Способ изменения структуры органического ила
Изобретение относится к способу и устройству для изменения структуры ила, в частности органического ила, образуемого в результате очистки сточных вод. Способ изменения структуры органического ила, подвергаемого сушке, включает этап, согласно которому органический ил в форме влажного твердого тела с процентным содержанием сухого вещества не менее 20% по весу от общего веса ила подвергают воздействию электрического поля, образуемого постоянным током, величиной между 30 В/0,01 м и 100 В/0,01 м. Устройство для изменения структуры органического ила и для одновременной его сушки содержит впускное (13) и выпускное (14) отверстия для потока органического ила, между которыми расположен канал, по которому пропускают поток ила. При этом канал разграничен первым и вторым элементами, выполненными с возможностью формирования положительного и отрицательного полюса для образования электрического поля постоянного тока внутри устройства. Первый и второй элементы выполнены в виде цилиндрического трубчатого корпуса (9) и соосного ротора (15) с лопастями, расположенного внутри цилиндрического трубчатого корпуса (9) турбосушки (8), при этом цилиндрический трубчатый корпус (9) выполнен с тепловой оболочкой (10), закрытой на противоположных концах подложками (11, 12). Лопасти (16) ротора (15) расположены спирально и направлены для центрифугирования и одновременного перемещения потока ила, подаваемого в турбосушку (8) к выпускному отверстию (14). Технический результат - повышение эффективности получения обезвоженного и/или высушенного ила за счет высвобождения органической внутриклеточной воды. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
[001] Изобретение относится к процессу изменения структуры ила и устройству для осуществления указанного процесса.
В частности, изобретение относится к процессу и устройству для изменения структуры органического ила, образуемого в результате процесса очистки бытовых и промышленных сточных вод, подвергающихся обезвоживанию и/или сушке.
Уровень техники
[002] Существует необходимость в обезвоживании или сушке ила и подобным дисперсиям органических веществ в жидком состоянии. В зависимости от количества сухого вещества конечного продукта, ил называют либо обезвоженным, либо высушенным илом. В частности, в высушенном иле, количество сухого вещества может составлять до 90% от общего веса ила, а обычно это количество выше, чем 60% веса, при этом в обезвоженном иле количество сухого вещества обычно составляет от 20 до 35% от всего веса ила. Для удовлетворения вышеуказанной потребности, в уровне техники существуют различные процессы, обеспечивающие сушку, например посредством воздействия на органический ил высокими температурами внутри сушильной установки. Иногда сушка также обеспечивается посредством действия центрифуги, например при использовании турбосушки. Процессы вышеуказанного типа, хотя и решают проблему, однако они не лишены недостатков, таких, как, например, снижение выхода тепловой энергии во время сушки ила. В частности, когда процент содержания воды в иле все еще высок, происходит первый этап, на котором сушку осуществляют легко и с высокими показателями термальной эффективности, за которым следует тенденция к уменьшению эффективности, что связано с уменьшением содержания воды в иле. Это снижение термальной эффективности является значительным недостатком, отрицательно влияющим на эксплуатационные расходы на процесс сушки, время проведения которого должно увеличиваться и осуществляться при высокой температуре для обеспечения желаемого результата. При необходимости получения обезвоженного ила, в уровне техники известны процессы, которые, например, предусматривают обработку ила фильтрацией и прессованием. Даже такие процессы, хотя и решают вышеуказанную проблему, однако они имеют недостатки, заключающиеся в том, что для них необходимо выполнение, например, длительных фильтраций и они требуют значительных расходов на электроэнергию для нагнетания органического ила под высоком давлением в фильтр-прессах, в частности, при необходимости получения ила с высоким содержанием сухого вещества. Кроме того, даже в этом случае эффективность процесса падает по мере удаления воды из ила.
Раскрытие изобретения
[003] Целью изобретения является создание процесса и соответствующего исполнительного устройства для изменения структуры органического ила, образуемого в результате процесса очистки бытовых или промышленных сточных вод, которое выполнено с возможностью получения обезвоженного и/или высушенного ила с высокой эффективностью, например в случае обезвоживания ила, преимущественно осуществляемом механическими средствами, например центрифугированием или более или менее интенсивной фильтрацией, как и в случае сушки ила, преимущественно осуществляемом термальными средствами, а также в случае сочетания механической и термальной обработки, которые производят по существу одновременно или последовательно.
Вышеуказанная цель достигается, согласно настоящему изобретению, посредством создания процесса и устройства для осуществления указанного процесса, при этом органический ил, образуемый в результате процесса очистки бытовых и промышленных сточных вод, имеющий форму влажного твердого тела с процентным содержанием сухого вещества, выше, чем 10% веса от общего веса ила, подвергают воздействию электрическим полем, образуемым постоянным током. Было установлено, что при воздействии на ил указанного типа электрическим полем, образуемым постоянным током, с ним происходит структурное изменение на клеточном уровне, в основном, клеток мицелия, и в частности, происходит разрушение клеток меристемы с последующим высвобождением органической внутриклеточной воды до 40% веса от общего веса ила, при этом, как правило, процент составляет от 5% до 15% от общего веса ила. Органический ил, который был подвергнут воздействию такого изменения, приобретает физические свойства текучей массы.
[004] Внутриклеточная вода, т.е. вода, находящаяся в клетках ила, составляет тот процент воды, который наиболее трудно удалить во время процессов сушки, в отличие от интерстициальной воды, удалить которую достаточно просто посредством термального воздействия. С другой стороны, процесс обезвоживания, например посредством обработки на фильтр-прессе, не обеспечивает значительного удаления внутриклеточной воды из ила. Таким образом, согласно настоящему изобретению, органический ил подвергают воздействию электрического поля, образуемым постоянным током, величиной не более 100 В/0.01 м, предпочтительно между 30 и 70 В/0,01 м, более предпочтительно - около 50 В/0,01 м.
Следует отметить, что сила постоянного тока, образующего электрическое поле, зависит от значения параметров процесса и производительности используемого очистного устройства.
Предпочтительно, согласно настоящему изобретению, органический ил непрерывно подают в область между положительным и отрицательным полюсом, которые образуют электрическое поле.
Предпочтительно, данный процесс содержит этап инактивации любых соединений свободных радикалов, которые могут быть созданы в результате воздействия на ил электрическим полем.
Предпочтительно, этап инактивации осуществляют при помощи воздействия активированным углем на окружающую среду, на которую, в свою очередь, воздействуют электрическим полем, т.е. на окружающую среду, контактирующую с илом, воздействуют электрическим полем, хотя не исключается использование других веществ, оказывающих селективное воздействие на свободные радикалы. Этап инактивации может быть осуществлен после воздействия на ил электрическим полем, или может быть, по существу, выполнен одновременно с ним. В первом случае, этап инактивации предпочтительно осуществляют посредством перемещения, например, всасывания указанной окружающей среды в замкнутое пространство, в котором его удерживают и подвергают действию активированного угля или подобных веществ, при этом, во втором случае, окружающую среду подвергают действию активированного угля или подобных веществ, по существу, в месте образования электрического поля.
[005] Таким образом, в обоих случаях, окружающую среду, контактирующую с илом, обрабатываемом в электрическом поле, обрабатывают для удаления или устранения дисперсии соединений свободных радикалов, которые могут наносить вред здоровью человека и которые могут быть сформированы во время процесса структурного изменения органической основы ила.
Предпочтительно, процесс может включать предварительную обработку ила для последующего этапа обезвоживания и/или сушки вышеописанного типа, которая также может быть осуществлена одновременно с этапом обезвоживания или сушки ила в соответствии с описанием ниже, при этом, в обоих случаях, время, на протяжении которого на органический ил воздействуют электрическим полем, предпочтительно составляет от 2 секунд до 10 минут, более предпочтительно от 3 секунд до 5 минут.
Предпочтительно, ил, на который воздействуют электрическим полем, образуется в результате предварительного этапа механического обезвоживания, а процентное содержание сухого вещества предпочтительно составляет не менее 20% по весу от общего веса ила.
Согласно настоящему изобретению процесс осуществляют при помощи устройства, которое содержит впускное и выпускное отверстия для подачи и выпуска ила, и канал между отверстиями для прохождения илом, при этом канал по меньшей мере частично разграничен первым и вторым элементами, которые обеспечивают выполнение соответствующих положительного и отрицательного полюсов, обеспечивающих образование электрического поля, образуемое постоянным током. Первый и второй элементы могут быть расположены на установленном расстоянии друг от друга, и могут быть выполнены по существу в виде цилиндров, выполненных с возможностью вращения в противоположных направлениях с одинаковой или разной скоростью вращения, или могут быть выполнены по существу в виде пластин или полусфер, или первый и второй элементы могут быть соосными друг другу и по существу расположенными один в другом, в соответствии со следующим более подробным описанием.
Для образования противоположной поляризации первого и второго элемента, формирующих полюсы, выполнены средства и электрические соединения, которые могут быть изготовлены из электропроводящего металлического материала, например из меди или алюминия, электропроводящего металлического сплава, или из пластического материала, основанного на по меньшей мере одном электропроводящем полимере.
В частности, возможно предположить использование известных в уровне техники полимеров как с внешней так и с внутренней проводимостью (или электропроводящих полимеров), таких, как, например, полиацитилен (ПА), поли-п-фенилен (ППФ), поли-п-фенилен сульфид (ПФС), поли-п-фенилен винилен (ПФВ), полианилен (ПАНИ), полипиррол (ППи), политиофен (ПТ), полиизотианафтен (ПИТН), полиэтилендиокситиофен (ПЭДОТ) и соответствующих смесей.
[006] В соответствии с отмеченным выше и согласно настоящему изобретению, после воздействия электрическим полем на ил, он может быть подан в устройство обезвоживания, в устройство сушки или в последовательно подключенные устройства вышеописанного типа, и для этого могут быть использованы устройства, содержащие по меньшей мере один фильтр ленточного типа, вакуумный фильтр или фильтр-пресс, центрифугу, сушильную установку обычного типа, например типа вращения, турбосмеситель или турбосушку, или же процессы обезвоживания или сушки могут быть осуществлены в одном устройстве, в котором на ил воздействуют электрическим полем, например посредством использования турбосмесителя или турбосушки. Таким образом, в соответствии с вышесказанным и согласно варианту реализации, устройство по существу содержит двухцилиндровый каландр, причем первый и второй элементы по существу выполнены в виде соответствующих первого и второго роликов, которые, предпочтительно, параллельны друг другу, расположены на установленном расстоянии друг от друга, и которые выполнены с возможностью вращения по часовой стрелке и против часовой стрелки, соответственно, с противоположной полярностью, обеспечивая выполнение положительного и отрицательного полюсов, и образуя электрическое поле, между которых подают поток ила, который необходимо обработать, т.е. пропускают непрерывно.
Согласно варианту реализации, указанные средства и электрические соединения могут быть выполнены первой и второй проводящей щеткой, с помощью которых обеспечена передача постоянного тока соответствующим роликам.
Предпочтительно, описанное выше устройство содержит локализующий или удерживающий резервуар, в котором расположен каландр, в котором выполнены впускное и выпускное отверстия для потока ила, который необходимо обработать, в котором расположены подходящие средства, выполненные по меньшей мере с одним веществом, обладающим селективностью по отношению к соединениям свободных радикалов, которые могут быть образованы во время воздействия электрическим полем на ил.
Предпочтительно, эти средства выполнены в виде фильтров с активированным углем или подобными активными веществами, обладающими селективностью по отношению к свободным радикалам. Ил, который подают непрерывным потоком к устройству, и который перемещают к области прохода каландра, расположенной между первым и вторым вращающимся роликом, проходит через электрическое поле в области между роликами, при этом ил подвергается структурному изменению под действием электрического поля, что обеспечивает высвобождение воды, содержащейся в клетках ила, и его переход в физическое состояние, соответствующий текучей массе. Ил, который выпускают из каландра в виде текучей массы, может быть далее подан по меньшей мере к одному обезвоживающему и/или устройству сушки, в соответствии с описанным выше, тип цикла которых может быть непрерывным или периодическим, с обеспечением возможности удаления внутриклеточной воды, высвобожденной из ила, а также с обеспечением возможности удаления интерстициальной воды в количестве, зависимом от эксплуатационных параметров процесса обезвоживания и/или сушки, а также от свойств желаемого конечного продукта.
[007] Если требуется получение конечного продукта с высоким процентным содержанием сухого вещества, предпочтительно подавать поток ила, выходящего из каландра, в турбосушку, которая по существу имеет цилиндрический трубчатый корпус, выполненную с тепловой оболочкой, которая закрыта на противоположных концах подложками, на которых выполнены впускное и выпускное отверстия, и в которой соосный ротор с лопастями поддерживается с возможностью вращения. В турбосушке, которая выполнена с подходящим двигателем, выполненным с возможностью вращения ротора со скоростью от 200 до 1500 оборотов в минуту, предпочтительно 400-600 оборотов в минуту, поток ила подвергают этапу сушки посредством термального воздействия при помощи тепловой оболочки, которая расположена соосно цилиндрическому трубчатому корпусу, и через которую пропускают текучую среду, например диатермическое масло или пар, или посредством центрифугирования при помощи ротора с лопастями, расположенными спирально и направленными для центрифугирования и одновременного перемещения потока ила, подаваемого в турбосушку, к выпускному отверстию (отверстиям). Таким образом, с помощью турбосушки обеспечена возможность выпуска потока высушенного ила с высоким процентным содержанием сухого вещества, большим, чем 70% веса от общего веса ила, предпочтительно, большим, чем 80% веса. В соответствии с описанным выше и согласно еще одному варианту реализации изобретения, процесс изменения структуры органического ила осуществляют в устройстве, в котором первый и второй элементы, обеспечивающие возможность образования полюсов по существу выполнены в виде соответствующих полусфер или пластин, образующих электрическое поле, между которыми продольно расположен изолирующий элемент, причем элементы образуют по существу трубчатый корпус (распылитель), выполненный с впускным и выпускным отверстиями для обработки ила. В частности, одна из первой или второй пластины обеспечивает возможность выполнения катода или анода, при этом другая пластина подсоединена к земле посредством противоположного полюса. В трубчатом корпусе, который предпочтительно имеет участок по существу имеющий форму параллелограмма, который также может быть выполнен в форме других геометрических фигур, первая и вторая пластины могут быть параллельными друг другу, или расходиться по направлению к краю распылителя, т.е. к впускному или к выпускному отверстию, в соответствии с требованиями.
[008] Согласно данному варианту реализации, поток ила подают непрерывно в трубчатый корпус через впускное отверстие, а внутри трубчатого корпуса на него воздействуют электрическим полем, образуемым постоянным током, который подают на пластины, которые таким образом формируют положительный и отрицательный полюс, между которыми сформировано электрическое поле. В этом случае, поток ила подвергается структурным изменениям, таким, как разрыв клеточной мембраны и высвобождение внутриклеточной воды ила, который приобретает плотность текучей массы. После воздействия электрического поля, т.е. после выпуска из трубчатого корпуса через выпускное отверстие, поток ила может быть подвержен этапу механического обезвоживания и/или термической сушки по меньшей мере в одном устройстве, в соответствии с описанным выше. В соответствии с приведенным выше описанием и согласно дополнительным вариантам реализации изобретения, процесс изменения структуры органического ила осуществляют в устройстве, в котором первый и второй элемент, формирующие полюсы, по существу выполнены в виде цилиндрического трубчатого корпуса и соосного ротора с лопастями, расположенного внутри цилиндрического трубчатого корпуса турбосмесителя или турбосушки. В частности, в этом случае, турбосушка подобна описанной выше турбосушке, а также выполнена с возможностью внутренне образовывать электрическое поле.
Также, турбосмеситель выполнен с возможностью внутренне образовывать электрическое поле и подобен турбосушке, за исключением отсутствия тепловой оболочки. Более подробно, цилиндрический трубчатый корпус турбосмесителя и турбосушки выполнен таким образом, чтобы формировать положительный полюс, при этом ротор с лопастями обеспечивает возможность выполнения отрицательного полюса, или наоборот, т.е. катод и анод, которые образуют электрическое поле посредством электрических средств и соединений, описанных ранее. В этих вариантах реализации поток ила непрерывно подают внутрь цилиндрического трубчатого корпуса, где на него воздействуют электрическим полем, приводя к его структурным изменениям, которые высвобождают внутриклеточную воду из клеток ила, который приобретает физическое состояние текучей массы. В то же время, ил также подвергают центрифугированию посредством ротора с лопастями, а при наличии тепловой оболочки, его также подвергают этапу сушки посредством термального воздействия. В соответствии с описанным выше, было установлено, что органический ил, поступающий после процесса очистки сточных вод, на который воздействуют электрическим полем, образуемым постоянным током, подвергается структурным изменениям, в результате которых высвобождается вода, содержащаяся в клетках (внутриклеточная вода), которую, таким образом, становится легко удалить из ила на этапе механического обезвоживания, осуществляемом, например, посредством более или менее интенсивного центрифугирования или фильтрации и/или термальной сушки.
[009] Не ограничивая при этом объем правовой защиты изобретения определенной теорией, мы полагаем, что значительное увеличение выхода тепловой энергии на этапе сушки структурно измененного ила, может быть объяснено следующим образом. Вода в обезвоженном иле состоит из интерстициальной и образующей воды, при этом последняя содержится внутри клеток органический основы ила. Во время известного этапа термальной сушки, интерстициальную воду легче удалить из-за перемещения тепловой проводимости. После удаления интерстициальной воды, клетки органического ила становятся эластичными и подвергаются воздействию теплопереноса посредством конвекции с использованием горячего воздуха, т.е. нагретого воздуха от термального процесса, который при контакте с илом удаляет внутриклеточную воду. Изменение от перемещения тепловой проводимости к теплопереносу посредством конвекции приводит к снижению термальной эффективности сушки. Согласно настоящему изобретению, клетки ила, на которые воздействуют электрическим полем, подвергаются изменению структуры, которое по существу включает разрывание клеточной мембраны, а также высвобождение внутриклеточной образующей воды. Удаление внутриклеточной воды приводит к перемещению большего количества тепла в сушильной установке посредством проводимости с увеличением термальной эффективности. Кроме того, возможность легкого удаления образующей воды, выведенной из клеток впоследствии их разрыва, приводит к увеличению эффективности даже при подвергании ила механическому обезвоживанию, например, с помощью фильтрации, прессования или центрифугирования. Дальнейшие особенности и преимущества изобретения будут понятны из следующего описания, которое представлено в качестве не ограничивающего иллюстративного примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
[010] - на фиг.1 схематически изображено устройство для изменения структуры органического ила, образуемого в результате очистительной обработки бытовых и промышленных сточных вод согласно варианту реализации изобретения,
- на фиг.2 схематически изображен вид сбоку в разрезе детали устройства по фиг.1, связанной с турбосушкой согласно настоящему изобретению,
- на фиг.3 и 4 схематически изображены виды спереди и сзади, соответственно, устройства для изменения структуры органического ила, образуемого в результате очистительной обработки бытовых и промышленных сточных вод согласно измененному варианту реализации изобретения,
- на фиг.5 схематически изображен вид сбоку устройства по фиг.3 и 4,
- на фиг.6 схематически изображен вид сбоку в разрезе устройства для изменения структуры органического ила, образуемого в результате очистительной обработки бытовых и промышленных сточных вод согласно измененному варианту реализации изобретения.
Подробное описание
[011] По фиг.1, устройство для изменения структуры органического ила, образуемого в результате очистительной обработки бытовых или промышленных сточных вод, обозначено 1. Устройство 1 по существу содержит первый и второй элемент, выполненные с возможностью образования электрического поля, которые, в частности, выполнены в виде первого и второго ролика двухцилиндрового каландра, которые обозначены 2 и 3, соответственно. Ролики 2 и 3, выполненные с возможностью вращения по часовой стрелке и против часовой стрелки, соответственно, параллельны и расположены на расстоянии друг от друга. Первый и второй ролик 2, 3 выполнены с возможностью образования электрического поля, и для этого они могут быть выполнены с различной полярностью, например, первый ролик 2 положительной полярности, а второй ролик 3 отрицательной полярности, в соответствии с примером, показанным на фиг.1, с выполнением таким образом одного положительного и одного отрицательного полюса, соответственно. Электрические средства/соединения выполнены для подачи постоянного тока на первый и второй ролики 2, 3, которые не показаны. Согласно варианту реализации, устройство 1 также содержит размещающий, или локализующий резервуар, в котором размещены первый и второй ролики 2, 3, и который в целом показан на фиг.4. В размещающем резервуаре, выполненном с впускными отверстиями 5 для ила, который необходимо обработать, и выпускными отверстиями 6 для уже обработанного ила, удерживается окружающая среда, контактирующая с обрабатываемым илом. Устройство 1 также содержит фильтры 7, расположенные внутри резервуара 4, и которые выполнены для селективного взаимодействия с соединениями свободных радикалов, которые могут быть образованы после воздействия электрическим полем на ил, что приводит к изменению структуры органической основы самого ила. Резервуар, удерживающий окружающую среду, которая состоит в прямом контакте с илом, обрабатываемым в электрическом поле, и фильтры, воздействующие на эту же окружающую среду, предпочтительно удаляют или устраняют дисперсию соединений свободных радикалов, которые могут наносить вред здоровью человека. В устройстве 1 процесс осуществляют посредством подачи непрерывного потока органического ила, подвергнутого воздействию фильтр-пресса через впускное отверстие 5 локализующего резервуара 4, при этом поток обозначен F, а процентное содержания сухого вещества в нем составляет 20% веса от общего веса ила, а также процесс осуществляют посредством образования электрического поля постоянного тока с напряжением 50 В, и силой 50А, что соответствует 2,5кВт, подаваемым на первый и второй ролик 2, 3 двухцилиндрового каландра. Поток ила в канале между впускным и выпускным отверстиями устройства перемещают между первым и вторым роликом каландра, где его подвергают воздействию электрического поля, образуемого между роликами, на протяжении временного отрезка, который составляет 5 минут. Ил, подвергающийся воздействию электрического поля, который в этом случае проходит через электрическое поле, подвергают структурным изменениям, которые состоят в разрыве клеточной мембраны с последующим высвобождением образующей воды ила (внутриклеточной воды), и при этом ил приобретает состояние текучей массы.
Количество воды, высвобождаемой из клеток, составляет приблизительно 10% веса от общего веса ила.
[012] Согласно аспекту изобретения, показанному со ссылкой на пример по фиг.2, изображение устройства, в котором осуществляют процесс изменения ила, ограничено двухцилиндровым каландром, при этом поток ила, выходящий из устройства 1, подают в турбосушку 8, которая по существу содержит цилиндрический трубчатый корпус 9, выполненный с тепловой оболочкой 10, которая закрыта на противоположных концах подложками 11, 12, выполненными с впускным и выпускным отверстиями 13, 14, в которых ротор 15 с лопастями, выполненный соосно и с спирально расположенными лопастями 16, поддерживается с возможностью вращения. В частности, диаметр цилиндрического трубчатого корпуса 8 составляет 0,9 метра, при этом его длина составляет 7,5 метров, а номинальная способность переработки составляет 1000 кг ила, паропроизводительность составляет около 750 л/ч воды в условиях известного процесса, поглощение составляет 800Ккал/л испаренной воды, а скорость ротора с лопастями составляет около 600 вращений в минуту, при этом его приводят в действие при помощи подходящего двигателя М. Благодаря процессу изменения структуры, которому был подвержен поток ила, в этом случае, перед этапом термальной сушки и центрифугирования, в турбосушке было обработано 1200 кг ила, при энергопотреблении, составляющем около 700Ккал/л, при этом выпущенный из турбосушки высушенный ил (конечный продукт) содержит 80% веса сухого вещества от общего веса высушенного ила. Фактически, изменение структуры ила позволяет увеличить площадь поверхности термального обмена за счет нагретой стенки турбосушки, образующей сопротивление характерному поглощению тепла, а также, позволяет увеличить паропроизводительность турбосушки, при сохранении ее размеров. Согласно измененному варианту реализации со ссылкой на пример по фиг.3-5, настоящим изобретением создано устройство для изменения структуры органического ила, которое по существу содержит трубчатый корпус 17 (распылитель), который по существу разграничен первым и вторым элементом, которые выполнены с возможностью образования электрического поля, и которые, в частности, по существу выполнены в виде первой пластины или полусферы 18 и второй пластины или полусферы 19, которые продольно разделены посредством изолирующего элемента 20, изготовленного из диэлектрического материала. Первая и вторая пластина формируют анод и катод, соответственно, между которых непрерывно подают поток ила F через впускное отверстие 21 и выпускают через выпускное отверстие 22.
По меньшей мере около одного из впускного и выпускного отверстий, устройство согласно настоящему изобретению может содержать краевые участки, которые следует относить к другому устройству или другим компонентам установки, в соответствии с изображенными примерами по фиг.3-5, при этом трубчатый корпус 17 содержит рукав 23, имеющий расширяющийся участок и фланец 24 для присоединения одного из описываемых ниже устройств.
[013] Как показано на примерах по фиг.3-5, первая и вторая пластина и промежуточный изолирующий элемент установлены таким образом, чтобы обеспечивать выполнение трубчатого корпуса 17 посредством использования подходящих средств крепления таких, как винты или гайки, изготовленные из диэлектрического вещества, как и в 25. Способ осуществляют в устройстве посредством подачи ила в трубчатый корпус 17 через впускное отверстие, а внутри трубчатого корпуса, вдоль канала от впускного до выпускного отверстия, ил подвергают воздействию электрического поля, образуемого постоянным током, подаваемым на пластины, которые, таким образом, обеспечивают выполнение положительного и отрицательного полюсов, соответственно. Также, в этом случае, поток ила подвергается структурным изменениям таким, как разрыв клеточной мембраны с последующим высвобождением внутриклеточной воды из клеток ила, и при этом ил приобретает состояние текучей массы. Ил, который выпускают из трубчатого корпуса 17 через выпускное отверстие, затем подвергают обработке обезвоживанием и/или сушке в устройствах в соответствии с предыдущим описанием. Согласно такому варианту реализации, для инактивации соединений свободных радикалов, которые могут быть сформированы при воздействии на ил электрическим полем, окружающую среду, контактирующую с илом в трубчатом корпусе 17, подвергают действию подходящих средств, обладающих селективностью по отношению к соединениям свободных радикалов, таких, как фильтры активированного угля, после перемещения в подходящее замкнутое пространство или вдоль определенного канала, например, посредством всасывания через вентилятор, который не показан на чертежах. Были проведены эксперименты посредством подачи органического ила в устройство, показанное в примере по фиг.3-5, при этом была изменена емкость подачи (дозирования), так же, как и потенциальная разница между пластинами, образующими электрическое поле, а также время, на протяжении которого ил был подвергнут воздействию электрическим полем (время на проход). В каждом случае, изначальное содержание воды в обрабатываемом иле равнялось 80,09% веса от общего веса ила. Расстояние между пластинами составляло 0,01 м. Результаты этих экспериментов приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Эксперимент | Окончате | Емкость | Время на | Потенци | Поглощенный |
| льная | дозиров | проход | альная | ток | |
| влажность | ания | разница | |||
| Номер | % | Кг/ч | мин:сек | В | А |
| 1 | 73,90 | 22 | 01:10 | 30 | 75 |
| 2 | 72,09 | 30 | 01:06 | 40 | 100 |
| 3 | 72,89 | 45 | 00:44 | 50 | 125 |
| 4 | 73,28 | 45 | 00:44 | 60 | 125 |
| 5 | 74,82 | 90 | 00:23 | 62 | 150 |
[014] Температура ила после воздействия электрическим полем в каждом случае находилось между 37 и 40°C. Температура при стабилизированных условиях обеих электрически смещенных пластин составляла 37°C для положительного полюса и 83°C для отрицательного полюса.
Влажность ила измеряли в соответствии с описанным ниже.
Образец ила в пастообразной форме высушивали в печи при температуре до 105°C до получения постоянного веса.
Влажность, содержащуюся в образце ила, определяли посредством вычисления разницы веса до и после сушки.
Измеряемая влажность соответствовала связанной воде или воде, содержащейся в клетках ила (внутриклеточной воде), не принимая во внимание свободную и поверхностную воду.
Перед сушкой в печи, свободную воду в образце ила механически удаляли посредством следующей процедуры.
Четыре диска бумажного фильтра с диаметром 120 мм, совместили и расположили на пластическую рифленую поверхность. Около 10 грамм образца равномерно распределили тонким слоем над совмещенными дисками фильтра. Образец ила покрыли четырьмя совмещенными дисками бумажного фильтра, диаметр которых составляет 120 мм. Наложенные друг на друга диски бумажного фильтра, содержащие образец ила накрыли пластической рифленой поверхностью. Груз с весом 5 кг расположили над пластической рифленой поверхностью, накрывая наложенные друг на друга диски бумажного фильтра. Через 10 минут сжатый образец ила удалили посредством лопатки, а затем взвесили и высушили в печи.
[015] В примерах по фиг.1-5 описан процесс обезвоживания или сушки ила, который следует за воздействием на ил электрическим полем. Согласно настоящему изобретению, процесс обезвоживания или сушки ила может быть осуществлен одновременно с воздействием на ил электрическим полем, образуемым постоянным током. В частности, для осуществления этапа одновременного механического обезвоживания, в частности, посредством центрифугирования, изобретением предложено устройство, по существу содержащее турбосмеситель, при этом, для осуществления этапа одновременной сушки, изобретением предложено устройство, по существу содержащее турбосушку, при этом в обоих случаях электрическое поле образуют в турбосмесителе или турбосушке. Следует отметить, что турбосушка по существу подобна турбосушке 8, описанной выше со ссылкой на фиг.2, и изображенной на фиг.6, с сохранением использованных ранее позиций для обозначения частей, таких же по структуре и функциям. Согласно настоящему изобретению, турбосушка по фиг.6, обозначенная 26, также выполнена с возможностью внутреннего образования электрического поля, и для этого цилиндрический трубчатый корпус и ротор с лопастями формируют первый и второй элемент, соответственно, для обеспечения выполнения полюсов, образующих электрическое поле. В частности, в данном примере, ротор с лопастями, обозначенный 27, выполнен с обеспечением формирования положительного полюса, при этом цилиндрический трубчатый корпус 28 выполнен с обеспечением формирования отрицательного полюса, т.е. катода и анода. Поток ила F непрерывно подают в турбосушку 26, где на него воздействуют электрическим полем, в результате чего ил подвергается структурным изменениям, таким как высвобождение внутриклеточной воды из клеток ила, при этом ил приобретает состояние текучей массы. Внутри турбосушки ил также подвергают сушке посредством термального эффекта, создаваемого тепловой оболочкой 10 турбосушки, и посредством центрифугирования, создаваемого ротором с лопастями, в частности, лопастями 16. Затем из турбосушки 26 выпускают высушенный ил с высоким содержанием сухого вещества. Следует добавить, что вышеупомянутый турбосмеситель по существу соответствует турбосушке 26, кроме того, что он не содержит тепловую оболочку. В этом случае, на поток ила внутри турбосмесителя воздействуют электрическим полем и центрифугированием посредством ротора с лопастями.
Согласно настоящему изобретению, ил, который выводят из турбосмесителя, могут затем подвергать дальнейшим этапам обезвоживания таким, как, например, более или менее интенсивная фильтрация, возможно, сушка, например посредством использования турбосушки, при необходимости сочетая первоначальное механическое обезвоживание с последующей термальной сушкой. Преимущества изобретения, понятные из описания, важны с точки зрения энергетики, если существует необходимость в получении обезвоженного и высушенного ила из органического ила, образуемого в результате процесса очистки бытовых или промышленных сточных вод. Благодаря изобретению, т.е. благодаря изменению структуры ила, в целом, возможно увеличение термальной эффективности процесса сушки, так же, как и эффективность процессов обезвоживания, осуществляемых, например, посредством центрифуг, фильтров, прессов и т.п.
Специалист в данной области техники, для соответствия специфическим и дополнительным требованиям, может внести различные изменения в процесс изменения структуры ила и в соответствующее устройство, созданное для осуществления этого процесса, описанные в вариантах реализации, при этом все эти изменения находятся в пределах объема правовой защиты изобретения в соответствии со следующими ниже пунктами формулы изобретения.
1. Способ изменения структуры органического ила, подвергаемого сушке, включающий этап, согласно которому органический ил в форме влажного твердого тела с процентным содержанием сухого вещества не менее 20% по весу от общего веса ила подвергают воздействию электрического поля, образуемого постоянным током, величиной между 30 В/0,01 м и 100 В/0,01 м.
2. Способ по п.1, в котором электрическое поле находится между 30 В/0,01 м и 70 В/0,01 м, предпочтительно около 50 В/0,01 м.
3. Способ по п.1 или 2, в котором время, на протяжении которого ил подвергают воздействию электрического поля, составляет от 2 секунд до 10 минут, предпочтительно от 3 секунд до 5 минут, для обеспечения возможности освобождения внутриклеточной воды в иле в количестве от 5% до 40% по весу от общего веса ила.
4. Способ по п.1 или 2, в котором электрическое поле образуют посредством положительного полюса и посредством отрицательного полюса, между которыми ил подают непрерывно.
5. Способ по п.1 или 2, в котором ил после воздействия на него электрического поля подвергают сушке.
6. Способ по п.1 или 2, в котором ил сушат теплом во время воздействия электрическим полем.
7. Способ по п.1 или 2, в котором положительный и отрицательный полюсы выполнены в виде первого ролика (2) и второго ролика (3) двухцилиндрового каландра.
8. Способ по п.7, в котором первый (2) и второй (3) ролики выполнены с возможностью вращения с разными относительно друг друга скоростями.
9. Способ по п.1 или 2, в котором положительный и отрицательный полюсы выполнены в виде первой пластины (18) и второй пластины (19), которые разделены изолирующим элементом (20) и образуют трубчатый корпус (17), имеющий впускное (21) и выпускное (22) отверстия для ила.
10. Способ по п.1 или 2, в котором положительный и отрицательный полюсы выполнены в виде цилиндрического трубчатого корпуса и соосного ротора с лопастями, расположенного внутри цилиндрического трубчатого корпуса турбосмесителя.
11. Способ по п.1 или 2, в котором положительный и отрицательный полюсы выполнены в виде цилиндрического трубчатого корпуса (9) и соосного ротора (15) с лопастями, расположенного внутри цилиндрического трубчатого корпуса турбосушки (8).
12. Способ по любому из пп.1, 2, 8, который включает этап инактивации соединений свободных радикалов, которые могут быть образованы в результате воздействия на ил электрического поля.
13. Способ по п.12, в котором этап инактивации осуществляют посредством использования активированного угля.
14. Устройство для изменения структуры органического ила с процентным содержанием сухого вещества не менее 20% по весу от общего веса ила, подвергаемого сушке, которое содержит впускное (5, 21) и выпускное (6, 22) отверстия для подачи и, соответственно, выпуска из устройства потока органического ила, канал, расположенный между впускным и выпускным отверстиями, по которому пропускают поток ила, при этом канал по меньшей мере частично разграничен первым элементом и вторым элементом, выполненными с возможностью формирования положительного полюса и отрицательного полюса, соответственно, для образования электрического поля внутри устройства, при этом электрическое поле образуют посредством постоянного тока, отличающееся тем, что первый элемент и второй элемент выполнены в виде первого ролика (2) и второго ролика (3) двухцилиндрового каландра, или первый элемент и второй элемент выполнены в виде первой пластины (18) и второй пластины (19), между которыми продольно расположен изолирующий элемент (20), и при этом элементы (18, 19, 20) образуют трубчатый корпус.
15. Устройство для изменения структуры органического ила с процентным содержанием сухого вещества не менее 20% по весу от общего веса ила, и для одновременной его сушки, содержащее впускное (13) и выпускное (14) отверстия для подачи и, соответственно, выпуска из устройства потока органического ила, канал, расположенный между впускным и выпускным отверстиями, по которому пропускают поток ила, при этом канал по меньшей мере частично разграничен первым элементом и вторым элементом, выполненными с возможностью формирования положительного полюса и отрицательного полюса, соответственно, для образования электрического поля внутри устройства, при этом электрическое поле образуют посредством постоянного тока, отличающееся тем, что первый элемент и второй элемент выполнены в виде цилиндрического трубчатого корпуса (9) и соосного ротора (15) с лопастями, выполненного с возможностью вращения со скоростью от 200 до 1500 оборотов в минуту, и расположенного внутри цилиндрического трубчатого корпуса (9) турбосушки (8), при этом цилиндрический трубчатый корпус (9) выполнен с тепловой оболочкой (10), закрытой на противоположных концах подложками (11, 12), и при этом лопасти (16) ротора (15) расположены спирально и направлены для центрифугирования и одновременного перемещения потока ила, подаваемого в турбосушку (8) к выпускному отверстию (выпускным отверстиям) (14).
