RU2176540C2 - Thin-layer settler - Google Patents

Abstract

FIELD: cleaning industrial circular and waste liquids from mechanical impurities; metallurgy, oil, coal mining and chemical industries. SUBSTANCE: settler has housing with stacks of inclined plates which are laid in thin-layer modules (from 1 to 4). Stacks are filled with parallel plates at distances reducing from lower stack to upper one. Stacks are arranged without clearance between them; lower edges of overlaying stack get in contact with upper edges of under-laying stack; each overlying stack is turned relative to under-lying one through 90 deg. Inner walls of housing and other walls of thin-layer modules form reaction chamber. Starting liquid is fed in upper portion of housing through inlet device which may be used for introducing reagents (flocculants, coagulants), if necessary. Sludge accumulator is connected to lower portion of housing. EFFECT: enhanced efficiency of cleaning liquids due to avoidance of secondary turbidity and overloading of subsequent stages with suspended agents; increased degree of use of volume of device. 6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки (осветления) загрязненных механическими примесями полидисперсного состава технических оборотных и сточных вод различного происхождения, а также иных жидкостей с подобным загрязнением, способом отстаивания в потоке и может быть использовано в металлургической, нефтяной, угольной, химической промышленности для жидкостей, содержащих механические примеси преимущественно однородного химического состава. The invention relates to the field of purification (clarification) of polydisperse composition contaminated with mechanical impurities of technical circulating and waste waters of various origins, as well as other liquids with similar pollution, a method of settling in a stream and can be used in the metallurgical, oil, coal, chemical industries for liquids containing mechanical impurities of predominantly uniform chemical composition.

Известно устройство для очистки бытовых и промышленных сточных вод, содержащее корпус с передней стенкой, в котором установлены нижний и верхний пакеты наклонных параллельных пластин, расстояние между которыми уменьшается от нижнего пакета к верхнему (Патент Российской Федерации N 2082480, кл. B 01 D 21/02, опубл. БИ N 18, 1997 г.)
Сточные воды попадают в отстойник через устройство ввода в аванкамеру, где гасится кинетическая энергия струи, откуда через протяжную щель попадают в распределительную камеру, равномерно распределяющую их по всему поперечному сечению нижнего пакета наклонных пластин. Проходя через нижний пакет, крупные тяжелые и легкие взвешенные частицы оседают на поверхностях редко расположенных относительно друг друга пластин. Труднооседаемые взвешенные частицы поднимаются в верхний пакет и оседают на поверхностях плотно расположенных пластин. Таким образом в нижнем пакете происходит грубая очистка, а в верхнем - тонкая очистка сточных вод. Образовавшиеся отложения сползают с пластин в виде скоагулированных комков, без разрушения проходят через распределительную камеру и оседают в нижней части корпуса, откуда их удаляют через узел отвода осадка.A device for treating domestic and industrial wastewater, comprising a housing with a front wall, in which the lower and upper packages of inclined parallel plates are installed, the distance between which decreases from the lower package to the upper (Patent of the Russian Federation N 2082480, CL B 01 D 21 / 02, publ. BI N 18, 1997)
Wastewater enters the sump through an inlet chamber input device, where the kinetic energy of the jet is extinguished, from where it enters a distribution chamber through a draw-slot, distributing them evenly throughout the entire cross section of the lower package of inclined plates. Passing through the lower package, large, heavy and light suspended particles settle on the surfaces of the plates rarely located relative to each other. Hardly sedimented suspended particles rise in the upper package and settle on the surfaces of densely arranged plates. Thus, a coarse treatment takes place in the lower bag, and fine wastewater treatment in the upper bag. The resulting deposits slide from the plates in the form of coagulated lumps, pass through the distribution chamber without destruction and settle in the lower part of the housing, from where they are removed through the sediment removal unit.

Недостаток известного устройства состоит в том, что он не улавливает гидравлически мелкие частицы, вызывает сомнение, что не происходит вторичное взмучивание и повторное разрушение оседающих скоагулированных комков взвесей из-за зазора между нижним и верхним пакетами, т.к. восходящий поток воды и легких частиц на выходе из нижнего пакета пластин полной струей пересекает сползающий с пластин верхнего пакета труднооседаемые частицы, которые достаточно легко поднимаются вверх, перегружают по взвешенным веществам значительную часть поверхности пластины верхнего пакета, увеличивая слой отложений на пластинах, который уменьшает расстояние между пластинами и, как следствие, увеличивается скорость потока, не достигается высокая степень очистки от гидравлически мелких частиц. A disadvantage of the known device is that it does not capture hydraulically small particles, it is doubtful that there is no secondary agitation and repeated destruction of the settling coagulated lumps of suspensions due to the gap between the lower and upper packets, because the upward flow of water and light particles at the exit of the lower package of plates completely intersects the hard-to-sediment particles sliding off the plates of the upper package, which rise quite easily, overload a considerable part of the surface of the plate of the upper package by suspended substances, increasing the layer of deposits on the plates, which reduces the distance between plates and, as a result, the flow rate increases, a high degree of purification from hydraulically small particles is not achieved.

Техническая задача заключается в повышении эффективности очистки жидкости за счет предотвращения вторичного взмучивания и перегруза последующих ступеней взвешенными веществами, повышение степени использования объема устройства за счет организации интенсивного выделения загрязнений при условии максимально равномерного распределения потока по всему поперечному сечению пакетов каждого модуля, создании условий коагуляции взвешенных веществ за счет полного смешивания исходной воды с реагентами, а также упрощении эксплуатации отстойника. The technical problem is to increase the efficiency of liquid purification by preventing secondary agitation and overloading of subsequent stages with suspended solids, increasing the degree of use of the device’s volume by organizing intensive emission of contaminants under the condition of the most uniform distribution of the flow over the entire cross section of the packets of each module, creating conditions for coagulation of suspended substances due to the complete mixing of the source water with reagents, as well as simplifying the operation of sludge nick.

Техническая задача решается следующим образом: тонкослойный отстойник, содержащий корпус, в котором установлены пакеты наклонных пластин расстояния между которыми уменьшаются от нижнего пакета к верхнему, устройство ввода исходной жидкости, распределитель потоков, устройство отвода осветленной жидкости, шламонакопитель и устройство вывода осадка из него. Согласно изобретению пакеты наклонных пластин уложены в тонкослойные модули и расположены друг над другом, количество пакетов в модуле не менее трех, причем каждый вышележащий пакет развернут относительно нижележащего на 90^o, корпус отстойника выполнен в виде четырехгранной призмы, внутренние стенки корпуса и наружные стенки пакетов, уложенных в тонкослойные модули, образуют реакционную камеру. Пакеты наклонных пластин в тонкослойном модуле установлены без зазора. Количество модулей может быть от 1 до 4. Распределитель потоков представляет собой тарелку в виде перевернутой правильной четырехгранной усеченной пирамиды, а шламонакопитель выполнен в виде правильной боковой трехгранной призмы. Устройство для ввода исходной жидкости может быть использовано для ввода реагентов (коагулянтов, флокулянтов).The technical problem is solved as follows: a thin-layer sedimentation tank containing a housing in which packages of inclined plates are installed, the distances between which are reduced from the lower package to the upper one, an input liquid input device, a flow distributor, a clarified liquid discharge device, a sludge collector and a sediment withdrawal device from it. According to the invention, the packages of inclined plates are stacked in thin-layer modules and are located one above the other, the number of packages in the module is at least three, with each overlying package deployed 90 ^° relative to the underlying one, the housing of the sump made in the form of a tetrahedral prism, the inner walls of the housing and the outer walls of the packages, stacked in thin-layer modules form a reaction chamber. The packages of inclined plates in the thin-layer module are installed without a gap. The number of modules can be from 1 to 4. The flow distributor is a plate in the form of an inverted regular tetrahedral truncated pyramid, and the sludge collector is made in the form of a regular lateral trihedral prism. A device for introducing a source liquid can be used to introduce reagents (coagulants, flocculants).

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что предложенное техническое решение отличается своим конструктивным исполнением, а именно: пакеты наклонных пластин развернуты относительно друг друга на 90^o и уложены в модули, причем каждый модуль содержит не менее трех, расположенных друг над другом, пакетов, а реакционную камеру образуют внутренние стенки корпуса, выполненного в виде четырехгранной призмы и наружные стенки пакетов, уложенных в тонкослойные модули. Отсюда следует, что предложенное решение соответствует критерию "новизна".A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the proposed technical solution is distinguished by its design, namely: packages of inclined plates are rotated 90 ^o relative to each other and laid in modules, with each module containing at least three packets located one above the other and the reaction chamber is formed by the inner walls of the body, made in the form of a tetrahedral prism and the outer walls of the packages, laid in thin-layer modules. It follows that the proposed solution meets the criterion of "novelty."

Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показал, что конструкторская разработка существенно отличается простотой и повышением степени очистки жидкости от механических примесей. A comparative analysis of the proposed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions showed that the design development is significantly simpler and more clean the liquid from mechanical impurities.

Однако расположение и взаимосвязь элементов конструкции тонкослойного отстойника обеспечивает высокую степень очистки жидкости за счет равномерного распределения потока перед входом в тонкослойные модули и между ступенями, а также предотвращения повторного взмучивания сползающего с пластин вышерасположенных модулей осадка из осевших на них механических примесей. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает решение упомянутой технической задачи, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень". However, the location and interconnection of the structural elements of the thin-layer sedimentation tank provides a high degree of fluid purification due to the uniform distribution of the flow before entering the thin-layer modules and between the steps, as well as preventing re-stirring of the upstream sediment modules sliding from the plates from the settled mechanical impurities. It follows that the claimed combination of significant differences provides a solution to the mentioned technical problem, which, according to the authors, meets the criteria of the invention "inventive step".

Предлагаемое устройство отличается от известного числом модулей, что позволяет увеличивать производительность отстойника и осуществлять ремонт и технологическое обслуживание одного из модулей без остановки всего аппарата. The proposed device differs from the known number of modules, which allows to increase the capacity of the sump and to carry out repairs and maintenance of one of the modules without stopping the entire apparatus.

Увеличение ступеней в каждом из тонкослойных модулей позволяет повысить степень использования объема устройства и эффективность очистки жидкости от полидисперсных механических примесей, т.к. на нижнем пакете (1-я ступень - расстояние между пластинами наибольшее) происходит осаждение наиболее гидравлически крупных частиц, обладающих большей скоростью оседания, а не осевшие на 1-й ступени и унесенные потоком частицы оседают на 2-й и на 3-й ступенях в зависимости от гидравлической крупности частиц. An increase in the steps in each of the thin-layer modules makes it possible to increase the degree of use of the device’s volume and the efficiency of liquid purification from polydisperse mechanical impurities, since on the lower package (1st stage - the distance between the plates is greatest), the most hydraulically large particles are deposited, which have a greater settling rate, and particles that do not settle on the 1st stage and are carried away by the flow settle on the 2nd and 3rd stages in depending on the hydraulic particle size.

Благодаря отсутствию зазора между пакетами, нижние кромки пластин вышележащего пакета касаются верхних кромок пластин нижележащего, что определяет сползание с пластины на пластины, исключая разрушение восходящим потоком жидкости осевших механических примесей вышележащей ступени на нижележащую и предотвращает повторное взмучивание жидкости. Due to the absence of a gap between the packages, the lower edges of the plates of the overlying package touch the upper edges of the plates of the underlying one, which determines the sliding from the plate onto the plates, eliminating the upward destruction of the settled mechanical impurities of the upper stage onto the underlying one and prevents the liquid from re-stirring.

Устройство ввода исходной жидкости может быть использовано, при необходимости, для ввода реагентов (коагулянтов, флокулянтов). The input fluid input device can be used, if necessary, for introducing reagents (coagulants, flocculants).

Реакционная камера (флокулятор) образуется внутренними стенками корпуса, имеющего форму четырехгранной призмы и наружными стенками пакетов модулей, что позволяет добиться полного смешивания исходной жидкости с реагентами за счет сложного движения потока. The reaction chamber (flocculator) is formed by the inner walls of the casing, which has the shape of a tetrahedral prism and the outer walls of the packages of modules, which allows to achieve complete mixing of the initial liquid with reagents due to the complex movement of the stream.

Размещенный на определенном расстоянии от нижних пакетов модулей, но выше шламонакопителя, и закрепленный соответствующим образом, распределитель потоков, представляющий собой тарелку в виде перевернутой правильной четырехгранной усеченной пирамиды, усечение которой выполнено в виде центрального патрубка, обеспечивает, за счет изменения движения потока жидкости из флокулятора на 90^o, отделение крупных примесей, которые через центральный патрубок сползают в шламонакопитель, а также равномерное распределение горизонтального потока жидкости, вследствие выравнивания динамического напора потока и второго изменения направления движения на 90^o, за счет наклонного профиля граней распределителя по четырем тонкослойным модулям, установленным над ним.Located at a certain distance from the bottom packages of the modules, but above the sludge collector, and appropriately fixed, the flow distributor, which is a plate in the form of an inverted regular tetrahedral truncated pyramid, truncated in the form of a central nozzle, provides, by changing the movement of fluid flow from the flocculator 90 ^o , the separation of large impurities, which through the Central pipe slide into the sludge collector, as well as the uniform distribution of horizontal flow fluidity, due to the equalization of the dynamic pressure of the flow and the second change of direction by 90 ^o , due to the inclined profile of the faces of the distributor for four thin-layer modules installed above it.

Шламонакопитель, выполненный в виде боковой правильной призмы, создает условия уплотнения шлама, который отводится через устройство отвода шлама, расположенное в нижней его части. The sludge collector, made in the form of a regular lateral prism, creates the conditions for compaction of the sludge, which is discharged through the sludge removal device located in its lower part.

На фиг. 1 изображен тонкослойный отстойник, разрез 2-2,
на фиг. 2 - разрез 1-1,
на фиг. 3 - вид сверху,
на фиг. 4 - разрез 3-3,
на фиг. 5 - разрез 4-4,
на фиг. 6 - распределитель потоков, разрез 5-5.In FIG. 1 shows a thin-layer sedimentation tank, section 2-2,
in FIG. 2 - section 1-1,
in FIG. 3 is a top view
in FIG. 4 - section 3-3,
in FIG. 5 - section 4-4,
in FIG. 6 - flow distributor, section 5-5.

Отстойник содержит корпус 1. В корпусе установлены тонкослойные модули 2, которые помещены на балки 13 для установки модулей 2 и подвески распределителя 7, собранные из наклонных пакетов 3, которые заполнены параллельными пластинами 15, 16, 17. Причем 1-я ступень 4 заполнена пластинами 15, 2-я ступень 5 - пластинами 16, расстояния между которыми меньше, чем на 1-й ступени 4; 3-я ступень 6 - пластинами 17, расстояния меньше, чем на 2-й ступени 5. Реакционная камера 14 образована внутренними стенками корпуса 1 и наружными стенками тонкослойных модулей 2. Подача исходной жидкости и реагентов осуществляется через устройство ввода жидкости и реагентов 9, которое расположено в верхней части корпуса 1, в реакционную камеру 14. Под тонкослойными модулями 2 на определенном расстоянии, но выше шламонакопителя 8, который находится ниже корпуса 1, расположен распределитель потоков 7, который на регулируемых устройствах подвешен на балки 13 для установки модулей 2. В центре распределителя потоков 7 находится центральный патрубок 18. Шламонакопитель содержит в нижней своей части устройство вывода шлама 11. В отстойнике предусмотрено устройство отвода осветленной жидкости 10 в виде желоба с переливными регулируемыми пластинами 19. The sump contains a housing 1. Thin-layer modules 2 are installed in the housing, which are placed on the beams 13 for mounting the modules 2 and the suspension of the distributor 7, assembled from inclined bags 3, which are filled with parallel plates 15, 16, 17. Moreover, the first stage 4 is filled with plates 15, 2nd stage 5 — by plates 16, the distances between which are less than on the 1st stage 4; 3rd stage 6 — by the plates 17, the distances are less than by the 2nd stage 5. The reaction chamber 14 is formed by the inner walls of the housing 1 and the outer walls of the thin layer modules 2. The feed of the liquid and reagents is carried out through the liquid and reagent input device 9, which located in the upper part of the housing 1, into the reaction chamber 14. Under the thin-layer modules 2 at a certain distance, but above the sludge collector 8, which is located below the housing 1, there is a flow distributor 7, which is suspended on adjustable devices on beams 13 for installing modules 2. In the center of the flow distributor 7 there is a central pipe 18. The sludge collector contains a sludge outlet device 11 in its lower part. A clarified liquid drain device 10 is provided in the sump in the form of a trough with adjustable overflow plates 19.

Отстойник работает следующим образом. The sump works as follows.

Через устройство ввода воды и реагентов 9 исходная жидкость поступает в реакционную камеру 14, где из-за сложной конфигурации камеры происходит ее интенсивное смешивание с реагентами. Пройдя реакционную камеру 14, жидкость с распределителя потоков 7, где отделяются крупные частицы механических примесей, сползающие через центральный патрубок 18 распределителя 7 в шламонакопитель 8 и за счет изменения направления движения потока и наклонных граней распределителя 7, равномерно поступает на 1-ю ступень 4, тонкослойных модулей 2. В тонких слоях между пластинами 15 1-й ступени 4 осаждаются крупные частицы механических примесей на поверхности пластин и сползают через распределитель потоков в шламонакопитель 8. На 2-й ступени 5 на пластины 16 осаждаются мелкие частицы и сползают на пластины 15 1-й ступени 4. На 3-й ступени 6 на пластины 17 осаждаются наиболее мелкие частицы и сползают на пластины 16 2-й ступени 5. Поступивший в шламонакопитель 8, через распределитель потоков 7, шлам периодически или непрерывно удаляется из него через устройство вывода шлама 11 на переработку. Осветленная жидкость из 3-й ступени 6, всех четырех тонкослойных модулей 2, через регулируемые переливные пластины 19 и желоб устройства вывода осветленной жидкости 10 направляется потребителю. Through the device for introducing water and reagents 9, the initial liquid enters the reaction chamber 14, where, due to the complex configuration of the chamber, it is intensively mixed with the reagents. After passing through the reaction chamber 14, the liquid from the flow distributor 7, where large particles of mechanical impurities are separated, sliding through the central pipe 18 of the distributor 7 into the sludge collector 8 and due to a change in the direction of flow and the inclined faces of the distributor 7, flows uniformly to the 1st stage 4, thin-layer modules 2. In thin layers between the plates 15 of the 1st stage 4, large particles of mechanical impurities are deposited on the surface of the plates and slide through a flow distributor into the sludge collector 8. At the 2nd stage 5, on a pla Stines 16 are deposited small particles and slide onto the plates 15 of the 1st stage 4. At the 3rd stage 6, the smallest particles are deposited on the plates 17 and slide onto the plates 16 of the 2nd stage 5. Received into the sludge collector 8, through the flow distributor 7, sludge is periodically or continuously removed from it through the device for outputting sludge 11 for processing. The clarified liquid from the 3rd stage 6, of all four thin-layer modules 2, is sent to the consumer through the adjustable overflow plates 19 and the trough of the clarified liquid output device 10.

Предлагаемый тонкослойный отстойник обеспечивает высокую степень (99,8%) очистки жидкостей, загрязненных механическими примесями, за счет равномерного распределения потока перед входом в тонкослойные модули и между ступенями, а также предотвращения разрушения сползающего с пластин вышерасположенных ступеней модулей шлама из осевших на них механических примесей (так называемый эффект "повторного взмучивания"). The proposed thin-layer sedimentation tank provides a high degree (99.8%) of purification of liquids contaminated with mechanical impurities, due to the uniform distribution of the flow before entering the thin-layer modules and between the steps, as well as preventing the destruction of the upstream steps of the sludge modules from mechanical impurities deposited on them (the so-called "re-stirring" effect).

Кроме того, тонкослойный отстойник содержит устройство 12 подвески распределителя потоков. In addition, the thin-layer sump contains a device 12 for suspension of the flow distributor.

Claims (6)

1. Тонкослойный отстойник, содержащий корпус, в котором установлены пакеты наклонных пластин, расстояния между которыми уменьшаются от нижнего пакета к верхнему, устройство ввода исходной жидкости, распределитель потоков, устройство отвода осветленной жидкости, шламонакопитель и устройство вывода осадка из него, отличающийся тем, что пакеты наклонных пластин уложены в тонкослойные модули и расположены друг над другом, количество пакетов в модуле не менее трех, причем каждый вышележащий пакет развернут относительно нижележащего на 90^o, корпус отстойника выполнен в виде четырехгранной призмы, внутренние стенки корпуса и наружные стенки пакетов, уложенных в тонкослойные модули, образуют реакционную камеру.1. A thin-layer sump containing a housing in which packages of inclined plates are installed, the distances between which decrease from the lower package to the upper one, an input liquid input device, a flow distributor, a clarified liquid removal device, a sludge collector and a sediment withdrawal device from it, characterized in that Packages inclined plates stacked in thin-layer modules and are arranged one above the other, the number of packets in a module, at least three, each overlying package deployed with respect to the underlying 90 ^o, orpus sump is formed as a quadrangular prism, the inner wall of the housing and the outer wall of a package stacked in the thin-layer modules, form a reaction chamber. 2. Тонкослойный отстойник по п.1, отличающийся тем, что пакеты в тонкослойном модуле установлены без зазора. 2. A thin-layer sump according to claim 1, characterized in that the packages in the thin-layer module are installed without a gap. 3. Тонкослойный отстойник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что количество модулей может быть от 1 до 4. 3. A thin-layer sump according to claims 1 and 2, characterized in that the number of modules can be from 1 to 4. 4. Тонкослойный отстойник по пп.1-3, отличающийся тем, что распределитель потоков представляет собой тарелку в виде перевернутой правильной четырехгранной усеченной пирамиды. 4. A thin-layer sump according to claims 1 to 3, characterized in that the flow distributor is a plate in the form of an inverted regular tetrahedral truncated pyramid. 5. Тонкослойный отстойник по пп.1-4, отличающийся тем, что шламонакопитель выполнен в виде правильной горизонтально расположенной трехгранной призмы, лежащей на боковом ребре. 5. A thin-layer sump according to claims 1 to 4, characterized in that the sludge collector is made in the form of a regular horizontally located trihedral prism lying on the side rib. 6. Тонкослойный отстойник по пп.1-5, отличающийся тем, что устройство для ввода исходной жидкости может быть использовано также и для ввода реагентов (коагулянтов, флокулянтов). 6. A thin-layer sump according to claims 1-5, characterized in that the device for introducing the initial liquid can also be used for introducing reagents (coagulants, flocculants).

Images