Совершенствование конструкций отстойников-сгустителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Совершенствование конструкций отстойников-сгустителей

Шевцов M.H., Видищева Г.Г., Леошко Н.О.

ТОГУ, г. Хабаровск, Россия

Абстракт

сгуститель конструкция отстойник

В статье представлены современные конструкции сгустителей, их эффективность и использование. Рассмотрен принцип работы сгустителей и их составляющих. Представлены технические характеристики и конструктивные особенности каждого из сгустителей, рассказано об их рациональном использовании. Далее в статье показан пример совершенствования сгустителя в плане объединения отстойника и сгустителя, показаны их достоинства и недостатки. Целью проводимых исследований является повышение эффективности сгущения осадка и улучшение условий выгрузки. В предлагаемой нами конструкции повышается концентрация осадка, что облегчает его дальнейшую переработку и утилизацию, исключается возможность забивания конструкции осадком.

Ключевые слова: отстойник, сгуститель, отстойник-сгуститель, пульпа, сгущение, шлам, осадок.

Abstract

Shevtsov М.N., Vidishcheva G.G., Leoshko N.О.

PNU, Khabarovsk, Russia

IMPROVING THE DESIGN OF THE SETTLER-THICKENER

The article presents the modem design of thickeners, their effectiveness and use. The principle of operation of thickeners and their components. Presents the technical characteristics and design features of each of the thickeners, talked about their rational use. Later in the article is an example of perfection in terms of combining the thickener settling tank and thickener, showing their advantages and disadvantages. The aim of the research is to improve the efficiency of sludge thickening and improved discharge conditions, sediment concentration increases in our proposed design, which facilitates its further processing and disposal, exclude the possibility of clogging of the sediment structure.

Keywords: clarifier, thickener, clarifier, thickener, sludge thickening, sludge, sediment.

Устройство сгустителя и принцип его работы

Сгуститель - устройство, которое разделяет суспензию на жидкую и твердую фазы. Повышение концентрации твердого вещества в пульпе называется сгущением. Данный процесс происходит в результате осаждения твердых частиц в пульпе под воздействием массовых (гравитационных либо центробежных) сил.

Шлам подвергается силе тяжести, как правило, во всех конструкциях сгустителей. Вследствие этого выпадает в осадок значительная часть твердых частиц, которые копятся на дне сгустителя. Осадок смещают к центральной части днища специально приспособленные гребки, после чего он разгружается. Происходит окончательное отделение твердых частиц от воды. Через порог переливается осветленная жидкость (верхний слой), иными словами, вода удаляется самотёком [2].

Механизмы, разгружающие суспензии, имеют вид гребков, установленных на ферме, которая интенсивно перемещается и опирается одним концом на центральную колонну, другим концом - на рельс, размещенный по окружности сгустителя.

В статье освещаются основные типы сгустителей: радиальные сгустители, пластинчатые сгустители, вибросгустители, фильтры-сгустители, магнитные сгустители.

Цилиндрические бассейны, характеризующиеся большим диаметром называются радиальными сгустителями. Пульпа, поступающая в сгуститель, обезвоживается и разделяется на жидкость и твердое вещество. В процессе происходит рециркуляция воды.

При сгущении пульп с тонкими абразивными частицами используют пластинчатые сгустители (прямоточные и противоточные), в которых осаждение частиц осуществляется в тонком слое на близко расположенных (35-50 мм) наклонных плоскостях под углом 25-60° к горизонту, разделяющих поток на струи с ламинарным движением. При сгущении в противоточных пластинчатых сгустителях обеспечивается равномерная подача питания во все каналы и исключается перемешивание исходного продукта со сгущённой пульпой [1].

Рис. 1. Схема пластинчатого сгустителя, а- с нижним подводом; б- направление скоростей движения частицы; в- с верхним подводом питания.

Пластинчатый сгуститель (рис. 1, а) состоит из корпуса 2, имеющего форму наклонного параллелепипеда. Внутри корпуса на расстоянии 30--50 мм друг от друга под углом 50--60° к горизонту укреплены пластины 3. Исходную суспензию подают к загрузочному устройству 1, из которого она поступает в промежутки между наклонными пластинами. Осветленная вода переливается в сливной желоб 4 и выводится из сгустителя. Частицы под действием сил тяжести осаждаются на поверхности наклонных пластин, соскальзывают в шламовый бункер 5 и выгружаются из него [3].

На частицу, которая находится между наклонными пластинами действуют силы инерции движущегося потока суспензии и силы тяжести. В следствие чего частицы между пластинами перемещаются в двух направлениях (рис. 1, б) вдоль пластин со скоростью vи перпендикулярно пластинам со скоростью Vcp.

С увеличением длины и числа наклонных пластин и с уменьшением угла их наклона повышается извлечение частиц в сгущенный продукт. В промышленных условиях угол наклона принимают равным 50--60°. Если взять угол наклона меньше, частицы будут удерживаться на пластинах силами трения.

Высокая удельная производительность и степень сгущения обеспечивается в вибросгустителях, которые представляют собой металлическую конструкцию конической формы. В нижней части конуса расположена виброворонка. Сгущённый осадок выгружается из вибросгусгителя при помощи затвора. При сгущении пульп, содержащих быстрооседающую твёрдую фазу, получили применение гидросепараторы. Для повышения производительности по твёрдому компоненту гидросепараторы оснащаются вибрационными устройствами, позволяющими ускорить процесс осаждения твёрдых частиц и уплотнения осадка.

Для сгущения тонкозернистых и шламистых продуктов (разжиженных пульп) используются фильтры-сгустители, состоящие из чана с расположенной в нём батареей фильтрующих элементов (патронов). Патроны, погружённые в пульпу, попеременно подключаются к вакууму и сжатому воздуху. Шлам осаждается на ткани патронов при создании вакуума, а жидкость фильтруется и удаляется из сгустителя. При подаче сжатого воздуха шлам отделяется, осаждается на дно чана и удаляется через разгрузочное устройство.

Сгущение пульп с магнитными частицами (в основном железных и марганцевых руд) осуществляется в магнитных сгустителях. Под воздействием магнитного поля происходит осаждение твердой фазы и определяется свойствами продукта, режимом работы сгустителя и конструктивными особенностями. Магнитные сгустители разработаны на основе гидросепараторов, снабжённых намагничивающим устройством (размещены на питающей воронке сгустителя). Магнитные сгустители обычно работают с большой нагрузкой по твёрдому компоненту (содержание твёрдого компонента в сгущённом продукте достигает 70%). Магнитные сгустители обладают более высокой удельной нагрузкой и степенью сгущения.

Также существуют отстойники-сгустители, изобретение которых относится к очистке сточных и природных вод и предназначено для осветления шламовых вод и уплотнения осадка. Представим отстойник, содержащий цилиндрический корпус, центральную водораспределительную систему, трубопроводы для подачи исходной жидкости и отвода осветленной жидкости и осадка, осадкоспускной канал с эластичной разделительной диафрагмой, шлюзовой камерой с перепускной трубой и выходным отверстием выше уровня воды в отстойнике. Представим также сгуститель, включающий осадительную емкость, устройство для ввода исходной суспензии и отвода осветленной воды, разгрузочное устройство с патрубком, камеру с выпускным патрубком и запорным клапаном. Недостатком представленного сгустителя, выбранного в качестве прототипа, является зашламление конических частей осадительной емкости и разгрузочного устройства, ограниченность объема разгрузочного устройства и времени нахождения в нем осадка, что приводит к снижению эффективности сгущения осадка перед выгрузкой. Для устранения недостатков предлагается новая конструкция отстойника-сгустителя. Цель изобретения отстойника сгустителя - повышение эффективности сгущения осадка и улучшение условий выгрузки. Положительный эффект от использования изобретения выражается в повышении концентрации осадка, ускорении процесса выгрузки, облегчении дальнейшей переработки или утилизации. Согласно изобретению, разгрузочное устройство выполнено в виде наклонной к горизонтальной плоскости, цилиндрической емкости с крышкой и ложным днищем, и мембраной, снабженной датчиком контроля заполнения емкости и механизмом ее открывания и закрывания, что позволяет достичь поставленной цели [4].

По сравнению с обыкновенным сгустителем повышается концентрация осадка, что облегчает его дальнейшую переработку или утилизацию; исключается возможность забивания конструкции осадком; разовая выгрузка большого количества концентрированного осадка обеспечивает его прием не только в контейнеры или стационарные емкости, но и в кузов автомобильного транспорта.

Заключение

Анализ современных конструкций сгустителей показывает, что все они находят свое применение в различных отраслях промышленности. Эти устройства используются в металлургической, угольной, горнорудной, химической отраслях и во многих других. Также в статье освещаются отстойники-сгустители, предназначенные для осветления тттламовьтх вод и уплотнения осадка, образующегося при очистке природных и сточных вод. Такие сгустители можно устанавливать как на территории очистных сооружений, так и в составе локальных установок на отдельных объектах. Одним из них является отстойник-сгуститель, предложенный нами и имеющий преимущества в части повышения эффективности сгущения и удобства выгрузки.

Список использованныхисточников

1. Сгуститель - Горная энциклопедия. URL: http://www.mining-enc.ru/s/sgustitel/(дата обращения: 28.12.2016)

2. Сгустители: сфера применения, технические характеристики, конструктивные особенности. URL: http://barscom.ru/products/obogashhenie_rud_i_miner- alov/sgustiteli/(дата обращения: 28.12.2016)

3. Тормоз В.В., Назименко Е.И. Исследование процесса сгущения в тонкомслое и применяемое оборудование. URL: http://masters.donntu.org/2013/igg/tormoz/library/arti- clel .htm(дата обращения: 28.12.2016)

4. Шевцов М.Н. Отстойник-сгуститель. URL: http://www.findpatent.ru/pa- tent/172/1729553.html(дата обращения: 28.12.2016)

Размещено на Allbest.ru