EA004721B1

EA004721B1 - Способ и устройство для высокоскоростного осушения гидросмесей

Info

Publication number: EA004721B1
Application number: EA200201066A
Authority: EA
Inventors: Майкл Кент Ходжес; Ларри Д. Кэмпбелл
Original assignee: Дженисис Флюид Солюшнз Ллс
Priority date: 2000-05-05
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2004-08-26
Also published as: ZA200208976B; US20010042721A1; CA2346172A1; JP2003532534A; AU4016501A; ES2528795T3; CN1440369A; EP1286924A1; GB0010986D0; MXPA02010893A; NZ522437A; JP5039265B2; GB2361915A; CN1244507C; US6652757B2; WO2001085628A1; EA200201066A1; GB2361915B; EP1286924B1

Abstract

Система и способ для осушения потока гидросмеси при высоких скоростях течения обеспечивают повышенную эффективность, экономичность и простоту работы. При течении гидросмеси выполняют постоянное или непрерывное измерение скорости потока и плотности пульпы, а результаты измерений используют для управления степенью добавления к гидросмеси хлопьеобразующего агента. Преобразованную в хлопья гидросмесь подают к блоку (20) осушения, где она проходит через диффузор (46) и равномерно поступает к направляющему ситу (44) для отфильтровывания твердых частиц из жидкого фильтрата. Также может быть измерена плотность пульпы в фильтрате, при этом результаты измерений используют для управления добавлением хлопьеобразующего агента. Направляющее сито регулируют для обеспечения угла естественного откоса, приемлемого для конкретной композиции осадка после фильтрации. Основание (126) диффузора имеет удлинение горизонтального сечения, которое примерно составляет от 1:1 до 4:1 и непрерывно изменяется по вертикали к верхней части (130), где удлинение горизонтального сечения примерно составляет от 40:1 до 100:1. Отношение площадей горизонтального сечения в верхней части и в основании примерно составляет от 1:1 до 3:1. Блок (20) осушения согласно изобретению с возможностью регулирования может быть установлен на транспортировочном средстве (40) для использования высокоскоростной системы осушения и способа ее работы в любом удобном месте.

Description

Настоящее изобретение относится к усовершенствованным технологиям осушения гидросмесей, в частности гидросмесей, получаемых в результате «разработки грунта землесосным снарядом».

Удаление грунта, разрабатываемого землесосным снарядом, представляет собой значительную проблему для подрядных организаций, занимающихся производством земляных работ гидромеханизацией. Донные илистые отложения, разрабатываемые землесосным снарядом, находятся в воде во взвешенном состоянии в виде гидросмесей. Такие гидросмеси могут создавать серьезные проблемы в отношении их регенерации, если их выгружают непосредственно в пруды-накопители или в отстойники. Соответственно, возникает необходимость в эффективном выполнении осушения и мелиорации твердых материалов, находящихся в таких гидросмесях. В настоящем изобретении созданы быстродействующие и эффективные средства для отделения воды от твердых веществ, позволяющие экономично уменьшить объемы, а посредством этого обеспечить заманчивую возможность регенерации отстоя, его повторного использования или утилизации.

Земснаряды представляют собой эффективные устройства для разработки грунта, предназначенные для удаления различных видов отложений из естественных или искусственных водных путей. Земснаряды могут удалять отложения, которые классифицируют как загрязненные или опасные отложения, а также как отложения, не представляющие опасности. Отложения могут содержать такие частицы породы, как песок, гравий, глина, ил, органические вещества или какое-либо их сочетание. Обычно самая мелкая фракция твердых веществ, включающая в себя глину, ил и органические вещества, составляет наибольший объем, причем такая фракция труднее всего поддается регенерации. Все материалы, извлекаемые из водного пути в процессе выполнения земляных работ гидромеханизацией, должны быть перемещены к месту их сброса. Эти места традиционно включают в себя пруды-накопители, специально сооруженные для их заполнения самыми мелкими фракциями определенного вещества с характеристиками, обеспечивающими медленное осаждение. Такие «пруды для очистки сточных вод» в различных отношениях обременительны для близлежащей местности. Они занимают значительную площадь земли и обычно представляют собой неприятное соседство, поскольку выделяют вредные запахи в течение медленного процесса осушения гидратированных отложений.

Попытки решения проблем, связанных с упомянутыми традиционными прудаминакопителями, привели к внедрению систем для осушения гидросмесей, получаемых при выполнении земляных работ гидромеханизацией. Эти системы осушения используют для отделения твердых частиц, извлекаемых при дноуглубительных работах, от воды таким образом, чтобы твердые частицы могли быть регенерированы или удалены. Система обычно содержит просеивающие узлы, гидроциклоны, центрифуги, ременные прессы и очистные резервуары. Большинство этих систем действует путем выполнения процесса «порционной обработки», при котором система через некоторые интервалы может принимать определенное количество грунта, разрабатываемого землесосным снарядом. Грунт, разрабатываемый землесосным снарядом, вначале нагнетают в удерживающий его резервуар, после чего, когда землесосный снаряд находится в нерабочем состоянии, гидросмесь медленно нагнетают и поочередно обрабатывают в каждом устройстве, пока не произойдет пополнение удерживающего резервуара. При этом скорость выполнения процесса отдельными компонентами оборудования системы осушения ограничена производительностью, достигаемой при выполнении операции по разработке грунта гидромеханизацией. Низкая эффективность, характерная для таких систем, предназначенных для порционной обработки, приводит к повышению стоимости работы.

В патенте США № 5656174 описана система осушения, которая может работать непрерывно. В этой системе используют несколько фильтрационных сит и, как вариант, дополнительные сепарирующие устройства, например гидроциклоны, после которых добавляют хлопьеобразующий агент для соединения мелких частиц. Далее преобразованный в хлопья материал фильтруют посредством его пропускания поверх направляющего и просеивающего узла, содержащего два сита, установленных на А-образной раме. Хотя может быть достигнута относительно высокая производительность системы [например, 1200 галлонов США в минуту (гал/мин) (0,073 м³/с)], описанная система имеет определенные недостатки. В ней отсутствуют средства для регулирования добавления хлопьеобразующего агента в ответ на изменение скорости потока гидросмеси или плотности пульпы гидросмеси. Поэтому может и не быть добавлено соответствующее оптимальное количество хлопьеобразующего агента. Когда к А-образным направляющим ситам добавляют преобразованный в хлопья материал, может произойти местное осаждение хлопьев, что приведет к созданию внутри устройства «илистой отмели». Такие илистые отмели приводят к неравномерной подаче материала к ситу, вследствие чего происходит неэффективное использование его полной площади поверхности. В экстремальных случаях может произойти закупорка сит и они становятся неработоспособными.

Задачей настоящего изобретения является создание системы осушения, которая обеспечивает повышенные скорости течения, работает проще и в которой устранены вышеупомянутые недостатки.

Хотя способ, система и устройство согласно настоящему изобретению особенно пригодны для обработки материала, который выгружают земснаряды, они, при выполнении необходимых изменений, также могут быть использованы для осушения донных отложений, полученных из различных источников.

Согласно настоящему изобретению создан способ осушения потока гидросмеси, включающий следующие стадии:

a) постоянное или непрерывное определение одного или более параметров;

b) добавление хлопьеобразующего агента к потоку гидросмеси в соответствии с определяемым параметром или определяемыми параметрами;

c) перемешивание хлопьеобразующего агента с гидросмесью для образования потока преобразованной в хлопья гидросмеси;

б) подачу преобразованной в хлопья гидросмеси через диффузор на направляющее сито;

е) фильтрацию преобразованной в хлопья гидросмеси через направляющее сито для получения твердых частиц и фильтрата, в котором параметрами являются скорость потока гидросмеси, плотность пульпы в гидросмеси и плотность пульпы в фильтрате.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения создано устройство для осушения потока гидросмеси, содержащее

ί) средство для постоянного или непрерывного определения одного или более параметров;

ίί) средство для добавления к гидросмеси хлопьеобразующего агента;

ίίί) средство, реагирующее на определяемый параметр или на определяемые параметры для управления скоростью добавления хлопьеобразующего агента с помощью средства для его добавления;

ίν) смеситель для перемешивания хлопьеобразующего агента с гидросмесью для создания потока гидросмеси, преобразованной в хлспья;

ν) направляющее сито для фильтрации преобразованной в хлопья гидросмеси для получения твердых частиц и фильтрата;

νί) диффузор для подачи гидросмеси, преобразованной в хлопья, на направляющее сито, при этом параметрами являются скорость потока гидросмеси, плотность пульпы в гидросмеси и плотность пульпы в фильтрате.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения создан диффузор для подачи потока гидросмеси, преобразованной в хлопья, к направляющему ситу, содержащий вертикально расположенную трубу, поднимающуюся от основания, имеющего подвод для потока гидросмеси, преобразованной в хлопья, к верхней части, где поток гидросмеси в виде хлопьев по дают к направляющему ситу, при этом труба имеет площадь горизонтального сечения, которая остается постоянной или увеличивается от основания к верхней части, и удлинение, значительно увеличивающееся от основания к верхней части. Предпочтительно, чтобы основание имело горизонтальное сечение с относительно низким удлинением, составляющим от 1:1 до 4:1, а верхняя часть имела горизонтальное сечение с относительно высоким удлинением, составляющим от 40:1 до 100:1, при этом отношение площадей горизонтального сечения в верхней части и у основания составляет от 1:1 до 3:1.

Также создан узел, содержащий направляющее сито и диффузор. Узел, содержащий диффузор и направляющее сито, может быть установлен на опору, при этом опора может быть с возможностью регулирования установлена на транспортировочном средстве таким образом, что узел можно перемещать относительно транспортировочного средства, так что твердые частицы могут быть удалены с направляющего сита под действием силы тяжести. Средство перемещения узла может содержать один или более электромеханических исполнительных механизмов или подъемные устройства. Кроме того, средство транспортирования может представлять собой баржу или трейлер.

Диффузор и узел согласно изобретению могут быть использованы при осуществлении способа и устройства согласно изобретению, предназначенных для выполнения осушения.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения создано устройство для сбора осадка после фильтрации с сепарирующего сита, содержащее пару удлиненных, отстоящих друг от друга боковых стенок, имеющих противоположные концы, и донную стенку, расположенную между ними;

множество плит, проходящих внутрь по меньшей мере от одной из боковых стенок;

при этом плиты образуют множество возвышений, образующих ступеньки для прерывания падения осадка после фильтрации с сита к донной стенке.

Такое устройство согласно изобретению, предназначенное для сбора осадка после фильтрации, может быть использовано при осуществлении способа и устройства для выполнения осушения, созданных согласно изобретению.

Обычно средством для определения скорости потока суспензии является расходомер Допплера. Подходящим устройством является устройство Сгеуйпе ΡΌΕΜ-1Υ, которое можно приобрести у Сгеуйпе 1пк1гишеп1к, 1пс.

Еще одним подходящим устройством является ультразвуковой расходомер Допплера модели С5, который можно приобрести у СошриИоте.

Обычно средством для определения плотности пульпы в гидросмеси является трубка

Кориолиса. В этом случае используют эффект Кориолиса для измерения плотности гидросмеси и, следовательно, плотности пульпы. Как вариант, могут быть использованы ядерные измерители плотности. Предпочтительно измерять плотность пульпы в гидросмеси, но также можно проводить измерения плотности пульпы в фильтрате (как вместо, так и в дополнение к измерению плотности пульпы в гидросмеси) и использовать полученную информацию для вычисления необходимого количества хлопьеобразующего агента.

Данные, полученные при определении скорости потока и/или плотности пульпы, передают к средству управления степенью добавления хлопьеобразующего агента, причем предпочтительно, чтобы это средство представляло собой программируемое логическое управляющее устройство. Предпочтительно, чтобы была обеспечена электронная передача данных. Приемлемым программируемым логическим управляющим устройством является модель Т1 от ТокЫЬа. При использовании алгоритма, который задан и определен для конкретных характеристик гидросмеси, подлежащей обработке, упомянутое управляющее устройство вычисляет требуемое количество хлопьеобразующего агента, которое должно быть добавлено, в соответствии с измеренной скоростью и/или плотностью пульпы (а предпочтительно в соответствии с измеренными значениями обоих этих параметров). Таким образом, степень добавления хлопьеобразующего агента можно будет автоматически регулировать при изменении скорости потока и/или плотности пульпы.

Добавление хлопьеобразующего агента происходит посредством управления программируемым логическим управляющим устройством. Предпочтительно, чтобы добавление хлопьеобразующего агента выполнял гидрообъемный насос, посредством электронного оборудования связанный с программируемым логическим управляющим устройством. Приемлемыми насосами являются дозирующие насосы Моупо (К.ТМ). Программируемое логическое управляющее устройство регулирует обороты в минуту (об./мин) дозирующего насоса и, следовательно, степень добавления хлопьеобразующего агента.

Предпочтительно, чтобы добавление хлопьеобразующего агента к потоку гидросмеси происходило посредством круговой, типа «гало», стадии впрыска через множество отверстий. Это приводит к более равномерному добавлению хлопьеобразующего агента и, следовательно, к более эффективному начальному контакту между полимером и твердыми частицами, в результате чего улучшается образование хлопьев.

После добавления хлопьеобразующего агента этот агент и гидросмесь перемешиваются. Предпочтительно, чтобы перемешивание было выполнено посредством динамического смесителя, то есть простого смесителя предпочтительно с трехлопастной мешалкой, при этом его скорость перемешивания можно регулировать, например, посредством реостата. Это обеспечивает возможность регулирования скорости перемешивания в ответ на обработку гидросмеси определенного вида. Однако обычно будет достаточно установить скорость для выполнения конкретной операции, и не будет необходимости в непрерывном регулировании скорости перемешивания по ходу выполнения операции. Для квалифицированных специалистов в этой отрасли будет очевидно, что скорость перемешивания представляет собой важный фактор, поскольку слишком малая скорость будет ограничивать рассеивание хлопьеобразующего агента и не будет достигнуто эффективное хлопьеобразование, но, в то же время, слишком высокая скорость будет приводить к срезу образующихся хлопьев. Однако в случае динамического смесителя желательна его связь с программируемым логическим управляющим устройством, так чтобы он мог быть автоматически приведен в действие всякий раз, когда включают гидрообъемные насосы.

Предпочтительно, чтобы хлопьеобразующий агент содержал анионный, катионный или неионный полимер. Однако катионные полимеры не являются предпочтительными, поскольку они могут оказаться ядовитыми для рыбы и поэтому непригодны для использования в том случае, когда регенерированная вода должна быть возвращена в окружающую среду (что обычно и будет происходить).

Особенно предпочтительными являются хлопьеобразующие агенты, содержащие полиакриламид или смесь полиакриламидов.

В качестве хлопьеобразующих агентов традиционно используют эмульсионные полимеры, но они имеют недостаток, заключающийся в том, что включают в себя органические растворители, которые нежелательно использовать, когда регенерированная вода должна быть возвращена в окружающую среду. В настоящем изобретении особенно предпочтительно использование сухих полимеров с коротким временем гидратации, которые предварительно гидратируют перед их добавлением к потоку гидросмеси посредством гидрообъемного насоса. Этим обеспечивается возможность удобной обработки материалов, а также обеспечивается более широкий диапазон применяемых полимеров, причем время гидратации будет достаточно коротким для выполнения за приемлемое время предварительной гидратации перед стадией добавления полимера. Особенно удобно и предпочтительно использовать регенерированную воду, полученную в процессе осушения, для предварительной гидратации полимера.

Дополнительное время образования хлопьев приемлемо в том случае, когда поток гидро7 смеси движется от смесителя к диффузору для выполнения стадии осушения.

Описанный выше диффузор (иногда называемый здесь стояком) представляет собой важный аспект способа согласно настоящему изобретению, поскольку он обеспечивает возможность подачи равномерно распределенного потока преобразованной в хлопья гидросмеси к направляющему ситу. Известные системы, в которых такой диффузор отсутствует, склонны к застопориванию потока преобразованной в хлопья гидросмеси перед ее подачей к направляющему ситу, а также к неравномерной подаче преобразованной в хлопья гидросмеси к направляющему ситу. Диффузор согласно настоящему изобретению равномерно подает поток преобразованной в хлопья гидросмеси к направляющему ситу, что приводит к эффективному использованию всей поверхности направляющего сита и, следовательно, к повышенной производительности.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения диффузор обычно имеет форму лопасти и на виде спереди поднимается от относительно узкого основания, имеет, по существу, треугольную среднюю часть и достигает относительно широкой верхней части, а на виде сбоку сходится от основания к более узкой верхней части. Предпочтительно, чтобы основание и верхняя часть как на виде спереди, так и на виде сбоку, по существу, имели прямоугольную форму.

В предпочтительном варианте осуществления конструкции подвод для потока гидросмеси, преобразованной в хлопья, расположен поперечно трубе. Этим обеспечивается увеличенная сила сдвига по отношению к гидросмеси, преобразованной в хлопья, посредством чего хлопья удерживаются в равномерно взвешенном состоянии и предотвращается их местное осаждение.

Предпочтительно, чтобы диффузор дополнительно содержал фланцы, расположенные параллельно и слегка ниже обода спереди и сзади верхней части диффузора, проходя вниз под углом от 30 до 60° относительно горизонтали. Предпочтительно, чтобы этот угол соответствовал углу направляющего сита А-образной рамы. В большинстве случаев приемлемым будет угол порядка 40-55°, а предпочтительно 45-50°. Эти фланцы иногда названы здесь сливными пластинами.

Направляющее сито, иногда называемое здесь сепарирующим ситом, предпочтительно содержит два сита, установленных на Аобразной раме. Такие направляющие сита подробно описаны в патенте США 5656174. Угол, под которым установлено каждое сито, предпочтительно соответствует углу фланцев диффузора, составляя от 30 до 60°, предпочтительно от 40 до 55°, а более предпочтительно от 45 до 55° по отношению к горизонтали. Однако, хотя в патенте США 5656174 предпочтительно ис пользуют систему, в которой сито с каждой стороны А-образной рамы состоит из двух секций, предпочтительно расположенных под двумя разными углами, установлено, что, когда используют диффузор согласно настоящему изобретению, в этом нет необходимости. Поэтому, хотя и могут быть использованы различные углы, в настоящем изобретении предпочтительно используют направляющее сито, расположенное под одним углом по всей длине с каждой стороны А-образной рамы, а также предпочтительно используют одну секцию сита вдоль каждой стороны А-образной рамы.

Предпочтительно, чтобы направляющее сито имело отверстия с размером от 0,3 до 1,5 мм, более предпочтительно от 0,4 до 1,0 мм, а наиболее предпочтительно от 0,5 до 0,9 мм. Предпочтительно, чтобы сито содержало клинообразную проволоку, при этом углы клинообразной проволоки составляют от 5 до 10°. Угол клинообразной проволоки представляет собой угол, под которым клинообразную (с треугольным поперечным сечением) проволоку устанавливают против потока гидросмеси, движущейся вниз от сита, чтобы содействовать задержке хлопьев на поверхности сита.

Предпочтительно, чтобы сита с каждой стороны А-образной рамы были шарнирно прикреплены к вершине А-образной рамы, при этом предпочтительно, чтобы они были снабжены электромеханическими исполнительными механизмами для регулирования угла сита. В этом случае угол сита можно регулировать даже тогда, когда узел, содержащий направляющее сито и диффузор, находится в действии.

Также предпочтительно, чтобы направляющее сито было снабжено вибратором для повышения эффективности фильтрации. Предпочтительно, чтобы вибратор обеспечивал параболическую вибрацию сита, причем предпочтительно, чтобы скорость вибрации составляла от 1000 до 3500 об./мин, а более предпочтительно - от 1300 до 2600 об./мин.

Устройство, предназначенное для его использования посредством способа осушения согласно этому изобретению, обычно будет перемещаться на транспортировочном средстве, таком как трейлер или баржа. В этом случае узел, содержащий направляющее сито и диффузор, предпочтительно устанавливают на опору. Предпочтительно, чтобы эта опора, в свою очередь, с возможностью регулирования была установлена на транспортировочном средстве. Это может быть достигнуто посредством электромеханических исполнительных механизмов или подъемных устройств. При такой компоновке весь узел может перемещаться относительно транспортировочного средства, что позволяет удалять твердые частицы с направляющих сит под действием силы тяжести (см. ниже).

Предпочтительно, чтобы устройство для сбора осадка после фильтрации сепарирующим ситом было шарнирно подсоединено к сепарирующему ситу для возможности регулирования угла естественного откоса осадка после фильтрации внутри устройства. Предпочтительно, чтобы донная стенка была наклонена вниз к отверстию для возможности вытекания из отверстия осадка после фильтрации, при этом предпочтительно, чтобы боковые стенки проходили вниз к отверстию, так что наклон вниз донной стенки во взаимодействии с боковыми стенками будет приводить к тому, что устройство будет иметь большую глубину вблизи от отверстия, чем у конца, противоположного отверстию. Предпочтительно, чтобы плиты были равномерно распределены вдоль по меньшей мере одной боковой стенки и по вертикали в соответствии с глубиной. Предпочтительно, чтобы плиты проходили между боковыми стенками, причем предпочтительно, чтобы они были изогнуты. Предпочтительно, чтобы одна из боковых стенок включала в себя ограждение от брызг.

Предпочтительно, чтобы способ осушения гидросмеси, разработанный согласно настоящему изобретению, дополнительно содержал следующую стадию:

1) дополнительную очистку фильтра.

Это может быть обеспечено с помощью любого одного средства из определенного количества средств, которые, сами по себе, известны в этой отрасли, например путем осаждения или фильтрации. Осаждение может быть выполнено посредством очистителя с шевронными или наклонными ребрами или, как вариант, посредством использования резервуара для фракций. Фильтрация может быть выполнена посредством песчаного фильтра или угольного фильтра.

Очищенная вода может быть возвращена в окружающую среду, например в водный путь, в котором выполняют дноуглубительные работы. Кроме того, фильтрат может быть использован для предварительной гидратации сухого полимера, используемого в качестве хлопьеобразующего агента (см. выше).

Также предпочтительно, чтобы способ осушения гидросмеси, разработанный согласно настоящему изобретению, дополнительно содержал следующую стадию:

д) дополнительное осушение твердых частиц.

Предпочтительно, чтобы дополнительное осушение выполнялось посредством ременного пресса. Это позволяет получить продукт, который является достаточно сухим для его легкого удаления или даже для его продажи в качестве грунта, что обеспечивает очевидные преимущества с коммерческой точки зрения.

Отфильтрованные хлопья накапливаются на поверхности направляющего сита и затем скатываются с поверхности сита аналогично снежкам. Отфильтрованные хлопья покидают сито, имея консистенцию, сходную с конси стенцией домашнего сыра. Эти твердые частицы могут быть удалены для выполнения стадии дополнительного осушения посредством транспортерной ленты. Однако, если узел, содержащий направляющее сито и диффузор, установлен на опоре, которая с возможностью регулирования установлена на транспортировочном средстве (см. выше), то можно поднять узел таким образом, чтобы удаление твердых частиц могло быть выполнено с помощью гравитационных средств, например желоба. Твердые частицы иногда называют здесь осадком после фильтрации.

При особенно предпочтительном проведении работы по способу осушения, разработанному согласно настоящему изобретению, поток гидросмеси после добавления хлопьеобразующего агента делят на множество параллельных, подлежащих обработке потоков, для каждого из которых обеспечены диффузор и направляющее сито. Количество параллельных потоков будет зависеть от производительности, которую желательно получить. В случае четырех потоков можно достичь производительности до 5000 галлонов США в минуту (0,30 м³/с).

Гидросмесь, подлежащая осушению способом согласно настоящему изобретению, может быть получена при проведении процессов ведения земляных работ гидромеханизацией способами, которые известны в этой отрасли, например такими, которые описаны в патенте США 5656174. Обычно начальный процесс проведения земляных работ гидромеханизацией будет содержать разработку грунта гидромеханизацией и подачу отложений со дна водных путей посредством шнекобурильной машины или землесосного снаряда с рыхлителем. После этого вынутый грунт разбавляют водой из водного пути для его нагнетания к месту обработки.

Затем этот поток обычно выпускают на самоочищаемое сито для грубого сортирования [обычно 10-30 меш (США) (сито с отверстиями размером 0,59-2,0 мм)] для удаления крупных кусков породы. После этого гидросмесь, стекающую вниз из сита для грубого сортирования, нагнетают или подают под действием силы тяжести поверх вибрационного сита среднего размера[обычно 20-100 меш (США) (сито с отверстиями 0,149-0,84 мм), предпочтительно 3080 меш (США) (сито с отверстиями 0,177-0,59 мм)] для удаления материала среднего размера, такого как мелкий гравий, сланец или крупный песок. Подходящие сита могут быть получены от Эегпск Ес.|шртсп1 Со. или Ьша1ех Ес.|шртеп1 Согрогайои.

Если гидросмесь содержит мелкий, но имеющий высокий удельный вес материал, который не будет соединяться с флокулянтом, например мелкий песок, то для удаления этого материала предпочтительно также проводить обработку гидросмеси, используя группу гидроциклонов. Материал, обладающий высоким удельным весом, при вращении перемещается к боковой стенке резервуара гидроциклона, и затем происходит его выпуск через донную часть конуса. Гидросмесь также можно нагнетать непосредственно в гидроциклон без предварительного просеивания.

После этого остающаяся гидросмесь пригодна для ее осушения в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, поскольку теперь она, по существу, будет содержать только мелкий или весьма мелкий материал, например глину, ил и органические вещества. Для успешного хлопьеобразования плотность пульпы (отношение веса твердых веществ к их объему) должна находиться в диапазоне от 2 до 20%, а предпочтительно от 5 до 10%.

Сущность изобретения поясняется на чертежах.

На фиг. 1 представлен вид в перспективе блоков осушения согласно настоящему изобретению, показанных установленными на трейлер.

На фиг. 2 представлен увеличенный вид в сечении лотка, показанного на фиг. 1, изображающий ступеньки для твердых веществ, выполненные согласно изобретению.

На фиг. 3 представлен увеличенный вид в плане сверху лотка, показанного на фиг. 1.

На фиг. 4 представлен увеличенный боковой вид диффузорного узла.

На фиг. 5 представлен увеличенный вид фрагмента, показанного на фиг. 4, изображающий сливную пластину в сборе.

На фиг. 6 представлен увеличенный вид спереди блока быстрого осушения, некоторые детали которого не приведены, чтобы показать направляющее сито и диффузорный блок.

На фиг. 7 представлен увеличенный боковой вид блока осушения, показывающий направляющие просеивающие узлы в положении их использования, при этом пунктирными линиями показаны альтернативные положения использования и транспортирования.

На фиг. 8 представлена схема, на которой указаны стадии способа осушения илистых отложений в гидросмеси, выполняемого согласно изобретению.

На фиг. 9 представлен схематический вид в плане сверху первого альтернативного варианта осуществления конструкции лотка.

На фиг. 10 в сечении представлен вид в перспективе лотка, показанного на фиг. 9.

На фиг. 11 представлен увеличенный схематический боковой вид второго альтернативного варианта осуществления конструкции лотка с отсутствующей одной стенкой для показа криволинейных плит с накопившимися хлопьями.

На фиг. 12 в сечении представлен вид в перспективе лотка, показанного на фиг. 11.

Далее способ и устройство для проведения осушения, диффузор, а также устройство для сбора осадка после фильтрации, выполненные согласно настоящему изобретению, будут опи саны со ссылками на конкретные варианты осуществления конструкции и на фигуры, причем следует иметь в виду, что они будут описаны лишь в качестве примера, и при этом не предполагается каким-либо образом ограничить объем изобретения.

На фиг. 8 наиболее подробно схематически показано, что высокоскоростная система 10 осушения, предназначенная для работы по способу согласно изобретению, включает в себя расходомер 12, средство 14 для определения плотности пульпы, программируемый логический контроллер 16, смеситель 18 и блок 20 быстрого осушения.

Точнее, система 10 согласно изобретению показана соединенной с источником гидросмеси 22, подлежащей осушению. Как показано, система 10 включает в себя вибратор и/или гидроциклонное устройство 24, предназначенные для удаления крупных и/или имеющих высокую плотность кусков породы, а также блок 26 для хранения или удаления твердых материалов. Программируемый логический контроллер 16 функционально соединен с насосом 23, который сообщается с резервуаром 30 полимера для подачи полимерного флокулянта из резервуара 30 в поток гидросмеси до или после входа потока в смеситель 18. Смеситель 18 выпускает гидросмесь, преобразованную в хлопья, в блок 20 осушения. Блок 20 осушения выпускает хлопья 31 осадка после фильтрации к ременному прессу 32, при этом фильтрат поступает к сборному резервуару 34, а материал, преобразование которого в хлопья не выполнено должным образом, подают к рециркуляционному резервуару 36. Такой материал может быть подан из рециркуляционного резервуара 36 к вибратору/гидроциклону 24, после чего он вновь проходит через всю систему 10. Материал, выходящий из резервуара 34 для сбора фильтрата, может повторно рециркулировать к вибратору/гидроциклону 24 или к блоку 38 вторичной обработки.

Как показано на фиг. 1, блок 20 быстрого осушения установлен на безбортовой трейлер 40 для его транспортирования по дороге. Изобретение также может быть выполнено применительно к любому другому приемлемому средству транспортирования, например к барже и к железнодорожной платформе, либо оно может быть выполнено в виде стационарной установки. Блок 20 осушения, в его широком смысле, включает в себя опорную конструкцию или каркас 42, удерживающий направляющий просеивающий узел 44 (фиг. 7) и диффузорный узел или стояк 46 (фиг. 4 и 6).

Как наиболее подробно показано на фиг. 1, и 7, каркас 42 включает в себя нижнюю раму

48, телескопически соединенную с верхней рамой 50, и раму 52 диффузора. Нижняя рама 48 выполнена из двух половин, представляющих собой зеркальное отображение друг друга, при этом каждая из них включает в себя удлиненный горизонтальный элемент 54 основания, соединенный в поперечном направлении с группой из отстоящих друг от друга задних, центральных и передних вертикальных опорных элементов 56, 58 и 60 (фиг. 7). Стойки 56, 58 и 60 выполнены из одинаковых отрезков приемлемого материала, например из стальной квадратной трубы. Поперечная обвязка 62 связывает в поперечном направлении каждую группу вертикальных опорных элементов 56, 58 и 60, находящихся на расстоянии друг от друга, у их верхних концов. Крепежные элементы 64 предназначены для соединения элементов 54 основания с горизонтальной опорной поверхностью, например с рамой трейлера 40.

Верхняя рама 50 включает в себя сочетающиеся друг с другом противоположные группы, состоящие из задних, центральных и передних опорных элементов 66, 68 и 70, связанных в поперечном направлении поперечной обвязкой 72. Опорные элементы 66, 68 и 70 также представляют собой квадратную трубчатую конструкцию, при этом им приданы такие размеры, чтобы они заходили в соответствующие трубчатые вертикальные опоры 56, 58 и 60 нижней рамы 48. Вертикальная А-образная рама 74 сцентрирована на поперечной обвязке 72 каждой верхней рамы 50 и включает в себя пару опор 76 и 78, охваченных головной частью 80. Центральный опорный элемент 68 удлинен для соединения с головной частью 80 А-образной рамы. Головная часть 82 охватывает заднюю и переднюю стойки 66 и 70 верхней рамы 50 и соединена под углом боковыми сторонами опор 76 и 78 А-образной рамы, чтобы сформировать квадрат на виде сверху в плане.

Головная часть 80 А-образной рамы включает в себя пару отстоящих друг от друга шарниров 84 для установки пары направляющих просеивающих узлов 44. Как наиболее подробно показано на фиг. 6, нижняя рама 48 включает в себя пару противоположных винтовых подъемных устройств 86 для перемещения верхней рамы 50 из опущенного положения транспортирования/хранения в приподнятое рабочее положение, показанное на фиг. 7, при этом расстояние, на которое происходит перемещение по вертикали, примерно составляет 3 фута (91,5 см).

Как показано на фиг. 1, в системе осушения 10 может быть применено множество осушающих блоков 20, каждый из которых имеет опорную конструкцию 42, удерживающую направляющий просеивающий узел 44 и диффузорный узел 46. В таких системах 10 головные части 82 опорной конструкции 42 могут быть удлинены и соответствующим образом соединены для образования дорожки 88 у противоположных концов каждого блока 20 системы. Вдоль противоположных сторон головных частей 82 могут быть установлены попарные ограждающие перила 90.

Как показано на фиг. 6, опорная рама 52 диффузора включает в себя нижний элемент 92 основания, соединяющий друг с другом в поперечном направлении пару вертикальных опорных элементов 94. Верхние части вертикальных опор 94 проходят под углом в наружном направлении в виде зеркального отображения друг друга для соединения с рамой 50 верхней опорной конструкции, чтобы получить в общем криволинейную конфигурацию. Пара расположенных под углом обвязок 96 обеспечивает взаимосвязь нижних частей вертикальных опорных элементов 94 с основанием 92 рамы диффузора. В целом, плоская плита 98 сцентрирована на основании 92. Предпочтительно, чтобы плита основания была выполнена из стали толщиной Л (12 мм).

Предпочтительно, чтобы направляющий просеивающий узел 44 содержал задний и передний просеивающие узлы 100 и 102, которые с обеспечением их удерживания соединены с шарнирами 84 А-образной рамы. Такие направляющие сита подробно описаны в патенте США № 5656174. Каждый направляющий просеивающий узел 44 включает в себя открытую квадратную раму 104, удерживающую обычно плоское сито 106 поверх находящегося за ним поддона 107. Дренаж 108 соединен с каждым нижним углом поддона 107 (один из них показан на фиг. 7) для захождения желоба (не показан), предназначенного для переноса фильтрата к сборному резервуару 34 (фиг. 8).

Лоток 110, который наиболее подробно показан на фиг. 2 и 3, установлен на шарнирах 109 под обращенным в наружном направлении нижним краем каждой рамы 104 для захождения осадка 31 после фильтрации. Каждый лоток 110 включает в себя пару боковых стенок 111, ряд зигзагообразно расположенных плит или ступенек 112, которые проходят во внутреннем направлении от боковых стенок, и донную стенку 113. Одна группа плит 112 может проходить во внутреннем направлении от каждой из боковых стенок 111, как показано на фиг. 2 и 3, либо может быть обеспечено множество рядов плит 112, как показано на фиг. 9. Обычно эти плиты 112 имеют плоскую и четырехугольную конфигурацию.

Первый альтернативный вариант осуществления конструкции лотка 110а, показанный на фиг. 9 и 10, включает в себя боковые стенки 111а и донную стенку 113а, а также группу зигзагообразно расположенных плит или ступенек 112а, при этом центральная ступенька 112а удерживается боковыми стенками 111а посредством трубчатой проволоки 117а. Второй альтернативный вариант осуществления конструкции лотка 110Ь включает в себя криволинейные плиты 112Ь, которые проходят между боковыми стенками 111Ь. Лотки 110, 110а и 110Ь выполнены таким образом, что передняя боковая стенка 111, 111а или 111Ь проходит вверх для образования защитного ограждения 114, 114а или 114Ъ от брызг. Лоток 110, 110а или 110Ъ может быть выполнен таким образом, что он будет наклонен к одной стороне блока 20 осушения, либо он может сходиться к центральному отверстию 115. Плиты 112, 112а или 112Ъ равномерно распределены вдоль боковых стенок 111, 111Ъ относительно центра лотка 110а и по вертикали в соответствии с глубиной лотка 110, 110а или 110Ъ, при этом расстояние по вертикали между плитами 112, 112а или 112Ъ не превышает примерно 4 дюйма (100 мм).

Осадок 31 после фильтрации падает с сита 106 на плиты 112, 112а или 112Ъ. Хлопья 31 накапливаются на плите 112, 112а или 112Ъ и действуют в качестве буфера при падении дополнительных хлопьев 31. Как только достигнута заданная нагрузка, накопленный осадок 31 соскальзывает с плиты 112, 112а или 112Ъ и падает на следующую, более низкую плиту 112, 112а или 112Ъ. При этом плиты 112, 112а и 112Ъ прерывают падение осадка 31 после фильтрации с сита 106 на донную стенку 113, 113а или 113Ъ, так что срез хлопьев сведен к минимуму. Как только осадок 31 достигает донной стенки 113, 113а или 113Ъ, угол наклона обеспечивает его перемещение к отверстию 115. Как вариант или в дополнение к лотку 110, 110а или 110Ъ, на трейлере 40 может быть установлен транспортер (не показан) для удаления осадка 31, образованного при фильтрации, после того как он соскальзывает с сит 106.

Направляющие просеивающие узлы 44 снабжены парой электромеханических исполнительных механизмов или винтовых домкратов 116, показанных на фиг. 7, для возможности регулирования угла просеивающих узлов 100 и 102 в соответствии с характеристиками гидросмеси, подлежащей осушению. Подходящие электромеханические исполнительные механизмы изготавливает ИиГГ-ΝθΓΐοη Сотрапу, откуда они могут быть получены. Исполнительный механизм 116 соединен с каждым из обращенных внутрь боковых краев каждой рамы 104. При этом угол просеивающих узлов 100 и 102 можно регулировать даже в течение работы блока 20 осушения. К рамам 104 направляющего сита также может быть подсоединен вибратор (не показан), служащий для повышения эффективности фильтрации. Предпочтительный вибратор обеспечивает параболическую вибрацию сит 106 со скоростью примерно от 1300 до 2600 об./мин.

Направляющие сита 106 представляют собой конструкцию из клинообразной проволоки, при этом каждая проволока 118 имеет треугольное поперечное сечение с отверстиями между проволоками 118, примерно составляющими от 0,5 до 0,9 мм. Клинообразную проволоку 118 устанавливают так, чтобы она противолежала под заданным углом потоку гидросмеси ниже каждого сита 106 для содействия задержке хлопьев 31 на поверхности сита 106, при этом предпочтительные углы примерно составляют от 5 до 10°.

Блок 20 осушения, показанный на фиг. 4, 6 и 7, обычно имеет форму лопасти, включающей в себя обычно расположенный по вертикали стояк 46, имеющий переднюю стенку 120, заднюю стенку 122 и пару идентичных боковых стенок 124. Стояк 46 включает в себя, как правило, прямоугольное основание 126, как правило, треугольную среднюю часть 128 и, как правило, прямоугольную верхнюю часть 130. Если посмотреть на вид спереди, то основание 126 выполнено относительно узким, а верхняя часть 130 выполнена значительно более широкой. Основание 126 имеет горизонтальное сечение с относительно малым удлинением, примерно составляющим от 1:1 до 1:4, а верхняя часть 130 имеет горизонтальное сечение с относительно большим удлинением, примерно составляющим от 40:1 до 100:1. Отношение площадей горизонтальных сечений верхней части 130 к основанию 126 примерно составляет от 1:1 до 3:1. Средняя часть 128, как правило, имеет треугольный или трапецеидальный вид спереди по высоте и сужающийся в верхнем направлении вид сбоку.

Если посмотреть на вид спереди, то основание 126 имеет относительно малую ширину, примерно составляющую 1'2,75 (37,5 см), а верхняя часть 130 имеет относительно большую ширину, примерно составляющую 8'0 (2,44 м). Если посмотреть на вид сбоку, то диффузор 46 сходится от основания 126, глубина которого примерно составляет 6,5 (16,5 см), к более узкой верхней части 130, глубина которой примерно составляет 1,625 (4,1 см). Относительные размеры элементов диффузора 46, представленные на фиг. 4 и 6, не точно пропорциональны фактическим размерам.

В передней стенке 120 основания 126 диффузора по центру выполнено отверстие для соединения с патрубком 132, снабженным фланцем 134, расширяющимся в радиальном направлении, и такая конструкция в совокупности образует подвод 136 для захождения потока гидросмеси, преобразованной в хлопья. В предпочтительном варианте осуществления конструкции подвод 136 расположен поперечно стояку 46. Такая конструкция сообщает гидросмеси увеличенное усилие среза, за счет чего хлопья удерживаются равномерно взвешенными и предотвращается их локальное осаждение. Предпочтительно, чтобы стояк 46 был выполнен из листа металла № 10 по сортаменту, толщина которого примерно составляет 0,05 мм. Предпочтительно, чтобы труба 132 была выполнена из углеродистой стали (8СН.40), при этом ее предпочтительный диаметр примерно составляет 10' (25,4 см).

Верхняя часть 130 диффузора заканчивается ободом 138, образующим удлиненную узкую выходную щель 139 и имеющим пару вер17 тикальных концевых частей 140, прилегающих к боковым сторонам 124 диффузора 46. Концевые части 140 выступают по вертикали над ободом 138 примерно на 3 (7,6 см) и выполнены из того же самого материала, что и диффузор 46. Узел 141 из сливных пластин включает в себя пару обычно У-образных сливных пластин 142, проходящих параллельно ободу 138 и ниже него примерно на 3 (7,6 см). Сливные пластины 142 проходят вниз на расстояние, приблизительно составляющее 4 (10,2 см). Как правило, плоские промежуточные детали 144 соединены с соответствующей передней или задней поверхностью 120 или 122 диффузора так, что они отстоят от обода 138 и параллельны ему. В общем, плоская, клинообразная пластина 146 соединена с промежуточной деталью 144, перекрывая ее. При этом промежуточная деталь 144 и клин 146 совместно образуют щель 148 для захождения в нее и удержания одной опоры сливной пластины 142 в контакте с соответствующей передней или задней поверхностью 120 или 122 верхней части 130 диффузора 46. Расстояние сливной пластины 142 от обода 138 можно в некоторой степени отрегулировать для выравнивания ее уровня посредством перемещения сливной пластины 142 по вертикали внутри щели 148. Промежуточная деталь 144 служит в качестве стопора для ограничения степени перемещения сливной пластины 142 в нижнем направлении.

Сливные пластины 142 расположены под углом примерно от 30 до 60° по отношению к горизонтали. В предпочтительных вариантах осуществления конструкции этот угол соответствует углу направляющего просеивающего узла 44, составляет обычно примерно от 40 до 55°, а предпочтительно - примерно от 45 до 50°. Сливные пластины 142 предпочтительно конструируют из листового металла № 10 по сортаменту, который имеет толщину порядка 0,05 мм и проходит по всей длине передней и задней стенок 120 и 122 стояка 46.

На фиг. 8 изображены стадии способа высокоскоростного осушения гидросмесей согласно изобретению, включающие в себя стадии постоянного или непрерывного измерения скорости 12 течения, или плотности 14 пульпы в потоке гидросмеси, либо обоих этих параметров, добавления к гидросмесям определенного количества хлопьеобразующего агента, которое определяют в соответствии с измерениями скорости потока и/или плотности пульпы, и выполнения процесса 20 осушения суспензии. Точнее, гидросмесь, подлежащая осушению в соответствии с системой 10 и способом согласно изобретению, может быть получена посредством землечерпания, как описано в патенте США № 5656174. Квалифицированные специалисты в этой отрасли смогут оценить, что способ согласно изобретению может быть применен совместно с системами для разработки грунта гидромеханизацией, в которых используют зем снаряд с буром или с режущей головкой для удаления гидросмеси со дна водного пути. Также могут быть применены механические системы для разработки грунта, в которых используют экскаватор с обратной лопатой, или так называемый грейфер, либо драглайн. Гидросмесь также может быть получена посредством силы тяжести, например путем смыва подаваемой массы по дренажу к колодцу или отстойнику. После этого вычерпанный материал разжижают водой из водного пути для образования гидросмеси 22 для облегчения его нагнетания к месту проведения обработки.

Гидросмесь 22 может быть подвергнута обработке путем ее выпуска на самоочищающееся крупное сито (не показано) для удаления больших кусков породы. В качестве примера можно указать конструкцию сита с ячейками 10-30 меш, то есть с размерами просеивающих отверстий порядка 0,59-2,0 мм, предназначенного для удаления крупных кусков породы. Проходящий вниз от крупного сита поток гидросмеси может быть подан путем нагнетания или под действием силы тяжести на среднее вибрационное сито 24, например с ячейками порядка 20-100 меш, то есть с размером просеивающих отверстий порядка 0,149-0,84 мм, а предпочтительно с ячейками порядка 30-80 меш, то есть с размером просеивающих отверстий порядка 0,177-0,59 мм, для удаления отсеиваемого материала среднего размера, такого как мелкий гравий, сланец и крупный песок. Подходящие сита могут быть получены от Эстек Ес.|шртсп1 Сотрапу или Ьта(ех Ес.|шртсп1 Согрогайоп.

Если гидросмесь содержит мелкий материал, обладающий высоким удельным весом, который не будет соединяться с флокулянтом, например мелкий песок, то предпочтительно выполнение дополнительной предварительной обработки гидросмеси с использованием гидроциклона 24 для удаления этого материала. Материал с высоким удельным весом при его вращении перемещается к боковой стороне резервуара гидроциклона, и его выпускают через донную часть конуса. Как вариант, гидросмесь можно нагнетать непосредственно к гидроциклону 24 без предварительного просеивания.

После предварительной обработки путем просеивания или ее выполнения в гидроциклоне 24 остающаяся гидросмесь обычно должна содержать только мелкие и весьма мелкие материалы, такие как глина, илистый грунт и органические соединения, которые пригодны для их прохождения в осушающий блок 20. Для обеспечения успешного хлопьеобразования относительная плотность пульпы должна по объему находиться в диапазоне примерно от 2 до 20%, а предпочтительно примерно от 5 до 10%.

Скорость потока гидросмеси и плотность пульпы подвергают постоянным или непрерывным измерениям, когда поток проходит от сита для предварительной обработки и/или от гидро19 циклона 24 в смесительный блок 18. Для измерения скорости потока гидросмеси обычно используют расходомер 12 Допплера. К подходящим устройствам также можно отнести устройство Сгсуйпс ΡΌΕΜ-ΙΥ, которое может быть приобретено у Сгеуйпе 1п81гитеп1, 1пс., и ультразвуковой расходомер Допплера типа С8, который может быть приобретен у СотриИоте. Для определения плотности пульпы при измерении плотности гидросмеси используют трубку 14 Кориолиса. Как вариант, может быть использован ядерный измеритель плотности.

Показания, полученные расходомером 12 и устройством 14 для измерения плотности пульпы, посредством электронного оборудования передают к программируемому логическому устройству 16 или к логической схеме управления, которые могут включать в себя схемы и программное обеспечение. Одним из приемлемых программируемых логических контроллеров 16 является контроллер Т1, который может быть приобретен у ТокЫЬа. Контроллер 16 программируют заранее составленным алгоритмом в соответствии с характеристиками конкретной гидросмеси, подлежащей обработке. В контроллере 16 используют алгоритм, который позволяет вычислить количество хлопьеобразующего агента, необходимого для оптимального хлопьеобразования гидросмеси в соответствии с надлежащим образом снятыми показаниями расходомера 12 и измерителя 14 плотности пульпы.

Программируемый логический контроллер 16 передает сигнал, который приводит в действие гидрообъемный насос 28 для подачи к гидросмеси вычисленного количества полимерного хлопьеобразующего агента из резервуара 30 с полимером. Предпочтителен насос дозирующего типа. К приемлемым устройствам относится дозирующий насос Моу по (КТМ). Программируемый логический контроллер 16 приводит в действие насос 28 таким образом, чтобы тот работал при заданном количестве числа оборотов в минуту, добавляя при этом рассчитанное количество хлопьеобразующего агента в соответствии со скоростью потока и плотностью пульпы. В предпочтительном варианте осуществления конструкции применяют круговой, типа «гало», насос с большим количеством отверстий для выполнения стадии впрыска (не показан) для обеспечения равномерного добавления хлопьеобразующего агента к потоку гидросмеси. Такое равномерное добавление усиливает начальный контакт между полимером и твердыми частицами и, следовательно, усиливает хлопьеобразование. Квалифицированные специалисты в этой отрасли смогут оценить, что полимер может быть впрыснут в поток гидросмеси, когда он проходит от вибратора/гидроциклона 24 к смесителю 18, либо он может быть впрыснут в гидросмесь, когда она достигает смесителя 18.

Программируемый логический контроллер 16 посредством электронного оборудования также соединен со смесителем 18 для приведения смесителя 18 в действие для перемещения гидросмеси в любом случае, когда включены гидрообъемные насосы 28. Предпочтителен динамический смеситель 18. Примерный простой смеситель 18 включает в себя трехлопастную мешалку (не показана) и реостат для регулируемого управления скоростью перемешивания в соответствии с характеристиками гидросмеси, подлежащей осушению. Скорость перемешивания можно регулировать для эффективного хлопьеобразования гидросмеси, содержащей донные отложения. Если скорость перемешивания весьма мала, то рассеивание хлопьеобразующего агента будет недостаточным. Если же скорость перемешивания будет слишком велика, то будет происходить срез образующихся хлопьев.

Предпочтительно, чтобы хлопьеобразующий агент содержал анионную, катионную или неионную полимерную композицию. Катионные полимеры не являются предпочтительными, когда регенерированный водный фильтрат должен быть возвращен в окружающую среду, поскольку такие полимеры могут оказаться ядовитыми для рыбы. Особенно предпочтительные хлопьеобразующие агенты содержат полиакриламид или смесь полиакриламидов. Предпочтительно использование полимерной композиции в сухом состоянии, хотя могут быть применены и жидкие эмульсии. Особенно предпочтительны сухие полимеры, обеспечивающие быструю гидратацию. Полимеры предварительно гидратируют перед их добавлением в поток гидросмеси посредством насоса 28. Для предварительной гидратации сухого полимера особенно предпочтительно использование воды, регенерированной при выполнении процесса осушения.

Образование хлопьев начинается с добавления флокулянта и продолжается, пока поток гидросмеси перемещается от смесителя 18 к блоку 20 осушения. При выполнении особенно предпочтительного высокоскоростного способа осушения согласно изобретению поток гидросмеси после добавления хлопьеобразующего агента делят на множество параллельных потоков, подлежащих обработке, каждый из которых подают к блоку 20 осушения, имеющему направляющие просеивающие узлы 44. Количество параллельных потоков будет зависеть от желаемой производительности. При использовании четырех потоков производительность может доходить до 5000 галлонов США в минуту (0,30 м³/с).

Блок 20 осушения может быть установлен на транспортировочном средстве, например на трейлере или на барже (не показаны). Направляющий просеивающий узел 44 и диффузор 46 устанавливают на опорные рамы 48, 50 и 52, которые, в свою очередь, с возможностью регу21 лирования устанавливают на транспортировочное средство. Для подъема блока 20 относительно транспортировочного средства 40 из положения хранения в рабочее положение используют исполнительные механизмы 86, что позволяет удалять твердые частицы с направляющих сит 106 под действием силы тяжести. Как только блок 20 поднят в его рабочее положение, поток преобразованной в хлопья гидросмеси подают от смесителя 18 к диффузору 46 блока 20 осушения.

Ранее описанная лопастеобразная конфигурация диффузора 46 обеспечивает возможность подачи потока равномерно распределенной, преобразованной в хлопья гидросмеси к направляющим ситам 106. Это приводит к эффективному использованию всей поверхности каждого сита 106 без возникновения проблем, связанных с закупориванием, которые свойственны известным системам. Преимущество заключается в том, что производительность системы 10 значительно повышается. В предпочтительном варианте осуществления конструкции подвод 136 для потока преобразованной в хлопья гидросмеси расположен поперечно подающей трубе (не показана). За счет этого обеспечивается передача гидросмеси, преобразованной в хлопья, увеличенной силы сдвига, посредством чего хлопья удерживаются в жидкости в равномерно взвешенном состоянии и предотвращается их осаждение внутри диффузора 46. Преобразованная в хлопья гидросмесь поднимается внутри диффузорного узла из подвода 136, выливается через выходную щель 139 поверх сливных пластин 142 и проходит на направляющие просеивающие узлы 100 и 102.

Углы направляющих просеивающих узлов 100 и 102 можно регулировать для получения заданного угла, используя электромеханические исполнительные механизмы 116. Угол, под которым установлено каждое направляющее сито 106, предпочтительно выбирают так, чтобы он совпадал с углом сливных пластин 142 диффузора, а именно, чтобы он примерно составлял от 30 до 60°, предпочтительно от 40 до 55°, а наиболее предпочтительно от 45 до 50° по отношению к горизонтали. Угол направляющих сит 106 может быть определен в соответствии с композицией взвешенных твердых частиц так, что осушенный, преобразованный в хлопья материал 31 будет соскальзывать с направляющих сит 106 без приложения энергии, которая приводила бы к срезу состоящего из хлопьев 31 осадка после фильтрации. Хотя каждое из направляющих сит 106 может быть независимым образом установлено под углом, отличающимся от углов других сит, предпочтительно устанавливать направляющие сита 106 под одним углом по длине каждой стороны группы собранных блоков 20. Предпочтительно, чтобы вдоль каждой стороны А-образной рамы 74 была использована одиночная секция 106 сита.

Преобразованную в хлопья гидросмесь фильтруют посредством направляющих сит 106 для получения твердого осадка 31 и обратного потока фильтрата. Отфильтрованные хлопья 31 накапливаются на поверхности соответствующего направляющего сита 106, а затем скатываются по поверхности сита 106 аналогично снежкам. Отфильтрованные хлопья 31 покидают сито 106, имея консистенцию, подобную консистенции домашнего сыра. В предпочтительном варианте осуществления конструкции стояк 46 устанавливают на опорные рамы 48, 50 и 52, которые с возможностью их регулирования установлены на транспортировочном средстве, так что весь диффузор 46 может быть приподнят и шарнирно подсоединен таким образом, чтобы была обеспечена возможность падения твердых веществ в лоток 110 и 110а или 110Ь поверх ступенек 112, 112а и 112Ь для твердых частиц. Из лотка 110, 110а или 110Ь твердые частицы поступают вниз к распределительному желобу или на транспортерную ленту (не показаны) для их удаления к ременному прессу 32 для осуществления стадии дополнительного осушения. Дополнительное осушение посредством ременного пресса 32 позволяет получить продукт, который достаточно сух для возможности его легкого удаления. Можно предположить, что осадок 31 после фильтрации может быть продан в качестве грунта. В том случае, когда материал в лотке 110, 110а и 110Ь включает в себя материал, который не преобразован в хлопья должным образом, оператор направляет поток из лотка 110, 110а или 110Ь в рециркуляционный резервуар.

Обратный поток фильтрата проходит от стояка 46 через дренажи 108 к сборному резервуару 34. Плотность пульпы фильтрата в сборном резервуаре 34 подвергают постоянному или непрерывному измерению посредством измерительного устройства 14, а результаты измерений передают к программируемому логическому контроллеру 16. Эти измерения могут быть использованы сами по себе, либо они могут быть объединены с измерениями плотности пульпы, взятой из потока гидросмеси, для вычисления количества хлопьеобразующего агента, необходимого для оптимального преобразования гидросмеси в хлопья.

Фильтрат может быть дополнительно очищен с помощью какого-либо количества средств 38 вторичной обработки, обеспечивающих осаждение и фильтрацию. Осаждение может быть выполнено посредством очистителя с шевронными или косыми ребрами (не показан) или посредством использования так называемого фракционного резервуара (не показан). Дополнительная фильтрация может быть выполнена посредством использования песчаного фильтра или углеродного фильтра (также не показаны). Очищенная вода может быть возвращена в окружающую среду, например в вод ный путь, в котором выполняют дноуглубительные работы.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ осушения потока гидросмеси, включающий следующие стадии:

a) постоянное или непрерывное определение одного или более параметров;

b) добавление хлопьеобразующего агента к потоку гидросмеси в соответствии с определяемым параметром или определяемыми параметрами;

c) перемешивание хлопьеобразующего агента с гидросмесью для образования потока преобразованной в хлопья гидросмеси;

б) подачу преобразованной в хлопья гидросмеси через диффузор на направляющее сито;

е) фильтрацию преобразованной в хлопья гидросмеси через направляющее сито для получения твердых частиц и фильтрата, в котором параметрами являются скорость потока гидросмеси, плотность пульпы в гидросмеси и плотность пульпы в фильтрате.
2. Способ по п.1, в котором перемешиванием на стадии (с) управляют в соответствии с определяемым параметром или определяемыми параметрами.
3. Способ по п.1 или 2, в котором используют хлопьеобразующий агент, содержащий анионный, катионный или неионный полимер, или полиакриламид, либо смесь полиакриламидов.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором диффузор содержит вертикально расположенную трубу, поднимающуюся от основания, имеющего подвод для потока преобразованной в хлопья гидросмеси к верхней части, где поток в виде хлопьев гидросмеси подают к направляющему ситу, при этом труба имеет площадь горизонтального сечения, которая остается постоянной или увеличивается от основания к верхней части, и удлинение, которое значительно увеличивается от основания к верхней части.
5. Способ по п.4, в котором основание имеет горизонтальное сечение с относительно низким удлинением, составляющим от 1:1 до 4:1, а верхняя часть имеет горизонтальное сечение с относительно высоким удлинением, составляющим от 40:1 до 100:1, при этом отношение площадей горизонтального сечения верхней части и основания составляет от 1:1 до 3:1.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором используют направляющее сито, содержащее два сита, установленных на А-образной раме.
7. Способ по любому из пп.1-6, который дополнительно включает следующие стадии:

1) дополнительную очистку фильтрата и/или д) дополнительное осушение твердых частиц.
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором добавлением хлопьеобразующего агента управ ляют программируемым логическим управляющим устройством, соединенным со средством определения параметра или параметров, а также соединенным со средством для добавления хлопьеобразующего агента.
9. Устройство для осушения потока гидросмеси, содержащее

ί) средство для постоянного или непрерывного определения одного или более параметров;

ίί) средство для добавления к гидросмеси хлопьеобразующего агента;

ш) средство, реагирующее на определяемый параметр или на определяемые параметры для управления скоростью добавления хлопьеобразующего агента с помощью средства для его добавления;

ίν) смеситель для перемешивания хлопьеобразующего агента с гидросмесью для создания потока преобразованной в хлопья гидросмеси;

ν) направляющее сито для фильтрации преобразованной в хлопья гидросмеси для получения твердых веществ и фильтрата;

νί) диффузор для подачи преобразованной в хлопья гидросмеси на направляющее сито, в котором параметрами являются скорость гидросмеси, плотность пульпы в гидросмеси и плотность пульпы в фильтрате.
10. Устройство по п.9, в котором узел, содержащий диффузор и направляющее сито, установлен на опоре, при этом опора установлена с возможностью регулирования на транспортировочном средстве, так что узел можно перемещать относительно транспортировочного средства для обеспечения возможности удаления твердых частиц с направляющего сита под действием силы тяжести.
11. Диффузор для подачи потока преобразованной в хлопья гидросмеси к направляющему ситу, содержащий вертикально расположенную трубу, поднимающуюся от основания, имеющего подвод для потока преобразованной в хлопья гидросмеси к верхней части, где поток в виде хлопьев гидросмеси подают к направляющему ситу, при этом труба имеет площадь горизонтального сечения, которая остается постоянной или увеличивается от основания к верхней части, и удлинение, которое значительно увеличивается от основания к верхней части.
12. Диффузор по п.11, в котором основание имеет горизонтальное сечение с относительно низким удлинением, составляющим от 1:1 до 4:1, а верхняя часть имеет горизонтальное сечение с относительно высоким удлинением, составляющим от 40:1 до 100:1, при этом отношение площадей горизонтального сечения верхней части и основания составляет от 1:1 до 3:1.
13. Узел, содержащий направляющее сито по п.6 и диффузор по любому из пп.11 или 12.
14. Устройство для сбора осадка после фильтрации с сепарирующего сита, содержащее пару удлиненных, отстоящих друг от друга боковых стенок, имеющих противоположные концы, и донную стенку, расположенную между ними;

множество плит, проходящих внутрь по меньшей мере от одной из боковых стенок;

при этом плиты образуют множество возвышений, образующих ступеньки для прерывания падения осадка после фильтрации с сита на донную стенку.