приходится иметь дело с большими объемами ила, отстойники содержат карманы для сбора ила, расположенные с каждого конца отстойника. Такие отстойники оборудованы поперечными скребковыми конвейерами, недостатки которых отмечены выше.
Кроме того, предлагается также использовать скребковые конвейеры с проволочной тягой или скребковые устройства, в которых одна или несколько проволок тянут тележку или салазки со скребками по дну отстойника или рядом с ним, выполняя возвратно-поступательные движения (патенты SE-B-423968; US-A-2866557; US-A-2768749; US-A-4090966; GB-A-1504518). Усовершенствование этой техники по сравнению с применяемыми до сих пор цепными скребковыми конвейерами заключается в гораздо более простой, легкой и дешевой конструкции. Однако эта система предполагает использование различных устройств для поворота скребковых ножей и для управления таким поворотом, из вертикального в горизонтальное положение и наоборот, во время выполняемого проволокой (проволоками) возвратно-поступательного движения. Скребковые ножи, состоящие из металлических пластин, установленных на ребро в направлении транспортировки и чаще всего снабженных резиновой полосой по кромке, располагаются по ширине отстойника, перпендикулярно направлению транспортировки. Однако при возвратно-поступательном движении скребковых ножей происходит взбалтывание ила, т.н. утечка ила, что связано с возникновением турбулентности позади ножей, из-за чего невозможно добиться максимальной эффективности. Нагрузка на устройства требует изготавливать их из металла, а для того, чтобы не допустить слишком быстрого разъедания устройств коррозией, их необходимо изготавливать из более кислотостойких материалов, что ведет к повышению издержек.
Из описания к патенту SE-C-454140 известно устройство для отстойников и аналогичных объектов, предназначенное для перемещения ила и осадка, собранного со дна отстойника, для чего применяют транспортирующее устройство, предназначенное для перемещения вперед и назад возле дна отстойника, причем ил и осадок перемещаются вперед к одному из концов отстойника, а транспортер состоит из каркаса, который содержит клиновидные средства с треугольным поперечным сечением, каковые средства располагаются, по существу, перпендикулярно направлению движения транспортера, вершина клина обращена назад, а основание клина указанного средства обращено веред.
Кроме того, из описания к патенту ЕР-В-0532484 известен транспортирующий элемент выполняющего возвратно-поступательные движения скребкового конвейера, предназначенный для перемещения ила в отстойниках или аналогичных объектах водоочистных станций, причем этот элемент имеет поперечное сечение, имеющее обращенную вниз поверхность, которая является по существу наклонной, выпуклой поверхностью, и, по существу, вертикальную вогнутую поверхность, причем вогнутая поверхность обращена вперед, в направлении транспортировки.
Транспортировка ила выполняется всегда при размещении указанных элементов перпендикулярно продольной оси транспортера, когда цепь, сеть или штанга движется по дну отстойника, причем цепь движется непрерывно в одном направлении, а сеть или штанга движутся вперед и назад.
В настоящее время выяснено, что некоторые легкие виды ила, которые часто присутствуют на станциях очистки водопроводной воды, а также на станциях очистки сточных вод, в особенности при использовании химического осаждения, будут переливаться через верхний край транспортирующего элемента при движении этого элемента вперед.
Одной из задач настоящего изобретения является создание конструкции, устраняющей вышеуказанные недостатки.
В настоящее время неожиданно выявилась возможность удовлетворить указанные требования и решить существующие проблемы с помощью настоящего изобретения, отличающегося тем, что транспортирующие элементы выполнены дугообразными по горизонтали или изогнутыми под углом в направлении транспортировки.
В предпочтительном варианте реализации транспортирующий элемент образует угол не менее 10° относительно продольного направления транспортировки.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации транспортирующий элемент имеет V-образную форму, причем открытая сторона V обращена в направлении транспортировки.
В другом предпочтительном варианте реализации транспортирующий элемент обладает дугообразностью в направлении, поперечном относительно отстойника, и имеет горизонтальную вогнутую поверхность, обращенную в направлении транспортировки.
Транспортирующий элемент имеет предпочтительно треугольное, или клиновидное, поперечное сечение (SE-C-454140), или же обладает вогнутой вертикальной поверхностью, обращенной в направлении транспортировки (ЕР-В-0532484).
Еще один аспект изобретения относится к отстойнику водоочистной станции, содержащему возвратно-поступательный транспортирующий элемент, причем транспортирующие элементы имеют конфигурацию, указанную выше.
Предпочтительный вариант реализации указанного еще одного аспекта изобретения относится к отстойнику водоочистной станции, в котором транспортирующие элементы располагаются по меньшей мере на двух уровнях, включающих в себя нижний уровень, состоящий из прямых транспортирующих элементов, размещенных, по существу, перпендикулярно относительно продольной оси отстойника, и включающих в себя верхний уровень, в котором транспортирующие элементы являются дугообразными в горизонтальном направлении и/или изогнуты в середине под углом.
Благодаря настоящему изобретению перетекание через край сводится к минимуму, поскольку ил в первую очередь будет перемещаться вдоль транспортирующего элемента и скапливаться в середине, в вершине формы V.
Кроме того, сводится к минимуму турбулентность вокруг скребковых устройств, а перемещение скребкового транспортера вперед и назад используется для транспортировки ила, находящегося в отстойнике, что способствует значительной экономии энергии. При перемещении вперед ряда элементов ил будет опрокидываться вперед посредством передней, предпочтительно вогнутой, частично закругленной поверхности, которая уменьшает взмучивание ила и способствует сплочению массы ила. При возвратном движении вода будет скользить вдоль верхней поверхности элемента и опускаться позади транспортирующего элемента, не допуская таким образом взмучивания ила. В устройстве, в состав которого входит данный транспортирующий элемент, ему можно придать длину, близко соответствующую форме и длине отстойника, для которого он предназначен. Кроме того, длину хода возвратно-поступательного движения можно регулировать в широких пределах, но предпочтительно делать его очень коротким, чтобы иметь возможность использовать простые гидравлические или пневматические устройства.
Еще в одном аспекте изобретения транспортирующие элементы располагаются на двух уровнях, один над другим, причем нижний уровень транспортирующих элементов может быть прямым или изогнутым под углом, в то время как верхний уровень является дугообразным или изогнутым под углом, выполняя все требования для сведения к минимуму взмучивания ила.
Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 показано изображение сбоку отстойника с устройством, содержащим транспортирующий элемент, выполненный согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 показан в поперечном разрезе транспортирующий элемент, применяемый в настоящем изображении;
на фиг.3 показан в поперечном разрезе еще один вариант реализации транспортирующего элемента;
на фиг.4 показан в поперечном разрезе другой вариант реализации транспортирующего элемента;
на фиг.5 показан сверху отстойник с конфигурацией транспортирующих элементов, являющихся предметом настоящего изобретения;
на фиг.6 показан сверху отстойник с еще одной конфигурацией транспортирующих элементов, являющихся предметом настоящего изобретения;
на фиг.7 показан частичный поперечный разрез отстойника с фиг.6;
на фиг.8 показан частичный поперечный разрез отстойника, демонстрирующий еще один вариант реализации конфигурации транспортирующего элемента; и
на фиг.9 показан сверху двухсторонний отстойник с еще одной конфигурацией транспортирующих элементов, являющихся предметом настоящего изобретения.
Продольно простирающийся отстойник 1 ограничен дном 2, двумя длинными вертикальными боковыми стенками 3 и двумя короткими боковыми стенками 4, и открыт сверху. В конце отстойника размещается накопитель ила 6. Накопитель ила может быть размещен в любом месте, и возможно также наличие двух бункеров, по одному с каждого конца отстойника 1.
Накопитель ила можно заменить всасывающим устройством или же его можно дополнить всасывающим устройством, предназначенным для удаления с помощью силы всасывания ила, доставляемого к соответствующим концам отстойника и накапливающимся в них.
Позицией 7 на фиг.1 обозначена сеть из армированного полимера с размером ячейки 150 мм, несущая на себе некоторое количество имеющих V-образную форму транспортирующих элементов 8b (фиг.5), прикрепленных к сети 7 и размещенных таким образом почти перпендикулярно продольной оси отстойника 1, так что плечи V соответственно располагаются под углом не менее 5°, и предпочтительно не более 30° к продольной оси. Таким образом, величина угла у вершины V может составлять от 170° до 120°. Кроме того, транспортирующие элементы 8а могут быть дугообразными в горизонтальном направлении, причем дуга, ограничивающая V-образную форму согласно сказанному выше, может быть обозначена путем проведения линии от внешнего конца дуги к центру дуги и определения угла, под которым она располагается к продольной оси скребкового узла. Эта линия обозначена на фиг.8 пунктиром.
Как показано на фиг.2, транспортирующий элемент 8а в поперечном разрезе имеет плоскую нижнюю поверхность 9, по существу закругленную, плоскую или слегка выпуклую поверхность 10 и по существу вертикальную, вогнутую поверхность 11. В варианте реализации, показанном на фиг.2, соотношение между проекциями длины этих участков, в порядке их перечисления, составляет 1,6:1,8:1. На фиг.2 стрелками, помещенными перед вогнутой поверхностью, показано движение воды или ила при направленных вперед движениях транспортировки.
На фиг.3 показан еще один вариант реализации, при котором указанное соотношение составляет 2,1:2,5:1, т.е элемент имеет более низкий профиль. В этом варианте реализации вогнутая поверхность 11 обладает несколько меньшим радиусом кривизны, что способствует увеличению дугообразной формы вогнутой поверхности в поперечном сечении.
На фиг.4 показан клиновидный элемент 8, у которого движение воды или ила показано стрелками таким же образом, как это сделано в отношении транспортирующего элемента, показанного выше.
Транспортирующий элемент 8 может быть сплошным или полым, и может быть изготовлен из любого подходящего материала, такого как древесина (пропитанная под давлением), полимер, смесь полимеров, чугунный лист, причем выбор зависит от потребностей и затрат.
Транспортирующий элемент 8, предпочтительно тот, который имеет вертикальную вогнутую поверхность, обращенную в направлении транспортировки, оказался вполне соответствующим всем видам ила, таким как первичный отстой, биологический ил, ил, полученный химическим осаждением, а также легкий ил. Это означает охват видов ила и осадка, которые образуются как на станциях очистки сточных вод, так и на станциях очистки водопроводной воды.
Вдоль центра сети, наблюдаемой в продольном направлении, размещается тяговая лента 12, выполненная из нержавеющей стали. При желании ленту 12 можно заменить менее гибкой штангой. Лента или тяговая штанга 12 соединены своими концами с проволокой 13, которая через четыре колеса шкива 14а, b, c, d: по два на каждом из концов отстойника 1, подведена к приводу 15, тянущему проволоку поочередно то в одном, то в другом направлении. Привод 15 может представлять собой редукторный электродвигатель, снабженный кабельным барабаном, или выполняющую возвратно-поступательные движения гидравлическую поршневую систему, к концам которой прикреплены концы проволоки. Отчасти за счет размещения колес шкива 14а и 14b на уровне, расположенном лишь немного выше дна 2 отстойника, отчасти за счет натяжения проволоки 13, отчасти, как в данном случае, за счет плотности элементов 8, сеть 7 будет только слегка касаться дна 2, что означает минимальный износ и минимальное сопротивление тяге. Благодаря применению так называемого скользящего пластика на открытых участках с нижней стороны сети, таких как тяговая штанга 12, никакой износ не имеет места.
На фиг.6 представлены два слоя транспортирующих элементов, причем нижний слой состоит из перпендикулярно расположенных транспортирующих элементов 8, а верхний слой состоит из транспортирующих элементов 8а, изогнутых в центре под углом. Транспортирующие элементы 8а из верхнего слоя располагаются не так плотно, как элементы из нижнего слоя. Так, например, на каждый верхний изогнутый или дугообразный транспортирующий элемент 8а приходится от двух до трех «перпендикулярных» транспортирующих элементов.
Перемещение скребкового узла, сети может осуществляться с помощью гидравлического или электромеханического рабочего устройства. Таким образом, привод транспортирующих элементов осуществляется посредством расположенной по центру штанги через вертикальную систему штанги, выполняющую подъем и опускание, с переходом через наклонную штангу к горизонтальной штанге, несущей на себе транспортирующие элементы.
При большой ширине отстойника применяется несколько тяговых проволок или штанг 12, а также несколько тяговых штанг 13, если это требуется для плавной работы.
Устройство, показанное на фиг.1, 5-6, обычно работает при длине хода возвратно-поступательного движения, равной 40-50 см. При этом длину хода можно сделать короче за счет применения ряда транспортирующих элементов, соединенных между собой.
В одном из вариантов реализации сеть 7 можно заменить гибкими, не являющимися упругими лентами, к которым крепятся элементы 8. При этом ленты крепятся к каждому из концов тяговой штанги. Ленты можно аналогичным образом заменить не являющейся упругой проволокой. Тяговая штанга соединяется в свою очередь с тягой 13 для привода устройства.
Конструкция, согласно настоящему изобретению, обеспечивает концентрацию или, при которой практически исключается, или по меньшей мере значительно уменьшается его перетекание через край транспортирующего элемента.
В варианте, показанном выше, каркас снабжен тяговой проволокой 13, действующей с обоих концов. В другом варианте реализации возвращение тяговой проволоки 13 может быть исключено и заменено снабженным пружиной средством, которое растягивается при натяжении проволоки 13 и которое возвращает каркас при ослаблении проволоки 13.
В одном из вариантов реализации около половины транспортирующих элементов обращены в одну сторону, и около половины транспортирующих элементов обращены в противоположную сторону. На фиг.9 показан такой двухсторонний отстойник, который содержит транспортирующие элементы, являющиеся предметом настоящего изобретения и обращенные в обе стороны для перемещения ила к каждому из концов отстойника и к накопителям, расположенным там.
Вершины элементов обращены при этом к соответствующим коротким сторонам 4 отстойника, а их передняя, транспортирующая, предпочтительно вогнутая поверхность обращена к соответствующим противоположным коротким сторонам 4.
Важным является тот факт, что сеть содержит сквозные пропускные отверстия, так что жидкость или ил может проходить с нижней стороны каркаса на его верхнюю сторону, поскольку в противном случае под каркасом может накопиться осадок.
Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что объем настоящего изобретения заключает в себе много вариантов конфигурации транспортирующих элементов, которые все охвачены прилагаемой формулой изобретения. Очевидно, что выбор конкретного угла при изгибе, или диаметра дуги может легко определяться в зависимости от вида ила, с которым приходится иметь дело.
1. Система соскабливания, транспортировки и сбора ила, содержащая в первую очередь ряд скребковых и транспортирующих элементов, отличающаяся тем, что транспортирующие элементы расположены по меньшей мере на двух уровнях, включающих в себя нижний уровень, в котором транспортирующие элементы выполнены дугообразными в горизонтальном направлении и/или изогнуты в середине под углом в направлении транспортировки, и верхний уровень, в котором транспортирующие элементы выполнены прямыми и размещены, по существу, перпендикулярно относительно продольной оси отстойника.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что нижний транспортирующий элемент образует угол не менее 5° относительно направления, поперечного к направлению транспортировки.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что в случае, если нижний транспортирующий элемент имеет V-образную форму, открытая сторона V обращена в направлении транспортировки.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что при дугообразной (U-образной) форме нижнего транспортирующего элемента в поперечном относительно отстойника направлении горизонтальная вогнутая поверхность обращена в направлении транспортировки.
5. Система по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что транспортирующий элемент имеет в поперечном сечении треугольную или клиновидную форму.
6. Система по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что поперечное сечение транспортирующего элемента имеет вертикальную вогнутую поверхность, обращенную в направлении транспортировки.
7. Отстойник на водоочистных станциях, содержащий выполняющий возвратно-поступательные движения транспортирующий элемент, отличающийся тем, что транспортирующие элементы имеют конфигурацию по любому из пп.1-6.
8. Отстойник по п.7, отличающийся тем, что транспортирующие элементы расположены по меньшей мере на двух уровнях, включающих в себя нижний уровень, в котором транспортирующие элементы выполнены дугообразными в горизонтальном направлении и/или изогнуты в середине под углом, и верхний уровень, в котором транспортирующие элементы выполнены прямыми и размещены, по существу, перпендикулярно относительно продольной оси отстойника.
9. Отстойник по п.7, отличающийся тем, что в двухстороннем отстойнике примерно половина транспортирующих элементов обращена в одном направлении, а другая примерно половина транспортирующих элементов обращена в противоположном направлении, причем каждая половина транспортирующих элементов обслуживает каждый конец отстойника.
