RU2182838C1

RU2182838C1 - Liquid clarification apparatus

Info

Publication number: RU2182838C1
Application number: RU2001122045/12A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Галкин Ю.А. Галкин; Ю.А. Галкин
Original assignee: Галкин Юрий Анатольевич
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: cleaning natural water and sewage from suspended particles and floating admixtures. SUBSTANCE: proposed apparatus has shell with flocculation and settling chambers coaxially arranged inside it; settling chamber is provided with thin-layer settling elements; apparatus is also provided with starting liquid supply system and clarified liquid, sediment and floating admixture discharge system. Apparatus is provided with additional partitions forming circular passage between them; one inner partition is extension of partition of flocculation chamber forming inner circular port together with bottom; outer partition adjoining bottom forms outlet circular port, thus intensifying cleaning due to increased flocculation chamber and recirculation of sediment. EFFECT: enhanced efficiency of cleaning. 3 cl, 2 dwg

Description

Предложение относится к устройствам для обработки жидкостей, преимущественно природных и сточных вод, с целью отделения взвешенных твердых частиц путем осаждения, а также удаления всплывающих примесей при наличии в аппаратах зон флокуляции. The proposal relates to devices for the treatment of liquids, mainly natural and waste water, with the aim of separating suspended solids by sedimentation, as well as removing pop-up impurities in the presence of flocculation zones in the apparatus.

Такие аппараты известны, например, из патента РФ 1722528 В 01 D 21/08, 1992; а. с. СССР 1327912 В 01 D 21/08,1987; а.с. СССР 1101264 В 01 D 21/08, 1984. Such devices are known, for example, from RF patent 1722528 B 01 D 21/08, 1992; a. from. USSR 1327912 B 01 D 21 / 08.1987; A.S. USSR 1101264 B 01 D 21/08, 1984.

Наиболее близким к патентуемому аппарату по совокупности существенных признаков следует считать аппарат для осветления жидкости по патенту РФ 1722528 В 01 D 21/08, 1992. Он содержит корпус, коаксиально расположенную в нем камеру хлопьеобразования, ограниченную перегородкой, общей с камерой отстаивания, и системы подвода исходной жидкости, отвода осветленной жидкости, осадка и всплывающих примесей. В верхней части камеры отстаивания установлены тонкослойные осадительные элементы. Камера хлопьеобразования включает зону реакции и зону флокуляции. По нижнему поясу зоны флокуляции расположена успокоительная решетка. Аппарат оснащен приводным скребковым механизмом для удаления осадка с днища аппарата в кольцевой лоток. The closest to the patented apparatus by the set of essential features should be considered the apparatus for clarifying the liquid according to the patent of the Russian Federation 1722528 01 D 21/08, 1992. It contains a housing, a flocculation chamber coaxially located therein, bounded by a partition common with the settling chamber, and a supply system source liquid, removal of clarified liquid, sediment and pop-up impurities. Thin-layer precipitation elements are installed in the upper part of the settling chamber. The flocculation chamber includes a reaction zone and a flocculation zone. In the lower zone of the flocculation zone, a soothing grid is located. The device is equipped with a driving scraper mechanism to remove sediment from the bottom of the device in the annular tray.

В этом аппарате исходная жидкость поступает в зону реакции тангенциально, что придает потоку жидкости вращательное движение. Этот поток движется в зоне реакции по спирали снизу вверх. В зоне флокуляции движение жидкости происходит по спирали сверху вниз. Здесь формируются и укрупняются флокулы осадка. Вращательное движение жидкости в зоне флокуляции прекращается при проходе потока через успокоительную решетку. После этого жидкость поступает в камеру отстаивания. Пройдя через тонкослойные осадительные элементы, осветленная жидкость направляется в лоток, из которого выводится за пределы аппарата. Отделенные от жидкой фазы твердые частицы из зоны флокуляции и камеры отстаивания собираются на днище аппарата, откуда осадок скребковым механизмом удаляется в кольцевой лоток, а из него по трубопроводу - из аппарата. Всплывшие примеси собираются в отдельном лотке, откуда выводятся за пределы аппарата. In this apparatus, the initial fluid enters the reaction zone tangentially, which imparts a rotational motion to the fluid flow. This flow moves in the reaction zone in a spiral from the bottom up. In the flocculation zone, the fluid moves in a spiral from top to bottom. Here floccules of sediment are formed and enlarged. The rotational movement of the liquid in the flocculation zone stops when the flow passes through the stilling grid. After this, the fluid enters the settling chamber. After passing through thin-layer precipitation elements, the clarified liquid is sent to the tray, from which it is discharged outside the apparatus. Solid particles separated from the liquid phase from the flocculation zone and sedimentation chamber are collected on the bottom of the apparatus, from where the sediment is removed by a scraper mechanism into the annular chute, and from it through the pipeline from the apparatus. Surfaced impurities are collected in a separate tray, from where they are discharged outside the apparatus.

Основной недостаток описанного аппарата состоит в том, что его конструкция не позволяет интенсифицировать очистку жидкости от дисперсной фазы. Это объясняется тем, что занимаемый успокоительной решеткой объем и пространство под ней до днища не могут быть использованы для проведения процесса флокуляции и служат лишь для остановки вращения потока жидкости и накопления осадка. Кроме того, неорганизованный подвод жидкости к камере отстаивания препятствует осаждению частиц из тонкослойных осадительных элементов, что снижает эффективность их работы. The main disadvantage of the described apparatus is that its design does not allow to intensify the cleaning of the liquid from the dispersed phase. This is explained by the fact that the volume occupied by the stilling lattice and the space below it to the bottom cannot be used to conduct the flocculation process and serve only to stop the rotation of the fluid flow and the accumulation of sediment. In addition, the unorganized supply of fluid to the settling chamber prevents the deposition of particles from thin-layer sedimentation elements, which reduces their efficiency.

Предложение направлено на создание аппарата с высокими показателями очистки при наименьших его размерах. The proposal is aimed at creating an apparatus with high cleaning rates at its smallest sizes.

Технический результат, который при этом может достигаться, состоит в интенсификации процесса осветления жидкости за счет увеличения рабочего объема зоны флокуляции с обеспечением рециркуляции осадка, отлагающегося на днище аппарата под зоной флокуляции, при вращении потока жидкости в горизонтальной плоскости и под воздействием вертикальных циркуляционных потоков, а также за счет создания организованного горизонтального потока жидкости, подводимого к низу тонкослойных осадительных элементов. The technical result, which can be achieved in this case, consists in intensifying the process of clarifying the liquid by increasing the working volume of the flocculation zone with the provision of recirculation of the sediment deposited on the bottom of the apparatus under the flocculation zone, when the fluid flow is rotated in a horizontal plane and under the influence of vertical circulation flows, and also due to the creation of an organized horizontal flow of fluid supplied to the bottom of thin-layer sedimentary elements.

Это достигается тем, что по п.1 формулы аппарат снабжен образующими между собой кольцевой канал дополнительными перегородками, одна из которых - внутренняя - является продолжением перегородки камеры хлопьеобразования и образует с днищем аппарата входное кольцевое окно, а другая - внешняя - примыкает к днищу аппарата и образует с перегородкой камеры хлопьеобразования выходное кольцевое окно, сообщающее кольцевой канал с камерой отстаивания на уровне низа тонкослойных осадительных элементов. This is achieved by the fact that, according to claim 1 of the formula, the apparatus is provided with additional partitions forming between themselves the annular channel, one of which is the inner one, which is a continuation of the partition of the flocculation chamber and forms an input annular window with the bottom of the apparatus, and the other, the outer one, adjoins the bottom of the apparatus and forms an outlet annular window with a partition wall of the flocculation chamber, communicating an annular channel with a settling chamber at the bottom level of thin-layer precipitation elements.

При таком выполнении аппарат не содержит успокоительную решетку, а полезный объем зоны флокуляции увеличен до днища аппарата, что позволяет более продолжительное время обрабатывать жидкость в этой зоне. Возникающие при вращении жидкости вертикальные циркуляционные потоки активизируют перемешивание и поднимают с днища аппарата частицы осадка, которые вовлекаются в процесс, становясь центрами кристаллизации и хлопьеобразования, что интенсифицирует осветление жидкости. В кольцевом канале продолжается вращение жидкости и хлопьеобразование, что также влияет на интенсификацию очистки. На выходе из этого канала вращение жидкости прекращается. Жидкость организованным горизонтальным потоком через выходное кольцевое окно поступает в камеру отстаивания под уровень низа тонкослойных осадительных элементов. Такое направление ввода жидкости в наименьшей степени препятствует выходу осадка из указанных элементов и способствует выносу осадка к днищу. In this embodiment, the apparatus does not contain a sedative lattice, and the useful volume of the flocculation zone is increased to the bottom of the apparatus, which allows a longer time to process the liquid in this zone. The vertical circulation flows arising during the rotation of the liquid activate mixing and raise sediment particles from the bottom of the apparatus, which are involved in the process, becoming centers of crystallization and flocculation, which intensifies the clarification of the liquid. In the annular channel, fluid rotation and flocculation continue, which also affects the intensification of cleaning. At the exit from this channel, the rotation of the liquid stops. Liquid organized horizontal flow through the output annular window enters the sedimentation chamber under the bottom level of thin-layer sedimentation elements. This direction of fluid injection to the least extent prevents the exit of sediment from these elements and contributes to the removal of sediment to the bottom.

При наличии в аппарате скребкового механизма для удаления осадка с днища по п.2 формулы дополнительная внешняя перегородка выполнена составной по высоте так, что ее верхняя часть установлена стационарно, а нижняя прикреплена к лучам скребкового механизма и имеет окна для отвода осадка в местах пересечения со скребками. If there is a scraper mechanism in the apparatus for removing sludge from the bottom according to claim 2, the additional external partition is made integral in height so that its upper part is stationary, and the lower one is attached to the rays of the scraper mechanism and has windows for removing sediment at the intersection with the scraper .

Выполнение дополнительной внешней перегородки составной и с окнами, с одной стороны, формирует кольцевой канал с дополнительной внутренней перегородкой, а с другой стороны, не препятствует удалению осадка с днища аппарата. Такое исполнение аппарата является предпочтительным при осветлении сточных вод, содержащих тяжелые, малоподвижные осадки. The implementation of an additional external partition wall and with windows, on the one hand, forms an annular channel with an additional internal partition, and on the other hand, does not prevent the removal of sediment from the bottom of the apparatus. This embodiment of the apparatus is preferred when clarifying wastewater containing heavy, inactive sludge.

Согласно п.3 формулы для упрощения системы отвода осадка днище аппарата выполнено из двух расположенных на расстоянии друг от друга обечаек в виде коаксиальных обратных конусов, верхняя из которых соединена с дополнительной внешней перегородкой, а нижняя - с наружной перегородкой камеры отстаивания, при этом указанные обечайки имеют соосные отверстия для отвода осадка. Осадок, образующийся в камере хлопьеобразования, и осадок, образующийся в камере отстаивания, могут удаляться из аппарата по общему каналу, что упрощает систему отвода осадка. Такой аппарат наиболее целесообразен при образовании подвижных осадков, например, при коагуляционной очистке природных вод. According to paragraph 3 of the formula, to simplify the system of sediment removal, the bottom of the apparatus is made of two shells located at a distance from each other in the form of coaxial inverse cones, the upper of which is connected to an additional external partition, and the lower one to the outer partition of the settling chamber, while these shells have coaxial holes for drainage of sediment. The precipitate formed in the flocculation chamber and the precipitate formed in the settling chamber can be removed from the apparatus through a common channel, which simplifies the sediment removal system. Such an apparatus is most suitable for the formation of mobile sediments, for example, during coagulation treatment of natural waters.

Предложение поясняется фиг. 1-3, где на фиг.1 показан патентуемый аппарат в общем виде; на фиг.2 - то же, при наличии в аппарате скребкового механизма; на фиг.3 - то же, при выполнении общего отвода осадка. The proposal is illustrated in FIG. 1-3, where figure 1 shows the patented apparatus in General; figure 2 is the same, if there is a scraper mechanism in the apparatus; figure 3 - the same, when performing a general discharge of sediment.

Аппарат для осветления жидкости содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого коаксиально расположены камера хлопьеобразования с зоной реакции 2 и зоной флокуляции 3 и камера отстаивания 4 с тонкослойными осадительными элементами 5. Зона реакции ограничена внешней вертикальной перегородкой 6, общей с камерой отстаивания, внутренней наклонной перегородкой 7, общей с зоной флокуляции, и горизонтальным дном 8. Зона флокуляции ограничена наклонной перегородкой 7 и дополнительной вертикальной внутренней перегородкой 9, которая является продолжением от дна 8 перегородки 6, то есть продолжением перегородки камеры хлопьеобразования. Перегородка 9 образует с днищем 10 аппарата в зоне флокуляции входное для жидкости кольцевое окно 2. Камера отстаивания образована перегородкой 6, корпусом 1, который является наружной перегородкой камеры отстаивания, и дополнительной вертикальной внешней перегородкой 12, примыкающей к днищу 13 аппарата в камере отстаивания. Перегородки 9 и 12 образуют между собой вертикальный кольцевой канал 14. Перегородка 12 образует с перегородкой 6 камеры хлопьеобразования выходное кольцевое окно 15, сообщающее кольцевой канал 14 с камерой отстаивания на уровне низа тонкослойных осадительных элементов 5. Элементы 5 расположены над окном 15. The apparatus for clarifying a liquid comprises a cylindrical body 1, inside which a flocculation chamber with a reaction zone 2 and a flocculation zone 3 and a settling chamber 4 with thin-layer precipitating elements 5 are coaxially located. The reaction zone is limited by an external vertical partition 6, common with the settling chamber, by an internal inclined partition 7 common with the flocculation zone and the horizontal bottom 8. The flocculation zone is limited by an inclined partition 7 and an additional vertical internal partition 9, which is a a favor from the bottom 8 of the partition 6, that is, the continuation of the partition walls of the flocculation chamber. The partition 9 forms with the bottom 10 of the apparatus in the flocculation zone an annular window inlet for liquid 2. The settling chamber is formed by the partition 6, the housing 1, which is the outer partition of the settling chamber, and an additional vertical external partition 12 adjacent to the bottom 13 of the apparatus in the settling chamber. Partitions 9 and 12 form a vertical annular channel 14. The partition 12 forms, with the partition 6 of the flocculation chamber, an output annular window 15, which communicates the annular channel 14 with the settling chamber at the bottom level of the thin-layer precipitation elements 5. Elements 5 are located above the window 15.

Аппарат может иметь скребковый механизм для удаления осадка с днища (фиг. 2), который содержит лучи 16 со скребками 17 и привод 18 вращения лучей. В этом случае дополнительная внешняя перегородка выполнена составной по высоте: ее верхняя часть 19 установлена стационарно, например прикреплена к корпусу аппарата, а нижняя часть 20 прикреплена к лучам 16 скребкового механизма. Нижняя часть 20 в местах пересечения со скребками имеет окна 21 для беспрепятственного отвода осадка. The apparatus may have a scraper mechanism for removing sediment from the bottom (Fig. 2), which contains rays 16 with scrapers 17 and a drive for rotating rays 18. In this case, the additional external partition is made integral in height: its upper part 19 is mounted stationary, for example, attached to the body of the apparatus, and the lower part 20 is attached to the beams 16 of the scraper mechanism. The lower part 20 at the intersection with the scrapers has windows 21 for unhindered removal of sediment.

Днище аппарата (фиг.3) может быть выполнено из двух расположенных на расстоянии друг от друга обечаек в виде коаксиальных обратных конусов. Верхняя обечайка 22 соединена с перегородкой 12, а нижняя обечайка 23 - с наружной перегородкой камеры отстаивания. The bottom of the apparatus (figure 3) can be made of two shells located at a distance from each other in the form of coaxial inverse cones. The upper shell 22 is connected to the partition 12, and the lower shell 23 is connected to the outer partition of the settling chamber.

Аппарат содержит систему 24 подвода исходной жидкости, систему 25 отвода осветленной жидкости, систему 26 отвода всплывающих примесей и систему отвода осадка, включающую патрубки 27 в днище аппарата (фиг.1) или кольцевой лоток 28 и трубопровод 29 (фиг.2) или соосные отверстия 30 в обечайке 22 и 31 в обечайке 23 (фиг.3). В аппарате на фиг.3 для изменения количества удаляемого из камеры хлопьеобразования осадка может служить регулирующий орган 32. The apparatus contains a system 24 for supplying a source liquid, a system 25 for removing clarified liquids, a system 26 for removing pop-up impurities, and a system for removing sediment, including nozzles 27 in the bottom of the apparatus (Fig. 1) or an annular tray 28 and a pipe 29 (Fig. 2) or coaxial openings 30 in the shell 22 and 31 in the shell 23 (figure 3). In the apparatus of FIG. 3, a regulator 32 can serve to change the amount of sediment removed from the flocculation chamber.

Исходная жидкость, подаваемая в аппарат по системе 24, тангенциально поступает в зону реакции 2, где ей сообщается горизонтальное вращательное движение с перемещением по спирали снизу вверх. В зоне флокуляции 3 жидкость продолжает горизонтальное вращательное движение и перемещается по спирали сверху вниз до днища. В объеме камеры хлопьеобразования, наряду с перемещением жидкости по спирали, возникают вертикальные циркуляционные потоки, которые переносят и вовлекают в процесс хлопьеобразования частицы ранее образовавшегося осадка с днища аппарата. Формирование и выпадение флокул происходит в результате продолжительного перемешивания жидкости при повышенном количестве центров кристаллизации и флокуляции. Осадок из зоны флокуляции удаляется через патрубок 27 или отводится скребками в кольцевой лоток 28 и далее к трубопроводу 29 или выводится через отверстие 30 в обечайке 22. The initial liquid supplied to the apparatus through system 24 tangentially enters the reaction zone 2, where it is informed of horizontal rotational movement with a spiral movement from the bottom up. In the flocculation zone 3, the liquid continues the horizontal rotational movement and moves in a spiral from top to bottom to the bottom. In the volume of the flocculation chamber, along with the movement of the liquid in a spiral, vertical circulation flows arise, which transfer and involve particles of the previously formed sediment from the bottom of the apparatus into the flocculation process. The formation and loss of flocs occurs as a result of prolonged mixing of the liquid with an increased number of crystallization and flocculation centers. The precipitate from the flocculation zone is removed through the pipe 27 or removed by scrapers in the annular tray 28 and then to the pipe 29 or is discharged through the hole 30 in the shell 22.

Жидкость по входному кольцевому окну 11 отводится в кольцевой канал 14, где продолжается процесс хлопьеобразования с постепенным его прекращением. Жидкость на выходе из канала успокаивается и через окно 15 горизонтальным потоком поступает в камеру отстаивания 4 на уровне низа элементов 5. Здесь частицы теряют энергию, часть из них оседает на днище, другая часть отстаивается в элементах 5. Осадок из камеры отстаивания удаляется через патрубки 27 или отводится скребками в кольцевой лоток 28 и трубопровод 29 или выводится через отверстие 31 в обечайке 23. Углы наклона конусов обечаек 22 и 23 выбираются достаточными для непринудительного поступления осадков по обечайкам к отверстиям 30 и 31. Для удаления осадка с днища аппарата по фиг. 2 включают привод 18 вращения лучей 16, скребки которых подают осадок к лотку 28 с трубопроводом 29. Верхняя часть 19 перегородки остается неподвижной, а нижняя часть 20 вращается вместе с лучами. Окна 21 позволяют беспрепятственно отводить осадок. В аппарате по фиг.3 осадки из камер хлопьеобразования и отстаивания отводятся из него по общему каналу. The liquid at the inlet annular window 11 is discharged into the annular channel 14, where the process of flocculation continues with its gradual cessation. The liquid at the outlet of the channel calms down and through a window 15 enters a settling chamber 4 in a horizontal flow at the level of the bottom of the elements 5. Here the particles lose energy, some of them settle on the bottom, the other part settles in the elements 5. The sediment from the settling chamber is removed through the nozzles 27 or discharged by scrapers into the annular tray 28 and pipe 29 or discharged through an opening 31 in the shell 23. The angles of inclination of the cones of the shells 22 and 23 are selected sufficient for the precipitation along the shells to openings 30 and 31. For removal sediment from the bottom of the apparatus of FIG. 2 include a drive 18 for rotating beams 16, the scrapers of which supply sediment to a tray 28 with a pipe 29. The upper part 19 of the partition remains stationary, and the lower part 20 rotates with the beams. Windows 21 allow you to freely remove sediment. In the apparatus of FIG. 3, precipitation from the flocculation and sedimentation chambers is discharged from it through a common channel.

Осветленная жидкость выводится из аппарата по системе 25. Всплывающие примеси накапливаются в верхней части камеры отстаивания и отводятся по системе 26. The clarified liquid is discharged from the apparatus through the system 25. Pop-up impurities accumulate in the upper part of the settling chamber and are discharged through the system 26.

Таким образом, создан аппарат для осветления жидкости, относительно простой по конструкции, позволяющий повысить его компактность за счет интенсификации процесса очистки путем увеличения при тех же размерах агрегата камеры хлопьеобразования и поддержания в ней активного вертикально-циркуляционного перемешивания среды, а также горизонтального подвода жидкости в камеру отстаивания, что способствует осаждению частиц, выделяемых в тонкослойных осадительных элементах. Thus, an apparatus for clarifying a liquid has been created, which is relatively simple in design, which makes it possible to increase its compactness by intensifying the cleaning process by increasing the flocculation chamber at the same dimensions and maintaining active vertical-circulating mixing of the medium in it, as well as a horizontal supply of liquid into the chamber sedimentation, which contributes to the deposition of particles released in thin-layer sedimentation elements.

Claims

1. Apparatus for clarifying a liquid, comprising a housing, a flocculation chamber coaxially located therein, bounded by a partition common with a settling chamber having thin-layer precipitating elements, and a system for supplying an initial liquid, draining a clarified liquid, sediment and pop-up impurities, characterized in that it equipped with additional partitions forming the annular channel between themselves, one of which, the inner one, is a continuation of the partition of the flocculation chamber and forms an inlet with the bottom of the apparatus The e-ring window, and the other, the outer one, is adjacent to the bottom of the apparatus and forms, with the partition of the flocculation chamber, an output ring window that communicates the annular channel with the settling chamber at the bottom level of thin-layer precipitation elements.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that if there is a scraper mechanism in it to remove sediment from the bottom of the apparatus, the additional external partition is made integral in height so that its upper part is stationary, and the lower one is attached to the beams of the scraper mechanism and has windows for sediment discharge at intersections with scrapers.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that its bottom is made of two shells located at a distance from each other in the form of coaxial inverse cones, the upper of which is connected to an additional external partition, and the lower one - to the outer partition of the settling chamber, these shells have coaxial holes for the removal of sediment.