Способ обработки осадков

Способ обработки осадков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЙЛЬСТВУ

Свез Coaerc« a

Сецреалнстичвсиик

Рвапубллк

«»833586

Ф

Ф м (61) Дополнительное к ввт, свид-ву(22) Заявлено 16.1079 (21) 2828365/29-26 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 3005,81, Бюллетень No 20

Дата опубликования описания 3005.81 (51)М. Кл.з

С 02 Р 11/20

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений . и открытий (53) УДК 62 8. зз (088, 8) (72} Авторы . изобретения

В,М.Любарский, A.È.Ôåäîðîà, Ю.Д.Браславский и Л.Н.Рынский

Научно-исследовательский институт коммунального водоснабжения и очистки воды ордена Трудового Красного Знамени Академии коммунального хозяйства нм. К.Д.Памфилова (71) Заявитель

Ф

6

t (54 ) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ

Изобретение относится к обработке осадков, образующихся в.процессе очистки природных и сточных вод.

Известен способ улучшения водоотдающей способности осадков природных и сточных вод путем их периодического замораживания и оттаивания с помощью теплообменных элементов fl).

Недостатки известного способаработа установок в циклическом режиьв, их высокая металлоемкость, значительные непроизводительные расходы, электроэнергии на периодическое нагревание и охлаждение металлоконструкций.

Наиболев близким -по технической сущности к предлагаемому является способ выделения жидкости из гелеобраэного осадка, который включает замораживание гелеобразного осадка слоями 3-5 мм иа охлаждаемой поверхности вращающегося барабана, удаление эамо роженного осадка с поверхности барабана чешуйками толщиной 3-5 мм, оттаи-2 вание чешуек замороженного осадка в плавителе за счет ислользоваиия в основном тепла фазовых переходов, гравитационное разделение жидкой и твердой фазы осадка с осаждением твердой фазы на гравийном балласте, находящемся в нижней части плавителя, постоянный отвод жидкой фазы (воды) из плавителя через гравийный балласт, периодическое удаление гравийного балласта вместе с твердой фазой осадка кз плавителя f2).

Недостатками известного способа являются отсутствие технологических параметров процесса замораживания, обеспечивающих разрушение коллоидной структуры осадка и улучшение его водоотдающей способностиу отсутствие технологических параметров процесса плавления замороженного осадка, что может привести к рассогласованню этапов замораживания и плавления осадка во времени и, соответственно, к нарушению непрерывности технологйческого процесса в целому отложение твердой фазы осадка на гравийном балдасте приводит к быстрой его кольматации и к необходимости периодической замены гравийного балласта, что требует остановки технологического процесса обработки осадкову отложение твердой фазы осадка на гравийном балласте не позволяет обезвоживать осадок до влажности ниже 85-90%.

Известный способ дает лишь общее представление о технологии осуществ833586 ления непрерывного тонкослойного замораживания осадка на барабанном льдогенераторе и последующего его оттаивания, В качестве характеристики ведения процесса замораживания указыва,ется толщина наносимого на поверхность барабана слоя осадка, равная 3-5 мм.

В качестве характеристики ведения процесса плавления дается лишь размер чешуек замороженного осадка, поступающих на плавление, который равен 3-5 мм. 10

Исследования показывают, что процесс замораживания осадка нельзя характеризовать только толщиной наносимого слоя осадка. Этот параметр не является определяющим в процессе теп- 15 лообмена и не будучи связан с рядом других параметров не обеспечивает необходимого улучшения водоотдающей способности оттаявшего осадка. Требуемый эффект улучшения водоотдающей gp способности осадков, природных и сточных вод в процессе их тонкослойного замораживания и последующего оттаивания может быть достигнут лишь при определенных условиях теплообмена, рактеризуемых плотностью теплового потока. Приемлемые диапазоны плотности теплового потока определяются типом обрабатываемого осадка.

Цель изобретения — устранение указанных недостатков и снижение влажности обезвоженного осадка.

Указанная цель достигается тем, что способ обработки осадков осуществляют путем непрерывного тонкослойного замораживания осадков на теплообменной поверхности при плотности теплового потока от 500 до 10000 Вт/м, отделения замороженного осадка, плавления, гравитационного разделения твердой и жидкой фаз и удаления их 40 из плавителя, причем плавление осуществляют при плотности теплового потока от. 20 до 30000 Вт/м

Наилучшие результаты по обезвоживанию осадков природных вод (осадки 45 минерального происхождения) получают, .если замораживание ведут при плотности теплового потока в пределах 10000- °

1000 Вт/м, а для осадков сточных вод (осадки орган .ческого происхожде- 50 ния) в пределах 5000-500 Вт/м . При этом влажность обезвоженного осадка достигает 50-80%.

Способ тонкослойного замораживания осадка должен .обязательно включать параметры ведения технологического процесса, обеспечивающие необходимую степень улучшения водоотдачи для основных типов обрабатываемых осадков..

Экспериментальные данные исследований по влиянию плотности теплового патока при замораживании на свойства осадков приведены в табл. 1, Пооцесс плавления осадка необходимо вести при плотности теплового по- 65

I тока, исключающей воэможность накоп-, ления замороженного (не оттаявшего) осадка в системе.

Замороженный осадок срезают с теплообменной поверхности и отводят в плавитель, где его оттаивают с помощью теплоносителя, например, при непосредственном контакте с водой, подогреваемой в конденсаторе холодильной машины. Плотность теплового потока при плавлении поддерживают в диапазоне от 20 до 30000 BT/м . Меньшие значения плотности теплового потока применяют для плавления мелких чешуек замороженного осадка, а большие значения — для больших кусочков осадка.

Получение требуемых значений плотности теплового потока при плавлении достигают регулировкой температуры воды и изменением коэффициента теплоотдачи, с учетом размеров среэаемых частиц замороженного осадка, которые практически находятся в пределе от

10-4 до 10 2 м.

Замораживание ведут при следующих значениях параметров, определяющих плотность теплового потока:

Коэффициент теплоотдачи хладоагента, Вт/м К 10-10

Температура хладоносителя, К 75-272

Термическое сопротивление стенки, м . К/Вт 2, 5 ° 10 -5- 10

Толщина замораживаемого „ слоя м 10 -10

Температура кристаллизации осадка, К 263-273

Коэффициент теплопроводности осадка, Вт/м ° К 1, 9-2, 3

Оттаивание ведут при следующих значениях параметров, определяющих плотность теплового потока:

Температура воды, К 273-303

Коэффициен теплоотдачи воды, Вт/м .К 0,5-6000

Пример 1. Осадки природных и сточных вод замораживают на роторном горизонтальном льдогенераторе.

Теплопередающая стенка выполнена из стали толщиной 13,5 мм . Термическое сопротивление стенки равно R

3-10 м . ° К/Вт.Внутренняя поверхность стенки орошается аммиаком с температурой Т =250 К.Интенсивность орошения о6еспечивает величину коэффициента теплоотдачи 10000 Вт/ м ° К. Толщину замораживаемого осадка поддерживают равной 4 мм, температуру кристаллизации осадка — 273 К, коэффициент теплопроводности осадка — 2,?Вт/м К.

При данных условиях плотность теплового потока составляет 10410 Вт/м 2

Пример 2. Осадки природных и сточных вод замораживают на роторном горизонтальном льдогенераторе.

Условия замораживания по примеру 1 изменяют следующим образом: толщина

833586 осадка 1 мм и T „ = 258 К. ОстальнЫе данные такие же, как в примере 1.

При заданных условиях плотность теплового потока составляет 9820 Вт/м.

П р . и м е р 3. Осадки природных 5 и сточных вод замораживают на роторном.горизонтальном льдогенераторе.

Теплопередающая стенка выполнена из стали толщиной 22,5 мм, Термическое сопротивление стенки равно R=5 10 м )p

К/Вт. Внутренняя поверхность стенки .орошается аммиаком с температурой

Т» =258 К. Интенсивность орошения обеспечивает величину коэффициента теплоотдачи 400 Вт/ м К. Толщина эамораживаемого слоя осадка 1 мм, темпеРатура кристаллизации осадка 273 К,коэффициент теплопроводности осадка

2,2 Вт/(м К), При данных условиях плотность теплового- потока составляет 4644 Вт/м -, Контроль эа изменением водоотдающей способчости осадков осуществляют фильтрованием 100 мл оттаявшего осадка на наливной воронке Бюхнера при вакууме 400 мм рт.ст. 25

Данные экспериментов представлены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что водоотдающая способность осадков улучшается, если замораживание ведут при плотности теп-30 ловых потоков, не превышающих допустимых значений. В известном способе оптимальной толщиной, обеспечивающей улучшение водоотдающей способности, является слой замораживаемого осадка 35 в 4 мм. В то же время приведенные данные показывают, что замораживание осадка такой толщины при принятых условиях не обеспечивает улучшения водоотдающей способности осадка, т.е. тол- 40 шина слоя осадка не является единственным параметром ведения процесса замораживания.

Пример 4. Осадок эамораживают в условиях, соответствующих принятым в примере 1. Плавление осадка осуществляют при температурном напоре

15К и коэфициенте теплоотдачи 100Вт/

/м К, Определяющий размер среэаемых частиц замороженного осадка принят по известному,. способу и равен 4 мм. Теплота плавления осадка составляет

334000 Дж/кг, плотность замороженного осадка — 98 кг/м и плотность воды — 1000 кг/м . Определяют возможность накопления замороженного осад.ка в плавителе. Продолжительность замораживания осадка 126 с, необходимая для плавления осадка плотность теплового потока равна 3180 Вт/м

Плотность теплового потока, подв римого водой, составляет 1500 Вт/м

Так как плотности теплового потока, подводимого водой, не достаточно для плавления всего осадка, то в плавителе происходит накопление замороженного осадка, и, следовательно, непрерывность процесса нарушена.

Для обеспечения своевременного плавления осадка коэффициент теплоотдачи при 15 К должен составлять

212 Вт/м ° К, Оттаявший осадок отводят из плавителя на обезвоживание, например, на вакуум-фильтр, без остановки процессов замораживания и оттаивания, В предлагаемом способе по сравне- нию с известным осуществление процесса замораживания при допустимой плотности теплового потока гарантирует полное разрушение коллоидной структуры осадка! процесс плавления осадка осуществляется быстрее, чем его замораживание! удаление осадка иэ плавителя для обезвоживания позволяет вести процесс замораживания-оттаивания осадка непрерывно, беэ остановки агрегата.

833586

РЪ Ф Ъ

О1 Оъ Ch о о

Ф Ю ф ф С Ъ

an .а

Ф л 60 ч ч! в!

Ч О аА ю

I !

I aaI a!1 на

o e

1 2 Ь

1 @mug к и еэо ни

2ох вне Rì а1 а 0 5. о в

rv o 4 Р4 ф ао Ф и ь в an О ф ч! а

A 3

go о нам

О л л л о о.

ФЧ

1О о

Ю ч ф . е 4 о г)

6Ф Ф Ъ РЪ! ч л л

МЪ IO

I

I

I

I .I

I

I

t а

М aaI

llI 3С но мо И оо ж сМ нои ою

Й к!!! ч t

Щ I

ФФ

1 к 1

I ю !

aaj:1

I е !

I

I

1 1 1

Ia 1 о I

В» 1

1 34m 1 ! КОЕ 1

a IaI lI

3х х

Ое 1 OЗ о жФ

1 1

ОМОI 1 й. ° 1 а I

М!!!Н! И В

Н Ial a I stan

КМО I ОКЗ

ЮЮ 1

I 1

o o o o

О О О О О О о о о o o o о в л о о о

CaI м л л Е ф

О О О О о "оооо о î o o o е an м е м о о î î о о о o e ч ф м в

833586

Ю Ф N

Ц о

Ф о л х

2 и о и

cl

X н !!! е о х о

Ц е

v о о

D о м

Ш и

О

Ц о

В о

Ю м х

2 ж

Ц о

g

Ш I у

О 1

1 о

Ю

Ю

Ю м х о

Ц

Щ и о

D о о о

1

II$ и о

Ф

О

D

Ю

1

1 Ю

О.

Ц о и о я Ц

Ю о

Ю

lA м о

Ю о & оен

УЖО

И

О 4 иекх

М е х а3 оее и ц о

A f4 нР

1: М Ф е !.цю

ЦО л

> 0,9х

1 о ф

А Х н им оц дн и

Х0

ОЦЫ

I о

1

1

1.

1

I

<ч 1

g I

g I

1 ц1

О!

1 ф 1

I »

1

1 о о

А и о о

1 1

1 1 Ф

О

1 1

«Ф 1

° Ф 1 о 1

° 1 I lA

1 И

О

1 !

1 !

1 . I

1 I

1 CQ

Ю I

CQ 1 сп 1 1

Ю 1

ВФ I о

«1 1 о л Щ

ВЗ 1

О л« о о 8 оен о оЖО а

tA л4 о о

D Е Н о eLО

0 ) о о е. юан о. ювао

nfl л о о & оен о ох о

I ! о

A Р( ц н е. A ни е о» о,ак 2 цнии ФФ

Оvм аХ оое цеех

833586

Формула изобретения

Составитель Г.Лебедева

Редактор В.Матюхина Техред М. Голинка Корректор Н.Швыдкая

Заказ 3911/21 Тираж 1007 Подписное

ВЧИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ обработки осадков, включающий,непрерывное тонкослойное замораживание осадков на теплообменной поверхности, отделение замороженного осадка от теплообменной поверхности, плавление, гравитационное разделение твердой и жидкой фаз и удаление их из плавителя, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью снижения влаж ности осадка, замораживание ведут при плотности теплового потока от, 500 до 10000 Вт/м, плавление — при плотности теплового потока от 20 до

30000 Вт/М

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Filtration and Separation, т. 6, 1969, М 4, с. 383-398, 2. Патент ФРГ В 1809772, кл. 12 с3 1/01 ° 1972.