RU2732709C1 - Method for preparation of flocculant solution and apparatus for implementation thereof - Google Patents
Method for preparation of flocculant solution and apparatus for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732709C1 RU2732709C1 RU2020110509A RU2020110509A RU2732709C1 RU 2732709 C1 RU2732709 C1 RU 2732709C1 RU 2020110509 A RU2020110509 A RU 2020110509A RU 2020110509 A RU2020110509 A RU 2020110509A RU 2732709 C1 RU2732709 C1 RU 2732709C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing
- rotor
- flocculant
- stator
- dissolution
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F21/00—Dissolving
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/50—Mixing liquids with solids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для процессов приготовления растворов флокулянтов при подготовке воды для питьевых целей, очистки сточных вод, сгущении шламов горно-обогатительных предприятий, при углеобогащении, добыче ценных минералов.The invention is intended for the processes of preparation of solutions of flocculants in the preparation of water for drinking purposes, wastewater treatment, thickening of sludge from mining and processing enterprises, during coal preparation, extraction of valuable minerals.
Подавляющее большинство флокулянтов поставляется в твердой форме, в виде порошка. Это обусловлено экономией затрат при транспортировке, более легкими способами складирования и хранения сухих веществ. (Фролов В.С., Удовицкий В.И. Приготовление порошкообразных флокулянтов на углеобогатительных предприятиях Кузбасса// Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2009.) В настоящее время используется способ (Тагер А.А., Физикохимия полимеров.-3-е изд., перераб., М.: Химия, 1978) приготовления растворов из сухих частиц флокулянта, состоящий из трех стадий, каждая из которых проводится в отдельной емкости: смачивание частиц флокулянта (при этом используется быстроходная мешалка), растворение гранул (на этой стадии используется тихоходная мешалка), созревание. Основными проблемами при приготовлении раствора из порошка являются:The vast majority of flocculants are supplied in solid form, in powder form. This is due to cost savings in transportation, easier methods of storage and storage of dry substances. (Frolov V.S., Udovitskiy V.I.Preparation of powdery flocculants at coal preparation enterprises of Kuzbass // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal) , 2009.) Currently, a method is used (Tager A.A., Physicochemistry of polymers .-3rd ed., Revised., M .: Chemistry, 1978) preparation of solutions from dry particles of a flocculant, consisting of three stages, each of which is carried out in a separate container: wetting of the flocculant particles (using a high-speed mixer), dissolution granules (a slow-speed mixer is used at this stage), ripening. The main problems when preparing a solution from a powder are:
1) слипание гранул и образование комков флокулянта, плавающих на поверхности жидкости и не захватывающихся циркуляционными токами жидкости, формируемыми мешалкой; в результате указанные комки не растворяются в жидкости должным образом, и на предприятиях вынуждены увеличивать объем загрузки флокулянта в 2-3 раза выше нормы для достижения заданной концентрации флокулянта в растворе. Нерастворенные гранулы флокулянта нередко в дальнейшем попадают на поверхности аппаратуры, в том числе теплообменные, образуя на них плотную корку, что приводит к снижению эффективности нагрева.1) adhesion of granules and the formation of flocculant lumps floating on the surface of the liquid and not captured by the circulation currents of the liquid formed by the mixer; As a result, these lumps do not dissolve in the liquid properly, and the factories are forced to increase the flocculant loading volume by 2-3 times higher than the norm to achieve the specified concentration of the flocculant in the solution. Undissolved flocculant granules often later fall on the surfaces of equipment, including heat exchange ones, forming a dense crust on them, which leads to a decrease in heating efficiency.
2) достаточно длительный период приготовления раствора, связанный в первую очередь с необходимостью длительного перемешивания быстроходной мешалкой на стадии смачивания, а также низкой степенью турбулизации раствора на стадии растворения (лопастные мешалки классических типов характеризуются высокой степенью касательных напряжений на окончании лопаток и во избежание разрыва полимерных цепочек используют достаточно низкие скорости вращения перемешивающих устройств); это приводит к снижению производительности устройства, изготовленного по известному способу.2) a rather long period of solution preparation, associated primarily with the need for long-term stirring with a high-speed mixer at the wetting stage, as well as a low degree of solution turbulence at the dissolution stage (blade mixers of classical types are characterized by a high degree of shear stresses at the end of the blades and in order to avoid rupture of polymer chains use rather low rotation speeds of mixing devices); this leads to a decrease in the productivity of the device manufactured according to the known method.
В патенте (Патент РФ № 2613952, 05.03.2014.) описан способ растворения полимера, основанный на разделении комков путем пропускания через сито с определенной ячейкой. Недостатком данного способа является опасность забивания фильтра, а также достаточно сложная конструкция установки, в составе которой необходимо использовать дополнительный насос для циркуляции флокулянта.The patent (RF Patent No. 2613952, 03/05/2014.) Describes a method for dissolving a polymer based on the separation of lumps by passing through a sieve with a specific cell. The disadvantage of this method is the danger of clogging the filter, as well as a rather complex design of the installation, in which it is necessary to use an additional pump for circulating the flocculant.
Известен способ приготовления флокулянта, основанный на нагреве жидкости (Патент РФ № 2114789, 04 11 1996.). Способ заключается в том, что флокулянт загружают в растворитель при 35 - 55°C, после чего повышают температуру растворителя и при перемешивании осуществляют растворение флокулянта при 50 - 75°C. Изобретение позволяет снизить время приготовления флокулянта и повысить полноту его растворения и эффективность его действия. Однако данный способ связан с высокими затратами электроэнергии и экономически оправдан только для приготовления небольших партий раствора. A known method of preparing a flocculant based on heating a liquid (RF Patent No. 2114789, 04 11 1996.). The method consists in the fact that the flocculant is loaded into the solvent at 35 - 55 ° C, after which the temperature of the solvent is increased and, with stirring, the flocculant is dissolved at 50 - 75 ° C. The invention makes it possible to reduce the preparation time of the flocculant and to increase the completeness of its dissolution and the efficiency of its action. However, this method is associated with high energy costs and is economically justified only for the preparation of small batches of solution.
Наиболее близким к предложенному способу является способ, реализованный в установке по приготовлению флокулянта фирмы Prominent (Самсонова С.П. «Примеры оптимизации реагентного хозяйства» Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение, Июль 2015). Корпус установки включает в себя три секции, соединённые переливными карманами в единую гидравлическую систему: секцию смачивания, секцию растворения и секцию созревания. В процессе приготовления раствор последовательно проходит через все секции. Вода подается в секцию смачивания и одновременно из бункера дозатором подается гранулированный флокулянт. Растворение флокулянта обеспечивается тихоходной мешалкой лопастного типа с электрическим приводом. Следующий цикл приготовления начинается после падения уровня в секции созревания. При этом вода с растворённым порошком через переливной карман вытесняется в секцию созревания, также оснащенную тихоходной мешалкой с электрическим приводом. Подобное устройство также изложено в описании полезной модели к патенту (Патент РФ № 157545, 07 09 2015). Недостатками известной установки являются достаточно высокая стоимость изготовления и большие габаритные размеры оборудования, связанные с обустройством нескольких отсеков прохождения раствора, а также чрезмерно высокая продолжительность процесса.The closest to the proposed method is the method implemented in the installation for the preparation of a flocculant company Prominent (Samsonova S. P. "Examples of optimization of the reagent economy" Water treatment. Water treatment. Water supply, July 2015). The plant body includes three sections connected by overflow pockets into a single hydraulic system: a wetting section, a dissolving section and a maturation section. During the preparation process, the solution sequentially passes through all sections. Water is supplied to the wetting section and at the same time granular flocculant is supplied from the hopper by the dispenser. Dissolution of the flocculant is ensured by a low-speed, paddle-type stirrer with an electric drive. The next cooking cycle starts after the level in the maturation section has dropped. At the same time, the water with the dissolved powder is forced through the overflow pocket into the maturation section, which is also equipped with a low-speed electric stirrer. A similar device is also described in the description of the utility model to the patent (RF Patent No. 157545, 07 09 2015). The disadvantages of the known installation are the rather high manufacturing cost and large overall dimensions of the equipment associated with the arrangement of several compartments for the passage of the solution, as well as the excessively long duration of the process.
Наиболее близким к предложенному аппарату техническим решением является устройство (прототип) (Патент РФ №212554, C02F 1/52, B01F 15/04, B01J 4/02, публ. 27.01.1999) для приготовления флокулянта, содержащее дозатор, емкость реактора с механическим перемешивателем для приготовления рабочего раствора флокулянта заданной концентрации и расходную емкость рабочего раствора флокулянта для снабжения процесса коагуляции очищаемой от ила водой по установленной технологии, в котором загрузочная емкость выполнена в виде герметичного сосуда с крышкой, рассчитанного на избыточное давление в пределах 0,1 МПа, на верху которого размещены штуцер для подвода воздуха и регулятор давления в виде обратного клапана, а внизу на днище размещены посредством резьбового соединения съемные фильеры, которые выполнены со сквозными щелями шириной не более 0,5 мм с возможностью продавливания через эти щели пастообразного вязкого флокулянта в виде непрерывной пленки под действием избыточного давления воздуха в верхней части сосуда, при этом днище заборной емкости с фильерами размещается внутри емкости реактора ниже верхнего уровня воды в реакторе и касательно к плоскости верхней лопасти мешалки реактора, которая при вращении разрывает на частицы выдавливаемую из заборной емкости пленку флокулянта с последующим их растворением в воде при перемешивании.The closest technical solution to the proposed apparatus is a device (prototype) (RF Patent No. 212554,
Недостатком этого технического решения является конструктивная сложность и периодичность работы, обусловленная наличием периодически герметизируемой емкости для концентрированного флокулянта и открывания управляемого клапана для перевода флокулянта из реакторной емкости в отстойник, а также недостаточная однородность получаемого флокулянта. The disadvantage of this technical solution is the structural complexity and frequency of operation, due to the presence of a periodically sealed container for the concentrated flocculant and opening a controlled valve to transfer the flocculant from the reactor vessel to the settler, as well as insufficient uniformity of the resulting flocculant.
Таким образом, основная проблема при использовании известного способа и устройства заключается в образовании комков из-за недостаточно быстрого их растворения, вынужденном увеличении расхода сухого флокулянта, увеличении продолжительности процесса. Thus, the main problem when using the known method and device is the formation of lumps due to insufficient rapid dissolution, the forced increase in the consumption of dry flocculant, the increase in the duration of the process.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение быстрого и полного растворения сухих флокулянтов за счет улучшения качества перемешивания и предотвращения образования комочков, увеличение производительности с единицы объема аппарата, снижение энергетических затрат, упрощение конструкции установки для приготовления флокулянта, обеспечение мобильности (более простой транспортировки, сборки и монтажа), снижение габаритных размеров и массы установки. The objective of the present invention is to ensure rapid and complete dissolution of dry flocculants by improving the quality of mixing and preventing the formation of lumps, increasing productivity per unit volume of the apparatus, reducing energy costs, simplifying the design of the installation for preparing a flocculant, ensuring mobility (easier transportation, assembly and installation) , reducing the overall dimensions and weight of the installation.
Решение указанной задачи достигается тем, что в способе приготовления раствора флокулянта, заключающемся в том, что сухой флокулянт подают в емкость, предварительно заполненную водой, где растворение производят в три стадии – быстрого перемешивания, медленного перемешивания и вызревания, согласно изобретению, все стадии осуществляют в одной емкости, при этом сухой флокулянт подвергают быстрому перемешиванию с водой, затем образовавшийся концентрат направляют в зону медленного перемешивания в той же емкости, которая совмещена с зоной вызревания, откуда выводят в виде готового раствора. The solution to this problem is achieved by the fact that in the method for preparing a solution of a flocculant, which consists in the fact that a dry flocculant is fed into a container pre-filled with water, where dissolution is carried out in three stages - rapid mixing, slow stirring and aging, according to the invention, all stages are carried out in one container, while the dry flocculant is subjected to rapid mixing with water, then the resulting concentrate is directed to the slow mixing zone in the same container, which is combined with the ripening zone, from where it is discharged in the form of a ready-made solution.
Решение указанной задачи достигается также тем, что в устройстве приготовления раствора флокулянта для осуществления способа, включающем емкость для растворения, перемешивающие устройства, согласно изобретению, для быстрого перемешивания используют перемешивающее устройство типа «ротор-статор», поверхности ротора и статора содержат определенное число отверстий для прохождения жидкости, для медленного перемешивания используют перемешивающее устройство типа конической мешалки, содержащее установленную на вращающемся вертикальном валу ступицу, на которой закреплены лопасти с диском, причем лопасти имеют изогнутую форму, при этом оба перемешивающих устройства установлены в одной емкости для растворения, перемешивающее устройство типа конической мешалки установлено соосно емкости для растворения, а перемешивающее устройство типа «ротор-статор» - с эксцентриситетом, частоту вращения ротора в перемешивающем устройстве типа «ротор-статор» задают в интервале от 1400 до 3000 об/мин, а зазор между ротором и статором задают в интервале от 100 мкм до 2000 мкм.The solution to this problem is also achieved by the fact that in the device for preparing a solution of a flocculant for implementing the method, including a container for dissolution, mixing devices, according to the invention, a stirring device of the "rotor-stator" type is used for rapid mixing, the surfaces of the rotor and stator contain a certain number of holes for the passage of liquid, for slow mixing, a mixing device of the conical mixer type is used, containing a hub mounted on a rotating vertical shaft, on which blades with a disk are fixed, and the blades have a curved shape, while both mixing devices are installed in the same dissolution tank, a conical mixing device the mixer is installed coaxially with the dissolution vessel, and the rotor-stator mixing device is with eccentricity, the rotor speed in the rotor-stator mixing device is set in the range from 1400 to 3000 rpm, and the gap between the rotor and stator are set in the range from 100 μm to 2000 μm.
Заявляемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо. The claimed technical solution is new, has an inventive step and is industrially applicable.
На фиг. 1 изображена общая схема предлагаемого аппарата, на фиг. 2 - общий вид конической мешалки. FIG. 1 shows a general diagram of the proposed apparatus, FIG. 2 is a general view of a conical mixer.
В корпусе 1 аппарата установлено перемешивающее устройство 2 типа «ротор-статор» для быстрого перемешивания, а также перемешивающее устройство 3 типа конической мешалки для медленного перемешивания, при этом оба перемешивающих устройства 2 и 3 установлены в одной емкости для растворения - корпусе 1. Перемешивающее устройство 3 установлено предпочтительно соосно корпусу 1, а перемешивающее устройство 2 - с эксцентриситетом. Для подачи порошка сухого флокулянта внутрь корпуса перемешивающего устройства 2 типа «ротор-статор» предусмотрены дозатор 4 и воронка 5. При этом зазор между ротором и статором перемешивающего устройства 2 типа «ротор-статор» задают в интервале от 100 мкм до 2000 мкм. In the
Перемешивающее устройство 2 типа «ротор-статор» используется для смачивания порошка водой за счет быстрого перемешивания. Для распределения в объеме емкости за счет медленного перемешивания используется перемешивающее устройство 3 (коническая мешалка), содержащее установленную на вращающемся вертикальном валу 6 ступицу 7, на которой закреплены лопасти 8 с диском 9, причем лопасти 8 имеют изогнутую форму (фиг. 2). Stirring
Особенностью перемешивающего устройства 2 является наличие двух элементов, симметричных относительно общей оси вращения - высокоскоростного ротора, расположенного на валу привода и неподвижного статора, жестко закрепленного на корпусе аппарата или совмещенного с ним (Edward L. Paul, Victor A. Atiemo-Obeng, Suzanne M. Kresta, Handbook of industrial mixing: science and practice, Canada: A John Wiley & Sons, Inc., Publ., 2004.). Радиальный зазор между ротором и статором задают в интервале от 100 мкм до 2000 мкм. Меньшие значения зазора обеспечивают более высокий уровень сдвиговых напряжений, но и более высокую сложность и стоимость изготовления; большие значения зазора соответствуют более низким сдвиговым напряжениям, но при этом упрощается конструкция устройства и снижается стоимость его изготовления и сборки. Значения зазора меньше 100 мкм приводят к излишнему усложнению конструкции, увеличению стоимости ее изготовления, повышению требований к точности изготовления посадочных мест, к подшипникам, к жесткости элементов. Значения зазора больше 2000 мкм (2 мм) приводят к снижению уровню сдвиговых напряжений в зазоре между ротором и статором, а значит, и к снижению эффективности быстрого перемешивания. Поверхности ротора и статора содержат определенной число отверстий для прохождения жидкости. При вращении ротора существуют мгновенные положения, при которых часть отверстий статора являются открытыми для прохождения жидкости, а другая часть - перекрыта ротором. Для открытых отверстий гидравлическое сопротивление потоку наименьшее и скорость прохождения жидкости в них максимальная. В момент перекрытия этих отверстий в зоне между ротором и статором вследствие быстрого разрежения и последующего восстановления скорости инициируются механизмы взрывного вскипания и кавитации. Данные механизмы протекают в достаточно жестком режиме за счет крайне малой продолжительности трансформации энергии между последующими перекрытиями отверстий. Вследствие малого зазора между ротором и статором поперечные градиенты скорости чрезвычайно велики. В этой зоне смесителя наблюдается наибольшая диссипация энергии, но именно здесь наблюдается и наиболее сильное разрушительное воздействие на дисперсную фазу (Р. Ш. Абиев, Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии : учебное пособие, СПб: СПбГТИ(ТУ), 2006.).A feature of the
Предлагаемый аппарат работает следующим образом.The proposed apparatus works as follows.
Заполняют корпус 1 аппарата водой до заданного уровня, который должен обеспечивать погружение рабочей части ротора и статора перемешивающего устройства 2 типа «ротор-статор».The
Включают приводы обоих перемешивающих устройств 2 и 3, при этом частоту вращения ротора в перемешивающем устройстве 2 типа «ротор-статор» задают в интервале от 1400 до 3000 об/мин, а частоту вращения перемешивающего устройства 3 задают в интервале оптимальных частот (от 22 до 140 об/мин); данные значения установлены экспериментально. Эксперименты показали, что меньшие частоты вращения не позволяют добиться достаточной эффективности перемешивания, а более высокие частоты вращения приводят к существенному увеличению энергетических затрат, а также к разрушению набухших частиц флокулянта.The drives of both
Порошок сухого флокулянта подают внутрь корпуса перемешивающего устройства 2 типа «ротор-статор» при помощи дозатора 4 через воронку 5. Powder of dry flocculant is fed into the housing of a
При взаимодействии поверхности лопастей перемешивающего устройства 3 с жидкостью, находящейся в аппарате, ей передается вращательное движение, в аппарате возникает сложное поле скоростей с тремя составляющими: окружной, радиальной и осевой. Окружная скорость на порядок и более превышает две другие компоненты скорости. В результате вращательного движения в аппарате возникают центробежные силы инерции, порождающие радиальное движение. Вблизи стенок вращательное движение существенно затухает, частично переходя в меридиональное (осевое), что способствует созданию меридиональной циркуляции и подъему частиц со дна аппарата, т.е. их взвешиванию (суспендированию).When the surface of the blades of the
При попадании частиц флокулянта в центральную часть перемешивающего устройства 2 в результате действия центробежных сил они вместе с потоком жидкости транспортируются из центральной части перемешивающего устройства 2 в периферийную. Благодаря комплексу факторов, действующих на частицы в перемешивающем устройстве 2: высоким касательным напряжениям, пульсациям давления, кавитационным эффектам, достигается практически мгновенное набухание и первичное растворение частиц флокулянта в воде. Набухшие частицы попадают далее в общий объем аппарата, где, благодаря циркуляции, создаваемой перемешивающим устройством 3, захватываются токами жидкости и достаточно равномерно распределяются по объему корпуса 1 аппарата; в ходе циркуляции частицы вызревают. При этом уровень касательных напряжений, создаваемых перемешивающим устройством 3 (конической мешалкой) довольно низкий, что позволяет предотвратить избыточную деформацию набухших частиц и их разрушение. When flocculant particles enter the central part of the
Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется предлагаемый способ: растворение производят в три стадии - быстрого перемешивания, медленного перемешивания и вызревания, причем все стадии осуществляют в одной емкости 1, при этом сухой флокулянт подвергают быстрому перемешиванию с водой при помощи перемешивающего устройства 2, затем образовавшийся концентрат направляют в зону медленного перемешивания при помощи перемешивающего устройства 3 в той же емкости 1, которая совмещена с зоной вызревания, откуда выводят в виде готового раствора. Зоной медленного перемешивания является зона, включающая объем, прилегающий к перемешивающему устройству 3, а также зона циркуляционных токов, проходящих через этот объем (так называемая «активная» зона перемешивания). Все остальное пространство в емкости 1 (там, где интенсивность перемешивания относительно низкая) является зоной вызревания.Thus, in the proposed device, the proposed method is implemented: dissolution is carried out in three stages - fast mixing, slow mixing and aging, and all stages are carried out in one
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение быстрого и полного растворения сухих флокулянтов за счет улучшения качества перемешивания и предотвращения образования комочков, увеличение производительности процесса, упрощение конструкции установки для приготовления флокулянта, обеспечение мобильности (более простой транспортировки, сборки и монтажа), снижение габаритных размеров установки.The technical result of the proposed invention is to ensure rapid and complete dissolution of dry flocculants by improving the quality of mixing and preventing the formation of lumps, increasing the productivity of the process, simplifying the design of the installation for preparing the flocculant, ensuring mobility (easier transportation, assembly and installation), and reducing the overall dimensions of the installation.
Обеспечение быстрого и полного растворения сухих флокулянтов достигается за счет совмещения в одном аппарате равномерной подачи частиц, подаваемых при помощи дозатора, создания высокого уровня сдвиговых напряжений в перемешивающем устройстве типа «ротор-статор», а затем низкого уровня сдвиговых напряжений в аппарате, обусловленных применением конической мешалки, что в целом приводит к улучшению качества перемешивания и предотвращению образования комочков.Ensuring fast and complete dissolution of dry flocculants is achieved by combining in one apparatus a uniform feed of particles supplied by a dispenser, creating a high level of shear stresses in a rotor-stator stirrer, and then a low level of shear stresses in the apparatus due to the use of a conical agitator, which generally leads to improved mixing quality and prevention of lump formation.
Увеличение производительности процесса достигается за счет организации непрерывного процесса, совмещения всех стадий процесса в одном аппарате.The increase in the productivity of the process is achieved by organizing a continuous process, combining all stages of the process in one apparatus.
Упрощение конструкции установки для приготовления флокулянта обусловлено сокращением числа использованных узлов, а обеспечение мобильности (более простой транспортировки, сборки и монтажа) - применением двух моноблочных перемешивающих устройств, которые могут быть легко смонтированы в аппарате практически любой геометрии. The simplification of the design of the installation for the preparation of the flocculant is due to the reduction in the number of units used, and the provision of mobility (easier transportation, assembly and installation) is due to the use of two monoblock mixing devices that can be easily mounted in an apparatus of almost any geometry.
Снижение габаритных размеров аппарата достигается за счет перехода от трехсекционного исполнения аппарата к односекционному исполнению. В качестве корпуса 1 могут быть использованы емкости в форме куба или параллелепипеда, выпускаемые серийно, а также обечайки цилиндрической или сферической формы.Reducing the overall dimensions of the apparatus is achieved through the transition from a three-section design of the apparatus to a single-section design. As the
По существу, можно считать, что объем перемешивающего устройства 2 типа «ротор-статор» представляет собой зону первичной обработки (зону быстрого перемешивания), находящуюся внутри основного корпуса аппарата, а остальной объем аппарата, где перемешивание обеспечивается перемешивающим устройством 3 типа конической мешалки - зону вторичной обработки (зону медленного перемешивания). Вместе с тем, ввиду отсутствия дополнительных обечаек снижается металлоемкость оборудования и уменьшаются его габариты.In essence, it can be considered that the volume of the
Пример конкретного выполнения 1 (базовый вариант - по изобретению-прототипу).An example of a specific implementation 1 (basic version - according to the invention-prototype).
Для приготовления и дозирования флокулянта используется трехсекционная установка УПФ 1000, характеристики которой приведены в таблице 1.For the preparation and dosing of the flocculant, a three-section UPF 1000 unit is used, the characteristics of which are shown in Table 1.
Корпус установки УПФ 1000 приготовления флокулянта включает в себя три секции, соединённые переливными карманами в единую гидравлическую систему: секцию растворения, секцию созревания и секцию готового раствора.The body of the UPF 1000 unit for flocculant preparation includes three sections connected by overflow pockets into a single hydraulic system: a dissolving section, a maturing section and a ready solution section.
В процессе приготовления раствор последовательно проходит через все секции. Вода подается в секцию растворения и одновременно из бункера шнековым дозатором подается гранулированный флокулянт. Смешение флокулянта с водой обеспечивается тихоходной электрической мешалкой. После заполнения секции растворения подача воды и флокулянта прекращается.During the preparation process, the solution sequentially passes through all sections. Water is supplied to the dissolution section and at the same time granular flocculant is supplied from the hopper by a screw feeder. The mixing of the flocculant with water is ensured by a low-speed electric stirrer. After filling the dissolution section, the supply of water and flocculant is stopped.
Следующий цикл приготовления начинается после падения уровня в секции готового раствора. При этом вода с растворённым флокулянтом через переливной карман вытесняется в секцию вызревания, также оснащенную электрической тихоходной мешалкой. Из второй секции уже созревший раствор через переливной карман вытесняется в секцию готового раствора, откуда осуществляют его отбор.The next cooking cycle begins after the level drops in the ready-to-mix section. At the same time, water with dissolved flocculant is forced through the overflow pocket into the maturation section, also equipped with an electric slow-speed stirrer. From the second section, the already matured solution through the overflow pocket is displaced into the section of the finished solution, from where it is taken.
Основными недостатками данной установки являются ее громоздкость и высокая засоряемость шнекового дозатора, что в свою очередь ведет к попаданию слипшихся комков полимеров в камеру смешения. Это увеличивает время растворения флокулянта в несколько раз, а также серьезно влияет на качество готового раствора. The main disadvantages of this installation are its cumbersomeness and high clogging of the screw feeder, which in turn leads to the ingress of adhered polymer lumps into the mixing chamber. This increases the dissolution time of the flocculant several times, and also seriously affects the quality of the finished solution.
Кроме того, среднее время пребывания в известном устройстве при производительности по готовому раствору 1000 л/час составляет 4,15 часа, а потребляемая мощность составляет 1,6 кВт.In addition, the average residence time in the known device with a capacity for the ready-made solution of 1000 l / h is 4.15 hours, and the power consumption is 1.6 kW.
Пример конкретного выполнения 2 (по предлагаемому изобретению).An example of a specific implementation 2 (according to the proposed invention).
Устройство по предлагаемому изобретению - односекционный аппарат приготовления и дозирования флокулянта, выполненное согласно формуле изобретения, т.е. в ней совмещены стадии смачивания и растворения. Корпус 1 аппарата представляет собой еврокуб, изготовленный, например, из полиэтилена высокой плотности (HDPE) (возможно изготовление из полипропилена (PP), нержавеющей стали или других материалов). Сверху на куб крепится стальная рама, позволяющая разместить основную тихоходную гиперболическую мешалку 3 по центру корпуса 1, а также эксцентрично расположенный смеситель 2 типа «ротор-статор» с воронкой 5 и дозатором 4, как показано на фиг. 1.The device according to the invention is a one-section device for preparing and dispensing a flocculant, made according to the claims, i.e. it combines the stages of wetting and dissolution. The
Процесс приготовления начинается с предварительного заполнения рабочего объема аппарата водой до необходимого уровня. Затем запускается основная тихоходная гиперболическая мешалка 3 и смеситель 2 типа «ротор-статор». В воронку 5 при помощи дозатора 4 подают порошок в сухом виде, который, проходя через камеру смесителя 2, смачивается водой и попадает в основной рабочий объем аппарата. The cooking process begins with pre-filling the working volume of the device with water to the required level. Then the main slow-speed
После того, как подаваемый порошок проходит через смеситель 2 типа «ротор-статор», скорость движения частиц в жидкости (по мере диссипации кинетической энергии струй жидкости, вытекающих из смесителя 2) резко снижается, и дальше происходит стадия полного растворения частиц полимера в жидкости, осуществляемая при помощи основной гиперболической мешалки 3, которая равномерно распределяет порошок по всему рабочему объему аппарата и поддерживает его во взвешенном состоянии.After the supplied powder passes through the
По сравнению с трехсекционным аппаратом, данная установка обладает меньшими габаритами и массой (1,68 м3, что в 2,47 раз меньше, чем объем устройства-прототипа), а также меньшим энергопотреблением (1,1 кВт, что в 1,455 раз меньше, чем для устройства-прототипа) вкупе с большей эффективностью использования объема (время пребывания сокращается в 2,47 раза при заданной производительности). Очевидно, что благодаря упрощению конструкции предлагаемой установки обеспечивается ее мобильности за счет более простой транспортировки, сборки и монтажа.Compared to a three-section device, this unit has smaller dimensions and weight (1.68 m 3 , which is 2.47 times less than the volume of the prototype device), as well as less power consumption (1.1 kW, which is 1.455 times less than for the prototype device), coupled with greater efficiency in the use of volume (residence time is reduced by 2.47 times for a given performance). Obviously, due to the simplified design of the proposed installation, its mobility is ensured due to simpler transportation, assembly and installation.
Смеситель 2 типа «ротор-статор» гарантирует отсутствие комочков полимеров на выходе из смесительной камеры, а гиперболическая мешалка 3, не создающая опасных сдвиговых напряжений, позволяет перемешивать флокулянт на более высоких частотах вращения, что способствует сокращению времени полного растворения полимера.
Величина максимально допустимого зазора между ротором и статором выбирается согласно следующим рекомендациям. Минимальный зазор между ротором и статором составляет 100 мкм. Меньшие значения зазора трудновыполнимы технологически, и обеспечить работоспособность смесителя 2 затруднительно. Чем больше данный зазор, тем меньшие требования предъявляются к качеству и стоимости изготовления смесителя. Однако увеличение зазора также ведет к падению КПД роторно-статорного смесителя и росту потерь полезной мощности, т.к. падают значения создаваемых сдвиговых напряжений. Поэтому зазор не должен превышать 2000 мкм.The value of the maximum allowable clearance between the rotor and stator is selected according to the following recommendations. The minimum clearance between rotor and stator is 100 µm. Smaller values of the gap are technologically difficult to implement, and it is difficult to ensure the operability of the
Эксперименты показали, что при выборе частоты вращения ротора смесителя типа «ротор-статор» выбирается в диапазоне от 1400 до 3000 об/мин эффективность работы снижается: при частоте вращения ниже 1400 об/мин ухудшается качество перемешивания, появляются комочки флокулянта в растворе; при частоте вращения выше 3000 об/мин чрезмерно возрастает уровень касательных напряжений в жидкости, что приводит к разрушению набухших частиц флокулянта.Experiments have shown that when the rotor speed of the "rotor-stator" type mixer is selected, the operating efficiency decreases in the range from 1400 to 3000 rpm: at a speed below 1400 rpm, the mixing quality deteriorates, flocculant lumps appear in the solution; at a speed of more than 3000 rpm, the level of shear stresses in the liquid increases excessively, which leads to the destruction of the swollen particles of the flocculant.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить быстрое и полное растворение сухих флокулянтов за счет улучшения качества перемешивания и предотвращения образования комочков, увеличить производительность с единицы объема аппарата, снизить энергетические затраты, упростить конструкцию установки для приготовления флокулянта, обеспечить мобильность (более простую транспортировку, сборку и монтаж), снизить габаритные размеры установки.Thus, the use of the invention makes it possible to ensure fast and complete dissolution of dry flocculants by improving the quality of mixing and preventing the formation of lumps, to increase productivity per unit volume of the apparatus, to reduce energy costs, to simplify the design of an installation for preparing a flocculant, to provide mobility (easier transportation, assembly and installation), to reduce the overall dimensions of the unit.
Способ приготовления раствора флокулянтаMethod of preparation of flocculant solution
и аппарат для его осуществленияand apparatus for its implementation
Таблица 1. Основные характеристики установки УПФ 1000 (по известному техническому решению)Table 1. Main characteristics of the UPF 1000 installation (according to the known technical solution)
Таблица 2. Основные характеристики односекционной установки приготовления и дозирования флокулянта (по предлагаемому изобретению)Table 2. Main characteristics of a one-section installation for the preparation and dosing of flocculant (according to the proposed invention)
рабочая), кгWeight (transport /
working), kg
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020110509A RU2732709C1 (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Method for preparation of flocculant solution and apparatus for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020110509A RU2732709C1 (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Method for preparation of flocculant solution and apparatus for implementation thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732709C1 true RU2732709C1 (en) | 2020-09-22 |
Family
ID=72922421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020110509A RU2732709C1 (en) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Method for preparation of flocculant solution and apparatus for implementation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732709C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1596122A (en) * | 1977-02-14 | 1981-08-19 | Envirotech Corp | Gravitational separation |
US4783269A (en) * | 1986-04-10 | 1988-11-08 | Hitachi, Ltd. | Injection control system of flocculating agent |
RU2114789C1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-07-10 | Открытое акционерное общество "Сильвинит" | Method for preparing flocculant solution |
RU2125541C1 (en) * | 1997-04-28 | 1999-01-27 | Потехин Борис Николаевич | Plant for preparation of flocculant |
RU2245188C2 (en) * | 2000-01-31 | 2005-01-27 | Тетра Лаваль Холдингз Энд Файненс С.А. | Method and device for mixing fluid media |
RU157545U1 (en) * | 2015-09-07 | 2015-12-10 | Закрытое акционерное общество "ДАКТ-ИНЖИНИРИНГ" | DEVICE FOR PREPARING A FLOCULANT |
RU2613952C1 (en) * | 2013-03-14 | 2017-03-22 | ЭКОЛАБ ЮЭсЭй ИНК., | System for polymer dilution |
-
2020
- 2020-03-13 RU RU2020110509A patent/RU2732709C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1596122A (en) * | 1977-02-14 | 1981-08-19 | Envirotech Corp | Gravitational separation |
US4783269A (en) * | 1986-04-10 | 1988-11-08 | Hitachi, Ltd. | Injection control system of flocculating agent |
RU2114789C1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-07-10 | Открытое акционерное общество "Сильвинит" | Method for preparing flocculant solution |
RU2125541C1 (en) * | 1997-04-28 | 1999-01-27 | Потехин Борис Николаевич | Plant for preparation of flocculant |
RU2245188C2 (en) * | 2000-01-31 | 2005-01-27 | Тетра Лаваль Холдингз Энд Файненс С.А. | Method and device for mixing fluid media |
RU2613952C1 (en) * | 2013-03-14 | 2017-03-22 | ЭКОЛАБ ЮЭсЭй ИНК., | System for polymer dilution |
RU157545U1 (en) * | 2015-09-07 | 2015-12-10 | Закрытое акционерное общество "ДАКТ-ИНЖИНИРИНГ" | DEVICE FOR PREPARING A FLOCULANT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2978533C (en) | Rapid stirring machine | |
WO2006030588A1 (en) | Apparatus and method for solid-liquid contact | |
CN211612398U (en) | Big monomer mixing stirring equipment | |
CZ432799A3 (en) | Device for mixing and dissolving solid granules in liquid, particularly for producing phosphorus-nitrogen fertilizers | |
US2991983A (en) | Sludge treatment | |
RU2732709C1 (en) | Method for preparation of flocculant solution and apparatus for implementation thereof | |
CN108607467A (en) | Axial-flow type stirred tank and petrochemical material processing unit (plant) | |
JP2023503198A (en) | Apparatus and method for polymer depolymerization | |
CN208177392U (en) | A kind of circulating ultrasonic disperse equipment | |
CN111974308A (en) | Calcium magnesium compound fertilizer granulation equipment | |
CN216536999U (en) | Extraction equipment | |
CN113491995B (en) | Stirring paddle and stirring reactor with same | |
CN211612676U (en) | Reation kettle that production liquid is fertile | |
CN220999383U (en) | Chemical dosing device for thermal power plant wastewater treatment | |
CN105921091B (en) | One kind esterification degumming sulfonation reactor | |
CN104492316A (en) | Novel high-efficiency stirrer | |
CN220766761U (en) | Saturated brine optimal utilization system for MVR system | |
RU157545U1 (en) | DEVICE FOR PREPARING A FLOCULANT | |
JP2002326024A (en) | External circulation agitating device and method for controlling external circulating load | |
CN1158275A (en) | Process for dissolving nodular solids in lqiuids and installation for carrying out process | |
CN218339777U (en) | Safe type reaction tower | |
CN219400063U (en) | Reation kettle distributing device | |
CN209952658U (en) | Stirring kettle baffle structure | |
CN214346389U (en) | System for preparing ionic reaction products | |
CN201880530U (en) | Chemical treatment equipment |