RU2813589C1 - Mobile installation for recycling mixture of water treatment sludge and peat - Google Patents
Mobile installation for recycling mixture of water treatment sludge and peat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813589C1 RU2813589C1 RU2023113782A RU2023113782A RU2813589C1 RU 2813589 C1 RU2813589 C1 RU 2813589C1 RU 2023113782 A RU2023113782 A RU 2023113782A RU 2023113782 A RU2023113782 A RU 2023113782A RU 2813589 C1 RU2813589 C1 RU 2813589C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- peat
- mixture
- chamber
- water treatment
- picker
- Prior art date
Links
- 239000003415 peat Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 34
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003245 working effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Разработка относится к сельскому хозяйству, к городским водным хозяйствам, где существуют станции подготовки питьевой воды. Может быть использована как для утилизации осадков водоподготовки фильтровальных станций в составе гуминового удобрения, так и для рекультивации загрязненных нарушенных земель, восстановления горных выработок, шлаковых отвалов, а также в производстве материалов стройиндустрии - цемента, кирпичей, монолитных блоков.The development relates to agriculture and urban water resources, where there are drinking water treatment stations. It can be used both for recycling sludge from water treatment of filter stations as part of humic fertilizer, and for reclamation of contaminated disturbed lands, restoration of mine workings, slag dumps, as well as in the production of construction industry materials - cement, bricks, monolithic blocks.
В современном городском водном хозяйстве, где существуют станции подготовки питьевой воды, в результате обработки природной воды коагулянтами образуются осадки сооружений водоподготовки, которые еще называют водопроводным осадком. Для крупных населенных пунктов вопрос утилизации таких осадков, образующихся в большом количестве, является актуальным.In modern urban water management, where there are drinking water treatment stations, as a result of the treatment of natural water with coagulants, sediments from water treatment facilities are formed, which are also called water sludge. For large populated areas, the issue of recycling such sediments, which are formed in large quantities, is relevant.
Наиболее широко применяемым способом утилизации осадков водоподготовки за рубежом и отработанным в опытно-промышленных условиях на некоторых российских станциях является механическое обезвоживание осадков с предварительным кондиционированием различными реагентами, например, известью.The most widely used method for recycling water treatment sludge abroad and tested in pilot industrial conditions at some Russian stations is mechanical dewatering of sludge with pre-conditioning with various reagents, for example, lime.
При этом необходим переход на интенсивные методы обработки осадков в целях уменьшения их объемов, предотвращения загрязнения окружающей среды, получения пригодных для использования вторичных продуктов. Обработка осадков водоподготовки в большинстве случаев связана со значительными техническими трудностями и материальными затратами, которые обусловлены высокой влажностью, а также широким диапазоном колебаний исходных свойств осадков, что связано с качеством воды в водоисточнике и технологией ее очистки. Наиболее распространенными в отечественной практике приемами обработки осадков являются их естественная сушка на специальных площадках и сброс в искусственные накопители. При этом материальный и экологический ущерб за счет отчуждения значительных площадей вблизи городских агломераций весьма существенен.At the same time, it is necessary to switch to intensive methods of processing sediments in order to reduce their volumes, prevent environmental pollution, and obtain secondary products suitable for use. Treatment of water treatment sludge in most cases is associated with significant technical difficulties and material costs, which are caused by high humidity, as well as a wide range of fluctuations in the initial properties of sludge, which is associated with the quality of water in the water source and the technology of its purification. The most common methods of sludge treatment in domestic practice are their natural drying at special sites and discharge into artificial storage ponds. At the same time, material and environmental damage due to the alienation of significant areas near urban agglomerations is very significant.
Выбор оптимальной технологии утилизации осадков водоподготовки должен основываться на экспериментальных исследованиях с учетом существующей технологической схемы обработки воды и образования осадков, а также других факторов.The choice of the optimal technology for recycling sludge from water treatment should be based on experimental studies, taking into account the existing technological scheme for water treatment and sludge formation, as well as other factors.
Известен способ получения жидкого торфо-гуминового удобрения, включающий приготовление смеси раствора с высоким рН с гуматосодержащим веществом (Патент RU 2566993. Опубл. 27.10.2015. Бюл. № 30). В процессе приготовления смеси раствора с гуматосодержащим веществом воду предварительно обрабатывают посредством электролиза. Полученную таким образом воду с высоким рН смешивают с торфяной суспензией влажностью 75-85 %, приготовленной на активированной воде, перемешивают и затем смесь подвергают кавитационной обработке в ультразвуковом поле.There is a known method for producing liquid peat-humic fertilizer, which involves preparing a mixture of a solution with a high pH with a humate-containing substance (Patent RU 2566993. Publ. 10.27.2015. Bulletin No. 30). In the process of preparing a mixture of a solution with a humate-containing substance, water is pre-treated through electrolysis. The high pH water thus obtained is mixed with a peat suspension with a moisture content of 75-85% prepared with activated water, mixed and then the mixture is subjected to cavitation treatment in an ultrasonic field.
Недостатком указанного способа является наличие энергоемкого кавитационного диспергирования в ультразвуковом поле и процедуры электролиза, необходимой для активации воды. Кроме того, применение гидродинамического кавитационного диспергирования при длительности обработки свыше 10 минут вызывает нежелательный рост уровня кислотности среды (https://www.vimsmit.com/jour/article/view/95/51).The disadvantage of this method is the presence of energy-intensive cavitation dispersion in an ultrasonic field and the electrolysis procedure necessary to activate water. In addition, the use of hydrodynamic cavitation dispersion with a treatment duration of more than 10 minutes causes an undesirable increase in the level of acidity of the medium (https://www.vimsmit.com/jour/article/view/95/51).
Известны подвижные установки для сбора сыпучего материала, содержащие подвижную установку с воздуховодом сжатого воздуха, сопло для подачи сжатого воздуха, трубопроводы, камеру загрузки. (Патент № 169496. Транспортное средство для пылеулавливания. Опубл. 21.03.2017. Бюл. № 9; патент № 2613751. Транспортное средство высокой проходимости. Опубл. 21.03.2017. Бюл. № 9; патент № 169250. Транспортное средство для пылеулавливания. Опубл. 13.03.2017. Бюл. № 8)Mobile installations for collecting bulk material are known, containing a mobile installation with a compressed air duct, a nozzle for supplying compressed air, pipelines, and a loading chamber. (Patent No. 169496. Vehicle for dust collection. Publ. 03.21.2017. Bulletin No. 9; patent No. 2613751. Vehicle for high cross-country ability. Publ. 03.21.2017. Bulletin No. 9; patent No. 169250. Vehicle for dust collection. Published March 13, 2017. Bulletin No. 8)
Известные устройства предназначены для подъема и засасывания пылевых частиц сыпучего материала и не оснащены специальными механизмами для ворошения и сбора сыпучих материалов (частиц торфа) с поверхности грунта. Нет сведений о сушке торфа.The known devices are designed for lifting and sucking dust particles of bulk material and are not equipped with special mechanisms for turning and collecting bulk materials (peat particles) from the ground surface. There is no information about peat drying.
Известна подвижная установка для сбора сыпучего материала, включающая подвижный подборщик торфа с воздуховодом сжатого воздуха, ворошитель торфяной крошки, содержащий пустотелый вращающийся вал подборщика торфа и трубопровод для засасывания торфяной крошки. (Патент № 2772001. Транспортное средство для сбора сыпучего материала. Опубл. 16.05.2022. Бюл. № 14).A movable installation for collecting bulk material is known, including a movable peat picker with a compressed air duct, a peat crumb turner containing a hollow rotating shaft of the peat picker and a pipeline for sucking in peat crumbs. (Patent No. 2772001. Vehicle for collecting bulk material. Published 05/16/2022. Bulletin No. 14).
В описании этой известной установки нет сведений о смешивании торфа с осадками водоподготовки фильтровальной станции и сушке смеси.In the description of this well-known installation there is no information about mixing peat with sediment from the water treatment of the filtration station and drying the mixture.
Известен способ использования кипящего слоя, включающий размещение материалов равномерным слоем на пористой газораспределительной беспровальной решетке агрегата и подачу газа под давлением и со скоростью, достаточными для создания над беспровальной решеткой кипящего слоя с высотой Н, содержащего как крупные, так и мелкие пылеобразные частицы (С.Я. Давыдов. Энергосберегающее оборудование для транспортировки сыпучих материалов. Исследование, разработка, производство. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2007. 317 с., С.Я. Давыдов, А.Н. Семин. Энергосберегающее оборудование пневматического транспорта: вчера, сегодня, завтра. Теория, расчет, исследования, производство. М.: Изд. Фонд «Кадастровый резерв». 2016. 472 с.)There is a known method of using a fluidized bed, which involves placing materials in a uniform layer on a porous gas distribution grate of the unit and supplying gas under pressure and at a speed sufficient to create a fluidized layer with a height H above the gap-free grate, containing both large and small dust-like particles (S. Ya. Davydov. Energy-saving equipment for transportation of bulk materials. Research, development, production. Ekaterinburg: State Educational Institution of Higher Professional Education USTU-UPI. 2007. 317 pp., S.Ya. Davydov, A. N. Semin. Energy-saving equipment of pneumatic transport: yesterday, today, tomorrow. Theory, calculation, research, production. M.: Publishing house "Cadastral Reserve" Foundation. 2016. 472 pp.)
Недостатком способа является отсутствие выделения фракций частиц различного размера из кипящего слоя, горячие газы не используются и отсутствует процесс сушки торфоводяной смеси.The disadvantage of this method is the lack of separation of particle fractions of various sizes from the fluidized bed, hot gases are not used and there is no process for drying the peat-water mixture.
Известен сушильный агрегат с кипящим слоем, содержащий сушилку с камерами, решетку для загрузки на нее материала и создания его кипящего слоя. Сушилка с кипящим слоем содержит газораспределительную камеру и камеру загрузки для барботажного смешения. Материал для сушки загружается на перфорированную решетку. Воздух для сушки подается через решетку, которая обеспечивает равномерность потока. При прохождении газа через обрабатываемый материал последний начинает интенсивно перемешиваться, а часть его переходит во взвешенное состояние - кипит. По мере высушивания пылевидные частицы поднимаются кверху. (Патент RU № 2305240. Сушка кипящего слоя. Опубл. 27.08.2007 Бюл. № 24; Справочник химика. Химия и химическая технология. Сушилки с кипящим слоем материала. (https://studfile.net/preview/6217386/page:3/).A fluidized bed drying unit is known, containing a dryer with chambers, a grate for loading material onto it and creating a fluidized bed. The fluidized bed dryer contains a gas distribution chamber and a loading chamber for bubbling mixing. The drying material is loaded onto a perforated grid. Drying air is supplied through a grille, which ensures uniform flow. When gas passes through the material being processed, the latter begins to mix intensively, and part of it becomes suspended - boils. As they dry, the dust particles rise to the top. (RU Patent No. 2305240. Fluidized bed drying. Published 08/27/2007 Bulletin No. 24; Chemist’s Handbook. Chemistry and chemical technology. Dryers with a fluidized bed of material. (https://studfile.net/preview/6217386/page:3 /).
В этих разработках неизвестно о конкретном высушиваемом материале, а именно о торфе, неизвестно о способе его подборки и подачи в сушилку, отсутствует информация о разделении материала на гранулометрические фракции.In these developments, it is unknown about the specific material being dried, namely peat, it is unknown about the method of collecting and feeding it into the dryer, and there is no information about dividing the material into granulometric fractions.
Задачей предлагаемой разработки является расширение области применения сушильной установки для утилизации осадков водоподготовки с использованием частиц торфа. Предлагается смешивать торф с осадками водоподготовки, установив над подвижным подборщиком торфа сушилку, что расширяет область применения установки и позволяет получить новое исходное сырье для последующего экологичного использования в качестве удобрения. Дополнительно разработка может быть использована для получения материалов стройиндустрии (производство цемента, кирпичей, монолитных блоков).The objective of the proposed development is to expand the scope of application of the drying unit for the disposal of water treatment sludge using peat particles. It is proposed to mix peat with water treatment sludge by installing a dryer above a movable peat pick-up, which expands the scope of application of the installation and makes it possible to obtain new feedstock for subsequent environmentally friendly use as fertilizer. Additionally, the development can be used to obtain materials for the construction industry (production of cement, bricks, monolithic blocks).
Поставленная задача обеспечивается тем, что установка для утилизации смеси осадков водоподготовки с торфом выполнена подвижной и содержит подвижный подборщик торфа с вращающимся пустотелым валом, над которым смонтирована сушилка смеси, содержащая газораспределительную камеру, камеру для загрузки, барботажного смешения смеси торфяной крошки с осадками водоподготовки и сушки полученной смеси, содержащая патрубок подвода осадков водоподготовки, газораспределительную беспровальную решетку, ограничительную решетку, установленную ниже высоты Н кипящего слоя, решетку с отверстиями для прохода смеси и патрубок выпуска полученной смеси, камеру сбора и вывода отработанного газа, при этом в газораспределительную камеру подведен нагнетательный трубопровод подачи сжатого воздуха от подборщика торфа, в который вставлено сопло со встроенной горелкой для подогрева смеси, в камеру для загрузки, барботажного смешения и сушки подведен материалопровод для подачи торфяной крошки от подвижного подборщика торфа, а к камере для сбора и вывода отработанного газа подсоединен подводящий газовод для вывода отработанного газа и подачи его во вращающийся пустотелый вал подборщика торфа.The task is ensured by the fact that the installation for recycling a mixture of water treatment sludge with peat is made movable and contains a movable peat picker with a rotating hollow shaft, above which a mixture dryer is mounted, containing a gas distribution chamber, a chamber for loading, bubbling mixing of a mixture of peat chips with water treatment and drying sludge the resulting mixture, containing a pipe for supplying water treatment sediments, a gas distribution grid without failure, a restrictive grid installed below the height H of the fluidized bed, a grid with holes for the passage of the mixture and a pipe for the outlet of the resulting mixture, a chamber for collecting and discharging exhaust gas, while a discharge pipeline is connected to the gas distribution chamber supplying compressed air from a peat picker, into which a nozzle with a built-in burner is inserted to heat the mixture; a material pipe is connected to the chamber for loading, bubbling mixing and drying for supplying peat crumbs from a movable peat picker, and a supply gas pipe is connected to the chamber for collecting and removing waste gas to remove waste gas and feed it into the rotating hollow shaft of the peat picker.
На фиг. 1 показан общий вид установки для сборки фрезерного торфа, его смешивания с осадками водоподготовки и сушки полученной смеси. На фиг. 2 представлен узел сборщика торфа.In fig. Figure 1 shows a general view of the installation for assembling milled peat, mixing it with water treatment sludge and drying the resulting mixture. In fig. Figure 2 shows the peat collector assembly.
Подвижная установка для утилизации осадков водоподготовки содержит подвижный корпус 1, над которым размещена сушилка 2. На подвижный корпус 1 навешен узел 3 (фиг. 2) подборщика торфа. Узел 3 подборщика торфа снабжен вращающимся пустотелым валом 4, на котором смонтированы щетки 5 для ворошения торфяной залежи, и соплом 6 для засасывания смеси воздуха с торфяной крошкой (частицы). К соплу 6 подсоединен материалопровод 7 для подачи потока смеси воздуха с торфяной крошкой в сторону сушилки 2. Сушилка 2 содержит газораспределительную камеру 8, камеру 9 для загрузки, барботажного смешения торфяной крошки с осадками водоподготовки и сушки полученной смеси, и камеру 12 для смеси с определенной фракцией. Для пропуска частиц смеси с определенной фракцией установлена решетка 13, а над ней смонтирована фильтровальная сетка 16. Камера 9 снабжена патрубком 14 подвода осадков водоподготовки и материалопроводом 7 для подвода воздушно-торфяной крошки. Камера 10 предназначена для сбора и вывода отработанного газа. Камера 9 содержит пористую газораспределительную беспровальную решетку 11 и ограничительную решетку 15, установленную ниже высоты Н кипящего слоя. К камере 10 подсоединен подводящий газовод 17 для вывода отработанного газа и подачи его в пустотелый вал 4 узла 3 (фиг. 2). Н – уровень высоты кипящего слоя. Воздухопровод 19 предназначен для подачи сжатого воздуха от источника сжатого воздуха 18 подвижного корпуса 1 и подачи его в газораспределительную камеру 8. В нагнетательный трубопровод 19 встроено сопло 20 с горелкой 25 (на фигурах не показано) для подогрева воздуха до необходимой температуры; 21 – поток частиц торфа. 22 – поток сжатого воздуха. Патрубок 23 предназначен для выпуска негабаритных частиц смеси из камеры 9 загрузки, барботажного смешения торфяной крошки с осадками водоподготовки и сушки полученной смеси. Патрубок 24, встроенный в камеру 12, предназначен для выпуска полученной смеси с определенной фракцией.A mobile installation for recycling sludge from water treatment contains a movable body 1, above which a dryer 2 is located. A peat picker unit 3 (Fig. 2) is mounted on the movable body 1. Peat picker unit 3 is equipped with a rotating hollow shaft 4, on which brushes 5 are mounted for turning the peat deposit, and a nozzle 6 for sucking in a mixture of air with peat crumbs (particles). A material pipe 7 is connected to the nozzle 6 to supply a flow of a mixture of air with peat crumbs towards the dryer 2. Dryer 2 contains a gas distribution chamber 8, a chamber 9 for loading, bubbling mixing of peat crumbs with sediments from water treatment and drying the resulting mixture, and a chamber 12 for a mixture with a certain faction. To pass particles of the mixture with a certain fraction, a grid 13 is installed, and a filter mesh 16 is mounted above it. Chamber 9 is equipped with a pipe 14 for supplying water treatment sediments and a material pipeline 7 for supplying air-peat crumbs. Chamber 10 is designed to collect and remove exhaust gas. Chamber 9 contains a porous gas distribution grid 11 and a restrictive grid 15 installed below the height H of the fluidized bed. A supply gas line 17 is connected to chamber 10 to remove exhaust gas and supply it to the hollow shaft 4 of unit 3 (Fig. 2). H – fluidized bed height level. The air line 19 is designed to supply compressed air from the compressed air source 18 of the movable body 1 and supply it to the gas distribution chamber 8. A nozzle 20 with a burner 25 (not shown in the figures) is built into the discharge pipeline 19 to heat the air to the required temperature; 21 – flow of peat particles. 22 – compressed air flow. Connection 23 is intended for releasing oversized particles of the mixture from loading chamber 9, bubbling mixing of peat chips with water treatment sediments and drying the resulting mixture. The pipe 24, built into the chamber 12, is designed to release the resulting mixture with a certain fraction.
Работа подвижной установки для утилизации осадков водоподготовки осуществляется следующим образом. Щетки 5 нарушают капиллярные связи с залежью торфа и обеспечивают направление потока смеси воздуха с торфяной крошкой через сопло 6 в материалопровод 7 потоков смеси воздуха 22 и частиц торфа 21 (фиг. 2) в камеру 9 загрузки для барботажного перемешивания с осадками водоподготовки. Основная задача ворошения щетками 5 и сбора фрезерного торфа состоит в интенсификации сушки при технологических требованиях:The operation of a mobile installation for recycling sludge from water treatment is carried out as follows. Brushes 5 break the capillary connections with the peat deposit and ensure the direction of the flow of a mixture of air with peat crumbs through the nozzle 6 into the material pipeline 7 of the flow of a mixture of air 22 and peat particles 21 (Fig. 2) into the loading chamber 9 for bubbling mixing with water treatment sediments. The main task of turning with brushes 5 and collecting milled peat is to intensify drying under technological requirements:
- создание рыхлого равномерного по толщине слоя торфа;- creation of a loose peat layer of uniform thickness;
- подфрезеровывание торфяной залежи;- milling of peat deposits;
- сметание торфа с нарушением капиллярных связей с залежью. (Патент RU № 2772001. Транспортное средство для сбора сыпучего материала. Опубл. 16.05.2022. Бюл. № 14).- sweeping away of peat with disruption of capillary connections with the deposit. (RU Patent No. 2772001. Vehicle for collecting bulk material. Published 05.16.2022. Bulletin No. 14).
При добыче фрезерного торфа для последующего смешивания с осадками сооружений водоподготовки использовали закрепленные на пустотелом валу 4 (фиг. 2) вращающиеся эластичные цилиндрические щетки 5, которые создают рыхлый равномерный по толщине слой за счет подфрезеровывания торфяной залежи.When extracting milled peat for subsequent mixing with sediments from water treatment facilities, rotating elastic cylindrical brushes 5 mounted on a hollow shaft 4 (Fig. 2) were used, which create a loose layer of uniform thickness by milling the peat deposit.
По способу распределения ворса цилиндрические щетки 5 делятся на щетки с равномерным распределением ворса (щеточные диски) и с неравномерным (отдельными сметающими элементами). Процесс активного ворошения щетками 5 залежи торфа (фиг. 2) сопровождается дроблением крупных частиц торфа и уменьшением их размера на 10-15 %. При пористом (взрыхленном) расстиле создаются благоприятные условия для пневматической уборки торфа при наличии разности давлений, которая воздействует на частицы с определенной подъемной силой.According to the method of distribution of pile, cylindrical brushes 5 are divided into brushes with uniform distribution of pile (brush disks) and with uneven distribution (separate sweeping elements). The process of active turning of peat deposits with brushes 5 (Fig. 2) is accompanied by crushing of large peat particles and a reduction in their size by 10-15%. With a porous (loose) spread, favorable conditions are created for pneumatic peat harvesting in the presence of a pressure difference, which affects the particles with a certain lifting force.
Фрезерный торф по ГОСТ Р 52067-2003 для производства питательных грунтов направляют по материалопроводу 7, а осадки водоподготовки направляют по патрубку 14 в камеру 9 для барботажного перемешивания полученной смеси. (фиг. 1). Смесь осадков с торфом размещается равномерным слоем на пористой газораспределительной беспровальной решетке 11 (аэроднище).Milled peat in accordance with GOST R 52067-2003 for the production of nutrient soils is sent through material pipeline 7, and water treatment sediments are sent through pipe 14 into chamber 9 for bubbling mixing of the resulting mixture. (Fig. 1). A mixture of sediments and peat is placed in a uniform layer on the porous gas distribution grid 11 (air floor).
При механическом измельчении влажного торфа минимально достижимый размер частиц составляет порядка 100 мкм. Влажность торфа при этом не лимитируется. Для исследований использовали не обезвоженные осадки водоподготовки Западной фильтрационной станции г. Екатеринбурга, отобранные в летний период водозабора.When mechanically grinding wet peat, the minimum achievable particle size is about 100 microns. The moisture content of the peat is not limited. For the research, we used non-dehydrated sludge from the water treatment plant of the Western filtration station in Yekaterinburg, collected during the summer period of water intake.
Результаты гранулометрических исследований показывают, что осадки водоподготовки представляют собой полидисперсную систему. При этом сканирование осадков водоподготовки с помощью электронного микроскопа свидетельствует о преобладании частиц несферической формы. Отметим, что угловатые частицы имеют более развитую поверхность, чем округлые частицы. В отношении величины площади поверхности также важен размер частиц: мелкие частицы имеют большую поверхность, чем такое же количество по массе более крупных частиц. Гранулометрический анализ позволяет заключить, что осадки водоподготовки при контакте с другими веществами характеризуются развитой поверхностью границы раздела. Данный факт имеет положительное значение для процесса адсорбции, протекающего на границе раздела фаз.The results of granulometric studies show that water treatment sludge is a polydisperse system. At the same time, scanning water treatment sediments using an electron microscope indicates the predominance of non-spherical particles. Note that angular particles have a more developed surface than round particles. In relation to the amount of surface area, particle size is also important: small particles have a larger surface area than the same amount by mass of larger particles. Granulometric analysis allows us to conclude that water treatment sediments in contact with other substances are characterized by a developed interface surface. This fact has a positive significance for the adsorption process occurring at the phase boundary.
Осадки водоподготовки за счет проявления нейтрализующего действия в отношении кислой среды способствуют лучшей экстракции активных веществ из исходного торфяного сырья, что положительно сказывается на общем содержании в получаемом продукте агрохимически активных гуматов. В качестве пористой газораспределительной беспровальной решетки 11 была использована металлическая беспровальная сетка СД 200-08Х18Н10 (ГОСТ 3187-76. Сетки проволочные тканые фильтровые. Технические условия. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР - М. 1976 г. 7 с. ) Эта сетка выпускается ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК ТЕТИЗ» (сетка саржевого переплетения двухсторонняя, предназначенная для фильтрования, обезвоживания, сушки).Water treatment sludge, due to its neutralizing effect on the acidic environment, contributes to better extraction of active substances from the original peat raw material, which has a positive effect on the overall content of agrochemically active humates in the resulting product. As a porous gas distribution failure-free grid 11, a metal failure-free mesh SD 200-08Х18Н10 was used (GOST 3187-76. Wire woven filter meshes. Technical conditions. Approved and put into effect by the Resolution of the State Committee of Standards of the Council of Ministers of the USSR - M. 1976, 7 p. .) This mesh is produced by OJSC Magnitogorsk Hardware and Calibration Plant MMK TETIZ (double-sided twill weave mesh, designed for filtering, dehydration, drying).
Сжатый воздух подогревается горелкой 25, встроенной в сопло 20 нагнетательного трубопровода 19 до необходимой температуры, и подается под пористую беспровальную решетку 11 газораспределительной камеры 8. После прохода через решетку 11 направленный вверх поток горячего газа оказывает аэродинамическое воздействие на частицы смеси из осадков водоподготовки и торфа, в результате чего они перестают падать вниз. На некотором расстоянии от решетки 11 образуется слой постоянно циркулирующих частиц смеси (псевдоожиженный кипящий слой), в процессе которого указанные частицы смешиваются, частично измельчаются и из них выпаривается содержащаяся в них влага. Сжатый горячий газ проходит под давлением и со скоростью, достаточной для создания над беспровальной решеткой 11 кипящего слоя с высотой Н. Решетку 15 устанавливают ниже высоты Н верхнего уровня кипящего слоя сушильного агрегата. Эта высота определяется из следующего выражения:Compressed air is heated by a burner 25 built into the nozzle 20 of the discharge pipeline 19 to the required temperature, and supplied under the porous non-collapse grate 11 of the gas distribution chamber 8. After passing through the grate 11, the upward flow of hot gas has an aerodynamic effect on the particles of the mixture of water treatment sludge and peat, As a result, they stop falling down. At some distance from the grate 11, a layer of constantly circulating mixture particles (fluidized fluidized bed) is formed, during which these particles are mixed, partially crushed and the moisture contained in them is evaporated. The compressed hot gas passes under pressure and at a speed sufficient to create a fluidized bed with a height H above the collapse-free grate 11. The grate 15 is installed below the height H of the upper level of the fluidized bed of the drying unit. This height is determined from the following expression:
где ε0 – порозность неподвижного слоя частиц смеси материалов; ε – порозность кипящего слоя частиц смеси материалов; H0 – высота неподвижного слоя смеси определяется из зависимости:where ε 0 is the porosity of the stationary layer of particles of a mixture of materials; ε – porosity of the fluidized layer of particles of a mixture of materials; H 0 – the height of the fixed layer of the mixture is determined from the dependence:
H0 = m/(F ρ),H 0 = m/(F ρ),
где m – масса слоя смеси материалов, кг; F – площадь решетки, м2; ρ - плотность смеси материала, кг/м3. (Давыдов С.Я. Энергосберегающее оборудование для транспортировки сыпучих материалов. Исследование, разработка, производство: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2007. 317 с., Давыдов С.Я., Семин А.Н. Энергосберегающее оборудование пневматического транспорта: вчера, сегодня, завтра. Теория, расчет, исследования, производство. М.: Изд. Фонд «Кадастровый резерв». 2016. 472 с. )where m is the mass of the layer of mixture of materials, kg; F – grating area, m2 ; ρ is the density of the material mixture, kg/ m3 . (Davydov S.Ya. Energy-saving equipment for the transportation of bulk materials. Research, development, production: State Educational Institution of Higher Professional Education USTU-UPI. 2007. 317 p., Davydov S.Ya., Semin A.N. Energy-saving equipment for pneumatic transport: yesterday, today , tomorrow. Theory, calculation, research, production. M.: Publishing house "Cadastral Reserve" Foundation. 2016. 472 pp.)
Отверстия решетки 15 должны быть больше трехкратного размера частиц смеси. Над этой решеткой 15 вновь создается кипящий слой пылеобразных частиц смеси, по высоте ограниченный решеткой 13 с отверстиями для прохода определенной фракции смеси. Выпуск полученной смеси с определенной фракцией производится через патрубок 24, встроенный в камеру 12. Фильтровальная сетка 16 установлена над решеткой 13.The holes of the grid 15 must be larger than three times the size of the mixture particles. Above this grate 15, a boiling layer of dust-like particles of the mixture is again created, limited in height by a grate 13 with holes for the passage of a certain fraction of the mixture. The resulting mixture with a certain fraction is released through pipe 24, built into chamber 12. Filter mesh 16 is installed above grate 13.
В кипящем слое происходит быстрое выравнивание температур твердых частиц и сушильного газа и достигается интенсивный тепло - и массообмен между твердой и газовой фазами.In a fluidized bed, the temperatures of solid particles and drying gas quickly equalize and intense heat and mass transfer between the solid and gas phases is achieved.
В результате проведенных расчетов было определено изменение влагосодержания сушильного газа на входе при температуре 20 С, на входе в сушилку при температуре 150 С и на выходе из сушилки при температуре 70 С. В результате было получено, что влагосодержание воздуха изменилось от 0,012 кг/кг сухого воздуха до 0,054 кг/кг. Было определено, что при среднем размере частиц 1-2 мм и сушке при заданных условиях скорость начала псевдоожижения будет равна 0,365 м/с, а скорость уноса частиц 6,497 м/с. Рабочая скорость сушильного газа 0,84 м/с. Скорость воздуха на входе в сушилку 0,634 м/сек. Перепад давления 21400 Па.As a result of the calculations, the change in the moisture content of the drying gas at the inlet at a temperature of 20 C, at the inlet to the dryer at a temperature of 150 C and at the outlet of the dryer at a temperature of 70 C was determined. As a result, it was found that the moisture content of the air changed from 0.012 kg/kg dry air up to 0.054 kg/kg. It was determined that with an average particle size of 1-2 mm and drying under given conditions, the onset velocity of fluidization would be 0.365 m/s, and the particle entrainment rate would be 6.497 m/s. The operating speed of the drying gas is 0.84 m/s. The air speed at the dryer inlet is 0.634 m/sec. Pressure drop 21400 Pa.
Таким образом, с ростом скорости горячего газа контакт между частицами уменьшается, и они получают большую возможность хаотичного перемешивания по всем направлениям. При этом возрастает среднее расстояние (просветы) между частицами, т.е. увеличивается порозность слоя и, следовательно, его высота H. Наличие сопла 20 с горелкой 25, встроенного в воздухопровод для подачи сжатого воздуха от подвижного корпуса 1 подборщика торфа, позволяет подогревать воздух до необходимой температуры и подать его в газораспределительную камеру 8. Происходит весьма интенсивный тепло- и массообмен между твердой и газовой фазами, что отражается на уменьшении энергозатрат. Ограничение верхнего уровня Н кипящего слоя увеличивает расходную концентрацию смеси, то есть уменьшает удельные затраты горячего газа. Увеличение расходной концентрации смеси водопроводного осадка с торфом приводит к уменьшению удельных затрат горячего газа, а значит и затрат энергии. При проходе через диспергирующую решетку происходит дополнительное механическое разрушение частиц смеси. Предложенный способ позволяет обеспечить высокую интенсивность сушки без реализации энергозатратных и сложных режимов сушки и при этом получить исходное сырье для последующего использования в качестве удобрения. Пылеобразная часть высушенной смеси может использоваться в качестве материала для стройиндустрии в производстве цемента, кирпичей, монолитных блоков.Thus, as the speed of the hot gas increases, the contact between the particles decreases, and they gain greater opportunity for chaotic mixing in all directions. In this case, the average distance (clearances) between particles increases, i.e. the porosity of the layer increases and, consequently, its height H. The presence of a nozzle 20 with a burner 25, built into the air duct for supplying compressed air from the movable body 1 of the peat picker, allows you to heat the air to the required temperature and supply it to the gas distribution chamber 8. Very intense heat occurs - and mass transfer between the solid and gas phases, which is reflected in a reduction in energy costs. Limiting the upper level H of the fluidized bed increases the flow concentration of the mixture, that is, it reduces the specific consumption of hot gas. An increase in the flow concentration of the mixture of tap sludge and peat leads to a decrease in the specific consumption of hot gas, and therefore energy consumption. When passing through the dispersing grid, additional mechanical destruction of the mixture particles occurs. The proposed method allows for high drying intensity without implementing energy-consuming and complex drying modes and at the same time obtaining feedstock for subsequent use as fertilizer. The dusty part of the dried mixture can be used as a material for the construction industry in the production of cement, bricks, and monolithic blocks.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813589C1 true RU2813589C1 (en) | 2024-02-13 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997001513A1 (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-16 | Esko Torkkeli | Method of treating waste sludge |
| RU2301387C2 (en) * | 2005-09-09 | 2007-06-20 | Владимир Александрович Котельников | Device for drying peat |
| RU2305240C1 (en) * | 2006-04-28 | 2007-08-27 | Олег Савельевич Кочетов | Fluidized-bed drier |
| RU169250U1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" (ФГБОУ ВО "УГГУ") | Dust collecting vehicle |
| RU2772001C1 (en) * | 2022-01-24 | 2022-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | Bulk material collection vehicle |
| CN115451421A (en) * | 2022-09-06 | 2022-12-09 | 山东大学 | Integrated process and equipment for conveying sludge or peat dried and crushed materials |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997001513A1 (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-16 | Esko Torkkeli | Method of treating waste sludge |
| RU2301387C2 (en) * | 2005-09-09 | 2007-06-20 | Владимир Александрович Котельников | Device for drying peat |
| RU2305240C1 (en) * | 2006-04-28 | 2007-08-27 | Олег Савельевич Кочетов | Fluidized-bed drier |
| RU169250U1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" (ФГБОУ ВО "УГГУ") | Dust collecting vehicle |
| RU2772001C1 (en) * | 2022-01-24 | 2022-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | Bulk material collection vehicle |
| RU2782605C1 (en) * | 2022-03-22 | 2022-10-31 | Николай Павлович Хрипач | Method for processing excess active sludge |
| CN115451421A (en) * | 2022-09-06 | 2022-12-09 | 山东大学 | Integrated process and equipment for conveying sludge or peat dried and crushed materials |
| RU2796171C1 (en) * | 2022-10-19 | 2023-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | Method for disposal of sediments at water treatment facilities |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3411465A (en) | Method for incinerating moist materials and an apparatus therefor | |
| CN102381877B (en) | Method for brickmaking by comprehensive utilization of desiccated sludge | |
| US2026969A (en) | Method for treatment of sewage | |
| CN203330098U (en) | Harmless treatment and comprehensive utilization system of urban and rural solid waste | |
| RU2693079C2 (en) | Flotation compartment of fine coal particles from ash-forming particles | |
| CA2928564C (en) | A method and a system for producing a lightweight ceramic aggregate, particularly from coal ash | |
| KR101073780B1 (en) | An apparatus for beneficiation of low ranking coal, and a method for beneficiation of low ranking coal by utilizing the bed ash from fluidized-bed combustor for using in the circulating fluidized-bed power plant | |
| CN101381212B (en) | Sludge building material and preparation method thereof | |
| US20130199087A1 (en) | Carbonaceous fines beneficiation using micro-algae and related processes | |
| CN111023114A (en) | Method for cooperatively treating municipal sludge and kitchen waste | |
| CN105399304A (en) | Biological sludge drying and incineration cycle-treatment method and complete equipment | |
| CN103803769A (en) | Vertical inter-partition sludge drying method and equipment with crushing and safety monitoring functions | |
| CN109022079A (en) | The method for preparing shaped fuel using town sewage plant sludge and house refuse | |
| CN110721983A (en) | Method for treating garbage by adopting ball mill | |
| CN114798149B (en) | Method for separating residual carbon from carbon-containing coal ash slag and airflow separation system | |
| CN201560175U (en) | Airflow classifying and drying device for coking coal | |
| RU2813589C1 (en) | Mobile installation for recycling mixture of water treatment sludge and peat | |
| CN106315652A (en) | Method of separation and purification of desulfurized gypsum and implementation thereof | |
| JP4501098B2 (en) | Method and apparatus for recovering useful particulate matter from waste | |
| CN107098549B (en) | Sludge curing agent and preparation method of cured product using same | |
| CN109682167B (en) | A kind of low-order coal drying and upgrading integration apparatus and method | |
| KR101934411B1 (en) | High-temperature waste treatment method using sludge | |
| US20080237150A1 (en) | Sewage Sludge Treatment Method and System | |
| CN101781594A (en) | Method and device for converting solid waste into fuel or energy | |
| RU75654U1 (en) | COMPLEX FOR PROCESSING BIOMASS |