Установка обработки осадков природных и сточных вод

Установка обработки осадков природных и сточных вод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к обработке осадков, образующихся в процессе очистки природных и сточных вод, и может быть использовано при опреснении соленых вод. Цель изобретения - повышение надежности работы установки за счет обеспечения стабильных теплопередающих характеристик и сокращение эксплуатационных затрат. Установка снабжена экранами, установленными между цилиндром испарителя под наклоном к его вертикальным стенкам с зазорами между вертикальной стенкой и соответствующим экраном у крышки испарителя и у его основания узел подачи хладагента снабжен установленным у основания испарителя кольцевым перфорированным коллектором, а в узле удаления осадка срезающие элементы с гибкими подборщиками расположены друг под другом со смещением в сторону, противоположную направлению вращения узла нанесения осадка. Кристаллизатор снабжен теплообменником, соединенным с узлом нанесения осадка, рециркуляционной станцией и плавителем. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3902802/23-26 (22) 14. 06,85 (46) 07.09.90. Бюл. и 33 (71) Научно-исследовательский инсти тут коммунального водоснабжения и очистки воды Академии коммунального хозяйства им. К.Д.Памфилова и Государственный проектно-конструкторский институт рыбопромыслового флота (72) В.М.Любарский, А.И.Федоров, Н.В.фомин, В.В.Петухов, Б.И.иенин, Г.И.Кравцов и В.N.Ñìèðíîâà (53) 628.336 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1527195, кл. C 02 F 11/20, 25.05.81 ° (54)(57) 1 УСТАНОВКА ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД,. содержащая кристаллизатор с рециркуляционной станцией и испарителем, выполненным из двух коаксиально расположенных цилиндров, соединенных по торцам основанием и крышкой, закрепленные на валу привода планетарного вращения узел нанесения осадка с поливочными насадками и узел удаления осадка со . срезающими элементами и гибкими подборщиками, расположенный под кристаллизатором плавитель, компрессорИзобретение относится к обработке осадков, образующихся в процессе очистки природных и сточных вод, и может быть использовано при опреснении соленых .вод.

Целью изобретения является повышение надежности работы установки за счет обеспечения стабильных теплопе„„SU„„1590449 ($1)5 С 02 F ll 20

2 ный холодильный агрегат, теплообменник-конденсатор, узлы подачи и отвода хладагента в кристаллизаторе и аппарат для обезвоживания осадка, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы установки за счет обеспечения стабильных теплопередающих характерис" тик и сокращения эксплуатационных затрат, она снабжена экранами, установленными между цилиндрами испарителя под наклоном к его вертикальным стенкам с зазорами между вертикальной стенкой и соответствующим экраном у крышки испарителя и у его основания, узел подачи хладагента снабжен установленным у основания испарителя кольцевым перфорированным коллектором, а в узле удаления осадка срезающие элементы с гибкими подборщиками расположены друг под другом со смещением в сторону, противоположную направлению вращения узла нанесения осадка.

2. Установка по и.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что кристаллизатор снабжен теплообменником, соединенным с узлом нанесения осадка, рециркуляционной станцией и плавителем. редающих характеристик и сокращение эксплуатационных затрат.

На фиг. 1 изображена установка обработки осадков природных и сточных вод; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг ° 1.

Установка обработки осадков приводных и сточных вод включает крис1590449,таллизатор 1, плавитель 2, расположенный непосредственно под кристаллизатором 1, компрессорный холодильный агрегат 3, связанный с кристаллизатором 1 и через теплообменник-конден5 сатор 4 с плавителем 2, соединенным с обезвоживающим аппаратом 5. В сос, тав кристаллизатора 1 входит рециркуляционная станция б, которая через теплообменник 7 соединена с испарителем 8. Испаритель 8 состоит из двух коаксиально расположенных вертикальных цилиндров 9, которые по торцам соединены крышкой 10 и основанием 11. 15

Иежду цилиндрами 9 у их вертикальных стенок наклонно установлены экраны

12 с зазором между вертикальной стенкбй и соответствующим экраном 12 у основания 11 испарителя 8 находящим 20 ся в пределах от 1,0 до 1,5 мм. Зазор между вертикальной стенкой и соответствующим экраном 12 у крышки 10 испа" рителя 8 находится в пределах от 5,5 до 7,0 мм. На крышке 10 закреплен узел 13 подачи хладагента с кольцевым перфорированным коллектором 14 и узел 15 отвода хладагента. На валу

1б испарителя.8 закреплен узел 17 нанесения осадка с двумя поливочными насадками 18 и узел 19 удаления осад" ка, который имеет по три срезающих элемента 20 с гибкими подборщиками

21 (фиг.2) на каждый цилиндр 9 (фиг.1).

В нижней части испарителя 8 под поливочными насадками 18 установлен сбор- З5 ник 22, который закреплен на валу 16.

Вращение вала 16 осуществляется с по.мощью привода 23, планетарного вращения. Срезающие элементы 20 расположены друг под другом со смещением в сторону, противоположную направлению .вращения узла.17 нанесенного осадка.

Плавитель 2 имеет бак 24, который оборудован перегородкой 25 и водоотводящим лотком 26, соединенным с насосом 27. Насос 27 связан через теплообменник 7 и теплообменник-конденсатор 4 с оросительными форсунками

28, а также соединен со смывными форсунками 29. На днище бака 24 установ- 50 лен шнек 30 с приводом и приямок 31.

Для достижения постоянного коэффициента теплоотдачи по всей высоте испарителя кипение хладагента происходит между стенкой и экраном со

"снарядным" режимом движения двухфазного потока пар - жидкость. При малом столбе подпитывающего жидкого хладагента между стенкой и экраном образуется пузырек газообразного хладагента, который начинает стесненное движение вверх под действием сил

Архимеда и сил выталкивания; действующих в сторону увеличения зазора, благодаря постоянному росту пузырька.

При своем движении пузырек выполняет функции поршня, проталкивая наверх жидкий хладагент. У крышки пузыри лопаются и увеличенный ими жидкий хладагент сбрасывается в пространство между двумя экранами и затем вновь поступает за экраны к стенкам.

Для обеспечения стесненного движения пузырька зазор у основания испарителя между стенкой и экраном должен быть равен

g = -0,4 dÄ (-----)

P„Pгде Й - отрывной диаметр пузырька хладагента при давлении

0в3 Р кр

P - критическое давление хладКр агента;

P - давление, соответствующее заданной температуре кипения хладагента в испарителе..

Зазор между стенкой и экраном у крышки испарителя определяется критическим диаметром пузырька, после чего происходит его разрыв, и равен р = 5-6 о.

Для наиболее распространенных хладагентов (аммиак, хладон-12, хладон-22) зазор принимается равным 8 =1,0-1,5 мм, а Х = 5,5-7,0 мм.

При зазоре (1 0 м tе нHьbtшUе e 11,0 мм поступление жидкого хладагента в пристенную область недостаточно и в ней образуются большие паровые полости, из-за чего продолжительность контакта жидкости со стенкой резко сокращается, а коэффициент теплоотдачи заметно снижается. При зазоре д, больше 1,5 мм не наблюдается "снарядного" режима движения двухфазного потока и теплообмен осуществляется как в известной установке.

Уменьшение зазора у крышки испарителя по сравнению с предлагаемым значением У создает сильное расплющиваP ние (деформацию) пузырька газообразного хладагента, что приводит к нежелательному увеличению поверхности его контакта со стенкой и замедлению скорости движения двухфазного потока.

5 1590

Если зазор с больше 7,0 мм, то пузырьки лопаются, не доходя до крышки испарителя, и поэтому выброс жидкого хладагента из пристенной области не осуществляется, что приводит к нарушению режима теплообмена.

Для обеспечения постоянного гидродинамического режима поступления жидкого хладагента за экраны к стенкам у основания испарителя между цилиндрами установлен кольцевой перфорированный коллектор, который соединен с узлом подачи хладагента.

Установка экранов на определенном расстоянии от стенок цилиндров испарителя и кольцевого перфорированного коллектора обеспечивает постоянный коэффициент теплообмена со стороны хладагента по всей теплообменной поверхности стенок, а это повышает надежность работы установки обработки осадков природных и сточных вод. Устойчивый режим движения двухфазного потока между стенкой и экраном зависит и от интенсивности теплопритока со стороны замораживаемого осадка, а именно от,температуры поступающего жидкого осадка и от состояния осадка перед его удалением с теплообменной поверхности.

Поддержание- температуры жидкого осадка постоянной и близкой к криоскопической достигается с помощью дополнительного теплообменника, куда подается холодная вода из плавителя.

Это дает возможность не зависеть от суточных перепадов температуры осад-! ка, что повышает надежную работу установки.

Учитывая криволинейный характер продвижения фронта замораживания осадка по высоте цилиндров испарителя, узел удаления осадка должен обеспечивать съем осадка с теплообменной поверхности по аналогичной кривой.

С этой целью узел удаления осадка имеет по меньшей мере два срезающих устройства, которые устанавливаются друг под другом со смещением, кото рое обеспечивает съем осадка по кривой замораживания.. В случае обработки осадков сточных вод, когда требуется плотность теплового потока до 500 Вт/м2, скорость вращения узла нанесения осадка незначительная, поэтому ,фронт нанесения осадка и фронт замораживания имеет небольшую кривизну. В этом случае количество

449 6 срезающих устройств может быть равно двум, а их смещение относительно друг друга не должно быть меньше 20 мм.

При смещении менее 20 мм удаление осадка протекает как в известной установке с получением осадка различного качества. При смещении срезающих устройств более 200 мм наблюдается длительное переохлаждение замороженного осадка, что приводит к резкому снижению подвода тепла к хладагенту на этом участке цилиндров испарителя, нарушению устойчивого кипения хладагента и, как следствие, к нарушению надежности работы установки.

Поэтому установка по меньшей мере двух срезающих устройств с гибкими подборщиками с определенным смещением

20 друг относительно друга повышает надежность работы всей установки.

Известные установки обработки осадков природных и сточных вод характеризуются малой надежностью рабо25 ты ввиду получения осадка различного качества из-за непостоянства теплового потока в процессе замораживания.

В предлагаемой установке введение экранов по меньшей мере двух срезаю3Q щих устройств, кольцевого перфорированного коллектора и теплообменника .позволяет осуществлять замораживание осадка при постоянном по всей поверхности цилиндров коэффициенте теплопередачи. Это дает воэможность обрабатывать осадок при строго определенном значении плотности теплового потока, что стабилизирует высокое качество обработанного осадка и его гаран40 тированное обезвоживание до влажности

60-751 с минимальными энергозатратами и при высокой производительности обеэвоживающего аппарата по сухому веществу осадка.

45 Предлагаемая установка работает следующим образом.

Обрабатываемый осадок поступает в рециркуляционную станцию 6 и затем нагнетается в теплообменник 7, где .

50 он охлаждается до температуры, близкой к криоскопической за счет теплообмена с холодной водой, поступающей из плавителя 2 через насос 27. Из теплообменника 7 осадок через проточ55 ку в вале 16 поступает в узел 17 нанесения осадка и поливочные насадки

18, расположенные у крышки 10. При планетарном вращении узла 17 нанесеt ния осадка относительно цилиндров 9

7 15904 из поливочных насадок 18.изливается осадок и ровным тонким слоем наносится на теплообменные поверхности цилиндров 9. Стекающий с поверхностей избыток осадка собирается в сборнике

22 и отводится обратно в рециркуляционную станцию 6. ю

Замораживание осадка происходит за счет теплообмена с хладагентом, кипящим между цилиндрами 9 и экранами 12, куда он поступает из перфорированного коллектора 14 узла 13 подачи хладагента. Образующиеся при кипении пары хладагента поступают в узел 15

f5 отвода хладагента и затем в компрессорный холодильный агрегат 3, Замороженный на цилиндрах 9 осадок удаляется срезающими элементами

20, которые установлены друг под дру- gp гом со смещением в сторону, противоположную вращению вала 16 по профилю кривой фронта замораживания, За каждым срезающим элементом 20 закреплен гибкий подборщик 21, полностью очища- 2> ющий поверхность цилиндров 9 от замороженного осадка.

Срезанный осадок падает в бак 24 плавителя 2, где за счет непосредственного теплообмена с теплой водой, 30 равномерно распределяемой оросительными форсунками 28, происходит оттаивание осадка. В процессе гравитационного отстаивания в баке 24 осадок разделяется на твердые вещества и воду. Холодная вода из зоны, образованной перегородкой 25, поступает в водоотводящий лоток 26, откуда забирается насосом 27. Основное количество воды поступает на подогрев в теплообменник-конденсатор 4 и теплообменник 7.

В теплообменнике-конденсаторе 4 нагрев воды происходит за счет тепла конденсации парообразного хладагента, поступающего из компрессорного холодильного агрегата 3. Подогрев воды в теплообменнике 7 осуществляется благодаря охлаждению осадка, поступающего из рециркуляционной станции

6 в испаритель 8 °

Нагретая s теплообменнике-конденсаторе 4 и теплообменнике 7 вода поступает в оросительные форсунки 28.

Избыток теплой воды сбрасывается в канализационный сток или используется для технологических целей.

Некоторое количество воды из насоса 27 поступает в смывные форсунки

29, с помощью которых твердые вещества осадка подаются к шнеку 30 и затем в приямок 3i. Из приямка 31 твердые вещества осадка с небольшим количеством воды поступают в обезвоживающий аппарат 5. После обезвоживающего аппарата 5 обезвоженный осадок направляется на место складирования, а отфильтрованная вода поступает в насос 27.

Благодаря оборудованию установки теплообменником 7, экранами 12, перфорированным коллектором 14, смещенными друг относительно друга срезающими элементами 20 создаются условия для ведения процесса замораживания осадка при строго определенном тепловом потоке по всей поверхности цилиндров 9, что повышает надежность работы как отдельных узлов, так и всей установки в целом.

В предлагаемой установке обработки осадков природных и сточных вод по сравнению с известной теплообмен между осадком и хладагентом осуществляется при определенном значении коэффициента теплопередачи, что определяет постоянное значение плотности теплового потока, ведение процесса замораживания осадка в оптимальных условиях и, как следствие, повышение надежности работы установки и гарантированное обезвоживание осадка до влажности 60-754 при минимальных энергозатратах. Кроме того, удельный расход электроэнергии на обработку осадка снижается на 104.

1590449 (Рог.1

2Р

Р1

Фиг Я

Составитель Л.Суханова

Редактор И.Дербак Техред Л.Олийнык Корректор М. Кучерявая

» М

Заказ 2611 Тираж 793 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CgCP

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, r. Ужгород, ул. Га р

II 11

Гага ина 101