Гидроциклон-флокулятор

(51)5 В 04 С 5/10 ЕНИ О И ОП ЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ етение относитзначенным для ытовых сточныхано в металлури других отраскрупности широко прим лоны, как напорные, такВыделение механич воды, как известно, в гид ходит под действием ц воздействующих на эти циклонах обрабатываема в цилиндрической части а ние и сбор шлама осущес ческой части. еняются гид и флокуляци еских приме роциклонах ентробежны примеси. Вя вода осве ппарата, а о твляется в и роциконные. сей из гидротляется саждех кониГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное обьединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии "Энерго- сталь"(56) И.В,Спирдов, В.Г.Пономарев. Очистка сточных вод в гидроциклонах, М.: Стройиздат, 1975, с. 141.Авторское свидетельство СССР М 657856, кл. В 04 С 5/103, 1976.(54) ГИДРОЦИКЛОН-ФЛОКУЛЯТОР (57) Изобретение относится к технике разделения суспензий и позволяет повысить эффективность осветления и надежность работы в сейсмических условиях, Гидроциклон-флокулятор содержит цилиндрический корпус (К) 1 с днищем, тангенциальными патрубками 2 для подвода исходной воды, выходы которых расположены в распредеПредполагаемое изоб ся к устройствам, предн очистки промышленных и вод и может быть использо гической промышленности лях народного хозяйства. В настоящее время для очистки различых видов сточных вод и классификации соержащихся в них твердых частиц по лительных камерах 4, выполненных в виде сегментных отсеков, вертикальную центральную перфорированную трубу(ПТ) 5 верхней частью соединенную с радиальными трубами (Т) 6 для отвода осветленной воды в лоток 7, Т 6 и рассекатель 11 в виде се, - ментных полос укреплены на понтонах 1 д, выполненных в виде замкнутого кольца, при этом Т 6 установлены с наклоном и соединены с К 1 через штуцеры 12 с прокладками 13 и снабжены катками 17, и безболтовыми фланцами 14, выполненными под углом к горизонтали. Для удержания Т 6 в стационарном положении они крепятся фиксаторами рабочего положения 15, которые срезаются в условиях сейсмических нагрузок. К 1 снабжен кольцевой перфорированной перегородкой 16 и примыкающей к ней верхней части горизонтальной перфорированной крышкой 19, которой в К 1 выполнены по периметру прорези 18, гасящие волны при сейсмических нагрузках, Нижняя часть ПТ 5 снабжена сьемной заглушкой 21 анкер- ными болтами, которые также срезаются при сейсмичных нагрузках, В центре К 1 расположена ферма 20 для сгребания шлама к патрубку 3, 2 з.п. ф-лы, 4 ил,ОВ известных гидроциклонах, например шламоуплотнителе и вихревом аппарате, сточная вода, подлежащая очистке, тангенциально подается в цилиндрическую часть гидроциклонэ и под действием центробежных сил начинается процесс осаждения крупных взвешенных веществ в конической части, а более мелкие частицы, пройдя через перфорированную перегородку, отстаиваясь, так же попадают в коническую часть аппарата.Коническая диафрагма, размещенная в верхней части гидроциклона, препятствует попаданию взвешенных частиц в лоток осветленной воды,Однако при работе таких гидроциклонов в сейсмических условиях, диафрагма и корпус испытывают значительные разрушающие нагрузки, устранить которые можно за счет увеличения металлоемкости конструкции.Наиболее близким к заявляемому является гидроциклон-флотатор для очистки воды от взвешенных веществ и масел, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальными патрубками для подачи исходной воды, шламовым патрубком и водосборной системой, состоящей из вертикальной центральной трубы с водосливом и рассекателями, установленными под рациональными трубами.Недостаток известного гидроциклона - флотатора состоит в том, что зафиксированная установка водосборной системы с рассекателями и расположение сливного лотка внутри корпуса в случае землетрясения вызывают значительные разрушительные нагрузки в конструктивных элементах устройства.Кроме того, вращательное движение потока обрабатываемой воды во всем объеме флокулятора приводит к повышению скорости движения жидкости в зоне отстаивания и к снижению эффективности очистки,Целью изобретения является повышение эффективности осветления воды и надежности работы устройства в сейсмических условиях.Поставленная цель достигается тем, что гидроциклон-флокулятор, содержащий корпус, содержащий корпус с тангенциальными патрубками для подачи исходной воды, шламовый патрубок; водосборную систему, включающую вертикальную перфорированую трубу с радиальными трубами, рассекатель, лоток с водосливом для осветленной воды и устройство для сбора масла, снабжен распределительными камерами, кольцевой перфорированной перегородкой, и примыкающей к ней в верхней части корпу 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 са горизонтальной перфорированной крышкой, водосборная система с рассекэтелем выполнены съемными и установлены на понтонах и фиксаторах рабочего положения, при этом радиальные трубы оснащены катками, в нижней части вертикальной перфорированной центральной трубы установлена съемная заглушка с анкерными болтами, а по периметру корпуса выше уровня воды, выполнены отверстия для слива. Кроме того, радиальные трубы установлены под наклоном к центральной перфорированной трубе и стык радиальных труб с корпусом выполнен под углом не более чем 40 к горизонтали,Благодаря размещению в гидроциклоне распределительных камер создается горизонтально-вращательное движение обрабатываемой жидкости с равными по высоте гидроциклона скоростями, что способствует коагуляции мелких взвешенных частиц. Следовательно повышается эффективность осветления.Выполнение водосборной системы с рассекателями съемной с установкой на понтонах, расположение лотка осветленной воды снаружи корпуса и выполнение сьемной заглушки в центральной трубе обуславливают возможность работы гидроциклона в сейсмических условиях.При жестком соединении водосборной системы с корпусом гидроциклона и расположением лотка внутри корпуса в случае его работы в сейсмических условиях возникают значительные усилия в этих конструкциях, В случае выполнения окон слива в верхней части корпуса, водосборной системы с рассекателем съемными и установкой их на понтонах, креплением их энкерными болтами с работой на разрыв, установкой в нижней части центральной вертикальной трубы сьемной заглушки с креплением анкерными болтами с работой нэ разрыв, исключается необходимость усиления конструкций, в результате чего снижается вес гидроциклона и повышается надежность его работы в экстремальных условиях, так как при землетрясении происходит резкий слив воды от волн через окна слива, разрыв анкерных болтов заглушки и освобождение массы воды в центральной и радиальных трубах для стока, разрыв анкерных болтов системы для ее всплытия, что в свою очередь ведет к успокоению поверхности обрабатываемой жидкости,Работа гидроциклона при всплытии водосборной системы с рассекателем и понтонами не прерывается.После окончания землетрясения возможно за счет спуска воды изменить уро 1699624вень расположения системы (опустить ее) иснова закрепить в стационарное положение,Тем самым, обеспечивается безаварийность и надежность работы гидроциклона. 5Установка внутри корпуса перфорированной. кольцевой перегородки с горизонтальной перфорированной верхнейкрышкой не позволяет выходу в зону осветленной воды загрязнениям, т.е, повышается 10эффективность очистки воды,Надежность работы гидроциклона-флокулятора заявленной конструкции обеспечивается безаварийностью его работы приодновременном снижении веса корпуса, эа 15счет успокоения поверхности обрабатываемой жидкости, чему служат окна слива ии редох ран ител ьн ые опоры нижней съемнойзаглушки и вертикальной центральной трубы водосборной системы, выполненные, например, в виде анкерных болтов,Выполнении стыков радиальных труб скорпусом под наклоном позволит водосборной системе беспрепятственно оторватьсяот корпуса при возникновении сейсматических нагрузок. А установка радиальных трубпод наклоном к центральной перфорированной трубе ускорит слив воды из системыпри ее всплытии.В случае гидродинамического удара об-. 30рабатываемой жидкости о заглушку и водосборную систему при работе гидроциклонав сейсмических условиях, предохранительные опоры срабатывают на незначительнуюнагрузку и дают возможность водосборной 35системе с рассекателем и понтонами оторваться от мест примыкания радиальныхтруб к корпусу и всплыть,Фиксированное всплытие водосборнойсистемы с рассекателем и понтонами осуществляется за счет ее укрепления на катках.На основании изложенного доказано,что отличительные признаки заявляемогогидроциклона являются необходимыми и 45достаточными для достижения цели изобретения, т,е. существенны и, следовательно,ф заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна", т.к. имеет отличные от прототипа существенные 5признаки, По критерию "существенные отличия" проведен сравнительный анализ известных технических решений, содержащихотличительные признаки заявляемого решения, позволяющие определить свойства 55известного и заявляемого объектов.Выполнение водосборной системы срассекателем с установкой на понтонах, сосъемной крышкой в нижней части вертикальной центральной перфорированной трубы и предохранительными опорами для системы среди известных технических решений не обнаружено.Обычно применяемые понтоны предназначены для укрытия поверхности воды водосборных сооружений,В известном техническом решении "Нефтеловушка" применяется понтонный нефтесборочный экран, оснащенный вмонтированным гибким трубопроводом для отвода нефтепродуктов.А для исключения попадания нефтепро,дуктов в камеру предварительной очистки известная "Нефтеловушка" оснащена специализированным тонкослойным блоком.Таким образом, технические свойства известных обьектов не совпадают со свойствами, проявляемыми аналогичными существенными признаками заявляемого гидроциклона-флокулятора,Известен "Радиальный отстойник", оснащенный вертикальными и горизонтальными катками, с помощью которых э корпусе централ ьной камеры уста новг; н каркас цилиндрической перегородки. В этом случае вертикальные катки служат фиксаторами (опорами) каркаса и обеспечивают его вращение в горизонтальной плоскости,В заявляемом гидроциклоне катки предназначены для укрепления на них водоотводной системы с понтонами (например, радиальных труб), и обеспечения ее фиксации при всплытии при работе. как в обычном режиме, так и в экстремальных (сейсмических) условиях.Следовательно, сходные признаки известного и заявляемого объектов придают им различные свойства.Заявляемый гидроциклон-флокулятор поясняется чертежами, на которых на фиг.1 показан общий вид гидроциклона-флокулятора; на фиг.2 - вертикальный разрез гидро- циклона-флокулятора; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - узел на фиг.2.Гидроциклон-флокулятор состоит из цилиндрического корпуса 1 с коническим или плоским днищем, тангенциальными патрубками 2 для подвода исходной воды и шламовым патрубком 3 для отвода из нижней части корпуса осевшего шлама.Выход тангенциальных патрубков 2 в корпусе 1 расположен в распределительных камерах 4, выполненных в виде сегментных отсеков и имеющих направляющие, например в виде полос, для равномерного отвода и распределения поступающей в гидроциклон воды.В верхней части корпуса 1 расположены вертикальная центральная перфорированная труба 5 к верхней части которой присо 16996245 10 единены радиальные трубы 6 для отвода осветленной воды в лоток 7, и присоединенная к лотку отводная труба 8, Радиальные трубы 6 установлены наклонно к вертикальной центральной трубе 5,В заявляемом гидроциклоне-флокуляторе лоток 7 установлен снаружи корпуса 1 и имеет внутри водослив 9,Трубы 5 и 6 установлены на понтонах 10, выполненных, например, из труб с заглушками и соединенных между собой болтами, образуя замкнутое кольцо. Это создает жесткость конструкции и одновременно сохраняет плавучесть понтонов в случае попадания воды в какую либо из труб.К понтонам 10 крепится рассекатель 11, выполненный в виде сегментных полос,Радиальные трубы 6 соединяются с корпусом через прикрепленные к нему штуцера 12 с прокладками 13,Штуцера 12 и радиальные трубы 6 заканчиваются безболтовыми фланцами 14, ггри этом стык фланцев выполнен под углом, например, не более 40 к оси труб, что создает возможность беспрепятственного отрыва водосборной системы от лотка,Для удержания водосборной системы в стационарном положении, недопущения ее всплытия и попадания в стыки фланцев загрязненной воды, она крепится фиксаторами рабочего положения 15, закрепленными, например, на кольцевой перфорированной перегородке 16.Выполнение фиксаторов рабочего положения 15 может быть различным. Например, это могут быть болты (шпильки), прикрепленные к опорным конструкциям радиальных труб 6 и перфорированной перегородки 16.При появлении сейсмических нагрузок болты 15 срезаются и, тем самым позволяют водосборной системе всплыть.Фиксированное перемещение (всплытие) водосборной системы придают укрепленные на нем (на радиальных трубах 6) катки 17, которые перемещаются по внутренней поверхности корпуса 1По периметру гидроциклона в верхней его части расположены прорези 18,Прорези 18 располагаются так, чтобы их нижний край был выше уровня воды в гидроциклоне, а верхний край является размерной величиной и соответствует максимальной высоте волны обрабатываемой воды в случае работы гидроциклона в условиях сейсмических нагрузок,По периметру корпуса 1 и на кольцевой перфорированной перегородке 16 устанавливается горизонтальная перфорированная крышка 19,15 20 25 30 35 40 45 50 55 Внутри корпуса 1 гидроциклона расположена ферма 20 для сгребания шлама к патрубку 3, К нижней части вертикальной центральной перфорированной трубы 5 крепится анкерными болтами съемная заглушка 21,Внутри корпуса в его верхней части для сбора масла предусмотрен лоток 22 с отводной трубой 23. Гидроциклон-флокулятор работает следующим образом Загрязненная вода поступает в корпус 1 потангенциальным патрубкам 2, проходит распределительные камеры 4 и через щели, образованные направляющими, поступает в зону отстаивания, образованную всем центральным объемом гидроциклона до уровня рассекателя 11.Проходя через перфорированную перегородку 16 вода начинает отстаиваться, при этом механические примеси оседают на дно гидроциклона и фермой 20 сгребаются к шламовому патрубку 3 и отводятся известным способом.Осветленная вода по вертикальной центральной трубе 5 и радиальным трубам 6 поступает в лоток 7, откуда удаляется по трубе 8. Водослив поддерживает постоянный уровень воды в гидроциклоне.Наличие рассекателя 11 предотвращает передачу вращательного движения от нижних слоев жидкости к верхним, т.е, не позволяет загрязнять осветленную воду,Расположенные по периметру гидро- циклона, в верхней его части, прорези 18 позволяют при сейсмических воздействиях и появлении волны в гидроциклоне сливаться жидкости в лоток 7, работа гидроциклона при этом не прерывается, снимается аварийное состояние.В условиях сейсмических нагрузок высота прорезей (т.е, распол жение их нижнего края выше обычного уровня воды в гидроциклоне, а верхнего - соответствующего максимальной высоте волны). обеспечивает постоянное и бесперебойное удаление осветленной воды из гидроциклона,Расположение сливного лотка 7 снаружи корпуса 1 гидроциклона обеспечивает безаварийность работы, т.к. в этом случае на него не действуют сейсмические нагрузки от перемещения волны воды в гидроциклоне, а его объем позволяет гасить избыток воды при ее волновом перемещении.Выполнение водосборной системы (т,е, вертикальной центральной перфорированной трубы 5 с радиальными трубами 6) с рассекателем 11 съемными, с установкой ихна понтонах 10, которые выполняются из отдельных секций и соединяются между собой, образуя замкнутую конструкцию, обеспечивает безаварийность и надежность работы гидроциклона, т,к. при сейсмических нагрузках не прерывается его работа за счет фиксированного (с помощью катков 17) всплытия водосборной системы с рассекателем, Это условие достигается установкой водосборной системы на штуцерах 12 и фиксаторах рабочего положения 15, при этом фланцы не имеют болтов и их стык выполнен с наклоном к горизонтали,Безаварийности всплытия система способствует установка в нижней части вертикальной центральной трубы 5 съемной заглушки 21, присоединяемая анкерными болтами, ибо при возникновении сейсмических нагрузок и из воздействии на водо- сборную систему с рассекателем происходит отрыв (срез) болтов с крышкой 21, слив жидкости из водосборной системы и возможность ее всплытия, Ускоренному сливу воды из системы способствует наклон радиональных труб к вертикальной центральной трубе.При обычном режиме работы заглушка 21 преграждает попадание в центральную перфорированную трубу 5 загрязнений и взвесей. Сбор масла производится в лоток 22, откуда масло отводится по трубе 23. Таким образом, заявляемый гидроциклонфлокулятор за счет выполнения прорезей в верхней части корпуса, выполнения водо- сборной системы с рассекателем съемной, установкой их на понтонах, оборудованием системы катками и фиксаторами рабочего положения, а нижнюю часть вертикальной перфорированной центральной трубы съемной заглушкой с анкерными болтами - обеспечивает надежность и безаварийность всего устройства в сейсмических 5 условиях. Формула изобретения1. Гидроциклон-флокулятор, содержащий корпус с тангенциальными патрубками10 для подачи воды, шламовый патрубок, лотокс водосливом для осветленной воды и устройством для сбора масла и водосборную,систему, состоящуюиз вертикальной перфврированной центральной трубы с ради 15 альными трубами и рассекателем, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышенияэффективности осветления и надежностиработы в сейсмических условиях, он снабжен распределительными камерами, коль 20 цевой перфорированной перегородкой ипримыкающей к ней в верхней части корпуса горизонтальной перфорированной крышкой, над которой в корпусе выполнены прорези, при этом водосборная система25, выполнена съемной и снабжена понтонами,фиксаторами рабочего положения и катками, нижняя часть вертикальной перфорированной центральной трубы снабженасьемной заглушкой с анкерными болтами, а30 катки установлены на радиальных трубках.2. Гидроциклон-флокулятор по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что радиальные трубыустановлены с наклоном к центральной перфорированной трубе.3. Гидроциклон-флокулятор по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что стык радиальныхтруб с корпусом выполнен наклонным к горизонтали,1699624 Гг, тавитель В,ТимошковТекред М,Моргентал Корректор О.Кундри Реда кт робо оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4422 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета поизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5